Dabartinė 220 voltų įtampa elektros tinkle tokia forma, kuria ji patenka į butą, netinkama daugumos elektroninių prietaisų veikimui. Norint jį konvertuoti į patogų buitinių prietaisų maitinimo tipą, reikalingi specialūs keitikliai, vadinami transformatoriais. Jų pagalba įmanoma sumažinti maitinimo įtampos vertę iki norimos vertės, o tada ištiesinti.
Transformatoriaus apžvalga
Šie keitikliai, kaip keitikliai, tradiciškai naudojami priimtinos galios energijai, perduodamai aukštos įtampos linijomis. Norint „perkelti“ į didelius atstumus, tinka tik ypač aukštos įtampos, kurių srovė gali turėti priimtiną vertę.
Jei bandysite perduoti energiją bent šimtą kilometrų įprasta 380 voltų įtampa, vartotojui reikiamai galiai tiekti reikės milijonų amperų srovės.
Jo išsklaidymui reikalinga viela apie žmogaus kūno storį, kurios praktiškai neįmanoma įgyvendinti. Todėl elektros energiją gaminančioje pusėje, padedant kitam (pakopiniam) transformatoriui, jo vertė pakyla iki 110 kV. Esant tokiai formai, neįmanoma naudoti elektros energijos paskirstymo gyvenamuosiuose pastatuose ir gamybos įrenginiuose. Todėl po pristatymo per sprogmenis paskirstymo stotyse 110 kV sumažėja iki 10 (6) kV.
Iš čia jie eina į rajono transformatorių pastotes, kur vietiniame transformatoriuje gauna galutinę 380 (220) voltų formą. Esant tokioms potencialioms vertėms, energiją galima lengvai pernešti per požeminį kabelį arba SIP oro laidą galutiniam vartotojui. Todėl vienfazis transformatorius vaidina didelį vaidmenį žmogaus gyvenime.
Tikslas ir įtaisas
Bet kuris 220 voltų vienfazis transformatorius yra elektrinis įtaisas, kuris veikia tik kintamosios srovės grandinėse. Su jo pagalba įėjimo įtampa konvertuojama į norimą vertę (dažniausiai ji sumažėja). Šiuo atveju padidėja iš antrinės apvijos atimta srovė, nes galia perduodama beveik be nuostolių. Iš to išplaukia, kad pagrindinis šio prietaiso tikslas yra gauti įtampą, reikalingą problemoms išspręsti, ir tada naudoti ją konkretiems tikslams.
Susipažinimas su transformatoriaus dizainu, kurį sudaro šie pagrindiniai elementai, padės padaryti išsamesnį vaizdą:
- šerdis, pagaminta iš feromagnetinių medžiagų;
- pirminės ir antrinės ritės, dedamos ant izoliuoto rėmo;
- apsauginis gaubtas (šio elemento nėra daugelyje modelių).
Kai kuriuose pavyzdžiuose vietoj feromagnetų naudojamas elektrinis plienas arba permalo lydinys. Tam tikros rūšies šerdies medžiagų pasirinkimas priklauso nuo paties produkto naudojimo srities.
Veikimo principas
Vienfazio transformatoriaus veikimo principas grindžiamas įstatymu, pagal kurį ritėje veikiantis kintamasis elektrinis laukas indukuoja EML laidininkui, esančiam netoliese. Šis reiškinys vadinamas Faradėjaus, kuris pirmasis atrado šį įdomų efektą, elektromagnetinės indukcijos dėsniu. Norėdami tai pagrįsti, mokslininkas sukūrė visą teoriją, kuri sudarė moderniausių elektros prietaisų ir mazgų darbo pagrindą.
Pagrindinės jo nuostatos:
- kai srovė praeina per vielos ritę, aplink ją susidaro magnetinis srautas, fiksuojantis visus tuos pačius posūkius, esančius netoliese;
- veikiant šiam srautui, juose atsiranda EML, sutampanti su pradiniu lauku;
- esant jame feromagnetui, šio efekto poveikis sustiprėja.
Visi šie principai yra šiuolaikinio transformatoriaus gaminio veikimo pagrindas. Prijungus prie antrinės apkrovos apvijos, darbinė grandinė užsidaro, o energija vartotojui perduodama beveik neprarandant.
Darbo režimai
Kaip ir bet kurie keitikliai, transformatorius turi du darbo režimus:
- vadinamasis „tuščiosios eigos greitis“;
- krovimo režimas.
Tuščiosios eigos metu prietaisas veikia be apkrovos ir sunaudoja tik tiek energijos, kiek tik pirminėje apvijoje. Jame esanti srovė taip pat yra minimali ir paprastai neviršija 3–10% vertės, stebimos esant prijungtai apkrovai. Antruoju atveju antrinės apvijos posūkiuose pradeda tekėti srovė, kurios vertė yra atvirkščiai proporcinga ritės apsisukimų skaičiui.
Žemiau esančiame transformatoriuje įtampa jame yra mažesnė, o srovė didesnė. Šiuo režimu galia perduodama apkrovai, atsižvelgiant į šiluminį išsklaidymą transformatoriaus šerdyje.
pagrindiniai parametrai
Nagrinėjant įtampos ir srovės keitiklių parametrus, svarbu atkreipti dėmesį į transformacijos koeficientą k, apibrėžtą kaip I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Čia w2 ir w1 yra atitinkamai antrinių ir pirminių apvijų posūkių skaičius. Be to, atsižvelgiama į jo savybes, tokias kaip pagrindinio lango, kuriame dedamos ritės, dydis.
Kitas parametras, apibūdinantis vienfazio dvigubo apvijos transformatoriaus perdavimo savybes, esant įtampai, yra tas pats transformacijos koeficientas k, kurio vertė atsitraukiančiam įrenginiui yra mažesnė nei 1. Ir atvirkščiai, jei k> 1, šis produktas yra pakopinis transformatorius. Jei nėra apvijų laidų nuostolių ir srauto pasiskirstymo, šį rodiklį apskaičiuoti labai paprasta. Tam patogiausia naudoti paprastą skaičiavimo algoritmą: k = U2 / U1. Jei yra kelios antrinės apvijos, nurodytas parametras turėtų būti nustatomas kiekvienai iš jų atskirai.
Transformatorių tipai ir jų pritaikymas
Pagal šerdies konstrukcinius ypatumus gerai žinomi vienfazių transformatorių pavyzdžiai yra suskirstyti į strypų, žiedų ir šarvų gaminius. Pagal juose naudojamos magnetinės grandinės formą jie gali būti:
- W formos;
- Toroidinis;
- U formos.
Kiekviena iš šių formų tinka tam tikriems tikslams, susijusiems su poreikiu gauti nurodytas perdavimo charakteristikas.
Didžiausi pasiekiami magnetinio sukabinimo (MS) transformatoriai yra suskirstyti į produktus, turinčius stiprią, vidutinę ir silpną sąveiką. Šios savybės labai priklauso nuo paties gaminio dizaino ir jo šerdies rūšies.
Vienfazis transformatorius yra paklausus tose vietose, kur būtina suderinti dvi galios grandines su kiekvieno iš jų elektros izoliacija.
Produkto veikimas
Naudojant vienfazius konvertuojančius įtaisus, ypatingas dėmesys skiriamas saugiam jų tvarkymui, o tai paaiškinama aukšta įtampa, esančia ant pirminių apvijų. Taip pat svarbu atsižvelgti į šiuos dalykus, susijusius su transformatorių įrengimu ir įtraukimu į elektros grandines:
- norint išvengti apvijų gedimo (perdegimo), antrinės grandinės turėtų būti apsaugotos nuo trumpojo jungimo;
- Svarbu stebėti šerdies ir apvijų šilumines sąlygas ir prireikus pasirūpinti jų aušinimu.
Rūpinimasis vienfazis transformatorius yra sumažintas iki standartinių procedūrų, kurias numato dabartinių standartų nuostatos.
