De stroomspanning van 220 volt in het elektrische netwerk in de vorm waarin het het appartement binnenkomt, is ongeschikt voor de meeste elektronische apparaten. Om het om te zetten in een handig type voor het voeden van huishoudelijke apparaten, zijn speciale converters nodig, transformatoren genaamd. Met hun hulp is het mogelijk om de waarde van de voedingsspanning te verlagen tot de gewenste waarde en deze vervolgens recht te trekken.
Overzicht transformator
Als converters worden deze apparaten van oudsher gebruikt om een acceptabele vorm van vermogen over hoogspanningslijnen te brengen. Voor "overdracht" naar grote afstanden zijn alleen ultrahoge spanningen geschikt waarbij de stroom een acceptabele waarde kan hebben.
Als je probeert om minimaal honderd kilometer energie over te dragen in de vorm van de gebruikelijke spanning van 380 volt, dan is er een stroom van miljoenen ampère nodig om de verbruiker van het benodigde vermogen te voorzien.
Voor de dissipatie ervan is een draad met de dikte van een menselijk lichaam nodig, die praktisch onmogelijk te implementeren is. Daarom stijgt de waarde aan de kant van de elektriciteitsproductie-zijde, met behulp van een andere (step-up) transformator, tot 110 kV. In deze vorm is het onmogelijk om elektriciteitsdistributie te gebruiken in woongebouwen en productiefaciliteiten. Na levering via explosieven in distributiestations wordt daarom 110 kV verlaagd tot 10 (6) kV.
Vanaf hier gaan ze naar de transformatorstations van het district, waar ze in de lokale step-down transformator hun uiteindelijke vorm 380 (220) volt krijgen. Met dergelijke potentiële waarden kan energie gemakkelijk via een ondergrondse kabel of een SIP-antennedraad naar de eindverbruiker worden getransporteerd. Daarom speelt een eenfasige transformator een grote rol in het menselijk leven.
Doel en apparaat
Elke eenfasige transformator van 220 Volt is een elektrisch apparaat dat alleen in wisselstroomcircuits werkt. Met zijn hulp wordt de ingangsspanning omgezet naar de gewenste waarde (meestal neemt deze af). In dit geval neemt de stroom die wordt onttrokken aan de secundaire wikkeling toe, omdat het vermogen vrijwel zonder verlies wordt overgedragen. Hieruit volgt dat het belangrijkste doel van dit apparaat is om de spanning te verkrijgen die nodig is om problemen op te lossen en deze vervolgens voor specifieke doeleinden te gebruiken.
Bekendheid met het ontwerp van de transformator, die uit de volgende hoofdelementen bestaat, zal helpen om een completer beeld te krijgen:
- kern gemaakt van ferromagnetische materialen;
- primaire en secundaire spoelen geplaatst op een geïsoleerd frame;
- beschermhoes (dit element ontbreekt in een aantal modellen).
In sommige monsters wordt in plaats van ferromagneten elektrisch staal of permalloy gebruikt. De keuze voor een bepaald type kernmateriaal hangt af van het toepassingsgebied van het product zelf.
Operatie principe
Het werkingsprincipe van een enkelfasige transformator is gebaseerd op de wet, volgens welke het elektrische wisselveld dat in de spoel werkt een EMV induceert in een nabijgelegen geleider. Het fenomeen wordt de wet van elektromagnetische inductie genoemd van Faraday, die als eerste dit interessante effect ontdekte. Om het te onderbouwen, ontwikkelde de wetenschapper een hele theorie, die de basis vormde voor het werk van de meeste moderne elektrische apparaten en samenstellingen.
De belangrijkste bepalingen:
- wanneer een stroom door een draadspoel gaat, wordt er een magnetische flux omheen gevormd, die alle nabijgelegen windingen opvangt;
- onder invloed van deze stroom wordt daarin een EMF geïnduceerd, die samenvalt in de vorm van veranderingen met het initiële veld;
- in aanwezigheid van een ferromagneet wordt het effect van dit effect versterkt.
Al deze principes vormen de basis voor de werking van een modern transformatorproduct. Wanneer aangesloten op de secundaire wikkeling van de belasting, sluit het werkcircuit en wordt energie vrijwel zonder verlies overgedragen aan de consument.
Bedrijfsmodi
Zoals alle conversie-apparaten, heeft de transformator twee bedieningsmodi:
- het zogenaamde "stationair toerental";
- laadmodus.
Bij stationair draaien werkt het apparaat zonder belasting en verbruikt het een minimum aan vermogen dat alleen in de primaire wikkeling wordt afgevoerd. De stroom erin is ook minimaal en bedraagt meestal niet meer dan 3-10% van de waarde die wordt waargenomen met de aangesloten belasting. In het tweede geval begint er een stroom te stromen in de windingen van de secundaire wikkeling, waarvan de waarde omgekeerd evenredig is met het aantal windingen in de spoel.
In een step-down transformator is de spanning erin lager en de stroom hoger. In deze modus wordt het vermogen overgedragen naar de belasting, rekening houdend met de thermische dissipatie in de transformatorkern.
belangrijkste parameters
Bij het beschouwen van de parameters van spanning- en stroomomzetters is het belangrijk om de transformatiecoëfficiënt k op te merken, gedefinieerd als I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Hier zijn w2 en w1 het aantal windingen in respectievelijk de secundaire en primaire wikkelingen. Daarnaast wordt rekening gehouden met de kenmerken ervan, zoals de grootte van het kernvenster waarin de spoelen zijn geplaatst.
Een andere parameter die de overdrachtseigenschappen van een enkelfasige dubbelspoelende transformator in spanning kenmerkt, is dezelfde transformatiecoëfficiënt k, waarvan de waarde voor een neerwaarts apparaat lager is dan 1. En omgekeerd, als k> 1, is dit product een step-up transformator. Bij afwezigheid van verliezen in de draden van de wikkelingen en stroomverspreiding, is deze indicator zeer eenvoudig te berekenen. Hiervoor is het het handigst om een eenvoudig rekenalgoritme te gebruiken: k = U2 / U1. Als er meerdere secundaire wikkelingen zijn, moet de gespecificeerde parameter voor elk afzonderlijk worden bepaald.
Typen transformatoren en hun toepassing
Volgens de ontwerpkenmerken van de kern worden bekende monsters van enkelfasige transformatoren verdeeld in staaf-, ring- en pantserproducten. Afhankelijk van de vorm van het magnetische circuit dat erin wordt gebruikt, kunnen ze:
- W-vormig;
- Ringkern;
- U-vormig.
Elk van deze vormen is geschikt voor bepaalde doeleinden die verband houden met de noodzaak om gespecificeerde transmissiekenmerken te verkrijgen.
De grootste haalbare magnetische koppeling (MS) -transformatoren zijn onderverdeeld in producten met sterke, gemiddelde en zwakke interacties. Deze kenmerken zijn grotendeels afhankelijk van het ontwerp van het product zelf en het type kern.
Een enkelfasige transformator is gewild in gebieden waar het nodig is om twee stroomcircuits te coördineren met de elektrische isolatie van elk van hen.
Productbediening
Bij het gebruik van enkelfasige omzetters wordt speciale aandacht besteed aan de veilige behandeling ervan, wat wordt verklaard door de hoge spanning op de primaire wikkelingen. Het is ook belangrijk om de volgende punten in overweging te nemen met betrekking tot de installatie en opname van transformatoren in elektrische circuits:
- om wikkelingsfouten (burn-out) te voorkomen, moeten secundaire circuits worden beschermd tegen kortsluiting;
- Het is belangrijk om de thermische omstandigheden van de kern en wikkelingen te bewaken en, indien nodig, voor hun koeling te zorgen.
De zorg voor een enkelfasige transformator wordt gereduceerd tot standaardprocedures, waarin wordt voorzien door de bepalingen van de huidige normen.
