A tensão atual de 220 volts na rede elétrica na forma em que entra no apartamento é inadequada para a operação da maioria dos dispositivos eletrônicos. Para convertê-lo em um tipo conveniente para alimentar aparelhos domésticos, são necessários conversores especiais chamados transformadores. Com a ajuda deles, é possível diminuir o valor da tensão de alimentação para o valor desejado e endireitá-lo.
Visão geral do transformador
Como conversores, esses dispositivos são tradicionalmente usados para levar a uma forma aceitável de energia enviada por linhas de alta tensão. Para "transferir" para grandes distâncias, apenas voltagens ultra-altas são adequadas nas quais a corrente pode ter um valor aceitável.
Se você tentar transferir energia pelo menos cem quilômetros na forma da tensão usual de 380 volts, será necessária uma corrente de milhões de amperes para fornecer a energia necessária ao consumidor.
Para sua dissipação, é necessário um fio da espessura de um corpo humano, praticamente impossível de implementar. Portanto, do lado da geração de eletricidade, com a ajuda de outro transformador (de avanço), seu valor sobe para 110 kV. Dessa forma, é impossível usar a distribuição de eletricidade em edifícios residenciais e instalações de produção. Portanto, após a entrega via explosivos nas estações de distribuição, 110 kV são reduzidos para 10 (6) kV.
A partir daqui, eles vão para as subestações distritais de transformadores, onde no transformador local, obtêm sua forma final 380 (220) Volts. Com esses valores potenciais, a energia pode ser facilmente transportada através de um cabo subterrâneo ou de um fio aéreo SIP até o consumidor final. Portanto, um transformador monofásico desempenha um grande papel na vida humana.
Objetivo e dispositivo
Qualquer transformador monofásico de 220 Volts é um dispositivo elétrico que funciona apenas em circuitos CA. Com sua ajuda, a tensão de entrada é convertida no valor desejado (na maioria das vezes diminui). Nesse caso, a corrente consumida no enrolamento secundário aumenta, pois a energia é transmitida quase sem perdas. Daqui resulta que o principal objetivo deste dispositivo é obter a tensão necessária para resolver problemas e, em seguida, usá-lo para fins específicos.
A familiaridade com o design do transformador, que consiste nos seguintes elementos principais, ajudará a criar uma imagem mais completa:
- núcleo feito de materiais ferromagnéticos;
- bobinas primárias e secundárias colocadas em uma estrutura isolada;
- capa protetora (este elemento está ausente em vários modelos).
Em algumas amostras, em vez de ferromagnetos, aço elétrico ou permalloy é usado. A escolha de um tipo específico de material principal depende da área de uso do próprio produto.
Princípio de funcionamento
O princípio de operação de um transformador monofásico é baseado na lei, segundo a qual o campo elétrico alternado que atua na bobina induz um CEM em um condutor localizado nas proximidades. O fenômeno é chamado de lei da indução eletromagnética de Faraday, que foi o primeiro a descobrir esse efeito interessante. Para substanciar, o cientista desenvolveu toda uma teoria, que formou a base do trabalho da maioria dos dispositivos e conjuntos elétricos modernos.
Suas principais disposições:
- quando uma corrente passa através de uma bobina de arame, um fluxo magnético é formado ao seu redor, capturando as mesmas voltas localizadas nas proximidades;
- sob a influência desse fluxo, um CEM é induzido neles, coincidindo na forma de alterações com o campo inicial;
- na presença de um ferro-ímã nele, o efeito desse efeito é aumentado.
Todos esses princípios são a base para a operação de um produto transformador moderno. Quando conectado ao enrolamento secundário da carga, o circuito de trabalho se fecha e a energia é transmitida quase sem perda para o consumidor.
Modos de operação
Como qualquer dispositivo de conversão, o transformador possui dois modos de operação:
- a chamada "velocidade ociosa";
- modo de carregamento.
Quando em marcha lenta, o dispositivo opera sem carga e consome um mínimo de energia dissipada apenas no enrolamento primário. A corrente nele também é mínima e geralmente não excede 3-10% do valor observado com a carga conectada. No segundo caso, uma corrente começa a fluir nas voltas do enrolamento secundário, cujo valor é inversamente proporcional ao número de voltas na bobina.
Em um transformador abaixador, a tensão nele é mais baixa e a corrente é mais. Nesse modo, a energia é transferida para a carga, levando em consideração a dissipação térmica no núcleo do transformador.
parâmetros principais
Ao considerar os parâmetros dos conversores de tensão e corrente, é importante observar o coeficiente de transformação k, definido como I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Aqui w2 e w1 são o número de voltas nos enrolamentos secundário e primário, respectivamente. Além disso, suas características, como o tamanho da janela central na qual as bobinas são colocadas, são levadas em consideração.
Outro parâmetro que caracteriza as propriedades de transferência de um transformador monofásico em tensão dupla é o mesmo coeficiente de transformação k, cujo valor para um dispositivo de redução é menor que 1. E vice-versa, se k> 1, este produto é um transformador de elevação. Na ausência de perdas nos fios dos enrolamentos e na dispersão do fluxo, este indicador é muito simples de calcular. Para isso, é mais conveniente usar um algoritmo de cálculo simples: k = U2 / U1. Se houver vários enrolamentos secundários, o parâmetro especificado deve ser determinado para cada um deles separadamente.
Tipos de transformadores e sua aplicação
De acordo com as características de projeto do núcleo, amostras conhecidas de transformadores monofásicos são divididas em produtos de barras, anéis e armaduras. De acordo com a forma do circuito magnético usado neles, eles podem ser:
- Em forma de W;
- Toroidal;
- Em forma de u.
Cada uma dessas formas é adequada para determinados fins relacionados à necessidade de obter características de transmissão especificadas.
Os maiores transformadores de acoplamento magnético possível (MS) são divididos em produtos com interações fortes, médias e fracas. Essas características dependem amplamente do design do próprio produto e do tipo de núcleo.
Um transformador monofásico está em demanda em áreas onde é necessário coordenar dois circuitos de energia com o isolamento elétrico de cada um deles.
Operação do produto
Ao operar dispositivos de conversão monofásicos, é dada especial atenção ao manuseio seguro deles, o que é explicado pela alta tensão presente nos enrolamentos primários. Também é importante considerar os seguintes pontos em relação à instalação e inclusão de transformadores em circuitos elétricos:
- para evitar falha no enrolamento (burnout), os circuitos secundários devem ser protegidos contra curto-circuito;
- É importante monitorar as condições térmicas do núcleo e dos enrolamentos e, se necessário, fornecer seu resfriamento.
Cuidar de um transformador monofásico é reduzido a procedimentos padrão, que são fornecidos pelas disposições das normas atuais.
