Prúdové napätie 220 V v elektrickej sieti vo forme, v ktorej vstupuje do bytu, nie je vhodné na prevádzku väčšiny elektronických zariadení. Na jeho prevedenie na vhodný typ pre napájanie domácich spotrebičov sú potrebné špeciálne prevodníky nazývané transformátory. S ich pomocou je možné znížiť hodnotu napájacieho napätia na požadovanú hodnotu a potom ju narovnať.
Prehľad transformátorov
Ako prevodníky sa tieto zariadenia tradične používajú na dosiahnutie prijateľnej formy energie vysielanej cez vysokonapäťové vedenia. Na „prenos“ na veľké vzdialenosti sú vhodné iba ultravysoké napätia, pri ktorých môže mať prúd prijateľnú hodnotu.
Ak sa pokúsite preniesť energiu najmenej sto kilometrov vo forme zvyčajného napätia 380 voltov, na dodanie požadovanej energie spotrebiteľovi bude potrebný prúd miliónov ampérov.
Na jeho rozptyl je potrebný drôt o hrúbke ľudského tela, ktorý sa v praxi nedá implementovať. Na strane výroby elektriny sa preto jej hodnota pomocou iného (stupňovitého) transformátora zvyšuje na 110 kV. V tejto podobe nie je možné využívať rozvod elektriny v obytných budovách a výrobných zariadeniach. Preto sa po dodávke výbušninami v distribučných staniciach 110 kV zníži na 10 (6) kV.
Odtiaľ idú do okresných transformátorových staníc, kde v miestnom transformátore klesajú na konečnú formu 380 (220) voltov. Pri takýchto potenciálnych hodnotách sa energia môže ľahko preniesť cez podzemný kábel alebo anténny drôt SIP ku konečnému spotrebiteľovi. Jednofázový transformátor preto zohráva v ľudskom živote veľkú úlohu.
Účel a zariadenie
Akýkoľvek jednofázový transformátor 220 V je elektrické zariadenie, ktoré funguje iba v striedavých obvodoch. Jeho pomocou sa vstupné napätie prevádza na požadovanú hodnotu (najčastejšie sa znižuje). V tomto prípade sa prúd odoberaný zo sekundárneho vinutia zvyšuje, pretože energia je prenášaná takmer bez straty. Z toho vyplýva, že hlavným účelom tohto zariadenia je získať napätie potrebné na vyriešenie problémov a potom ho použiť na konkrétne účely.
Zoznámenie sa s návrhom transformátora, ktorý pozostáva z nasledujúcich hlavných prvkov, pomôže vytvoriť ucelenejší obraz:
- jadro vyrobené z feromagnetických materiálov;
- primárne a sekundárne cievky umiestnené na izolovanom ráme;
- ochranný kryt (tento prvok chýba v mnohých modeloch).
V niektorých vzorkách sa namiesto feromagnetov používa elektrická oceľ alebo permalloy. Výber konkrétneho typu materiálu jadra závisí od oblasti použitia samotného produktu.
Princíp činnosti
Princíp činnosti jednofázového transformátora je založený na zákone, podľa ktorého striedavé elektrické pole pôsobiace vo vinutí indukuje EMF v susednom vodiči. Tento jav sa nazýva zákon elektromagnetickej indukcie Faradaya, ktorý ako prvý objavil tento zaujímavý efekt. Aby to bolo zdôvodnené, vedec vyvinul celú teóriu, ktorá tvorila základ práce najmodernejších elektrických zariadení a zostáv.
Jeho hlavné ustanovenia:
- keď prúd prechádza cievkou drôtu, okolo neho sa vytvorí magnetický tok, ktorý zachytáva všetky rovnaké zákruty umiestnené v blízkosti;
- pod vplyvom tohto toku sa v nich indukuje EMF, ktorý sa zhoduje vo forme zmien s pôvodným poľom;
- v prítomnosti feromagnetu v ňom je účinok tohto účinku zosilnený.
Všetky tieto princípy sú základom pre fungovanie moderného produktu transformátora. Po pripojení k sekundárnemu vinutiu záťaže sa pracovný obvod uzavrie a energia sa prenáša takmer bez straty na zákazníka.
Prevádzkové režimy
Transformátor má, ako každé zariadenie na konverziu, dva prevádzkové režimy:
- takzvaná „voľnobežná rýchlosť“;
- režim zaťaženia.
Pri voľnobehu pracuje zariadenie bez zaťaženia a spotrebováva minimum energie rozptýlenej iba v primárnom vinutí. Prúd v ňom je tiež minimálny a obvykle nepresahuje 3 - 10% hodnoty pozorovanej pri pripojenom zaťažení. V druhom prípade začne prúd pretekať v závitoch sekundárneho vinutia, ktorého hodnota je nepriamo úmerná počtu závitov v cievke.
V zostupnom transformátore je napätie v ňom nižšie a prúd je väčší. V tomto režime sa energia prenáša na záťaž, pričom sa berie do úvahy tepelný rozptyl v jadre transformátora.
hlavné parametre
Pri posudzovaní parametrov napäťových a prúdových prevodníkov je dôležité poznamenať transformačný koeficient k, definovaný ako I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. V tomto poradí sú w2 a w1 počet závitov v sekundárnom a primárnom vinutí. Okrem toho sa berú do úvahy jeho vlastnosti, ako je veľkosť okna jadra, v ktorom sú cievky umiestnené.
Ďalším parametrom charakterizujúcim prenosové vlastnosti jednofázového transformátora s dvojitým vinutím v napätí je rovnaký transformačný koeficient k, ktorého hodnota pre zostupné zariadenie je menšia ako 1. A naopak, ak k> 1, tento produkt je stupňovým transformátorom. Pri absencii strát v drôtoch vinutia a rozptylu prúdu sa dá tento ukazovateľ vypočítať veľmi jednoducho. Na tento účel je najvýhodnejšie použiť jednoduchý výpočtový algoritmus: k = U2 / U1. Ak existuje niekoľko sekundárnych vinutí, špecifikovaný parameter by sa mal určiť pre každé z nich osobitne.
Druhy transformátorov a ich použitie
Podľa konštrukčných znakov jadra sú známe vzorky jednofázových transformátorov rozdelené na tyčové, prstencové a pancierové výrobky. Podľa tvaru použitého magnetického obvodu môžu byť:
- V tvare W;
- toroidné;
- U tvaru.
Každá z týchto foriem je vhodná na určité účely súvisiace s potrebou získať špecifikované charakteristiky prenosu.
Najväčšie dosiahnuteľné transformátory magnetickej väzby (MS) sa delia na produkty so silnými, strednými a slabými interakciami. Tieto vlastnosti do veľkej miery závisia od dizajnu samotného výrobku a typu jeho jadra.
Jednofázový transformátor je požadovaný v oblastiach, kde je potrebné koordinovať dva silové obvody s elektrickou izoláciou každého z nich.
Prevádzka produktu
Pri prevádzke jednofázových zariadení na konverziu sa osobitná pozornosť venuje ich bezpečnej manipulácii, čo sa vysvetľuje vysokým napätím prítomným v primárnych vinutiach. Je tiež dôležité vziať do úvahy nasledujúce body týkajúce sa inštalácie a začlenenia transformátorov do elektrických obvodov:
- aby sa zabránilo poruche vinutia (vyhorenie), sekundárne obvody by mali byť chránené pred skratom;
- Je dôležité monitorovať tepelné podmienky jadra a vinutí av prípade potreby zabezpečiť ich chladenie.
Starostlivosť o jednofázový transformátor sa obmedzuje na štandardné postupy, ktoré sú stanovené v ustanoveniach súčasných noriem.
