Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Откритието през 1831 г. от великия учен Фарадей за принципа на електромагнитната индукция направи възможно да се погледне в много нови закони на електротехниката. Тя се основава на взаимодействието на електромагнитните полета, 45 години след това великият руски учен П. Яблочков получи патент за изобретението на трансформатор. Класическото определение е: трансформаторът е електрическо устройство, което преобразува тока на първичната намотка на едно напрежение в тока на вторичната намотка с различно напрежение.

Индукционният ефект се формира, когато електромагнитното поле се промени, следователно, за да работи трансформаторът, е необходимо да има напрежение с променлив ток. Трансформацията (предаването) се извършва чрез преобразуване на електрическата енергия на първичната намотка в магнитно поле, а след това във вторичната намотка се осъществява обратното преобразуване на магнитното поле в електрическа енергия. Ако броят на завъртанията на вторичната намотка надвишава броя на завъртанията на първичната намотка, тогава устройството ще се нарича увеличаващ се трансформатор. Когато намотките са свързани в обратен ред, се получава устройство за спускане.

Устройство и принцип на работа

Конструктивно устройството за преобразуване на напрежението се състои от сърцевина и две намотки . Сърцевината е сглобена от плочи от електрическа ламарина. Първични и вторични намотки са навити върху нея от медна жица с различни диаметри. Дебелината на кабела на намотката на трансформатора е пряко зависима от неговата изходна мощност.

Ядрото на устройството може да бъде завъртяно или бронирано. При използване на продукта в мрежи с нискочестотно напрежение най-често се използват прътови магнитни проводници, които по форма могат да бъдат:

  • U-образна форма.
  • W-образна форма.
  • Тороидална.

Сърцевините са изработени от специални трансформаторни желязо, по качествени характеристики на които зависят много общи параметри на устройството. Изтегля се сърцевина от тънки железни плочи, които са изолирани един от друг с лаков или оксиден слой, за да се намалят загубите от вихровите токове. Могат да се използват и готови половинки, които са изработени от твърди железни ленти.

Предимства и недостатъци на ядрата

  • Въведени по-често се използват за устройството магнитни вериги с произволно напречно сечение, ограничено само от ширината на плочите. Най-добрите параметри са напрежени трансформатори с квадратно напречно сечение. Недостатък на този тип ядро е необходимостта от стегнато затягане на плочите, малък коефициент на запълване на пространството на намотката, както и увеличена дисперсия на магнитното поле на устройството.
  • Усуканите ядра са много по-лесни за въвеждане в комплекта. Цялото W-ядро се състои от четири части, а U-образният тип има само две части в своя дизайн. Техническите характеристики на такъв трансформатор са много по-добри от dial-up. Недостатъците включват необходимостта от минимално разстояние между частите. С физическото въздействие на пластините частите могат да се отлепят, а в бъдеще е много трудно да се постигне стегнато прилягане.
  • Тороидалните сърцевини имат формата на пръстен, който се извива от лентата на трансформаторното желязо. Такива ядра имат най-добри технически характеристики и почти пълно елиминиране на дисперсията на магнитното поле. Недостатък е сложността на намотката, особено проводниците с голямо напречно сечение.

В W-тип трансформатори, всички намотки обикновено се правят на централен прът. В U-образното устройство вторичната намотка може да бъде навита на един прът, а първичната - на другата. Особено често има конструктивни решения, когато намотките са разделени наполовина и навити на двата пръта, и след това те са свързани помежду си последователно. В същото време значително се намалява консумацията на тел за трансформатор и се подобряват техническите характеристики на устройството.

Технически спецификации

Основните характеристики на работата на трансформатора са:

  • Входно напрежение.
  • Величината на изходното напрежение.
  • Устройство за захранване.
  • Ток и напрежение на празен ход.

Съотношението на напреженията на входа и изхода на устройството се нарича коефициент на трансформация. Това съотношение зависи само от броя на завъртанията в намотките и остава непроменено във всеки режим на работа на устройството.

Мощността на трансформатора, която от страната на първичната намотка е равна на сумата от мощностите на вторичните намотки, с изключение на загубите, пряко зависи от диаметъра на жиците и типа на сърцевината.

Напрежението, получено на изходната намотка на устройството, без свързване на товара, се нарича напрежение без товар. Разликата между този индикатор и напрежението с натоварването показва величината на загубите, дължащи се на различното съпротивление на намотаващите проводници.

Стойността на тока на празен ход зависи изцяло от качествените показатели на трансформаторното ядро. В идеалния случай токът на първичната намотка в ядрото на устройството създава магнитно поле с променлива стойност, най-голямата електромоторна сила на която е равна на тока на празен ход и обратна по посока. Но в действителност величината на електродвижещата сила винаги е по-малка от напрежението на входа, поради възможни загуби в ядрото.

Ето защо, за да се намали големината на тока на празен ход, се нуждаете от висококачествен материал при производството на сърцевината и минималната междина между плочите. Тороидалните ядра отговарят на такива условия в по-голяма степен.

Типове устройства

В зависимост от мощността, дизайна и обхвата на тяхното приложение, съществуват следните видове трансформатори:

  • Автотрансформаторът е конструиран като единична намотка с две изводи, както и в междинните точки на устройството има няколко терминала, в които са разположени първичните и вторичните намотки.
  • Токовият трансформатор включва първични и вторични намотки, сърцевина от магнитен материал, както и оптични сензори, специални резистори, които позволяват ускоряване на методите за регулиране на напрежението.
  • Силов трансформатор е устройство, което предава ток чрез индукция на електромагнитно поле между две вериги. Такива трансформатори могат да бъдат увеличаващи се или понижени, сухи или маслени.
  • Антирезонансните трансформатори могат да бъдат еднофазни или трифазни. Принципът на работа на такова устройство не се различава много от трансформаторите от силовия тип. Структурно тя е отлято устройство с добра термична защита и полузатворена структура. Трансформаторите тип Antiresonant се използват за предаване на сигнали на дълги разстояния и при големи натоварвания. Идеален за използване във всички климатични условия.
  • Заземени трансформатори (зареждащи се) . Характеристика на този тип е местоположението на намотките под формата на звезда или зигзаг. Често се използват заземени устройства за свързване на електромера.
  • Пиковите трансформатори се използват в радиокомуникационните устройства и компютърните технологии за производство, основани на принципа на разделяне на директния и променлив ток. Конструкцията на такъв трансформатор е опростена: намотка с определен брой завои е разположена около ядрото на феромагнитния материал.
  • При прехвърляне на променливотоково захранване към друго устройство или оборудване се прилага изолиращ домашен трансформатор, като се блокират възможностите на захранващия източник. В домашна среда такива устройства осигуряват регулиране на напрежението и галванична изолация. Най-често се използва за подтискане на електрически шум в чувствителни устройства и защита срещу вредното въздействие на електрическия ток.

Сервиз и ремонт

Препоръчително е за човек, който не познава принципа на работа на електрическите уреди, да не се занимава с ремонтни дейности на това оборудване, поради възможността от токов удар. При ремонта и поддръжката на трансформаторните устройства единственото, което може да бъде фиксирано, без неприемливи последствия, е пренавиването на трансформатора.

Преди да започнете ремонт, е необходимо да проверите трансформатора:

  • Преди всичко е необходимо да се направи оценка на състоянието на устройството чрез визуална проверка, тъй като понякога затъмнените и подути области директно показват грешката на намотката на трансформатора.
  • Определяне на правилното свързване на устройството. Електрическа верига, която генерира магнитно поле, трябва да бъде свързана към първичната намотка на устройството. Но втората верига, която консумира трансформаторна енергия, трябва да бъде включена в намотката на изходното напрежение.
  • Филтрацията на изходния сигнал на фазата се определя като за диоди и кондензатори на вторичната намотка на устройството.
  • Следващата стъпка е да се подготви инструментът за контрол на измерването на параметрите, т.е. да се отстранят защитните панели и капаци, за да се получи свободен достъп до елементите на схемата. С помощта на тестер, трябва допълнително да се измери напрежението на трансформатора.
  • За измервания трябва да приложите захранване към устройството на веригата. Измерването на параметрите на първичната намотка се извършва от тестера в режим AC. Ако получената стойност е по-малка от 80% от очакваната стойност, тогава повредата може да бъде в самия трансформатор или във веригата на цялото устройство.
  • Проверете изходната намотка с тестер. В същото време, проверяваме намотката както за възможността за късо съединение, така и за прекъсване на проводника в намотката на намотката, съгласно принципа на измерване на съпротивлението (ако съпротивлението е ниско, тогава има вероятност от късо съединение, а в случаите, когато съпротивлението на намотката е високо).

След пренавиване на трансформатора за повишаване на напрежението, в случай на неизправност в намотката, е необходимо да се сглоби в обратен ред, като се обърне специално внимание на най-плътното прилепване на сърцевинните пластини.

Независимото производство или ремонт на устройството се осигурява чрез много сложен и времеемък процес. За извършване на такава работа ще се изисква наличието на необходимите материали, както и възможността да се направят някои специални изчисления. По-специално, ще бъде необходимо точно да се изчисли броя на завъртанията в намотката на трансформатора, диаметъра на жиците за намотката, както и напречното сечение и вида на сърцевината на устройството.

Затова е по-добре да се кандидатства за тези операции на квалифицирано лице, запознато с основните понятия и свойства на електротехниката и изчисленията на необходимите формули.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Инструменти