Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Трансформатор (преобразуване, преобразуване ) е статично електромагнитно устройство, съдържащо две или повече намотки, които са индуктивно свързани. Използването на метода на електромагнитната индукция превръща променливия ток в постоянен ток. Състои се от изолирани проводници или лентови намотки (намотки), изложени на магнитен поток, навит върху сърцевина от феромагнитен мек материал.
Малко за етапите на развитие
При производството на трансформатори се използват свойствата на материалите: метални, магнитни, неметални. За производството на модерно оборудване много изследователи от последните години прилагаха своите знания и открития. А. Г. Столетов разкрива хистерезисна верига и специална структура на феромагнитната сплав. Теорията за електромагнитните вериги е разработена от Братята Хопкинсън.
Електромагнитна индукция, открита от М. Фарадей, това явление е в основата на действието на трансформатора. Схемата на първия трансформатор за пръв път се появява в произведенията на Хенри и Фарадей през 1831 година. Но учените тогава не смятат устройството за преобразувател на променлив ток.
Френският механик през 1848 г. патентова индукционната намотка, която стана прототип на трансформатора. През 1876 г. за първи път изобретил трансформатора Яблочков П. Н. Устройството е с пръчка с няколко намотки. Трансформатори със затворени ядра са проектирани от братята Хопкинс през 1884 година.
Използвайки охлаждане с масло, устройството започна да изпълнява функциите си по-надеждно. Устройството се поставя в керамични съдове с масло, което води до повишаване на надеждността на намотките. Руският изобретател механик Доливо-Доброволски М. О. проектира първия трифазен двигател от асинхронен тип, трифазна AC система и за първи път произвежда трифазен трансформатор с мощност 230 KW, работещ на 5 V.
Силови трансформатори започват да се произвеждат през 1928 г. с откриването на московския завод за трансформатори. В началото на 1900 г. английският металург е произвел първия тон трансформаторна стомана за производството на ядра. И в началото на 30-те години на 20-ти век се забелязва появата на магнитно насищане с 50%, намаляване на загубите на хистерезис с 4 пъти, увеличаване на магнитната пропускливост с 5 пъти при комбинираното използване на нагряване и валцуване.
Видове трансформатори
автотрансформатор
Това е вариант на трансформатора, чийто принцип на работа е да свърже директно вторичната и първичната намотки, в намотките има електрическа и електромагнитна връзка. За свързване и получаване на различно напрежение в намотката са предвидени няколко клеми. Този тип оборудване работи с висока ефективност, тъй като само част от мощността се преобразува, което е важно с малка разлика в входното и изходното напрежение.
Отрицателните характеристики включват липсата на галванична изолация (изолиращ слой) между вторичния и първичен кръг. Използвайте автотрансформатори на мястото на конвенционалните единици за свързване на заземени вериги с индекси на напрежение 110 KW, а коефициентът на трансформация не трябва да надвишава показание 3-4.
Положителна е ниската цена, дължаща се на по-ниското тегло на стоманената сърцевина, медните проводници, оттам и на малката тежест на устройството и малките размери.
мощност
Обичайното стандартно устройство за преобразуване на електричество в мрежи и устройства, които приемат и използват електрическа енергия.
Токов трансформатор
Принципът на действие и устройството на трансформатора е да доставят енергия от източника на електричество. Най-подходящо е използването за намаляване на първичните показатели на тока до стойността, използвана в измервателните и защитните вериги, алармата и контрола. Във вторичната намотка са отбелязани индикатори за ток от 5 А или 1 А. Измервателните устройства са свързани към вторичната намотка и верига, в която се измерва токът, е свързана към първичната намотка. За изчисляване на тока във втората намотка се използват показанията в първичната намотка и се разделят на коефициента на трансформация.
Трансформатор на напрежение
Това е устройство за преобразуване на големи индикатори на напрежение в ниски стойности в стандартни схеми, измервателни линии и вериги на релейна защита. Устройството се захранва от източник на електрическо напрежение, изолира логически защитни схеми и измервателни вериги от верига с индекси с високо напрежение.
Пулсиращо действие
Устройството се използва за преобразуване на импулсни сигнали с минимално изкривяване на формата и продължителност до десетки микросекунди. Той се използва главно за прехвърляне на пулс от правоъгълен тип (най-стръмният изрез и фронт, приблизително с постоянна амплитудна осцилация). Тя служи за трансформиране на краткотрайни видео импулси, които се повтарят непрекъснато, като основната задача е да се предават трансформируеми импулси в тяхната оригинална и недеформирана форма. На изхода на намотките е необходимо да се получи същата форма на импулса на напрежението, но понякога се сменя полярността или амплитудата.
Тип разделяне
Това устройство няма първични и вторични намотки. Трансформаторът се използва за увеличаване на безопасното свързване към електрически мрежи, за случаи на едновременен контакт с части под напрежение и земята. Предпазва от едновременен контакт с части, които не са под действието на ток, но могат да бъдат под него в резултат на повреда в изолацията. Устройствата са проектирани да осигуряват галванично изолиране (изолация) на електрически вериги.
Пиков трансформатор
Той се използва за преобразуване на синусоидален ток в импулсно напрежение с полярност, която се променя на всеки половин период.
Двойно задушаване
Един индуктивен брояч или двоен дросел е тип устройство, използващо две намотки. Поради взаимната индукция на намотката, той действа по-ефективно от единична дросела. Използва се като входно филтърно устройство пред захранващи устройства, в сигнални диференциални цифрови схеми и в инженеринг със звук.
Трифазна бронирана
Те произвеждат два различни основни проекта:
- прът;
- броня.
И двата проекта не променят работата и надеждността на устройството, но при производството съществуват значителни разлики:
- типът на сърцевината включва сърцевината и намотките, когато се разглежда структурата, сърцевината е скрита зад намотките, може да се види само долната и горната скоба, оста на намотките е вертикална;
- типът на бронята на устройството включва сърцевина под формата на намотки, докато може да се види, че сърцевината скрива част от намотките на трансформатора, оста на намотките могат да бъдат разположени във вертикално или хоризонтално положение.
Основни компоненти
В тяхното качество идват:
- магнитна система (ядро, магнитна);
- ликвидация;
- охлаждаща система.
Магнитна система
Състои се от елементи в комплекта, най-често използвани плочи от феромагнитни материали или електрически стомани, които са сглобени в специфична геометрична форма. Изборът му се определя от локализацията на магнитното поле на главния трансформатор в него. Системата от магнитни ефекти едновременно с всички възли, елементи и части за свързване на части в обща структура се нарича трансформаторно ядро.
Частта от магнитната система, която включва основните намотки, се нарича пръчка. Друга част от магнитния комплект, на който няма работещи намотки, и служи за свързване на магнитната верига, носи името иго. В зависимост от това как се намират прътите, подразделяте:
- плоска система, където надлъжните решетки и скобата са разположени в една и съща равнина;
- пространствената система включва многопланово подреждане на ядра и яреми;
- симетричната система се отличава със същата форма и дължина на прътите и тяхното разположение по отношение на хомотите е стандартно за всички елементи;
- асиметрична система, в нея всички пръчки се различават по форма и размери, а местоположението им не е симетрично и се различава от другите елементи.
намотки
Основният структурен елемент на намотката е намотка, която е серия от паралелно свързани проводници (в многожичния вариант на сърцевината), веднъж покриваща част от магнитното ядро. Токът на бобината, заедно с тока на други намотки, проводници и части на трансформатора, произвежда магнитно трансформаторно поле, в което силата, управляваща тока, се индуцира от магнитното поле.
Навиването е общият брой завъртания, образуващи електрическа верига за сумиране на ЕМП в завоите. Трифазният трансформатор има в своята конструкция набор от намотки от три работни фази. Проводникът обикновено е квадрат в напречно сечение, за да увеличи площта му в два или повече проводими пръта. Тази техника помага да се намалят вихровите токове и да се улесни работата на намотката. Квадратният проводник се нарича жилищен. Като намотка се използва транспониран кабел.
Изолацията е направена с хартиена намотка или лак на основата на емайл. Два успоредни проводника могат да бъдат изпълнени в една изолация, такъв комплект се нарича кабел. За да разберете как работи трансформаторът, трябва да знаете разделянето на намотките по тип. В зависимост от целта на навиването са:
- основните са тези, които приемат преобразувана енергия или отклоняват променливия ток;
- Предвидени са регулатори за нормализиране на коефициента на напрежение за малки индикации на ток в намотките;
- Спомагателните са предназначени за електроснабдяване на собствени нужди с по-ниска мощност от номиналната мощност на трансформатора, намагнитване на магнитната система с постоянен ток.
В зависимост от версията на намотката се разделя:
- обикновени - намотките се правят по цялата дължина по посока на оста, следващите намотки се навиват плътно, без пролуки;
- винт - имат многослойно покритие, има разстояния между завоите или намотките;
- дискови намотки съдържат последователно свързани дискове, като спираловидната намотка се навива в центъра на всяка от тях;
- Изгледът на фолиото е изработен от лист от алуминий или мед, с различна дебелина.
Охлаждащ резервоар
Той е нефтен резервоар, предпазва активната съставка и служи като опора за контролни устройства и спомагателни устройства. Преди добавяне на масло в резервоара, въздухът се изпомпва за безопасна диелектрична якост на изолацията. При производството на звукови честоти от сърцевината на трансформатора и от елементите на резервоара трябва да има същото.
Конструкцията осигурява допълнителни параметри за разширяване на маслото в условията на отопление, понякога е допълнителен разширителен съд. Ако номиналната мощност на трансформатора се увеличава, токът отвътре и отвън води до прегряване на конструкцията. Магнитният разпръснат поток вътре в резервоара действа по същия начин. За да се намали отрицателното въздействие, вложките са направени от немагнитни материали, които ги обграждат с високотокови изолатори.
Приложение на трансформатора
Тъй като загубите за нагряване на проводника са пропорционални на силата на тока в квадрата, който върви по протежение на този проводник, при предаване на електроенергия на дълги разстояния, трябва да използвате високо напрежение с нисък ток. Поради безопасността в домашна среда не прилагайте твърде високо напрежение. За регулиране на напрежението в мрежата се използват трансформатори, които увеличават напрежението преди предаване чрез високоволтови линии, след което намаляват производителността преди употреба.
За захранване на различните възли за приемане на енергия са необходими различни индикатори за напрежение (на телевизор, компютър). В минали периоди трансформаторът е тежък и тромав, но с нарастващата честота на променливия ток размерите на устройството могат да бъдат намалени. Ето защо, в съвременните устройства, електрическият ток се отстранява първо, след което се преобразува в импулси с висока честота. Последните токове отиват на импулсен трансформатор, за да се трансформират в правилното напрежение.