Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Transformator (transformacija, transformacija ) je statički elektromagnetski uređaj koji sadrži dva ili više namota koji su induktivno povezani. Metoda elektromagnetske indukcije pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu struju. Sastoji se od izoliranih žičanih ili trakastih svitaka (namota), izloženih magnetskom fluksu, namotanom na jezgru feromagnetskog mekog materijala.
Malo o fazama razvoja
Proizvodnja transformatora koristi svojstva materijala: metal, magnetski, nemetalni. Za proizvodnju suvremene opreme mnogi znanstvenici proteklih godina primijenili su svoja znanja i otkrića. A. G. Stoletov je otkrio histereznu petlju i posebnu strukturu feromagnetske legure. Teoriju elektromagnetskih krugova razvila su braća Hopkinson.
Elektromagnetska indukcija koju je otkrio M. Faraday, ta je pojava temelj djelovanja transformatora. Shema prvog transformatora prvi se put pojavila u djelima Henryja i Faradaya 1831. godine. No znanstvenici tada uređaj nisu smatrali pretvaračem izmjenične struje.
Francuski mehaničar 1848. patentirao je indukcijski svitak, koji je postao prototip transformatora. Godine 1876 je prvi put izumio transformator Yablochkov P. N. Uređaj je bio štap s nekoliko namotaja. Transformatore sa zatvorenim jezgrama osmislila je braća Hopkins 1884. godine.
Pomoću hlađenja uljem uređaj je počeo obavljati svoje funkcije pouzdanije. Uređaj je smješten u keramičke posude s uljem, što je dovelo do povećanja pouzdanosti namotaja. Ruski izumiteljski mehaničar Dolivo-Dobrovolsky M. O. projektirao je prvi trofazni motor asinhronog tipa, trofazni sustav izmjenične struje i prvi put napravio trofazni transformator snage 230 KW, koji radi na 5 V.
Energetski transformatori počeli su se proizvoditi 1928. godine otvaranjem moskovskog pogona transformatora. Početkom 1900-ih, engleski metalurg je napravio prvu tonu transformatorskog čelika za proizvodnju jezgri. U ranim tridesetim godinama 20. stoljeća, pojavio se magnetski zasićenost za 50%, smanjenje gubitaka histereze za 4 puta, zabilježeno je povećanje magnetske permeabilnosti za 5 puta uz kombiniranu uporabu grijanja i valjanja.
Vrste transformatora
autotrafo
Riječ je o varijanti transformatora, čiji je princip rada izravno povezivanje sekundarnog i primarnog namota, u namotima postoji električna i elektromagnetska veza. Za spajanje i dobivanje različitog napona u namotu, dostupno je nekoliko priključaka. Ova vrsta opreme radi s visokom učinkovitošću, jer se pretvara samo dio snage, što je važno uz malu razliku u ulaznom i izlaznom naponu.
Negativna svojstva uključuju odsustvo galvanske izolacije (izolacijski sloj) između sekundarnog i primarnog kruga. Koristiti autotransformatore umjesto konvencionalnih jedinica za spajanje uzemljenih krugova s naponskim indeksima od 110 KW, a omjer transformacije ne smije prelaziti očitanje 3-4.
Pozitivna je niska cijena zbog manje težine jezgre čelika, bakrenih žica, dakle male težine uređaja i malih dimenzija.
snaga
Uobičajeni standardni uređaj za pretvaranje električne energije u mreže i uređaje koji primaju i koriste električnu energiju.
Strujni transformator
Princip rada i uređaj transformatora je napajanje iz izvora električne energije. Najvažnija je primjena za smanjivanje primarnih pokazatelja struje na vrijednost koja se koristi u mjernim i zaštitnim krugovima, alarm i upravljanje. U sekundarnom namotu su uočeni indikatori struje od 5 A ili 1. A mjerni uređaji povezani su s sekundarnim namotom, a sklop u kojem se mjeri struja je spojen na primarni namot. Za izračunavanje struje u drugom namotu koriste se očitanja u primarnom namotu i dijele se s omjerom transformacije.
Naponski transformator
To je uređaj za pretvaranje velikih indikatora napona u niske vrijednosti u standardnim krugovima, mjernim linijama i krugovima relejne zaštite. Uređaj se napaja iz izvora električnog napona, izolira logičke zaštitne krugove i mjerne krugove od kruga s visokonaponskim indeksima.
Pulsirajuće djelovanje
Uređaj se koristi za pretvaranje impulsnih signala s minimalnim izobličenjem oblika i trajanjem do nekoliko desetaka mikrosekundi. Uglavnom se koristi za prijenos pulsa pravokutnog tipa (najstrmiji rez i prednji, približno konstantna oscilacija amplitude). Služi za transformaciju kratkih video impulsa koji se stalno ponavljaju, a glavni zadatak je prenositi transformabilne impulse u njihovom izvornom i neiskrivljenom obliku. Na izlazu namotaja potrebno je dobiti isti oblik naponskog impulsa, ali ponekad se mijenja polaritet ili amplituda.
Vrsta razdvajanja
Ovaj uređaj nema primarnih i sekundarnih namota. Transformator se koristi za povećanje sigurnog priključka na električne mreže, za slučajeve istovremenog kontakta s dijelovima pod naponom i tlom. Štiti od istovremenog dodira s dijelovima koji nisu pod djelovanjem struje, ali mogu biti pod njim kao posljedica kvara izolacije. Jedinice su dizajnirane za galvansku izolaciju (izolaciju) električnih krugova.
Peak transformator
Koristi se za pretvaranje sinusoidne struje u pulsni napon s polaritetom koji se mijenja svakog polu-razdoblja.
Dvojna prigušnica
Induktivni brojač filtra ili dvostruki prigušivač je vrsta uređaja koji koristi dva namota. Zbog međusobne indukcije svitka djeluje učinkovitije od jednog prigušivača. Koristi se kao ulazni filtar ispred napajanja, u digitalnim digitalnim krugovima signala iu inženjerstvu sa zvukom.
Trofazno oklopljeno
Oni proizvode dva različita osnovna dizajna:
- štap;
- oklop.
Oba dizajna ne mijenjaju performanse i pouzdanost uređaja, ali u proizvodnji postoje značajne razlike:
- vrsta jezgre uključuje jezgru i namote, a kada se promatra struktura, jezgra se skriva iza namota, vidi se samo donji i gornji jaram, osovina namotaja ima vertikalni raspored;
- tip oklopa uređaja obuhvaća jezgru u obliku namotaja, dok se može vidjeti da jezgra skriva dio namotaja transformatora, a osovina namota može biti postavljena u vertikalnom ili horizontalnom položaju.
Glavne komponente
U njihovu kvalitetu dolaze:
- magnetski sustav (jezgra, magnetski);
- namota;
- sustav hlađenja.
Magnetski sustav
Sastoji se od elemenata u setu, najčešće korištenih ploča od feromagnetskog materijala ili električnih čelika, koji su sastavljeni u specifičnom geometrijskom obliku. Njegov izbor je određen lokalizacijom magnetskog polja glavnog transformatora u njemu. Sustav magnetskih učinaka istovremeno sa svim čvorovima, elementima i dijelovima za povezivanje dijelova u zajedničku strukturu, naziva se transformacijska jezgra.
Dio magnetskog sustava koji uključuje glavne namote naziva se štap. Drugi dio magnetskog kompleta, na kojem nema radnog namota, a služi za povezivanje magnetskog kruga, ima ime jaram. Ovisno o tome kako se nalaze šipke, podijelite:
- ravan sustav, gdje su uzdužne šipke i jaram smješteni u istoj ravnini;
- prostorni sustav uključuje višeslojni raspored jezgri i jarma;
- simetrični sustav odlikuje se istim oblikom i duljinom šipki, a njihov raspored u odnosu na jaram je standardni za sve elemente;
- asimetrični sustav, u njemu se sve šipke razlikuju po obliku i veličini, a njihov položaj nije simetričan i različit je od ostalih elemenata.
namota
Glavni strukturni element namota je svitak, koji je niz paralelno spojenih vodiča (u višestrukoj varijanti jezgre), jednom pokrivajući dio magnetske jezgre. Struja svitka, zajedno s strujom drugih svitaka, vodiča i dijelova transformatora, proizvodi polje magnetskog transformatora u kojem se sila koja pokreće struju inducira magnetskim poljem.
Namatanje je ukupan broj zavoja koji tvore električni krug za zbrajanje EMF-a u zavojima. Trofazni transformator u svojoj konstrukciji ima niz namota triju radnih faza. Vodič je obično kvadratnog poprečnog presjeka kako bi povećao svoje područje u dva ili više vodljivih šipki. Ova tehnika pomaže u smanjenju vrtložnih struja i olakšava rad namota. Kvadratni vodič se naziva stambenim. Kao namot se koristi transponirani kabel.
Izolacija je izvedena s papirnim namotajem ili lakom na bazi emajla. Dva paralelna vodiča mogu se izvoditi u jednoj izolaciji, a takav se set naziva kabel. Da biste razumjeli kako transformator radi, morate znati razdvajanje namota prema vrsti. Ovisno o odredištu navijanje su:
- glavni su oni koji prihvaćaju pretvorenu energiju ili preusmjeravaju izmjeničnu struju;
- predviđeno je reguliranje za normalizaciju koeficijenta napona za male indikatore struje u namotima;
- Pomoćni su namijenjeni za električno napajanje vlastitih potreba niže snage od nazivne snage transformatora, magnetizacija magnetskog sustava s konstantnom strujom.
Ovisno o verziji namota dijeli se:
- obični - zavojnice se izvode duž cijele dužine u smjeru osi, a slijedeće zavojnice su čvrsto namotane, bez razmaka;
- vijak - ima višeslojni sloj, postoje razmaci između zavoja ili namota;
- namotaji diskova sadrže serijski spojene diskove, s navojima u obliku spirale koji su namotani u središte svakog od njih;
- pogled na namatanje folije napravljen je od ploče aluminija ili bakra različite debljine.
Spremnik za hlađenje
To je rezervoar za ulje, štiti aktivni sastojak i služi kao potpora za upravljačke uređaje i pomoćne uređaje. Prije dodavanja ulja u spremnik, zrak se ispumpava radi sigurne dielektrične čvrstoće izolacije. U proizvodnji zvučnih frekvencija od jezgre transformatora i od elemenata spremnika treba biti jednako.
Dizajn pruža dodatne parametre za širenje ulja u uvjetima grijanja, ponekad je to dodatni ekspanzijski spremnik. Ako se povećava nazivna snaga transformatora, struje iznutra i izvana dovode do pregrijavanja konstrukcije. Magnetski raspršeni fluks unutar spremnika djeluje slično. Da bi se smanjio negativan utjecaj, umetci su izrađeni od nemagnetskih materijala, koji ih okružuju visokonaponskim izolatorima.
Primjena transformatora
Budući da su gubici za zagrijavanje žice proporcionalni jakosti struje na kvadratu koji ide uz ovu žicu, pri prijenosu električne energije na velike udaljenosti treba koristiti visoki napon s niskom amperažom. Zbog sigurnosti u kućnom okruženju ne primjenjujte previsok napon. Za podešavanje napona u mreži koriste se transformatori koji povećavaju napon prije prijenosa preko visokonaponskih vodova, a zatim se smanjuju performanse prije potrošnje.
Za napajanje različitih čvorova za primanje energije, potrebni su različiti indikatori napona (na TV-u, računalu). U proteklim razdobljima transformator je bio težak i težak, ali s povećanjem frekvencije izmjenične struje mogu se smanjiti dimenzije uređaja. Stoga se u modernim uređajima električna struja najprije ispravlja, a zatim se pretvara u impulse visoke frekvencije. Posljednje struje idu na pulsni transformator kako bi se pretvorile u pravi napon.