Tensiunea de 220 volți în rețeaua electrică sub forma în care intră în apartament nu este adecvată pentru funcționarea majorității dispozitivelor electronice. Pentru a-l aduce la un tip convenabil pentru alimentarea aparatelor de uz casnic, sunt necesare convertizoare speciale, numite transformatoare. Cu ajutorul lor, este posibilă scăderea valorii tensiunii de alimentare la valoarea dorită și apoi rectificarea acesteia.
Informații generale despre transformatoare
Ca convertoare, aceste dispozitive sunt utilizate în mod tradițional pentru a aduce puterea transmisă pe liniile de înaltă tensiune într-o formă acceptabilă. Pentru „transfer” pe distanțe uriașe, sunt potrivite doar tensiunile ultra-ridicate, la care curentul poate fi de o magnitudine acceptabilă.
Dacă încercați să transmiteți energie pentru cel puțin o sută de kilometri sub forma tensiunii obișnuite de 380 de volți, va fi necesar un curent de milioane de amperi pentru a furniza consumatorului puterea necesară.
Pentru a-l risipi, aveți nevoie de un fir de aproximativ grosimea unui corp uman, care este imposibil de implementat în practică. Prin urmare, pe partea care generează electricitate, cu ajutorul unui alt transformator (step-up), valoarea acestuia crește la 110 kV. În această formă, este imposibil să se utilizeze distribuția energiei electrice pentru clădiri rezidențiale și facilități de producție. Prin urmare, după livrarea prin explozivi în stațiile de distribuție, 110 kV sunt reduse la 10 (6) kV.
De aici merg la stațiile de transformare regionale, unde în transformatorul local descendent își dobândesc forma finală de 380 (220) volți. Cu astfel de valori potențiale, energia poate fi transportată cu ușurință printr-un cablu subteran sau printr-un fir izolat autoportant izolat către consumatorul final. Prin urmare, un transformator monofazat joacă un rol important în viața umană.
Scop și dispozitiv
O cunoștință cu proiectarea transformatorului, care constă din următoarele elemente principale, va ajuta la obținerea unei idei mai complete:
- miez feromagnetic;
- bobina primară și secundară situată pe un cadru izolat;
- capac de protecție (acest element nu este disponibil pe unele modele).
În unele eșantioane, se utilizează oțel electric sau permaliaj în locul feromagnetilor. Alegerea unui anumit tip de material de bază depinde de aria de utilizare a produsului în sine.
Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al unui transformator monofazat se bazează pe lege, conform căruia un câmp alternativ e / m care acționează într-o buclă induce un CEM într-un conductor din apropiere. Fenomenul se numește legea inducției electromagnetice a lui Faraday, care a fost primul care a descoperit acest efect interesant. Pentru a-l fundamenta, omul de știință a dezvoltat o întreagă teorie, care a stat la baza funcționării majorității dispozitivelor și ansamblurilor electrice moderne.
Principalele sale prevederi:
- când curentul trece printr-o buclă de sârmă, în jurul său se formează un flux magnetic, captând toate aceleași bucle situate în apropiere;
- sub influența acestui flux, se induce în ele un CEM, care sub formă de modificări coincide cu câmpul inițial;
- în prezența unui feromagnet în el, efectul acestui efect este sporit.
Toate aceste principii stau la baza funcționării unui produs modern de transformare. Când este conectat la înfășurarea secundară a sarcinii, circuitul de lucru este închis și energia este transferată consumatorului fără aproape pierderi.
Moduri de funcționare
- așa-numitul „inactiv”;
- modul de încărcare.
Când este în repaus, dispozitivul funcționează fără sarcină și consumă o putere minimă disipată numai în înfășurarea primară. Curentul din acesta este, de asemenea, minim și de obicei nu depășește 3-10% din valoarea observată la încărcarea conectată. În cel de-al doilea caz, un curent începe să curgă în rotațiile înfășurării secundare, a căror valoare este invers proporțională cu numărul de rotații din bobină.
Într-un transformator descendent, tensiunea este mai mică, iar curentul este mai mare. În acest mod, puterea este transferată la sarcină luând în considerare disiparea căldurii în miezul transformatorului.
Setări principale
Când se iau în considerare parametrii convertoarelor de tensiune și curent, este important de notat raportul de transformare k, definit ca I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Aici w2 și w1 sunt numărul de rotații în înfășurările secundare și respectiv primare. În plus, sunt luate în considerare caracteristici precum dimensiunea ferestrei centrale în care se află bobinele.
Un alt parametru care caracterizează proprietățile de transfer de tensiune ale unui transformator monofazat cu două înfășurări este același raport de transformare k, a cărui valoare pentru un dispozitiv de coborâre este mai mică de 1. Și invers, dacă k> 1, acest produs este un transformator step-up. În absența pierderilor în firele înfășurărilor și a disipării fluxului, este foarte ușor să calculați acest indicator. Pentru aceasta, este cel mai convenabil să se utilizeze un algoritm de calcul simplu: k = U2 / U1. Dacă există mai multe înfășurări secundare, parametrul specificat trebuie stabilit pentru fiecare dintre ele separat.
Tipuri de transformatoare și aplicarea acestora
Conform caracteristicilor de proiectare ale miezului, probele cunoscute de transformatoare monofazate sunt împărțite în tijă, inel și produse blindate. Conform formei circuitului magnetic utilizat în acestea, acestea pot fi:
- În formă de W;
- Toroidal;
- În formă de U.
Fiecare dintre aceste formulare este potrivit pentru scopuri specifice legate de necesitatea de a obține caracteristicile de transfer specificate.
Conform valorii cuplajului magnetic maxim realizabil (MC), transformatoarele sunt împărțite în produse cu interacțiuni puternice, medii și slabe. Aceste caracteristici depind în mare măsură de designul produsului însuși și de tipul nucleului acestuia.
Un transformator monofazat este solicitat în acele zone în care este necesar să se potrivească două circuite de alimentare cu izolarea electrică a fiecăruia dintre ele.
Funcționarea produselor
Când se operează dispozitive de conversie monofazate, se acordă o atenție specială manipulării lor în condiții de siguranță, ceea ce se explică prin tensiunea înaltă prezentă în înfășurările primare. De asemenea, este important să se ia în considerare următoarele puncte cu privire la regulile de instalare și includere a transformatoarelor în circuitele electrice:
- pentru a evita defectarea înfășurărilor (burnout), circuitele secundare trebuie protejate de scurtcircuit;
- este important să se monitorizeze condițiile termice ale miezului și înfășurărilor și, dacă este necesar, să se prevadă răcirea acestora.
Îngrijirea unui transformator monofazat se reduce la proceduri standard, care sunt prevăzute de prevederile reglementărilor actuale.
