Elektromagnetyczne urządzenia statyczne służą do tworzenia i przykładania pola magnetycznego. Istnieje wiele przypadków, w których transformator jest potrzebny w elektronice, obwodach elektrycznych i inżynierii radiowej. Urządzenie wyposażone jest w uzwojenia indukcyjne połączone ze sobą na rdzeniu magnetycznym. Sieć przyczynia się do powstania pola przemiennego, a transformator, wykorzystując indukcję elektromagnetyczną, podaje stałe wartości prądu bez zmiany częstotliwości.
Zawartość
Definicja i cel
Do zasilania urządzeń potrzebne są napięcia o różnych charakterystykach. Transformator to konstrukcja wykorzystująca indukcyjną pracę pola magnetycznego. Cewki taśmy lub drutu, połączone wspólnym strumieniem, obniżają lub zwiększają napięcie. Telewizor wykorzystuje 5 V do obsługi tranzystorów i mikroukładów, moc kineskopu wymaga kilku kilowoltów podczas korzystania z generatora kaskadowego.
Izolowane uzwojenia znajdują się na rdzeniu wykonanym z materiału namagnesowanego samorzutnie o określonej wartości naprężenia. Starsze jednostki wykorzystywały istniejącą częstotliwość sieci, około 60 Hz. W nowoczesnych obwodach zasilania urządzeń elektrycznych stosuje się transformatory impulsowe o wysokiej częstotliwości. Napięcie przemienne jest prostowane i przekształcane za pomocą generatora na wartość o określonych parametrach.
Napięcie jest stabilizowane dzięki jednostce sterującej z modulacją szerokości impulsu. Impulsy o wysokiej częstotliwości są przesyłane do transformatora, uzyskuje się stabilną wydajność na wyjściu. Masywność i ciężkość urządzeń minionych lat zastępuje lekkość i niewielkie rozmiary. Liniowe wskaźniki urządzenia są proporcjonalne do mocy w stosunku 1: 4, aby zmniejszyć wymiary urządzenia, częstotliwość prądu wzrasta.
Masywne urządzenia są używane w obwodach zasilających, jeśli wymagane jest stworzenie minimalnego poziomu rozproszenia zakłóceń o wysokiej częstotliwości, na przykład podczas zapewniania wysokiej jakości dźwięku.
Urządzenie i zasada działania
Producent wybiera podstawowe zasady działania urządzenia, ale nie wpływa to na niezawodność działania. Koncepcje różnią się w procesie produkcyjnym. Zasada działania transformatora opiera się na dwóch przepisach:
- zmieniający się ruch kierunkowych nośników ładunku wytwarza przemienne pole siły magnetycznej;
- wpływ na przepływ mocy przekazywany przez cewkę wytwarza siłę elektromotoryczną i indukcję.
Urządzenie składa się z następujących części:
- obwód magnetyczny (rdzeń);
- cewka lub uzwojenie;
- podstawa lokalizacji zwojów;
- materiał izolujący;
- system chłodzenia;
- inne elementy mocowania, dostępu, ochrony.
Działanie transformatora odbywa się zgodnie z rodzajem konstrukcji i kombinacją rdzenia i uzwojeń.W typie prętowym przewodnik jest zamknięty w uzwojeniach, trudno go zobaczyć. Widoczne są zwoje spirali, widoczna jest górna i dolna część rdzenia, oś jest pionowa. Materiał, z którego składa się cewka, musi dobrze przewodzić prąd.
W produktach pancernych pręt kryje większość zwojów, jest umieszczony poziomo lub pionowo. Toroidalna konstrukcja transformatorów zapewnia umieszczenie dwóch niezależnych uzwojeń na obwodzie magnetycznym bez połączenia elektrycznego między nimi.
System magnetyczny
Wykonany jest ze stopowej stali transformatorowej, ferrytu, permaloju przy zachowaniu kształtu geometrycznego, aby wytworzyć pole magnetyczne urządzenia. Dyrygent zbudowany jest z płyt, wstążek, podków, wykonywany jest na prasie. Część, na której znajduje się uzwojenie, nazywa się prętem. Jarzmo to element bez zwojów, który zamyka obwód.
Zasada działania transformatora zależy od rozmieszczenia stojaków, co ma miejsce:
- płaski - osie jarzm i rdzeni znajdują się w tej samej płaszczyźnie;
- przestrzenne – elementy podłużne ułożone są na różnych powierzchniach;
- symetryczny - przewody o tym samym kształcie, rozmiarze i konstrukcji są umieszczone na wszystkich jarzmach podobnie jak inne;
- asymetryczny - poszczególne regały różnią się wyglądem, wymiarami i są umieszczone w różnych pozycjach.
Jeśli założymy, że przez uzwojenie, zwane pierwotnym, przepływa prąd stały, wówczas przewód magnetyczny zostaje otwarty. W innych przypadkach rdzeń jest zamknięty, służy do zamykania linii energetycznych.
uzwojenia
Wykonane są w postaci zestawu zwojów ułożonych na przewodach kwadratowych.Kształt służy do wydajnej pracy i zwiększania współczynnika wypełnienia w oknie obwodu magnetycznego. Jeżeli wymagane jest zwiększenie przekroju poprzecznego rdzenia, to wykonuje się go w postaci dwóch równoległych elementów w celu ograniczenia występowania prądów wirowych. Każdy taki przewodnik nazywa się mieszkalnym.
Pręt owinięty jest w papier, pokryty lakierem emaliowym. Czasami dwa żyły ułożone równolegle są zamknięte we wspólnej izolacji, zestaw nazywany jest kablem. Uzwojenia rozróżnia się według przeznaczenia:
- główne - dostarczany jest do nich prąd przemienny, wychodzi przekonwertowany prąd elektryczny;
- regulacja - zapewniają odczepy do transformacji napięcia przy niskim natężeniu prądu;
- pomocnicze - służą do zasilania ich sieci mocą mniejszą niż wartość znamionowa transformatora i polaryzują obwód prądem stałym.
Metody owijania:
- uzwojenie zwykłe - zwoje wykonywane są w kierunku osi na całej długości przewodu, kolejne zwoje są nawijane ciasno, bez przerw;
- uzwojenie śrubowe - wielowarstwowe owijanie ze szczelinami między pierścieniami lub zbliżanie się do sąsiednich elementów;
- uzwojenie dysku - rząd spirali wykonywany jest sekwencyjnie, w kole, owijanie odbywa się w kolejności promieniowej w kierunku wewnętrznym i zewnętrznym;
- spirala foliowa jest umieszczona z szerokiego arkusza aluminiowo-miedzianego, którego grubość waha się od 0,1-2 mm.
Konwencje
Aby ułatwić odczytanie schematu transformatora, znajdują się specjalne znaki. Rdzeń narysowany jest grubą linią, cyfra 1 pokazuje uzwojenie pierwotne, zwoje wtórne są oznaczone cyframi 2 i 3.
W niektórych schematach linia rdzenia ma podobną grubość do linii półokręgów owijających. Oznaczenie materiału pręta jest inne:
- ferrytowy obwód magnetyczny jest narysowany grubą linią;
- stalowy rdzeń ze szczeliną magnetyczną rysowany jest cienką linią ze szczeliną pośrodku;
- oś namagnesowanego dielektryka jest oznaczona cienką przerywaną linią;
- pręt miedziany ma wygląd wąskiej linii na schemacie z symbolem materiału zgodnie z układem okresowym.
Pogrubione kropki służą do podkreślenia wyjścia cewki, oznaczenie chwilowej indukcji jest takie samo. Służy do wskazywania jednostek pośrednich w generatorach kaskadowych w celu wskazania przeciwfazy. Umieść kropki, jeśli chcesz ustawić polaryzację podczas montażu i kierunek uzwojeń. Liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym jest określana warunkowo, tak jak liczba półkoli nie jest znormalizowana, jest proporcjonalność, ale nie jest ściśle przestrzegana.
Główna charakterystyka
Tryb jałowy jest używany, gdy obwód wtórny transformatora jest otwarty, nie ma w nim napięcia. Prąd przepływa przez uzwojenie pierwotne, następuje namagnesowanie reaktywne. Za pomocą bezczynności określa się wydajność, szybkość transformacji i stratę w rdzeniu.
Praca pod obciążeniem polega na podłączeniu źródła zasilania do obwodu pierwotnego, w którym płynie sumaryczny prąd pracy i biegu jałowego. Obciążenie jest podłączone do obwodu wtórnego transformatora. Ten tryb jest powszechny.
Faza zwarcia występuje, gdy jedynym obciążeniem jest rezystancja uzwojenia wtórnego. W tym trybie określane są straty cieplne cewki w obwodzie.Parametry transformatora są uwzględniane w systemie podmiany urządzeń poprzez ustawienie rezystancji.
Stosunek mocy pobieranej do mocy wyjściowej określa sprawność transformatora.
Obszar zastosowań
Urządzenia gospodarstwa domowego mają kontakt z ziemią przez przewód neutralny. Jednoczesny kontakt odbiornika prądu fazy i obwodu neutralnego prowadzi do zamknięcia obwodu i obrażeń. Połączenie przez transformator izolujący pozwala chronić osobę, ponieważ uzwojenie wtórne nie styka się z ziemią.
Jednostki impulsowe są używane w transmisji prostokątnego pchnięcia i transformacji krótkich sygnałów pod obciążeniem. Na wyjściu zmienia się polaryzacja i amplituda prądu, ale napięcie pozostaje niezmienione.
Sprzęt pomiarowy DC to wzmacniacz magnetyczny. Kierunkowy ruch elektronów małej mocy pomaga zmienić napięcie przemienne. Prostownik dostarcza energię stałą i zależy od wejściowych wartości energii elektrycznej.
Jednostki napędowe są szeroko stosowane w generatorach prądu o małym natężeniu, moc, wskaźniki w silnikach wysokoprężnych są średnie. Transformatory montowane są szeregowo z obciążeniem, urządzenie jest połączone ze źródłem uzwojeniem pierwotnym, obwód wtórny wytwarza przetworzoną energię. Wartość prądu wyjściowego jest wprost proporcjonalna do obciążenia. Sprzęt z 3 prętami magnetycznymi jest używany, jeśli generator jest prądem trójfazowym.
Jednostki odwracające mają tranzystory o tej samej przewodności i wzmacniają tylko część sygnału na wyjściu. W celu pełnej konwersji napięcia do obu tranzystorów podawany jest impuls.
Dopasowany sprzęt służy do łączenia z urządzeniami elektronicznymi o dużej rezystancji na wejściu i wyjściu obciążenia o niskiej szybkości przesyłu energii elektrycznej. Jednostki są przydatne w liniach wysokiej częstotliwości, gdzie różnica w wielkości prowadzi do strat energii.
Rodzaje transformatorów
Klasyfikacja transformatorów zależy od wartości znamionowej prądu w obwodach pierwotnym i wtórnym. U pospolitych gatunków wskaźnik mieści się w zakresie 1-5 A.
Jednostka rozdzielająca nie zapewnia połączenia obu spiral. Urządzenie zapewnia izolację galwaniczną, czyli bezdotykową transmisję impulsu. Bez niego prąd płynący między obwodami jest ograniczony jedynie przez rezystancję, której nie uwzględnia się ze względu na małą wartość.
Transformator dopasowujący zapewnia dopasowanie różnych wartości rezystancji, aby zminimalizować zniekształcenia przebiegu wyjściowego. Służy do organizacji izolacji galwanicznej.
Zanim dowiedzą się, czym są transformatory mocy, zauważają, że są one produkowane do pracy z sieciami dużej mocy. Urządzenia prądu przemiennego zmieniają charakterystykę energetyczną w instalacjach odbiorczych oraz pracują w miejscach o dużej mocy i szybkości zmian energii elektrycznej.
Transformatora obrotowego nie należy mylić z urządzeniem wirującym, czyli maszyną do przetwarzania kąta obrotu na napięcie w obwodzie, gdzie sprawność zależy od prędkości obrotowej. Urządzenie przekazuje impuls elektryczny do ruchomych części sprzętu, na przykład do głowicy magnetowidu. Podwójny rdzeń z oddzielnymi uzwojeniami, z których jedno obraca się wokół drugiego.
Jednostka olejowa wykorzystuje chłodzenie cewki specjalnym olejem transformatorowym.Mają obwód zamknięty. W przeciwieństwie do gatunków powietrznych mogą wchodzić w interakcje z sieciami o dużej mocy.
Transformatory spawalnicze do optymalizacji wydajności urządzeń, redukcji napięcia i generowania prądu o wysokiej częstotliwości. Wynika to ze zmiany reaktancji indukcyjnej lub pracy na biegu jałowym. Regulacja skokowa realizowana jest poprzez ułożenie uzwojenia elektrycznego na przewodach.
