Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

W 1831 roku angielski fizyk Michael Faraday odkrył zdarzenie indukcji elektromagnetycznej. Stanowiło podstawę działania konwertera elektrycznego. Robiąc badania w dziedzinie elektryczności, Faraday opisał w swoich notatkach doświadczenie, w którym wkręcił piętnaście centymetrów i dwa centymetry grubości w żelazny pierścień z dwoma miedzianymi drutami o długości piętnastu i osiemnastu centymetrów.

Historia transformatora

Obraz przyszłego transformatora na diagramie został po raz pierwszy odkryty w 1831 r. W pracach M. Faradaya i D. Henry'ego. Później G. Rumkorf wynalazł cewkę indukcyjną o specjalnej konstrukcji, która w rzeczywistości była pierwszym transformatorem.

Bracia Hopkinson stworzyli teorię obwodów elektromagnetycznych. Najpierw nauczyli się liczyć magnesochrony. Nie rozumieli jednak jednej rzeczy: to urządzenie ma właściwość zmiany napięcia i prądu, mianowicie zmianę prądu przemiennego na prąd stały, co czyni transformator. Upton, asystent Edisona, zalecił wykonanie rdzeni z diamentów z pojedynczych arkuszy metalu, tak aby prądy wirowe zostały zlokalizowane.

Chłodzenie olejem wpłynęło na niezawodne działanie konwertera na lepsze. Swinburn obniżył transformator do ceramicznego naczynia wypełnionego olejem, co znacznie zwiększyło niezawodność uzwojenia izolacyjnego.

W 1928 r. Rozpoczęto produkcję transformatorów mocy w ZSRR w moskiewskiej fabryce transformatorów. Na początku XX wieku naukowiec metalurgiczny R. Hedfield na podstawie swoich doświadczeń odkrył, że różne dodatki wpływają na właściwości żelaza. W trakcie dalszych eksperymentów opracował pierwszą stalową sondę, która zawierała krzem. Następnym krokiem w produkcji rdzeni było ustalenie, że dzięki połączonemu efektowi walcowania i ogrzewania stali zawierającej krzem, pojawiają się elementarne nowe właściwości magnetyczne: wzbogacenie magnetyczne zwiększone o 50%, wydatki na histerezę zmniejszone o 4 razy, a penetracja magnetyczna wzrosła 5 razy.

Cel i zastosowanie

Transformator to statyczny przetwornik elektromagnetyczny z dwoma lub więcej uzwojeniami stacjonarnymi, który jest przeznaczony do przekształcania parametrów elektrycznych za pomocą indukcji elektromagnetycznej. Transformatory są stosowane w systemach energetycznych w przesyłaniu energii elektrycznej z elektrowni do konsumenta iw różnych instalacjach elektrycznych w celu uzyskania napięć o pożądanej wartości.

Ten artykuł stanowi przykład prostego transformatora małej mocy, który jest często stosowany w urządzeniach automatyki, urządzeniach pomiarowych i komputerowych oraz różnych urządzeniach.

Urządzenie transformatorowe

Rys. 1 Obwód elektromagnetyczny transformatora jednofazowego w trybie pracy .

Uzwojenie pierwotne i wtórne

Transformator ma dwa uzwojenia:

  • primary (I) - do którego dostarczamy energię elektryczną;
  • wtórny (II) - do którego podłączamy odbiornik mocy.

Może być wysokie (vn) i niskie (n.) Napięcie

W przypadku, gdy napięcie wtórne jest mniejsze niż napięcie pierwotne, transformator obniżający napięcie zamienia energię elektryczną z 380 V na 220 V, jeśli dzieje się odwrotnie, to transformator podwyższający.

Przyjrzyjmy się bliżej temu, co robi transformator i jak jest zorganizowany, jak pokazano na rysunku 1.

Zasada działania

Do uzwojenia polowego stosujemy napięcie przemienne U1, ponieważ uzwojenie pola ma rezystancję i generowany jest prąd elektryczny. Prąd, przechodzący przez cewki, wywołuje siłę magnetomotoryczną, a siła magnetomotoryczna indukuje strumień magnetyczny. Strumień magnetyczny przechodzi przez rdzeń, mijając wszystkie zwoje uzwojenia pierwotnego i wtórnego. W tym przypadku strumień magnetyczny (FT) jest głównym strumieniem, to znaczy działającym. Druga (mniejsza) część przepływu jest zamknięta powietrzem, przechodzącym tylko przez zwoje uzwojenia pierwotnego, i jest przepływem rozpraszającym Фs1.

Jeśli obwód wtórny (zasilany z uzwojenia wtórnego (II)) jest otwarty, to oczywiście nie ma prądu, nie ma możliwości powstawania pola magnetycznego. Ale tutaj zamknęliśmy (II) obwód, prąd przeszedł przez niego. Oznacza to, że powstaje pole magnetyczne, które z kolei tworzy dwa strumienie magnetyczne:

  • 1 strumień - do rdzenia;
  • 2 strumień - zamyka powietrze.

Oznacza to, że przepływ dyspersji jest również indukowany wokół uzwojeń (II). Strumienie rozpraszania są podobne do strumienia magnetycznego indukcji własnej, który wytwarza prąd w jednej lub innej cewce indukcyjnej i innym przewodzie. Strumienie są szkodliwe. Przy stosowaniu zasad indukcji elektromagnetycznej, gdy główny strumień magnetyczny jest zmieniany, emf jest indukowany (I) E1 i w (II) uzwojeniach E2.

Ponieważ wzdłuż spirali (I) z liczbą zwojów w1 i przez (II) spirali z liczbą zwojów w2, ten sam główny przepływ przechodzi, to w każdym zwoju obu spiral wywoływana jest EMF równa wartości. Tak więc Es1 = ew1 i Еs2 = ew2 wynika z tego, że K jest współczynnikiem zmiany transformatora.

Strumień rozpraszania wywołuje elektromotoryczną siłę rozpraszania w uzwojeniu pierwotnym Es 1. Dlatego napięcie przykładane do (I) uzwojenia transformatora U1 musi odpowiadać spadkowi napięcia w rezystancji prądowej I1 r1 (I) uzwojenia, sile elektromotorycznej rozpraszania Esl i EMF przepływu głównego.

Przy odłączonym obwodzie (II) Es 1 i I1, r1 jest pomijalny, co oznacza, że siła elektromotoryczna E1 indukowana w uzwojeniu (I) w pełni uzasadnia przyłożone napięcie U1. Kiedy obwód EMF E2 jest otwarty (II), prąd elektryczny przestaje płynąć, ale jeśli zamkniesz uzwojenie (II) przez połączenie odbiorników elektrycznych, to pod wpływem (II) EMF (II) obwodu, prąd płynący do transformatora (I) zmienia moc (II ) i stosowane do odbiorników energii elektrycznej.

Jeśli nie uwzględnisz strat, możesz założyć, że odpowiednia moc E1 I1 jest prawie równa (II) mocy E2 I2 (I1 i I2 - (I) i (II) prądów transformatora). Oznacza to, że przy zmianie (I) i (II) prądy są w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalne do liczby odpowiednich uzwojeń. (Ii) prąd I2, płynący w spirali, tworzy amperowo-spiralną I2 w2, przechodząc w tym samym obwodzie transformatora, co amperozwój (I) helisy. Oznacza to, że pod obciążeniem główny przepływ elektromagnetyczny będzie zorientowany w kierunku wspólnego działania amperozwojów l1 w1 (I) i amperozwojów I2 w2 (II) uzwojeń.

Zgodnie z prawem Joule'a-Lenza elektryczny prąd indukcyjny w uzwojeniu wtórnym jest skoncentrowany w taki sposób, że spowalnia zmiany w wiązaniu strumienia elektromagnetycznego. Zmiana strumienia elektromagnetycznego jest wyzwalana przez pierwotne zwoje amperowe 11 w1. Prąd II musi płynąć w takim kierunku, że utworzone spirale amperowe działają w przeciwnym kierunku niż uzwojenie I. Upadek głównego strumienia magnetycznego spowodowany utratą działania magnetycznego II amperów spiralnych spowoduje spadek indukcji i siły elektromotorycznej w pierwszym uzwojeniu.

W przypadku, gdy napięcie dostarczane do zacisków I uzwojenia jest stałe, gdy spada, nie wyrównuje napięcia, z tego powodu prąd wzrasta do parametrów, przy których wznawia się równość napięć. W tym przypadku główny strumień magnetyczny musi utrzymywać parametry równe wielkości strumienia głównego na wolnym przebiegu. Pod dowolnym obciążeniem konwertera napięcie U1 musi odpowiadać sile elektromotorycznej E1 (spadek napięcia w uzwojeniu I jest ignorowany).

Konieczne jest, aby główny strumień elektromagnetyczny Ft pozostawał stały przy różnych obciążeniach transformatora. Prąd I1 w (I) uzwojeniu powinien kompensować wpływ zwojów amperów, które występują, gdy prąd I2 w uzwojeniu (II). Napięcie na zaciskach (I) uzwojenia jest zawsze mniejsze niż EMF E2 w wyniku spadku napięcia w przeciwdziałaniu czynnym i biernym uzwojenia wtórnego.

Klasyfikacja i odmiany

Transformatory są bezolejowe i bezolejowe . W urządzeniach zawierających olej część robocza (uzwojenie i układ magnetyczny) znajduje się w zbiorniku wypełnionym płynem transformatora. Część robocza suchych transformatorów chłodzi się za pomocą otaczającego powietrza. Skala mocy oleju napędowego wynosi od 10 kVA do 630 tys. KVA, a skala sucha od jednostek VA do 1600 kVA.

Jednofazowe transformatory mocy o mocy 4 kVA i mniejszej oraz trójfazowej - 5 kVA i mniejszej są związane z urządzeniami małej mocy. Są one często używane w urządzeniach transformacyjnych, sprzęcie domowym, sprzęcie elektronicznym.

Oznaczenia olejowe

  • TM - olej, trójfazowy;
  • O - ma jedną fazę;
  • H - istnieje możliwość kontrolowania napięcia podczas pracy;
  • P - obecność oddzielnego uzwojenia;
  • D - chłodzenie z dmuchaniem oleju (dmuchanie wymienników ciepła transformatora z wentylatorami);
  • C - chłodzenie obrotowe oleju poprzez jego wycofanie ze zbiornika i chłodzenie powietrzem lub wodą.

Następnie wpisz liczby wskazujące moc i pierwsze napięcie.

Załóżmy, że: TM - 1000/10 to transformator zasilany olejem, o pojemności (P) 1000 kVA, 10 kV. Suche transformatory są oznaczone:

  • TSZ - transformator ma trzy fazy, suchą, zabezpieczoną. Dostępne są w pojemnościach od 10 do 1600 kVA;
  • HV (wysokie napięcie) - 380, 500, 660, 10 tysięcy V;
  • NN (niskie napięcie) - 230 i 400 V.

Urządzenia małej mocy wchodzą do sprzedaży, mają dużą liczbę serii, typów i rozmiarów. Transformatory mierzące prąd i napięcie są często dołączane do zasilania. Za pomocą przekładników prądowych możliwe jest zapewnienie bezpiecznej pracy obwodów zabezpieczających przekaźniki i określenie dowolnej ilości prądu za pomocą specjalnych urządzeń. Ich wtórny prąd paszportowy wynosi 1 i 5 A.

Prąd pierwotny mieści się w zakresie od 5 A do 24000 A, a ciężka praca tej sieci wynosi od 0, 4 do 24 kV. Przekładniki prądowe i napięciowe produkowane są w seriach 35, 110, 220, 330, 500, 750 kV.

Podstawowa notacja:

  • T - przekładnik prądowy;
  • P - przejście;
  • L - jednoczęściowa izolacja na bazie żywicy;
  • M - zajmuje mało miejsca;
  • O - jednoniciowy;
  • H - zamontowany;
  • W - używanie opon;
  • Y jest potężny;
  • K - osadzony w złożonych stacjach transformatorowych.

TN są stosowane w obwodach prądu stałego o napięciu od 0, 4 do 1150 kV do zasilania urządzeń definiujących i obwodów ochrony przekaźników. HP do 35 kV są stosowane łącznie w sieciach z chronionym punktem neutralnym. Klasa niezawodności 0, 5; 1 i 3 odpowiada największemu błędowi w% zmierzonego napięcia paszportowego 0, 5%; 1%; 3%.

TN są podzielone na suche i olejne . Legenda TN:

  • H - przekładnik napięciowy;
  • O - jedna faza;
  • C - wykonanie na sucho;
  • M - chłodzony olejem;
  • З - uziemienie przez wyjście uzwojenia pierwotnego;
  • K - kompensacja błędu kątowego transformatora;
  • L - wykonanie z odlewaną izolacją;
  • E - do montażu na koparkach.

Transformatory typu NOS, NOL, ZNOL - suche, NOM, NOME, NTMK, NTMI, ZNOM - chłodzone olejem przez naturalne chłodzenie.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Instrumenty