Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Odkrycie w 1831 r. Przez wielkiego naukowca Faradaya zasady indukcji elektromagnetycznej umożliwiło świeże spojrzenie na wiele praw elektrotechniki. Opierał się on na interakcji pól elektromagnetycznych, 45 lat później wielki rosyjski naukowiec P. Jabłonkow otrzymał patent na wynalazek transformatora. Klasyczna definicja to: transformator jest urządzeniem elektrycznym, które przekształca prąd pierwotnego uzwojenia jednego napięcia w prąd uzwojenia wtórnego o innym napięciu.

Efekt indukcji powstaje, gdy zmienia się pole elektromagnetyczne, dlatego, aby transformator zadziałał, konieczne jest napięcie z prądem przemiennym. Transformacja (transmisja) jest przeprowadzana przez przekształcenie energii elektrycznej uzwojenia pierwotnego w pole magnetyczne, a następnie w uzwojeniu wtórnym następuje odwrotna transformacja pola magnetycznego w energię elektryczną. Jeśli liczba zwojów uzwojenia wtórnego przekracza liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego, wówczas urządzenie będzie nazywane transformatorem podwyższającym. Gdy uzwojenia są połączone w odwrotnej kolejności, uzyskuje się urządzenie obniżające.

Urządzenie i zasada działania

Strukturalnie urządzenie do przekształcania napięcia składa się z rdzenia i dwóch uzwojeń . Rdzeń jest montowany z płyt z blachy stalowej. Uzwojenia pierwotne i wtórne nawijane są z drutu miedzianego o różnych średnicach. Grubość drutu uzwojenia transformatora zależy bezpośrednio od jego mocy wyjściowej.

Rdzeń urządzenia może być centralny lub opancerzony. Przy stosowaniu produktu w sieciach napięcia o niskiej częstotliwości najczęściej stosowane są druty magnesów prętowych, które w formie mogą być:

  • W kształcie litery U.
  • W kształcie litery W.
  • Toroidalny.

Rdzenie wykonane są ze specjalnego transformatora żelaznego, na podstawie cech jakościowych, od których zależy wiele ogólnych parametrów urządzenia. Rysuje się rdzeń z cienkich płyt żelaznych, które są izolowane od siebie lakierem lub warstwą tlenkową, aby zmniejszyć straty spowodowane prądami wirowymi. Mogą być używane i wykończone połówki, które są wykonane z solidnych opasek żelaznych.

Zalety i wady rdzeni

  • Wpisywany częściej używany do obwodów magnetycznych urządzenia o dowolnym przekroju, ograniczonym jedynie szerokością płytek. Najlepszymi parametrami są przekładniki napięciowe o przekroju kwadratowym. Wadą tego typu rdzenia jest konieczność ścisłego dokręcania płyt, mały współczynnik wypełnienia przestrzeni cewki, a także zwiększone rozproszenie pola magnetycznego urządzenia.
  • Skręcone rdzenie są znacznie łatwiejsze do złożenia w zespole. Cały rdzeń typu W składa się z czterech części, a typ w kształcie litery U ma tylko dwie części w swojej konstrukcji. Charakterystyka techniczna takiego transformatora jest znacznie lepsza niż dial-up. Wady obejmują potrzebę minimalnej przerwy między częściami. Dzięki fizycznemu oddziaływaniu części płyty mogą się łuszczyć, aw przyszłości bardzo trudno jest uzyskać ciasne dopasowanie.
  • Rdzenie toroidalne mają kształt pierścienia skręconego z taśmy transformatora. Takie rdzenie mają najlepsze właściwości techniczne i prawie całkowitą eliminację dyspersji pola magnetycznego. Wadą jest złożoność uzwojenia, zwłaszcza druty o dużym przekroju.

W transformatorach typu W wszystkie uzwojenia są zwykle wykonywane na pręcie centralnym. W urządzeniu w kształcie litery U uzwojenie wtórne może być nawinięte na jeden pręt, a uzwojenie pierwotne na drugie. Szczególnie często istnieją konstruktywne rozwiązania, gdy uzwojenia są podzielone na pół i nawinięte na oba pręty, a następnie są połączone szeregowo. Jednocześnie znacznie zmniejsza się zużycie drutu dla transformatora i poprawia się charakterystyka techniczna urządzenia.

Specyfikacje techniczne

Głównymi cechami działania transformatora są:

  • Napięcie wejściowe.
  • Wielkość napięcia wyjściowego.
  • Urządzenie zasilające.
  • Prąd i napięcie na biegu jałowym.

Stosunek napięć na wejściu i wyjściu urządzenia nazywany jest współczynnikiem transformacji. Ten stosunek zależy tylko od liczby zwojów w uzwojeniach i pozostaje niezmieniony w każdym trybie pracy urządzenia.

Moc transformatora, która po stronie uzwojenia pierwotnego jest równa sumie mocy uzwojeń wtórnych, z wyjątkiem strat, zależy bezpośrednio od średnicy drutów i rodzaju rdzenia.

Napięcie odbierane na uzwojeniu wyjściowym urządzenia, bez podłączania obciążenia, nazywane jest napięciem bez obciążenia. Różnica między tym wskaźnikiem a napięciem z obciążeniem wskazuje wielkość strat spowodowanych różną rezystancją drutów uzwojenia.

Wartość prądu bez obciążenia całkowicie zależy od wskaźników jakości rdzenia transformatora. W idealnym przypadku pierwotny prąd uzwojenia w rdzeniu urządzenia tworzy pole magnetyczne o zmiennej wartości, której największa siła elektromotoryczna jest równa prądowi bez obciążenia i przeciwnie w kierunku. Ale w rzeczywistości wielkość siły elektromotorycznej jest zawsze mniejsza niż napięcie na wejściu, z powodu możliwych strat w rdzeniu.

Dlatego w celu zmniejszenia wielkości prądu bez obciążenia potrzebny jest wysokiej jakości materiał do produkcji rdzenia i minimalna szczelina między jego płytami. Rdzenie toroidalne w większym stopniu odpowiadają takim warunkom.

Typy urządzeń

W zależności od mocy, konstrukcji i zakresu ich zastosowania istnieją następujące typy transformatorów:

  • Autotransformator jest zaprojektowany jako pojedyncze uzwojenie z dwoma zaciskami końcowymi, jak również w punktach pośrednich urządzenia znajduje się kilka zacisków, w których znajdują się cewki pierwotne i wtórne.
  • Przekładnik prądowy zawiera uzwojenia pierwotne i wtórne, rdzeń z materiału magnetycznego, a także czujniki optyczne, specjalne rezystory, które pozwalają przyspieszyć metody regulacji napięcia.
  • Transformator mocy to urządzenie, które transmituje prąd poprzez indukcję pola elektromagnetycznego między dwoma obwodami. Takie transformatory mogą być podwyższane lub obniżane, suche lub olejowe.
  • Transformatory antyrezonansowe mogą być jednofazowe lub trójfazowe. Zasada działania takiego urządzenia nie różni się zbytnio od transformatorów typu mocy. Strukturalnie jest to urządzenie odlewane z dobrą ochroną termiczną i półzamkniętą strukturą. Transformatory typu antyrezonansowego są wykorzystywane do transmisji sygnałów na duże odległości i pod dużym obciążeniem. Idealny do stosowania we wszystkich warunkach klimatycznych.
  • Uziemione transformatory (ładowane) . Cechą tego typu jest położenie uzwojeń w postaci gwiazdy lub zygzaka. Często uziemione urządzenia są używane do podłączenia miernika energii elektrycznej.
  • Transformatory szczytowe są stosowane w urządzeniach radiokomunikacyjnych i komputerowych technologiach produkcji, w oparciu o zasadę oddzielania prądu stałego i przemiennego. Konstrukcja takiego transformatora jest uproszczona: uzwojenie o pewnej liczbie zwojów znajduje się wokół rdzenia z materiału ferromagnetycznego.
  • Izolujący domowy transformator jest stosowany przy przesyłaniu zasilania AC do innego urządzenia lub urządzenia, jednocześnie blokując możliwości źródła zasilania. W środowisku domowym takie urządzenia zapewniają regulację napięcia i izolację galwaniczną. Najczęściej używany do tłumienia szumów elektrycznych w wrażliwych urządzeniach i ochrony przed szkodliwym działaniem prądu elektrycznego.

Serwis i naprawa

Wskazane jest, aby osoba, która nie zna zasady działania urządzeń elektrycznych, nie angażowała się w prace naprawcze tego urządzenia, ze względu na możliwość porażenia prądem. W naprawie i konserwacji urządzeń transformatorowych jedyną rzeczą, którą można naprawić, bez niedopuszczalnych konsekwencji, jest przewijanie transformatora.

Przed rozpoczęciem jakichkolwiek napraw należy sprawdzić transformator:

  • Przede wszystkim konieczna jest ocena stanu urządzenia za pomocą oględzin, ponieważ czasami zaciemnione i spuchnięte obszary bezpośrednio wskazują na uszkodzenie uzwojenia transformatora.
  • Określanie poprawnego połączenia urządzenia. Obwód elektryczny wytwarzający pole magnetyczne musi być podłączony do pierwotnego uzwojenia urządzenia. Ale drugi obwód, który zużywa energię transformatora, powinien być włączony do uzwojenia napięcia wyjściowego.
  • Filtracja sygnału wyjściowego fazy jest zdefiniowana jak dla diod i kondensatorów na uzwojeniu wtórnym urządzenia.
  • Następnym krokiem jest przygotowanie przyrządu do kontroli pomiaru parametrów, tj. Usunięcie paneli ochronnych i osłon w celu uzyskania swobodnego dostępu do elementów obwodu. Z pomocą testera musisz jeszcze bardziej zmierzyć napięcie transformatora.
  • W przypadku pomiarów należy zastosować zasilanie do urządzenia obwodu. Pomiar parametrów uzwojenia pierwotnego jest wykonywany przez tester w trybie AC. Jeśli uzyskana wartość jest mniejsza niż 80% wartości oczekiwanej, błąd może być w samym transformatorze lub w obwodzie całego urządzenia.
  • Sprawdź, czy uzwojenie wyjściowe jest wykonywane za pomocą testera. Jednocześnie sprawdzamy uzwojenie zarówno pod kątem zwarć, jak i przerwania drutu w uzwojeniu cewki, zgodnie z zasadą pomiaru rezystancji (jeśli rezystancja jest niska, istnieje prawdopodobieństwo zwarcia zwojów, aw przypadku, gdy rezystancja uzwojenia jest wysoka, jest to przerwa).

Po przewinięciu transformatora napięcia podwyższającego, w przypadku awarii uzwojenia, konieczne jest jego zmontowanie w odwrotnej kolejności, ze szczególnym zwróceniem uwagi na najściślejsze pasowanie płyt rdzenia.

Niezależną produkcję lub naprawę urządzenia zapewnia bardzo złożony i czasochłonny proces. Wykonanie takiej pracy będzie wymagało dostępności niezbędnych materiałów, a także możliwości wykonania specjalnych obliczeń. W szczególności konieczne będzie dokładne obliczenie liczby zwojów w uzwojeniu transformatora, średnicy drutów uzwojenia, a także przekroju i rodzaju rdzenia urządzenia.

Dlatego lepiej jest zastosować się do tych operacji do wykwalifikowanej osoby znającej podstawowe pojęcia i właściwości elektrotechniki oraz obliczenia na niezbędnych formułach.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Instrumenty