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.