Do czego służy transformator: cechy, zasada działania i zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Na początek zastanówmy się, do czego służy transformator i do czego służy. Jest to maszyna elektryczna zaprojektowana do zmiany napięcia. Różnią się one w zależności od celu. Istnieją transformatory prądowe, napięciowe, dopasowujące, spawalnicze, mocy, pomiarowe. Każdy ma inne zadania, ale jednoznacznie łączy ich zasada działania. Wszystkie transformatory zasilane są prądem przemiennym. Nie ma takich urządzeń DC. Wszystkie mają uzwojenia pierwotne i wtórne.

Co nazywa się uzwojeniem pierwotnym, a co uzwojeniem wtórnym?

Pierwotny to ten, do którego dochodzi napięcie, a wtórny to ten, z którego jest usuwane. Załóżmy, że mamy transformator, który przekształca 220 V AC na 12 V. W tym przypadku uzwojenie pierwotne to 220 V. Ale transformatory mogą nie tylko obniżać, ale także zwiększać napięcie. WięcW ten sposób podłączając 12 V AC do wskazanego wcześniej uzwojenia wtórnego, możemy usunąć 220 V z pierwotnego. Zamieniają się więc miejscami.

W niektórych przypadkach może być kilka uzwojeń wtórnych. Na przykład w starych telewizorach były urządzenia z jednym uzwojeniem pierwotnym i wieloma wtórnymi, których napięcie wahało się od 3,3 do 90 V. W każdym razie transformator służy do przetwarzania napięć i prądów do optymalnych wartości.

Prawo zachowania energii

Należy zrozumieć, że to urządzenie nie pobiera energii znikąd. Weźmy na przykład transformator o napięciu pierwotnym 220 V i prądzie 5 A. Oznacza to, że jego moc wynosi 1100 watów. Z uzwojenia wtórnego przy 22 V możemy usunąć prąd nie większy niż 50 A. Przeliczając na waty otrzymujemy te same 1100 watów. Nie usuniemy więcej mocy z uzwojenia wtórnego. Jeśli spróbujesz to zrobić, urządzenie po prostu zawiedzie. W ten sposób staje się jasne, do czego służy transformator. Aby zamienić napięcie AC na DC. Następnie opowiemy więcej o każdym typie takich urządzeń.

Transformatory instrumentalne

Takie urządzenia służą do zmniejszania wartości do akceptowalnych dla urządzeń pomiarowych. Są używane w oprzyrządowaniu. Można również znaleźć takie urządzenia w technologii mikroprocesorowej. Tam działają jako czujnik, który wysyła do płytki sygnały o różnych poziomach, w zależności od tego, która z nich „podejmuje decyzję” o dalszym funkcjonowaniu.urządzenie.

Są na ogół bardzo dokładne i nie są przeznaczone do użytku konsumenckiego. Przykładami tego, do jakich transformatorów są używane są następujące urządzenia do przetwarzania prądu i napięcia. Postaramy się jak najdokładniej wyjaśnić ich przeznaczenie.

Przekładniki prądowe

Do czego służą te urządzenia? Zostały zaprojektowane w celu zmniejszenia ilości prądu do akceptowalnego sprzętu pomiarowego. W rzeczywistości są to urządzenia pośrednie między przewodami, z których należy pobrać wartość wartości, a mechanizmem pomiarowym. Takie transformatory są wykorzystywane, jak już wspomniano, w przyrządach pomiarowych, sprzęcie zabezpieczającym i automatyce. Są one połączone w ten sposób: uzwojenie pierwotne ma kilka zwojów i jest połączone szeregowo z obciążeniem, a uzwojenie wtórne jest połączone z minimalną możliwą rezystancją urządzenia ochronnego lub pomiarowego.

Zazwyczaj te transformatory są dostarczane z samym sprzętem, ponieważ niewielkie zmiany rezystancji obciążenia wpłyną na dokładność pomiaru, a sprzęt zabezpieczający nie będzie działał prawidłowo. Cecha konstrukcyjna i sposób podłączenia takich urządzeń uniemożliwiają zasilanie konsumenta.

Transformatory napięcia

Ten typ urządzenia nie jest używany do zasilania odbiorników, ale jest niezbędny do utworzenia izolacji galwanicznej między częściami wysokiego i niskiego napięcia. Metoda produkcji to nicróżnią się od typów zasilania urządzeń o tej samej nazwie. Wciąż występują uzwojenia pierwotne i wtórne, przekrój przewodu jest dość mały, co nie pozwala na wykorzystanie go do zasilania odbiorników.

Weźmy na przykład kilowoltomierz. Faktem jest, że zbudowanie urządzenia, które wytrzyma wysokie napięcie, jest zbyt drogie. Dlatego między sondami pomiarowymi, które pobierają wartości wielkości, a urządzeniem instalowany jest przekładnik napięciowy. Konwertuje wysokie wartości na akceptowalne przez mechanizm pomiarowy (około 100 V). Ten środek pozwala nie wprowadzać zmian w mechanizmie pomiarowym. W pewnym stopniu ten schemat połączeń pozwala chronić elektryka wykonującego pomiary.

Są również używane do instalacji w różnych zautomatyzowanych systemach sterowania i ochrony. Teraz już wiesz, do czego służą transformatory napięciowe. Przejdźmy do następnego typu - urządzeń spawalniczych o tej samej nazwie.

Transformatory mocy

Są to potężniejsze urządzenia, które wielu z was widziało. Następnie szczegółowo opiszemy, do czego służą transformatory mocy. Są one potrzebne do podwyższenia/obniżenia napięcia poprzez indukcję elektromagnetyczną do wartości potrzebnej konsumentowi. W przypadku tych urządzeń słowo „konsument” odnosi się do fabryk i budynków mieszkalnych.

Najbardziej uderzającym przykładem są urządzenia, które obniżają napięcie 6 (10) kV do dopuszczalnego 380 V, które już zasilają pojedynczą fazę w połączeniu z linią środkowąnasze domy potrzebują 220 V. A przykład takiego transformatora podwyższającego można znaleźć w kuchence mikrofalowej, gdzie jedna z sieci 220 V sprawia, że magnetron 2 kV jest niezbędny do działania. Jednostki wysokiego napięcia (powyżej 1000 V) są prawie zawsze trójfazowe i są klasyfikowane jako jednostki chłodzone olejem lub powietrzem, a także do modyfikacji klimatycznych i napięcia uzwojenia pierwotnego.

Cechą transformatorów trójfazowych jest to, że w zależności od włączenia uzwojeń (gwiazda-trójkąt) można zmienić napięcie robocze 1,73 razy. Załóżmy, że ta jednostka, połączona w trójkąt 6 kV, może pracować w sieci 10 kV, o ile oczywiście producent zadbał o taką możliwość od strony izolacji. Istnieją transformatory, jak wspomniano powyżej, trójfazowe i jednofazowe. Urządzenia są zaprojektowane do pracy z różnymi pojemnościami w zależności od potrzeb konsumenta.

Transformatory jednofazowe, które wcześniej były używane jako zasilacze, są obecnie aktywnie zastępowane różnymi konwerterami elektronicznymi, które mają większą wydajność, mniejszą wagę i wymiary. Również urządzenia zasilające można podzielić ze względu na rodzaj wykonania obwodu magnetycznego na pręt i pancerz.

Transformator z rdzeniowym obwodem magnetycznym jest zaprojektowany w taki sposób, że 2 cewki są zainstalowane na części w kształcie litery U, a jarzmo jest zamknięte na górze. Zaletą jest to, że elementy tak naprawdę nie stykają się ze sobą.

W zbrojonym obwodzie magnetycznym cewka jest zainstalowana na części w kształcie litery W. Odcinek, na którym znajdują się przewody, jest zwykle nawijany jako pierwszyjako pierwotna, a następnie przez separator żaroodporny jako wtórna. Zaletą jest wzmocniona ochrona mechaniczna uzwojeń.

Istnieją również rdzenie toroidalne, ale są one wykonane z pierścieni ferrytowych, ponieważ nie opłaca się budować takiej konstrukcji z laminowanego obwodu magnetycznego. Takie jednostki są zwykle używane w elektronice i działają na wysokich częstotliwościach.

Transformatory spawalnicze

Do czego służą te urządzenia? W rzeczywistości są to niezależne jednostki. Oznacza to, że transformator spawalniczy nie jest uprzężą, która zapewnia działanie dowolnego urządzenia, ale sam jest pełnoprawnym urządzeniem. Zadaniem takiego urządzenia jest obniżenie napięcia sieci do stosunkowo niskiego, ok. 50-60 V i dostarczenie dużego prądu.

Przy tym napięciu przebija się raczej krótki łuk, ale naprawdę ogromny prąd zapewnia mu dużą moc. Dzięki temu ostatniemu parametrowi metal jest spawany lub cięty.

Takie transformatory z reguły mają regulację prądu. Jest to konieczne do zmiany średnicy i rodzaju elektrody spawalniczej. To prawda, że transformatory spawalnicze do użytku domowego są coraz częściej zastępowane przez falowniki. Co nie jest zaskakujące, bo sprawność konwertera spawalniczego jest niższa. Mocno obniża napięcie sieciowe, pobiera duże prądy na uzwojeniu pierwotnym, ma dużą wagę, małą ruchliwość i dość mocno się nagrzewa w porównaniu do urządzeń typu inwerter.

Teraz wiesz, jak działa transformator spawalniczy i do czego służy.

Koordynator

Ten typ transformatora jest używany w różnych wielostopniowych obwodach, aby dopasować rezystancję między różnymi częściami obwodu. Można go znaleźć w lampowym wzmacniaczu audio. Zwykle w takich urządzeniach jest to dzień wolny.

Więc do czego służy transformator dopasowujący obciążenie? Na przykład napięcie robocze lamp we wzmacniaczu częstotliwości audio wynosi 70-90 V, ale prąd jest skąpy. Takiego napięcia nie można przyłożyć do głośników, co oznacza, że jest ono obniżane do akceptowalnego napięcia i odpowiednio wzrasta prąd.

Celem takiego transformatora jest obniżenie napięcia lub zwiększenie go do wartości wymaganej przez konkretny węzeł aparatu.

Wniosek

Wszystkie urządzenia do przetwarzania prądu i napięcia łączy zasada działania. Kluczowe parametry, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie: napięcie pierwotne, uzwojenie wtórne, częstotliwość, współczynnik mocy oraz odpowiednio moc i prąd wyjściowy.

W życiu codziennym to urządzenie prawie nigdy nie jest używane. W końcu transformator spawalniczy zastąpił falownik, a jego analogi w zasilaczach zastąpiły już elektroniczne przetworniki napięcia. Dzieje się tak ze względu na to, że urządzenia zwykle w porównaniu z elektronicznymi mają dużą wagę, a także nie są korzystne ekonomicznie ze względu na duże zużycie metali kolorowych w produkcji i kosztowne naprawy. Niedługo zostanie wprodukcja wyłącznie podstacji transformatorowych, ale tylko w tych miejscach, w których nie będzie możliwe zastąpienie ich elementami elektronicznymi.

W tym artykule staraliśmy się wyjaśnić, do czego służą transformatory i rozmawialiśmy trochę o ich głównych typach.