Do czego służy transformator: cechy, funkcje i zastosowanie

Na początek dowiedzmy się, do czego służy transformator co to jest. Jest to maszyna elektryczna przeznaczona do zmiany napięcia prądu. Są one dostępne we wszystkich kształtach i rozmiarach w zależności od ich funkcji. Istnieją przekładniki prądowe, napięciowe, dopasowujące, spawalnicze, mocy, oprzyrządowania. Wszystkie mają inne zadania, ale jedno co je łączy to zasada działania. Wszystkie transformatory pracują na prądzie zmiennym. Nie ma czegoś takiego jak urządzenie na prąd stały. Wszystkie posiadają uzwojenie pierwotne i wtórne.

Co określa się jako uzwojenie pierwotne, a co jako uzwojenie wtórne??

Pierwotny to ten, do którego przyłożone jest napięcie, wtórny to ten, z którego jest ono pobierane. Wyobraźmy sobie, że mamy transformator, który zamienia 220 VAC na 12VDC. W tym przypadku uzwojenie pierwotne jest tym na 220V. Ale transformatory mogą zarówno zwiększać jak i zmniejszać. Zatem podłączając 12V AC do wspomnianego wcześniej uzwojenia wtórnego, możemy pobrać 220V z pierwotnego. Więc zamieniają się miejscami.

W niektórych przypadkach może być więcej niż jedno uzwojenie wtórne. Na przykład stare telewizory miały jedno uzwojenie pierwotne i wiele uzwojeń wtórnych o napięciach od 3,3 do 90 V. W każdym przypadku transformator służy do przekształcenia napięć i prądów do optymalnych wartości.

Prawo zachowania energii

Należy rozumieć, że ta maszyna nie bierze energii znikąd. Weźmy transformator o napięciu pierwotnym 220V i prądzie 5A. Oznacza to, że jego moc wynosi 1100W. Przy 22V cewce wtórnej możemy pobierać nie więcej niż 50A. A jeśli przeliczysz to na waty to otrzymasz te same 1100 W. Nie możemy już pobierać większej mocy z uzwojenia wtórnego. Próba zrobienia tego spowoduje po prostu awarię urządzenia. Możemy więc zobaczyć, co dokładnie robi transformator. Przekształcanie napięcia zmiennego na napięcie stałe. Poniżej wyjaśniamy bardziej szczegółowo funkcję każdego urządzenia.

Transformatory pomiarowe

Służą one do zredukowania wartości do takich, które są akceptowane przez przyrządy pomiarowe. Są one stosowane w przyrządach pomiarowych. Urządzenia te można również znaleźć w technologii mikroprocesorowej. Tam pracują jako czujnik, który wysyła do tablicy sygnały o różnym poziomie, w zależności od tego, który z nich "podejmuje decyzję" dalsze funkcjonowanie urządzenia.

Są one zazwyczaj bardzo dokładne i nie są przeznaczone do zasilania konsumentów. Przykładami zastosowań przekładników przyrządowych są następujące przekładniki prądowe i napięciowe. Wyjaśnimy ich funkcję w sposób jak najbardziej szczegółowy.

Przekładniki prądowe

Do czego służą takie urządzenia?? Mają one za zadanie zredukować prąd do wartości akceptowalnej przez urządzenia pomiarowe. Zasadniczo są to urządzenia pośrednie pomiędzy przewodami, które należy odczytać, a urządzeniami pomiarowymi. Transformatory takie stosowane są, jak już wcześniej wspomniano, w przyrządach pomiarowych, urządzeniach ochrony i automatyki. Są one połączone w następujący sposób: uzwojenie pierwotne ma kilka zwojów i jest połączone szeregowo z obciążeniem, a uzwojenie wtórne jest połączone z minimalną możliwą rezystancją urządzeń ochronnych lub pomiarowych.

Transformatory te są zazwyczaj dostarczane z samym urządzeniem, ponieważ niewielkie zmiany rezystancji obciążenia wpłyną na dokładność pomiarów i urządzenia zabezpieczające nie będą działać prawidłowo. Cecha konstrukcyjna i typ połączenia takie urządzenia uniemożliwiają dostarczenie energii elektrycznej do odbiorcy.

Przekładniki napięciowe

Tego typu urządzenie nie służy do zaopatrywania konsumentów, ale jest konieczny dla Tworzy izolację galwaniczną pomiędzy częściami pod wysokim i niskim napięciem. Sposób budowy nie różni się od sposobu budowy typów mocy o tej samej nazwie. Nadal mają uzwojenie pierwotne i wtórne, przekrój przewodu Jest dość niska, więc nie można jej wykorzystać do zasilania odbiorników.

Jako przykład weźmy kilowoltomierz. Chodzi o to, że zbudowanie urządzenia, które utrzymywałoby wysokie napięcie jest zbyt kosztowne. Dlatego pomiędzy sondami dotykowymi, które dokonują odczytu wartości, a przyrządem zainstalowany jest transformator napięcia. Przekształca wysokie napięcia na dopuszczalne dla przyrządu pomiarowego (ok. 100 V). Środek ten pozwala nie dokonywać zmian w mechanizmie pomiarowym. W pewnym stopniu ten schemat połączeń pomaga chronić elektryka, który wykonuje pomiary.

Są one również wykorzystywane do montażu w różnych systemy zautomatyzowane kontrola i ochrona. Teraz już wiesz, do czego służą przekładniki napięciowe. Przejdźmy do kolejnego typu - urządzeń spawalniczych o tej samej nazwie.

Transformatory mocy

To są te mocniejsze urządzenia, które wielu z Was widziało. Poniżej wyjaśniamy szczegółowo, do czego służą transformatory mocy. Służą one do zwiększania/zmniejszania napięcia za pomocą indukcji elektromagnetycznej do wartości potrzebnej odbiorcy. W przypadku tych urządzeń "konsument" odnosi się do fabryk i domów.

Najlepszym przykładem są urządzenia, które redukują 6(10) kV do akceptowalnego 380 V i które wzięte osobno łączą fazę z linią środkową dostarczając do naszych domów 220 V. A przykład takiego transformatora step-up można znaleźć w mikrofalówce, gdzie z sieci robi niezbędne 220V do pracy Magnetron 2 kV. Urządzenia wysokonapięciowe (powyżej 1000 V) są prawie zawsze trójfazowe i dzielą się na urządzenia chłodzone olejem lub powietrzem oraz na wersje klimatyczne i napięcia uzwojeń pierwotnych.

Szczególną cechą transformatorów trójfazowych jest to, że w zależności od połączenia uzwojeń (gwiazda-trójkąt) napięcie robocze można zmieniać o współczynnik 1,73. Załóżmy, że dane urządzenie jest połączone w trójkąt do napięcia 6 kV i może pracować w sieci 10 kV, oczywiście pod warunkiem, że producent zadbał o to, aby było to możliwe po stronie izolacji. Istnieją transformatory trójfazowe i jednofazowe, jak wspomniano powyżej. Zaprojektowane dla różnych mocy, w zależności od potrzeb konsumenta.

Transformatory jednofazowe, kiedyś pełniące rolę zasilacza, obecnie coraz częściej zastępowane są przez różnego rodzaju przekształtniki elektroniczne o wyższej sprawności, mniejszej masie i wymiarach. Urządzenia energetyczne można również podzielić w zależności od rodzaju konstrukcji rdzenia magnetycznego na rdzeniowe i pancerne.

Transformator z uzwojeniem rdzeniowym jest tak skonstruowany, że 2 cewki są zamontowane na elemencie w kształcie litery U, a jarzmo jest zwarte od góry. Zaletą jest to, że elementy te w zasadzie nie stykają się ze sobą.

Przy rdzeniach pancernych cewka jest zamontowana na elemencie w kształcie litery W. Część zawierająca przewodniki jest zazwyczaj najpierw nawinięta jako pierwotna, a następnie, poprzez przekładkę odporną na działanie ciepła, jako wtórna. Zaletą jest większa ochrona mechaniczna uzwojeń.

Istnieją też rdzenie toroidalne, ale są one wykonane z pierścieni ferrytowych, czyli mają małe tarcie. к. Skonstruowanie takiej struktury z rdzenia magnesu naładowanego jest kosztowne. Urządzenia takie są zazwyczaj stosowane w elektronice i pracują przy wysokich częstotliwościach.

transformatory spawalnicze

Do czego służą te urządzenia?? Są to w zasadzie samodzielne jednostki. Oznacza to, że transformator spawalniczy nie jest wiązką, która umożliwia działanie urządzenia, ale kompletnym urządzeniem samym w sobie. Zadaniem takiego urządzenia jest obniżenie napięcia sieciowego do stosunkowo niskiego poziomu, około 50-60 V, i dostarczenie dużego prądu.

Przy takim napięciu powstaje dość krótki łuk, ale naprawdę ogromny prąd zapewnia mu wielką moc. To ostatnie umożliwia spawanie lub cięcie metalu.

Takie transformatory są zazwyczaj sterowane prądem. Jest to konieczne przy zmianie średnicy i rodzaju elektrody spawalniczej. Prawda jest taka, transformatory spawalnicze do użytku domowego, są coraz częściej zastępowane przez falowniki. Nic dziwnego, że falownik spawalniczy ma niższą sprawność. Charakteryzuje się dużym poborem napięcia sieciowego przy dużym poborze prądu w obwodzie pierwotnym, dużą masą, małą mobilnością i stosunkowo wysoką temperaturą w porównaniu z urządzeniami wyposażonymi w inwerter.

Teraz już wiesz, co robi transformator spawalniczy i jak działa.

Transformator dopasowujący

Ten typ transformatora jest stosowany w różnych układach wielokasowych w celu dopasowania rezystancji pomiędzy poszczególnymi częściami układu. Można go znaleźć w lampowym wzmacniaczu audio. Jest to najczęściej transformator wyjściowy w takich urządzeniach.

Do czego więc służy transformator dopasowujący obciążenie?? Na przykład, napięcie robocze lamp w Wzmacniacz głosu wynosi 70-90 V, ale prąd jest znikomy. Nie można podawać takiego napięcia na głośnik, więc obniżają je do akceptowalnego napięcia, a następnie zwiększają prąd.

Zadaniem takiego transformatora jest obniżenie napięcia lub zwiększenie go do wartości wymaganej przez daną część aparatury.

Wniosek

Wszystkie przetworniki i przekładniki napięcia i prądu mają wspólną zasadę działania. Najważniejsze parametry, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie: napięcie pierwotne, napięcie wtórne, częstotliwość, współczynnik mocy, a więc moc i prąd wyjściowy.

W domu to urządzenie nie jest już prawie używane. Ponieważ transformator spawalniczy zastąpił falownik, a jego odpowiedniki w zasilaczach zostały już zastąpione przez elektroniczne przetwornice napięcia. Wynika to z faktu, że urządzenia te z reguły ważą więcej niż elektroniczne i są nieekonomiczne ze względu na duże zużycie metali kolorowych podczas produkcji oraz wysokie koszty napraw. W najbliższej przyszłości w produkcji pozostaną jedynie podstacje transformatorowe, ale tylko tam, gdzie nie będzie można ich zastąpić elementami elektronicznymi.

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