Elektromagnetiske statiske anordninger anvendes til at skabe og anvende et magnetfelt. Der er mange grunde til, at der er brug for en transformer i elektroniske, elektriske og radiokredsløb. Enheden er udstyret med induktive viklinger, der er indbyrdes forbundet på en magnetisk kerne. Nettet bidrager til vekselstrømmen, mens transformeren bruger elektromagnetisk induktion til at give strømmen en konstant værdi uden at ændre frekvensen.
Indhold
Definition og formål
For at forsyne instrumenter er der behov for spændinger med forskellige egenskaber. En transformator er en konstruktion, der udnytter det induktive arbejde i et magnetfelt. Bånd- eller trådspoler, der er forbundet med en fælles strøm, sænker eller øger spændingen. Et fjernsyn bruger 5V til at drive transistorerne og chipsene, og for at drive et kinescope kræves der flere kilovolt, når der bruges en kaskadeoscillator.
De isolerede viklinger er placeret på en kerne af spontant magnetiseret materiale med en defineret spændingsværdi. Ældre enheder brugte den eksisterende netfrekvens, ca. 60 Hz. Moderne strømforsyningskredsløb til apparater anvender højfrekvente pulstransformatorer. Vekselspændingen ensrettes og omdannes ved hjælp af en oscillator til en værdi med bestemte parametre.
Spændingen stabiliseres af en styreenhed med pulsbreddemodulation. De højfrekvente udbrud overføres til transformeren, udgangen er stabil. Tidligere tiders massive og tunge apparater er erstattet af lette og små apparater. Enhedens lineære ydeevne er proportional med effekten i et 1:4-forhold, og den nuværende frekvens øges for at reducere enhedens størrelse.
Massive enheder anvendes i strømforsyningskredsløb, hvis der er behov for minimal afledning af højfrekvensinterferens, f.eks. når der skal leveres lyd af høj kvalitet.
Design og funktionsprincip
Producenten vælger de grundlæggende regler for enhedens drift, men dette påvirker ikke driftssikkerheden. Koncepterne er forskellige i fremstillingsprocessen. Transformatorens funktionsprincip er baseret på to udsagn:
- den skiftende bevægelse af de retningsbestemte ladningsbærere skaber et vekslende magnetisk kraftfelt;
- Effekten på den kraftflux, der overføres via spolen, genererer en elektromotorisk kraft og induktion.
Enheden består af følgende dele:
- Magnettråd (kerne);
- spole eller vikling;
- et underlag til anbringelse af spolerne;
- isolerende materiale;
- kølesystem;
- andre elementer af fastgørelse, adgang og beskyttelse.
En transformators funktion er baseret på konstruktionstypen og kombinationen af kerne og viklinger. I kernetypen er lederen omsluttet af viklingerne og er svær at se. Spolerne er synlige, toppen og bunden af kernen er synlige, og aksen er lodret. Det materiale, som spolen er fremstillet af, skal lede elektricitet godt.
I pansrede produkter skjuler kernen de fleste af svingene og er placeret vandret eller lodret. Toroidal designtransformere har to uafhængige viklinger på den magnetiske kerne uden elektrisk forbindelse mellem dem.
Magnetisk system
Lavet af legeret transformerstål, ferrit, permalloy, der opretholder den geometriske form for at generere enhedens magnetfelt. Lederen er konstrueret af plader, strimler, hestesko og fremstilles på en presse. Den del, som viklingen er placeret på, kaldes åget. Joket er det element uden spoler, som lukker kredsløbet.
Den måde, som en transformer fungerer på, afhænger af ågets placering, som kan være
- flad - akserne på åget og kernerne er i samme plan;
- rumlig - de langsgående elementer er anbragt i forskellige overflader;
- symmetrisk - ledere af samme form, størrelse og konstruktion er anbragt på alle bærestykker på samme måde som andre;
- asymmetrisk - de enkelte stivere har forskelligt udseende og dimensioner og er placeret i forskellige positioner.
Hvis det antages, at der løber jævnstrøm gennem viklingen, som kaldes den primære vikling, er den magnetiske ledning åben. I andre tilfælde er kernen lukket, den tjener til at lukke strømledningerne.
Vridninger .
De er fremstillet som et sæt af spoler, der er anbragt på ledere med firkantet tværsnit. Formen bruges til effektiv drift og til at øge fyldningsfaktoren i vinduet i den magnetiske kerne. Hvis der er behov for et større kernetværsnit, fremstilles det som to parallelle elementer for at reducere forekomsten af hvirvelstrømme. Hver af disse ledere kaldes en kerne.
Kernen er pakket ind i papir og overtrukket med emaljelak. Nogle gange er to parallelle kerner omsluttet af en fælles isolering, et sæt kaldet et kabel. Vindingerne er differentieret efter deres formål:
- vigtigste - de forsynes med vekselstrøm, den transformerede elektriske strøm kommer ud;
- kontrolviklinger - de har bøjninger for at transformere spændingen ved lave strømme;
- hjælpeudstyr - de tjener til at forsyne deres netværk med mindre end transformatorens nominelle effekt og til at magnetisere kredsløbet med jævnstrøm.
Indpakningsmetoder:
- Rækkevikling - der laves vindinger i akse-retningen langs hele lederens længde, efterfølgende vindinger er viklet tæt, uden huller;
- spiralformet vikling - flerlags vikling med mellemrum mellem ringene eller overlapning af tilstødende elementer;
- skivevikling - spiralrækken er viklet i serie, viklingen er radial i den indre og ydre retning i en cirkel;
- Foliespiralen er fremstillet af brede plader af aluminium og kobber med en tykkelse på mellem 0,1-2 mm.
Symboler
Der er særlige skilte, der gør det let at læse transformatordiagrammet. Kernen er tegnet med en tyk streg, nummer 1 angiver den primære vikling, og de sekundære viklinger er angivet med nummer 2 og 3.
I nogle diagrammer har kernelinjen samme tykkelse som halvcirkeltegningen. Betegnelsen for kernematerialet er forskellig:
- ferrit-magnetisk kerne er tegnet med en tyk streg;
- stålkerne med magnetspalte er tegnet med en tynd linje med et brud i midten;
- den magnetiserede dielektriske akse er markeret med en tynd stiplet linje;
- kobberstangen er tegnet som en smal linje med materialeangivelse i henhold til Mendelejevs tabel.
Fede prikker bruges til at fremhæve spoleudgangen, den øjeblikkelige induktionsbetegnelse er den samme. Anvendes til at angive mellemliggende enheder i kaskadeoscillatorer for at angive faseomvending. Der anbringes prikker, hvis det er nødvendigt at fastslå polariteten ved samling og retningen af viklingsarrangementet. Antallet af vindinger i den primære vikling er defineret konventionelt, og antallet af halvcirkler er ikke reguleret; proportionaliteten er til stede, men den overholdes ikke strengt.
De vigtigste karakteristika er følgende
Idle-drift gælder, når transformatorens sekundær er åben, og der er ingen spænding i sekundæret. Strømmen løber gennem den primære, og der opstår reaktiv magnetisering. Ved tomgangsdrift bestemmes virkningsgraden, transformationsforholdet og kernetab.
Ved belastningsdrift tilsluttes strømforsyningen til det primære kredsløb, hvor den samlede drifts- og tomgangsstrøm løber. Belastningen er forbundet til transformatorens sekundærdel. Denne tilstand er almindelig.
Kortslutningsfasen opstår, hvis sekundærspolens modstand er den eneste belastning. I denne tilstand bestemmes spolens varmetab i kredsløbet. Transformatorernes parametre tages i betragtning i instrumenteringsudskiftningssystemet ved hjælp af modstandssætning.
Forholdet mellem indgangseffekt og udgangseffekt bestemmer transformatorens effektivitet.
Anvendelser
Husholdningsapparater har jordkontakt via den neutrale leder. Hvis en forbruger berører en fase og en neutral kredsløb samtidig, opstår der en sløjfefejl og personskade. Tilslutning via en isoleringstransformator gør det muligt at beskytte personer, da den sekundære vikling ikke har kontakt med jorden.
Impulsenheder anvendes til overførsel af rektangulære stød og til omdannelse af korte signaler på belastning. Udgangen ændrer strømmenes polaritet og amplitude, men spændingen forbliver uændret.
DC-måleudstyr er en magnetisk forstærker. Ændringen af vekselspændingen hjælpes af de små strømelektroners retningsbestemte bevægelse. En ensretter leverer konstant energi og afhænger af værdierne af den indgående elektricitet.
Power-enheder anvendes i vid udstrækning i små strømgeneratorer, strømgeneratorer og mellemstrømsgeneratorer i dieselmotorer. Transformere er monteret i serie med belastningen, enheden er forbundet til kilden med den primære vikling, det sekundære kredsløb leverer den transformerede energi. Udgangsstrømsværdien er direkte proportional med belastningen. Der anvendes udstyr med 3 magnetstave, hvis generatoren er trefaset.
Inverterende enheder har transistorer med samme ledningsevne og forstærker kun en del af signalet ved udgangen. For fuld spændingsomdannelse påføres begge transistorer en impuls.
Tilpasningsudstyr bruges til at forbinde elektroniske enheder med høj modstand ved ind- og udgang af en belastning med lav strømningshastighed. Enhederne er nyttige i højfrekvensledninger, hvor en forskel i størrelsen fører til tab af effekt.
Typer af transformere
Den primære og sekundære strømstyrke bestemmer transformatorernes klassificering. I almindelige typer er værdien i intervallet 1-5 A.
En separationsenhed giver ingen forbindelse mellem de to spoler. Udstyret giver galvanisk isolation, dvs. overførsel af impulsen uden kontakt. Uden den er strømmen mellem kredsløbene kun begrænset af modstanden, som ikke tages i betragtning på grund af dens lille værdi.
Tilpasningstransformatoren sikrer, at forskellige modstandsværdier matches for at minimere forvrængning af pulsformen ved udgangen. Den bruges til at give galvanisk isolation.
Før vi finder ud af, hvad strømlinjetransformere er, skal det bemærkes, at de er tilgængelige til brug med højkapacitetsnet. Vekselstrømsanordninger ændrer energiværdierne i modtagende anlæg og arbejder på steder med høj kapacitet og høj elektricitetsændringshastighed.
En roterende transformer må ikke forveksles med et roterende udstyr - en maskine til at konvertere rotationsvinklen til kredsløbsspænding, hvor effektiviteten afhænger af rotationshastigheden. Enheden sender en elektrisk impuls til bevægelige dele af udstyret, f.eks. hovedet på en videobåndoptager. En dobbeltkerne med separate viklinger, hvoraf den ene roterer rundt om den anden.
Den oliefyldte enhed bruger en speciel transformerolie til at køle spolerne. De har et lukket magnetkredsløb. I modsætning til luftbårne typer kan de interagere med højspændingsnet.
Svejsetransformere til optimering af udstyrets drift, reduktion af spænding og generering af højfrekvent strøm. Dette opnås ved at variere induktansen eller egenskaberne ved tomgang. Trinregulering udføres ved at anbringe den elektriske vikling på lederne.
