Sähkömagneettisia staattisia laitteita käytetään magneettikentän luomiseen ja käyttämiseen. Muuntajaa tarvitaan elektroniikka-, sähkö- ja radiopiireissä monista syistä. Laite on varustettu induktiivisilla käämeillä, jotka on kytketty toisiinsa magneettisydämellä. Verkkovirta aiheuttaa vaihtovirtakentän, kun taas muuntaja käyttää sähkömagneettista induktiota antaakseen virralle vakioarvon ilman taajuuden muuttumista.
Sisältö
Määritelmä ja tarkoitus
Laitteiden syöttämiseen tarvitaan ominaisuuksiltaan erilaisia jännitteitä. Muuntaja on rakenne, jossa hyödynnetään magneettikentän induktiivista toimintaa. Yhteisellä virralla yhdistetyt nauha- tai lankakelat pienentävät tai suurentavat jännitettä. Televisio käyttää 5V transistoreiden ja sirujen käyttämiseen, ja kineskoopin virransyöttö vaatii useita kilovoltteja, kun käytetään kaskadioskillaattoria.
Eristetyt käämit on sijoitettu spontaanisti magnetoituvasta materiaalista valmistetun ytimen päälle, jonka jännitearvo on määritelty. Vanhemmissa laitteissa käytettiin nykyistä verkkotaajuutta, noin 60 Hz. Nykyaikaisissa laitteiden virtalähdepiireissä käytetään suurtaajuuspulssimuuntajia. Vaihtojännite tasasuunnataan ja muunnetaan oskillaattorin avulla arvoksi, jolla on määritetyt parametrit.
Jännite vakautetaan ohjausyksiköllä pulssinleveysmodulaatiolla. Korkeataajuiset purskeet lähetetään muuntajalle, lähtö on vakaa. Aiempien laitteiden massiivisuus ja raskasrakenteisuus on korvattu keveydellä ja pienellä koolla. Yksikön lineaarinen suorituskyky on verrannollinen tehoon suhteessa 1:4, virran taajuutta nostetaan yksikön koon pienentämiseksi.
Massiivisia yksiköitä käytetään virtalähdepiireissä, jos korkeataajuisten häiriöiden häviämisen on oltava mahdollisimman vähäistä, esim. laadukkaan äänen tuottamisessa.
Rakenne ja toimintaperiaate
Valmistaja valitsee yksikön toimintaa koskevat perussäännöt, mutta tämä ei vaikuta toimintavarmuuteen. Käsitteet eroavat toisistaan valmistusprosessissa. Muuntajan toimintaperiaate perustuu kahteen toteamukseen:
- suunnattujen varauksenkuljettajien vaihteleva liike luo vaihtelevan magneettisen voimakentän;
- Kelan kautta siirtyvään voimavirtaan kohdistuva vaikutus synnyttää sähkömotorisen voiman ja induktion.
Laite koostuu seuraavista osista:
- Magneettilanka (ydin);
- kela tai käämi;
- käämien järjestelyä varten tarkoitettu taustalevy;
- eristysmateriaali;
- jäähdytysjärjestelmä;
- muut kiinnittämiseen, pääsyyn ja suojaamiseen liittyvät tekijät.
Muuntajan toiminta perustuu rakennetyyppiin sekä ytimen ja käämien yhdistelmään. Ydintyypissä johdin on käämien sisällä, ja sitä on vaikea nähdä. Käämit ovat näkyvissä, ytimen ylä- ja alaosa ovat näkyvissä, ja akseli on pystysuorassa. Materiaalin, josta kela on valmistettu, on johdettava sähköä hyvin.
Panssarityyppisissä tuotteissa ydin peittää suurimman osan kierroksista, ja se sijoitetaan vaakasuoraan tai pystysuoraan. Toroidimuuntajan suunnittelussa magneettisydämelle on sijoitettu kaksi itsenäistä käämitystä ilman sähköistä yhteyttä niiden välille.
Magneettinen järjestelmä
Valmistettu seostetusta muuntajateräksestä, ferriitistä, permalloy, säilyttäen geometrisen muodon yksikön magneettikentän tuottamiseksi. Johtimet valmistetaan levyistä, nauhoista ja hevosenkengistä, ja ne valmistetaan puristimella. Sitä osaa, johon käämi asetetaan, kutsutaan ikeeksi. Joke on elementti, jossa ei ole käämejä ja joka sulkee virtapiirin.
Muuntajan toimintatapa riippuu ikeen järjestelystä, joka voi olla seuraavanlainen
- litteä - ikeen ja ytimien akselit ovat samassa tasossa;
- tilallinen - pitkittäiset elementit on sijoitettu eri pintoihin;
- symmetrinen - samanmuotoiset, -kokoiset ja -rakenteiset johtimet on sijoitettu kaikkiin jokkiin samalla tavalla kuin muut;
- epäsymmetrinen - yksittäiset tukijalat eroavat ulkonäöltään ja mitoiltaan toisistaan ja ne on sijoitettu eri asentoihin.
Jos oletetaan, että käämin, jota kutsutaan ensiökäämitykseksi, läpi kulkee tasavirta, magneettilanka on avoin. Muissa tapauksissa ydin on suljettu, ja sen tarkoituksena on sulkea voimajohdot.
Käämit .
Ne on valmistettu käämien sarjana, jotka on sijoitettu johtimiin, joiden poikkileikkaus on neliönmuotoinen. Muotoilua käytetään tehokkaaseen toimintaan ja magneettisydämen ikkunan täyttökertoimen lisäämiseen. Jos tarvitaan suurempi ytimen poikkileikkaus, se tehdään kahtena rinnakkaisena elementtinä pyörrevirtojen esiintymisen vähentämiseksi. Jokaista tällaista johdinta kutsutaan ytimeksi.
Ydin kääritään paperiin ja päällystetään emalilakalla. Joskus kaksi rinnakkain sijoitettua ydintä on koteloitu yhteiseen eristykseen, jolloin sarjaa kutsutaan kaapeliksi. Käämit on eroteltu käyttötarkoituksen mukaan:
- tärkein - niihin syötetään vaihtovirtaa, muunnettu sähkövirta tulee ulos;
- ohjauskäämit - niissä on mutkia jännitteen muuntamiseksi pienillä virroilla;
- apuvirta - niiden tarkoituksena on syöttää verkkoonsa vähemmän kuin muuntajan nimellisarvo ja magnetoida piiri tasavirralla.
Käärintämenetelmät:
- Rivikäämitys - kierrokset tehdään akselin suuntaan koko johtimen pituudelta, seuraavat kierrokset kääritään tiiviisti, ilman aukkoja;
- kierrekäämitys - monikerroskäämitys, jossa renkaiden välillä on aukkoja tai vierekkäiset elementit ovat päällekkäin;
- levykäämitys - spiraalirivi kierretään sarjaan, käämitys on säteittäinen sisä- ja ulkosuunnassa ympyrässä;
- foliokela valmistetaan alumiinista ja kuparista valmistetuista leveistä levyistä, joiden paksuus vaihtelee 0,1-2 mm:n välillä.
Symbolit
Muuntajakaavion lukemisen helpottamiseksi on erityisiä merkkejä. Sydän on piirretty paksulla viivalla, numero 1 osoittaa ensiökäämityksen ja numerot 2 ja 3 toissijaiset käämitykset.
Joissakin kaavioissa ydinviiva on paksuudeltaan samanlainen kuin puoliympyrän piirros. Ydinmateriaalin nimitys on erilainen:
- ferriittinen magneettiydin on piirretty paksulla viivalla;
- teräsydin, jossa on magneettinen aukko, on piirretty ohuella viivalla, jonka keskellä on katkos;
- magnetoitu dielektrinen akseli on merkitty ohuella katkoviivalla;
- kuparitanko piirretään kapeana viivana, jossa on Mendelejevin taulukon mukainen materiaalimerkintä.
Lihavoituja pisteitä käytetään korostamaan kelan ulostuloa, hetkellinen induktiomerkintä on sama. Käytetään osoittamaan väliyksiköitä kaskadioskillaattoreissa vaiheen kääntymisen osoittamiseksi. Pisteet sijoitetaan, jos on tarpeen määrittää napaisuus kokoonpanon aikana ja käämityksen suunta. Ensiökäämityksen kierrosten lukumäärä määritellään tavanomaisesti, eikä puoliympyröiden lukumäärää ole säännelty; suhteellisuus on olemassa, mutta sitä ei noudateta tarkasti.
Tärkeimmät ominaisuudet ovat seuraavat
Tyhjäkäyntiä sovelletaan, kun muuntajan toisiopuoli on auki eikä toisiopuolella ole jännitettä. Virta kulkee primäärin läpi ja tapahtuu reaktiivinen magnetoituminen. Hyötysuhde, muuntosuhde ja ydinhäviöt määritetään kuormittamattomana.
Kuormituskäytössä virtalähde kytketään ensiöpiiriin, jossa virtaa käyttö- ja tyhjäkäyntivirrat yhteensä. Kuorma on kytketty muuntajan toisiopuolelle. Tämä tila on yleinen.
Oikosulkuvaihe syntyy, jos toisiokelan vastus on ainoa kuorma. Tässä tilassa määritetään piirissä olevan kelan lämmityshäviöt. Muuntajien parametrit otetaan huomioon instrumenttien korvausjärjestelmässä vastuksen asettamisen avulla.
Muuntajan hyötysuhde määräytyy syöttötehon ja lähtötehon suhteen perusteella.
Sovellukset
Kodinkoneissa on maadoitusyhteys nollajohtimen kautta. Jos kuluttaja koskettaa samanaikaisesti vaihe- ja nollajohdinpiiriä, aiheutuu silmukkavika ja henkilövahinko. Kytkentä erotusmuuntajan kautta mahdollistaa ihmisten turvallisuuden, koska toisiokäämitys ei ole kosketuksissa maahan.
Pulssiyksiköitä käytetään suorakulmaisten iskujen lähettämiseen ja lyhyiden signaalien muuntamiseen kuormituksessa. Lähtö muuttaa virran napaisuutta ja amplitudia, mutta jännite pysyy muuttumattomana.
DC-mittauslaitteet ovat magneettivahvistimia. Vaihtojännitteen muuttamista auttaa pienten tehoelektronien suunnattu liike. Tasasuuntaaja tuottaa vakioenergiaa, ja se on riippuvainen tulevan sähkön arvoista.
Tehoyksiköitä käytetään laajalti dieselmoottoreiden pienvirtageneraattoreissa, tehogeneraattoreissa ja keskivirtageneraattoreissa. Muuntajat on asennettu sarjaan kuorman kanssa, laite on kytketty lähteeseen ensiökäämityksellä, toisiopiiri syöttää muunnetun energian. Lähtövirran arvo on suoraan verrannollinen kuormitukseen. Jos generaattori on kolmivaiheinen, käytetään laitteistoa, jossa on 3 magneettisauvaa.
Invertoivissa yksiköissä on transistorit, joiden johtavuus on sama, ja ne vahvistavat vain osan signaalista ulostulossa. Täydellistä jännitemuunnosta varten molempiin transistoreihin syötetään pulssi.
Sovituslaitteita käytetään kytkemään elektronisia laitteita, joilla on korkea vastus kuorman tulossa ja lähdössä, jossa on pieni tehonkulutus. Yksiköt ovat käyttökelpoisia suurtaajuuslinjoissa, joissa suuruuserot johtavat tehon menetykseen.
Muuntajatyypit
Muuntajien luokittelu määräytyy ensiö- ja toisiovirran nimellisarvojen perusteella. Tavallisissa tyyppeissä arvo on välillä 1-5 A.
Erotusyksikkö ei muodosta mitään yhteyttä kahden kelan välille. Laitteisto tarjoaa galvaanisen eristyksen, eli pulssin siirto tapahtuu kosketuksettomasti. Ilman sitä piirien välillä kulkevaa virtaa rajoittaa vain vastus, jota ei oteta huomioon sen pienen arvon vuoksi.
Sovitusmuuntaja varmistaa, että erilaiset vastusarvot sovitetaan yhteen, jotta pulssin muodon vääristyminen ulostulossa on mahdollisimman vähäistä. Sitä käytetään galvaanisen eristyksen aikaansaamiseksi.
Ennen kuin selvitetään, mitä voimajohtomuuntajat ovat, on huomattava, että niitä on saatavilla suuritehoisten verkkojen käyttöön. Vaihtovirtalaitteet muokkaavat energiaa vastaanottavissa laitteistoissa ja toimivat paikoissa, joissa sähkön kapasiteetti ja muutosnopeus ovat suuria.
Pyörivää muuntajaa ei pidä sekoittaa pyörivään laitteeseen - koneeseen, jolla pyörimiskulma muunnetaan piirin jännitteeksi ja jonka hyötysuhde riippuu pyörimisnopeudesta. Laite lähettää sähköimpulssin laitteen liikkuviin osiin, kuten videonauhurin päähän. Kaksoissydän, jossa on erilliset käämit, joista toinen pyörii toisen ympärillä.
Öljytäytteisessä yksikössä käytetään erityistä muuntajaöljyä käämien jäähdyttämiseen. Niissä on suljettu magneettipiiri. Toisin kuin ilmassa toimivat tyypit, ne voivat olla vuorovaikutuksessa suuritehoisten verkkojen kanssa.
Hitsausmuuntajat laitteiden toiminnan optimoimiseksi, jännitteen alentamiseksi ja suurtaajuusvirran tuottamiseksi. Tämä saavutetaan muuttamalla induktanssia tai kuormittamattomuusominaisuuksia. Askeltainen säätö suoritetaan järjestämällä sähkökäämitys johtimiin.
