Elektromagnetische statische toestellen worden gebruikt om een magnetisch veld te creëren en toe te passen. Er zijn vele redenen waarom een transformator nodig is in elektronische, elektrische en radiocircuits. Het toestel is voorzien van inductieve wikkelingen die onderling zijn verbonden op een magnetische kern. Het lichtnet draagt bij tot het wisselveld, terwijl de transformator elektromagnetische inductie gebruikt om de stroom een constante waarde te geven zonder van frequentie te veranderen.
Inhoud
Definitie en doel
Voor de voeding van instrumenten zijn spanningen met verschillende eigenschappen vereist. Een transformator is een constructie om de inductieve werking van een magnetisch veld te benutten. Lint- of draadspoelen verbonden door een gemeenschappelijke stroom verlagen of verhogen de spanning. Een televisie gebruikt 5V om de transistors en chips te laten werken, voor de voeding van een kinescoop is enkele kilovolts nodig wanneer een cascade oscillator wordt gebruikt.
De geïsoleerde wikkelingen zijn geplaatst op een kern van spontaan gemagnetiseerd materiaal met een bepaalde spanningswaarde. Oudere toestellen maakten gebruik van de bestaande netfrequentie, ongeveer 60 Hz. Moderne stroomcircuits voor apparaten maken gebruik van hoogfrequente pulstransformatoren. De wisselspanning wordt gelijkgericht en door middel van een oscillator omgezet in een waarde met gespecificeerde parameters.
De spanning wordt gestabiliseerd door een regeleenheid met pulsbreedtemodulatie. De hoogfrequente uitbarstingen worden doorgegeven aan de transformator, de uitgang is stabiel. De massiviteit en zwaarte van vroegere toestellen is vervangen door lichtheid en kleinschaligheid. De lineaire prestaties van de eenheid zijn evenredig met het vermogen in een verhouding van 1:4.
Massieve eenheden worden gebruikt in voedingscircuits als er behoefte is aan een minimale dissipatie van hoogfrequente storingen, b.v. bij het leveren van geluid van hoge kwaliteit.
Ontwerp en werkingsprincipe
De fabrikant kiest de basisregels voor de werking van het toestel, maar dit heeft geen invloed op de bedrijfszekerheid. De concepten verschillen in het fabricageproces. Het werkingsprincipe van de transformator is gebaseerd op twee bepalingen:
- de wisselende beweging van de gerichte ladingsdragers creëert een wisselend magnetisch krachtveld;
- Het effect op de krachtflux die via de spoel wordt overgebracht, genereert een elektromotorische kracht en inductie.
Het apparaat bestaat uit de volgende onderdelen:
- Magneetdraad (kern);
- spoel of wikkeling;
- een drager voor de opstelling van de spoelen;
- isolerend materiaal;
- koelsysteem;
- andere elementen van bevestiging, toegang, bescherming.
De werking van een transformator is gebaseerd op het constructietype en de combinatie van kern en wikkelingen. Bij het kerntype is de geleider ingesloten in de wikkelingen en moeilijk te zien. De spoelen zijn zichtbaar, de boven- en onderkant van de kern zijn zichtbaar, en de as staat verticaal. Het materiaal waarvan de spoel is gemaakt, moet elektriciteit goed geleiden.
Bij producten van het gepantserde type verbergt de kern het grootste deel van de bochten en wordt hij horizontaal of loodrecht geplaatst. Toroïdale transformatoren hebben twee onafhankelijke wikkelingen op de magnetische kern zonder elektrische verbinding ertussen.
Magnetisch systeem
Gemaakt van gelegeerd transformatorstaal, ferriet, permalloy, met behoud van de geometrische vorm om het magnetisch veld van het toestel te genereren. De geleider is opgebouwd uit platen, stroken en hoefijzers en wordt op een pers vervaardigd. Het deel waarop de wikkeling wordt geplaatst, wordt het juk genoemd. Het juk is het element zonder spoelen dat het sluiten van de stroomkring voltooit.
De werking van een transformator hangt af van de opstelling van het juk, dat kan zijn
- vlak - de assen van het juk en de kernen liggen in hetzelfde vlak;
- ruimtelijk - de longitudinale elementen zijn gerangschikt in verschillende vlakken;
- symmetrisch - geleiders van dezelfde vorm, grootte en constructie zijn op alle jukken op dezelfde wijze aangebracht als op andere jukken;
- asymmetrisch - de afzonderlijke stutten verschillen qua uiterlijk, afmetingen en zijn in verschillende posities geplaatst.
Indien wordt aangenomen dat door de wikkeling, die primaire wikkeling wordt genoemd, gelijkstroom vloeit, wordt de magnetische draad open gemaakt. In andere gevallen is de kern gesloten, hij dient om de stroomkabels af te sluiten.
Wikkelingen .
Zij worden gemaakt als een stel spoelen die zijn aangebracht op geleiders met een vierkante doorsnede. De vorm wordt gebruikt voor een efficiënte werking en om de vulfactor in het venster van de magnetische kern te verhogen. Indien een grotere kerndoorsnede vereist is, wordt deze gemaakt als twee parallelle elementen om het optreden van wervelstromen te beperken. Elk van deze geleiders wordt een kern genoemd.
De kern is in papier gewikkeld en voorzien van een laag emailvernis. Soms worden twee parallel geplaatste aders omhuld door een gemeenschappelijke isolatie, een set die kabel wordt genoemd. De wikkelingen zijn gedifferentieerd naargelang hun doel:
- hoofd - ze worden gevoed met wisselstroom, de getransformeerde elektrische stroom komt eruit;
- controle wikkelingen - ze hebben bochten om de spanning te transformeren bij lage stromen;
- hulp - zij dienen om hun net te voeden met minder dan het vermogen van de transformator en om het circuit met gelijkstroom te magnetiseren.
Inpak methodes:
- Rij wikkeling - bochten worden gemaakt in de richting van de as langs de gehele lengte van de geleider, opeenvolgende bochten worden strak gewikkeld, zonder tussenruimtes;
- spiraalvormige wikkeling - meerlagige wikkeling met spleten tussen de ringen of overlapping van aangrenzende elementen;
- Schijfwikkeling - de spiraalrij wordt in serie gewikkeld, de wikkeling is radiaal in de binnenste en buitenste richting in een cirkel;
- de folierol is gemaakt van brede platen aluminium en koper met een dikte van 0,1-2 mm.
Symbolen
Er zijn speciale tekens om het transformatordiagram gemakkelijk leesbaar te maken. De kern is getekend met een dikke lijn, het cijfer 1 geeft de primaire wikkeling aan en de secundaire wikkelingen zijn aangegeven met de cijfers 2 en 3.
In sommige diagrammen is de kernlijn even dik als de halve cirkeltekening. De aanduiding van het kernmateriaal is anders:
- ferriet magnetische kern is getekend met een dikke lijn;
- stalen kern met magneetspleet is getekend met een dunne lijn met een breuk in het midden;
- de gemagnetiseerde diëlektrische as is gemarkeerd met een dunne stippellijn;
- De koperstaaf wordt getekend als een smalle lijn met een materiaalnotatie volgens de tabel van Mendelejev.
Vetgedrukte punten worden gebruikt om de spoeluitgang te markeren, de aanduiding van de momentane inductie is dezelfde. Wordt gebruikt om tussenliggende eenheden in cascade-oscillatoren aan te geven om fase-omkering aan te geven. Stippen worden geplaatst indien het nodig is de polariteit bij de assemblage en de richting van de wikkeling vast te stellen. Het aantal windingen in de primaire wikkeling is conventioneel bepaald, en het aantal halve cirkels is niet geregeld; de evenredigheid is aanwezig, maar wordt niet strikt in acht genomen.
De voornaamste kenmerken zijn
De onbelaste werking is van toepassing wanneer de secundaire van de transformator open is, en er geen spanning in de secundaire staat. Er vloeit stroom door de primaire en er treedt reactieve magnetisering op. Bij onbelaste werking worden het rendement, de omzettingsverhouding en de kernverliezen bepaald.
Bij belasting wordt de voeding aangesloten op het primaire circuit, waar het totaal van de bedrijfs- en nullaststromen vloeit. De belasting wordt aangesloten op de secundaire van de transformator. Deze modus is gebruikelijk.
De kortsluitfase treedt op als de weerstand van de secundaire spoel de enige belasting is. In deze modus worden de verwarmingsverliezen van de spoel in het circuit bepaald. De parameters van de transformatoren worden in aanmerking genomen in het instrumentatievervangingssysteem door middel van weerstandsinstelling.
De verhouding tussen ingangsvermogen en uitgangsvermogen bepaalt het rendement van de transformator.
Toepassingen
Huishoudelijke apparaten hebben aardingscontact via de nulleider. Het gelijktijdig aanraken van een fase- en nulleidercircuit door een consument veroorzaakt een lusfout en persoonlijk letsel. Aansluiting via een scheidingstransformator maakt het mogelijk de veiligheid van personen te waarborgen, aangezien de secundaire wikkeling geen contact heeft met de aarde.
Gepulseerde eenheden worden gebruikt voor het zenden van rechthoekige schokken en het transformeren van korte signalen op de belasting. De uitgang verandert de polariteit en de amplitude van de stroom, maar de spanning blijft ongewijzigd.
DC meetapparatuur is een magnetische versterker. Het veranderen van de wisselspanning wordt geholpen door de gerichte beweging van elektronen met een klein vermogen. Een gelijkrichter levert constante energie en is afhankelijk van de waarden van de binnenkomende elektriciteit.
Vermogensaggregaten worden op grote schaal gebruikt in kleine stroomgeneratoren, stroomgeneratoren en middenstroomgeneratoren in dieselmotoren. Transformatoren worden in serie met de belasting gemonteerd, het toestel wordt met de primaire wikkeling verbonden met de bron, het secundaire circuit levert de getransformeerde energie. De waarde van de uitgangsstroom is recht evenredig met de belasting. Apparatuur met 3 magnetische staven wordt gebruikt indien de generator driefasig is.
Omkeringseenheden hebben transistors met hetzelfde geleidingsvermogen en versterken slechts een deel van het signaal aan de uitgang. Voor volledige spanningsomzetting wordt een puls toegepast op beide transistors.
Koppelapparatuur wordt gebruikt om elektronische apparaten met een hoge weerstand aan te sluiten op de ingang en uitgang van een belasting met een laag stroomdebiet. De eenheden zijn nuttig in hoogfrequente leidingen waar een verschil in magnitude tot vermogensverlies leidt.
Soorten transformatoren
De primaire en secundaire stroomsterkte bepalen de classificatie van transformatoren. In gewone types ligt de waarde in het bereik van 1-5 A.
Een scheidingsunit voorziet niet in een verbinding tussen de twee spoelen. De apparatuur zorgt voor galvanische scheiding, d.w.z. de overdracht van de puls op een contactloze manier. Zonder deze wordt de stroom die tussen de circuits vloeit alleen begrensd door de weerstand, die niet in aanmerking wordt genomen vanwege zijn geringe waarde.
De bijpassende transformator zorgt ervoor dat verschillende weerstandswaarden op elkaar worden afgestemd om vervorming van de pulsvorm aan de uitgang tot een minimum te beperken. Het wordt gebruikt om galvanische scheiding tot stand te brengen.
Alvorens uiteen te zetten wat netlijntransformatoren zijn, zij erop gewezen dat zij beschikbaar zijn voor gebruik in netten met een hoog vermogen. Wisselstroomtoestellen wijzigen de energiewaarden in ontvangende installaties en werken op plaatsen met een hoge capaciteit en veranderingssnelheid van de elektriciteit.
Een roterende transformator mag niet worden verward met een roterende apparatuur - een machine voor het omzetten van de draaihoek in circuitspanning, waarbij het rendement afhangt van de rotatiesnelheid. Het toestel zendt een elektrische impuls naar bewegende delen van de apparatuur, zoals de kop van een videorecorder. Een dubbele kern met afzonderlijke windingen, waarvan de ene om de andere draait.
De met olie gevulde eenheid gebruikt een speciale transformatorolie om de spoelen te koelen. Ze hebben een gesloten magnetisch circuit. In tegenstelling tot types die zich in de lucht bevinden, kunnen zij interageren met hoogspanningsnetwerken.
Lastransformatoren om de werking van de apparatuur te optimaliseren, de spanning te verlagen en hoogfrequente stroom te genereren. Dit wordt bereikt door de inductantie of de nullastkarakteristieken te variëren. Stapregeling wordt uitgevoerd door de elektrische wikkeling op de geleiders te regelen.
