Jaki jest współczynnik transformacji transformatora?

Transformator to urządzenie elektroniczne, które może zmieniać wielkości robocze, a jego miarą jest współczynnik transformacji, k. Liczba ta wskazuje zmianę lub skalowanie parametru, takiego jak napięcie, prąd, rezystancja lub moc.

Co to jest współczynnik przekształcenia

Transformator nie zamienia jednego parametru na inny, lecz pracuje z ich wartościami. Mimo to jest on nazywany konwerterem. W zależności od sposobu podłączenia uzwojenia pierwotnego do źródła zasilania zmienia się przeznaczenie urządzenia.

Urządzenia te są szeroko rozpowszechnione w domach. Ich zadaniem jest dostarczenie energii do urządzenia domowego w taki sposób, aby odpowiadała ona wartości nominalnej podanej w karcie katalogowej urządzenia. Na przykład napięcie w sieci wynosi 220 V, a bateria telefonu jest ładowana z zasilacza o napięciu 6 V. Konieczne jest zatem zmniejszenie napięcia sieciowego o współczynnik 220:6 = 36,7, wartość ta jest nazywana współczynnikiem transformacji.

Aby to dokładnie obliczyć, należy pamiętać o konstrukcji samego transformatora. Każde takie urządzenie ma rdzeń wykonany ze specjalnego stopu i co najmniej dwie cewki:

• podstawowe;
• drugorzędne.

Cewka pierwotna jest podłączona do zasilania, a cewka wtórna do obciążenia. Uzwojenie to cewka składająca się z drutu elektroizolacyjnego nawiniętego na ramie lub bez ramy. Pełny obrót drutu nazywany jest zwojem. Pierwsza i druga cewka są zamontowane na rdzeniu, za pomocą którego energia jest przekazywana między uzwojeniami.

Współczynnik transformacji transformatora

Specjalny wzór określa liczbę przewodników w uzwojeniu i uwzględnia wszystkie cechy szczególne zastosowanego rdzenia. Dlatego liczba zwojów w uzwojeniach pierwotnych będzie różna w różnych urządzeniach, nawet jeśli są one podłączone do tego samego źródła zasilania. Liczba uzwojeń jest obliczana w zależności od napięcia, jeżeli do transformatora ma być podłączonych kilka odbiorników o różnych napięciach zasilania, liczba uzwojeń wtórnych będzie odpowiadać liczbie podłączonych odbiorników.

Znając liczbę zwojów drutu w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym, można obliczyć k urządzenia. Zgodnie z definicją zawartą w normie GOST 17596-72 "Współczynnik transformacji - Stosunek liczby zwojów w uzwojeniu wtórnym do liczby zwojów w uzwojeniu pierwotnym lub stosunek napięcia wtórnego do napięcia pierwotnego przy pracy bez obciążenia, z wyłączeniem spadku napięcia w transformatorze." Jeśli współczynnik k jest większy niż 1, urządzenie jest transformatorem obniżającym napięcie, jeśli mniejszy, jest to transformator podwyższający napięcie. W GOST nie ma takiego rozróżnienia, więc liczba wyższa jest dzielona przez liczbę niższą, a k jest zawsze większe od 1.

W przypadku zasilania energią elektryczną przekształtniki pomagają zmniejszyć straty przesyłowe. W tym celu napięcie wytwarzane przez elektrownię jest zwiększane do kilkuset tysięcy woltów. Następnie napięcie jest obniżane do wymaganej wartości za pomocą tych samych urządzeń.

Transformatory z regulatorami napięcia są instalowane w podstacjach trakcyjnych, które zasilają obszary przemysłowe i mieszkalne. Z cewki wtórnej wyprowadzone są wyjścia pomocnicze, których podłączenie umożliwia zmianę napięcia w niewielkim zakresie. Można to zrobić za pomocą połączenia śrubowego lub pokrętła. W tym przypadku współczynnik transformacji transformatora mocy jest określony w jego karcie katalogowej.

Definicja i wzór na współczynnik transformacji

Okazuje się, że stosunek ten jest stałą, wskazującą na skalowanie parametrów elektrycznych, i jest całkowicie zależny od konstrukcji urządzenia. Obliczanie współczynnika k odbywa się w różny sposób dla różnych parametrów. Wyróżnia się następujące kategorie transformatorów:

• według napięcia;
• prąd;
• przez opór.

Przed wyznaczeniem współczynnika należy zmierzyć napięcie na cewkach. GOST podaje, że pomiar ten należy wykonać, gdy cewki są w stanie spoczynku. Jest to sytuacja, gdy do falownika nie jest podłączone żadne obciążenie, a odczyt może być podany na tabliczce znamionowej urządzenia.

Odczyt uzwojenia pierwotnego jest następnie dzielony przez odczyt uzwojenia wtórnego, co stanowi współczynnik. Jeśli liczba zwojów w każdej cewce jest znana, liczbę zwojów w cewce pierwotnej dzieli się przez liczbę zwojów w cewce wtórnej. W tych obliczeniach rezystancja cewki jest pomijana. Jeśli jest kilka uzwojeń wtórnych, dla każdego z nich określa się inną wartość k.

Przekładniki prądowe mają swoją własną cechę - ich uzwojenie pierwotne jest połączone szeregowo z obciążeniem. Prąd pierwotny i wtórny mierzy się przed obliczeniem wartości k. Prąd pierwotny jest rozkładany na prąd wtórny. Jeżeli liczba zwojów jest dostępna w arkuszu danych, można obliczyć k, dzieląc liczbę zwojów uzwojenia wtórnego przez liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego.

Obliczając współczynnik dla transformatora impedancji, zwanego również transformatorem dopasowującym, należy najpierw znaleźć impedancję wejściową i wyjściową. W tym celu oblicza się moc, która jest równa iloczynowi napięcia i natężenia prądu. Moc jest następnie dzielona przez kwadrat napięcia, co daje rezystancję. Ułamek rezystancji wejściowej transformatora i obciążenia w odniesieniu do jego obwodu pierwotnego oraz rezystancji wejściowej obciążenia w obwodzie wtórnym daje k urządzenia.

Można to obliczyć w inny sposób. Należy znaleźć współczynnik k według napięcia i podnieść go do kwadratu, wynik będzie podobny.

Różne rodzaje transformatorów i ich współczynniki

Chociaż konstrukcyjnie konwertery nie różnią się zbytnio od siebie, ich przeznaczenie jest dość szerokie. Oprócz omówionych rodzajów transformatorów występują następujące typy:

• transformator mocy;
• autotransformator;
• puls;
• spawanie;
• izolowanie;
• dopasowanie;
• pik-transformator;
• podwójne duszenie;
• transfluktor;
• obrotowy;
• powietrze i olej;
• trójfazowe.

Cechą autotransformatora jest to, że nie ma izolacji galwanicznej, uzwojenie pierwotne i wtórne są wykonane tym samym przewodem, przy czym uzwojenie wtórne jest częścią uzwojenia pierwotnego. Transformator impulsowy skaluje krótkie prostokątne sygnały impulsowe. Spawarka działa w trybie zwarciowym. Separatory są stosowane tam, gdzie wymagane jest szczególne bezpieczeństwo elektryczne: w pomieszczeniach wilgotnych, pomieszczeniach z dużą ilością wyrobów metalowych itp. Ich k jest przeważnie równe 1.

Transformator odbiorczy przekształca napięcie sinusoidalne w napięcie pulsujące. Dławik podwójny to dwie podwójne cewki, ale pod względem cech konstrukcyjnych odnosi się do transformatorów. Transfluktor zawiera rdzeń magnetyczny, który ma wysoką wartość magnetyzacji szczątkowej, dzięki czemu może być wykorzystywany jako pamięć. Obrotowy przesyła sygnały do obracających się obiektów.

Transformatory powietrzne i olejowe różnią się sposobem chłodzenia. Olejowe są stosowane do skalowania dużych mocy. Transformatory trójfazowe są stosowane w obwodach trójfazowych.

Więcej informacji na temat współczynnika transformacji przekładnika prądowego można znaleźć w tabeli.

Prawie wszystkie powyższe urządzenia posiadają rdzeń, który przenosi strumień magnetyczny. Strumień jest wytwarzany przez ruch elektronów w każdym z uzwojeń cewki, a prądy nie mogą być równe zeru. Współczynnik transformacji prądu zależy również od rodzaju rdzenia:

• rdzeń;
• opancerzone.

W rdzeniu opancerzonym pola magnetyczne mają większy wpływ na skalowanie.

Co to jest transformator, jego budowa, zasada działania i przeznaczenie

Przekładniki prądowe: urządzenie, zasada działania i typy

Jak własnoręcznie wykonać cewkę Tesli?

Co to jest transformator: budowa, zasada działania i przeznaczenie

Jak podłączyć transformator step-down z 220 na 12 V?

Co to jest zasilacz impulsowy i gdzie się go stosuje?