Un transformator este un dispozitiv electronic care poate modifica mărimile de funcționare și se măsoară prin raportul de transformare, k. Acest număr indică modificarea, scalarea unui parametru, cum ar fi tensiunea, curentul, rezistența sau puterea.
Cuprins
Ce este un raport de transformare
Un transformator nu transformă un parametru în altul, ci lucrează cu valorile acestora. Cu toate acestea, se numește convertor. În funcție de modul în care înfășurarea primară este conectată la sursa de alimentare, scopul dispozitivului se schimbă.
Aceste dispozitive sunt larg răspândite în casă. Scopul lor este de a furniza energie electrică unui aparat electrocasnic astfel încât să corespundă valorii nominale indicate pe fișa tehnică a aparatului. De exemplu, tensiunea de rețea este de 220 de volți, iar bateria telefonului este încărcată de la o sursă de alimentare de 6 volți. Prin urmare, este necesar să se reducă tensiunea de rețea cu un factor de 220:6 = 36,7, această valoare se numește raport de transformare.
Pentru a calcula acest lucru cu exactitate, este necesar să ne amintim construcția transformatorului în sine. Orice astfel de dispozitiv are un miez realizat dintr-un aliaj special și cel puțin 2 bobine:
- primar;
- secundar.
Bobina primară este conectată la sursa de alimentare, bobina secundară la sarcină și poate fi una sau mai multe. Înfășurarea este o bobină formată din sârmă izolatoare electrică înfășurată pe un cadru sau fără cadru. O rotație completă a firului se numește bobină. Prima și a doua bobină sunt montate pe un miez, cu ajutorul căruia se transferă energie între înfășurări.
Raportul de transformare al unui transformator
O formulă specială determină numărul de conductori din înfășurare și ia în considerare toate caracteristicile speciale ale miezului utilizat. Prin urmare, numărul de spire ale bobinelor primare va fi diferit în diferite dispozitive, chiar dacă acestea sunt conectate la aceeași sursă de alimentare. Înfășurările sunt calculate în funcție de tensiune, dacă la transformator vor fi conectate mai multe sarcini cu tensiuni de alimentare diferite, numărul de înfășurări secundare va corespunde numărului de sarcini care urmează să fie conectate.
Cunoscând numărul de spire ale firelor din înfășurările primare și secundare, puteți calcula k-ul dispozitivului. În conformitate cu definiția din GOST 17596-72 "Factorul de transformare - Raportul dintre numărul de spire ale înfășurării secundare și numărul de spire ale primarului sau raportul dintre tensiunea secundară și tensiunea primară în regim de funcționare fără sarcină, excluzând căderea de tensiune din transformator." Dacă acest factor k este mai mare decât 1, unitatea este o unitate de reducere, iar dacă este mai mic, este o unitate de creștere. Nu există o astfel de distincție în GOST, astfel încât numărul mai mare este împărțit la numărul mai mic, iar k este întotdeauna mai mare decât 1.
În alimentarea cu energie electrică, convertoarele contribuie la reducerea pierderilor de transmisie. Pentru a face acest lucru, tensiunea generată de centrala electrică este mărită la câteva sute de mii de volți. Tensiunea este apoi redusă la valoarea necesară cu ajutorul acelorași dispozitive.
Transformatoarele cu regulatoare de tensiune sunt instalate în stațiile de tracțiune care alimentează zonele industriale și rezidențiale. De la bobina secundară sunt preluate ieșiri auxiliare, a căror conexiune permite variația tensiunii într-un interval mic. Acest lucru se face cu o conexiune cu șuruburi sau cu un buton. În acest caz, raportul de transformare al transformatorului de putere este specificat în fișa tehnică a acestuia.
Definiția și formula pentru raportul de transformare
Se pare că raportul este o constantă, indicând scalarea parametrilor electrici, și depinde în întregime de designul dispozitivului. Calculul lui k se face diferit pentru diferiți parametri. Există următoarele categorii de transformatoare:
- de tensiune;
- curent;
- prin rezistență.
Înainte de a determina coeficientul, este necesar să se măsoare tensiunea la nivelul bobinelor. GOST prevede că această măsurătoare trebuie efectuată atunci când bobinele sunt în gol. Acest lucru se întâmplă atunci când nicio sarcină nu este conectată la invertor, citirea poate fi afișată pe plăcuța de identificare a unității.
Citirea înfășurării primare este apoi împărțită la citirea înfășurării secundare, acesta va fi coeficientul. Dacă se cunoaște numărul de spire din fiecare bobină, numărul de spire din bobina primară se împarte la numărul de spire din bobina secundară. În acest calcul, rezistența bobinei este neglijată. În cazul în care există mai multe înfășurări secundare, se găsește un k diferit pentru fiecare înfășurare.
Transformatoarele de curent au o caracteristică proprie, înfășurarea lor primară este conectată în serie cu sarcina. Curenții primari și secundari sunt măsurați înainte de calcularea valorii k. Curentul primar este descompus în curentul secundar. În cazul în care numărul de spire este disponibil pe fișa tehnică, este posibil să se calculeze k prin împărțirea numărului de spire ale firului de înfășurare secundar la numărul de spire ale firului de înfășurare primar.
Atunci când se calculează coeficientul pentru un transformator de impedanță, numit și transformator de adaptare, găsiți mai întâi impedanțele de intrare și de ieșire. Pentru a face acest lucru, se calculează puterea, care este egală cu produsul dintre tensiune și curent. Puterea este apoi împărțită la pătratul tensiunii pentru a obține rezistența. Fracțiunea rezistenței de intrare a transformatorului și a sarcinii în raport cu circuitul primar al acestuia și rezistența de intrare a sarcinii în circuitul secundar va da k al dispozitivului.
Există o altă modalitate de calcul. Trebuie să găsiți factorul k în funcție de tensiune și să îl pătrați, rezultatul va fi similar.
Diferite tipuri de transformatoare și rapoartele lor
Deși, din punct de vedere structural, convertoarele nu diferă foarte mult între ele, scopul lor este destul de vast. Există următoarele tipuri de transformatoare, în plus față de cele discutate:
- transformator de putere;
- autotransformator;
- puls;
- sudură;
- izolatoare;
- potrivire;
- pic-transformator;
- dublă strangulare;
- transfuctor;
- rotativă;
- aer și ulei;
- trifazat.
O caracteristică a autotransformatorului este că nu există izolare galvanică, înfășurările primare și secundare sunt realizate cu același fir, secundarul făcând parte din primar. Transformatorul de impulsuri scalează semnale scurte de impulsuri dreptunghiulare. Cel de sudură funcționează în regim de scurtcircuit. Separatoarele sunt utilizate acolo unde este necesară o siguranță electrică specială: încăperi umede, încăperi cu multe produse metalice și altele asemenea. K este în principal egal cu 1.
Transformatorul vârf-la-vârf transformă tensiunea sinusoidală într-o tensiune pulsată. O bobină dublă este formată din două bobine duble, dar se referă la transformatoare în ceea ce privește caracteristicile de proiectare. Transfluctorul conține un miez alcătuit dintr-un miez magnetic, care are o valoare de magnetizare reziduală ridicată, ceea ce îi permite să fie utilizat ca memorie. Cel rotativ transmite semnale către obiectele rotative.
Transformatoarele cu aer și cele cu ulei diferă prin modul în care sunt răcite. Cele pe bază de ulei sunt utilizate pentru scalarea de mare putere. Transformatoarele trifazate sunt utilizate în circuitele trifazate.
Pentru mai multe informații privind rapoartele transformatorului de curent, consultați tabelul.
| Sarcina secundară nominală, V | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 75 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Raport, n | Multiplicitate nominală | ||||||||||
| 3000/5 | 37 | 31 | 25 | 20 | 17 | 13 | 11 | 9 | 8 | 6 | 5 |
| 4000/5 | 38 | 32 | 26 | 22 | 20 | 15 | 13 | 11 | 10 | 8 | 6 |
| 5000/5 | 38 | 29 | 25 | 22 | 20 | 16 | 14 | 12 | 11 | 10 | 8 |
| 6000/5 | 39 | 28 | 25 | 22 | 20 | 16 | 15 | 13 | 12 | 10 | 8 |
| 8000/5 | 38 | 21 | 20 | 19 | 18 | 14 | 14 | 13 | 12 | 11 | 9 |
| 10000/5 | 37 | 16 | 15 | 15 | 14 | 12 | 12 | 12 | 11 | 10 | 9 |
| 12000/5 | 39 | 20 | 19 | 18 | 18 | 12 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 |
| 14000/5 | 38 | 15 | 15 | 14 | 14 | 12 | 13 | 12 | 12 | 11 | 10 |
| 16000/5 | 36 | 15 | 14 | 13 | 13 | 12 | 10 | 10 | 10 | 9 | 9 |
| 18000/5 | 41 | 16 | 16 | 15 | 15 | 12 | 14 | 14 | 13 | 12 | 12 |
Aproape toate dispozitivele de mai sus au un miez pentru a transmite fluxul magnetic. Fluxul este creat de mișcarea electronilor în fiecare înfășurare a bobinei, iar curenții nu trebuie să fie zero. Raportul de transformare a curentului depinde, de asemenea, de tipul de miez:
- miez;
- blindate.
Într-un miez armat, câmpurile magnetice au un impact mai mare asupra scalării.
Articole conexe:
