En transformator är en elektronisk anordning som kan förändra driftsmått och som mäts med transformationsförhållandet k. Detta nummer anger förändringen, skalningen av en parameter som spänning, ström, motstånd eller effekt.
Innehåll
Vad är ett omvandlingsförhållande?
En transformator ändrar inte en parameter till en annan, utan arbetar med deras värden. Den kallas dock för en omvandlare. Beroende på hur den primära lindningen är ansluten till strömförsörjningen ändras enhetens syfte.
Dessa apparater är vanligt förekommande i hemmet. Deras syfte är att leverera ström till en hushållsapparat på ett sådant sätt att den motsvarar det nominella värde som anges på apparatens datablad. Om nätspänningen till exempel är 220 volt, laddas telefonens batteri från en 6 volts strömförsörjning. Det är därför nödvändigt att minska nätspänningen med en faktor 220:6 = 36,7, detta värde kallas transformationsförhållandet.
För att kunna beräkna detta korrekt måste man komma ihåg hur själva transformatorn är konstruerad. En sådan anordning har en kärna av en speciallegering och minst två spolar:
- primärt;
- en sekundärspole.
Den primära spolen är ansluten till strömförsörjningen, den sekundära spolen till belastningen, och det kan finnas en eller flera. Lindningen är en spole bestående av elektrisk isolerande tråd som är lindad på en ram eller utan ram. Ett helt varv av tråden kallas en spole. Den första och andra spolen är monterade på en kärna, med vilken energi överförs mellan lindningarna.
Transformationsförhållandet för en transformator
En särskild formel bestämmer antalet ledare i lindningen och tar hänsyn till alla särskilda egenskaper hos den använda kärnan. Därför kommer antalet varv i primärspolarna att vara olika i olika apparater, även om de är anslutna till samma strömförsörjning. Om flera laster med olika matningsspänningar ska anslutas till transformatorn kommer antalet sekundära lindningar att motsvara antalet laster som ska anslutas.
När du känner till antalet vändningar i primär- och sekundärlindningarna kan du beräkna enhetens k-värde. Enligt definitionen i GOST 17596-72 "Omvandlingsfaktor - Förhållandet mellan antalet lindningsvarv i sekundärledet och antalet varv i primärledet, eller förhållandet mellan sekundärspänningen och primärspänningen vid tomgångsdrift, exklusive spänningsfallet i transformatorn." Om denna k-faktor är större än 1 är enheten en nedtrappningsenhet, om den är mindre är den en upptrappningsenhet. Det finns ingen sådan skillnad i GOST, så det högre talet divideras med det lägre talet och k är alltid större än 1.
Inom elförsörjningen bidrar omvandlare till att minska överföringsförlusterna. För att göra detta ökas spänningen från kraftverket till flera hundra tusen volt. Spänningen minskas sedan till det önskade värdet med hjälp av samma anordningar.
Transformatorer med spänningsregulatorer installeras i de traktionsstationer som försörjer industri- och bostadsområden. Från den sekundära spolen tas hjälputgångar ut, vars anslutning gör det möjligt att variera spänningen inom ett litet område. Detta görs med en skruvförbindelse eller en knopp. I det här fallet anges transformatorns transformationsförhållande i dess datablad.
Definition och formel för transformatorförhållandet
Det visar sig att förhållandet är en konstant som anger skalningen av de elektriska parametrarna och är helt beroende av apparatens utformning. Beräkningen av k görs på olika sätt för olika parametrar. Det finns följande kategorier av transformatorer:
- med hjälp av spänning;
- ström;
- genom motstånd.
Innan koefficienten bestäms är det nödvändigt att mäta spänningen över spolarna. I GOST anges att denna mätning måste göras när spolarna är vilande. Detta är när ingen belastning är ansluten till växelriktaren, och avläsningen kan visas på enhetens typskylt.
Avläsningen av den primära lindningen divideras sedan med avläsningen av den sekundära lindningen, detta blir koefficienten. Om antalet varv i varje spole är känt divideras antalet varv i primärspolen med antalet varv i sekundärspolen. I denna beräkning försummas spolmotståndet. Om det finns flera sekundärlindningar, får varje lindning ett annat kvärde.
Strömtransformatorer har sin egen egenskap, deras primärlindning är kopplad i serie med belastningen. Primär- och sekundärströmmarna mäts innan k-värdet beräknas. Den primära strömmen delas upp i den sekundära strömmen. Om antalet varv finns på databladet kan man beräkna k genom att dividera antalet varv i den sekundära lindningstråden med antalet varv i den primära lindningstråden.
När du beräknar koefficienten för en impedanstransformator, även kallad matchningstransformator, ska du först bestämma ingångs- och utgångsimpedansen. För att göra detta beräknas effekten, som är lika med produkten av spänning och ström. Effekten divideras sedan med kvadraten på spänningen för att få fram motståndet. Fraktionen av transformatorns och lastens ingångsresistans i förhållande till dess primärkrets och lastens ingångsresistans i sekundärkretsen ger k för enheten.
Det finns ett annat sätt att beräkna detta. Du måste hitta k-faktorn med hjälp av spänningen och kvadrera den, resultatet blir likadant.
Olika typer av transformatorer och deras förhållanden
Även om konverterarna inte skiljer sig mycket från varandra i strukturellt hänseende, är deras syfte ganska omfattande. Det finns följande typer av transformatorer, utöver de som diskuteras:
- krafttransformator;
- autotransformator;
- puls;
- svetsning;
- isolerande;
- matchning;
- pic-transformator;
- dubbelt strypgrepp;
- transfluktor;
- roterande;
- luft och olja;
- trefas.
En egenskap hos autotransformatorn är att det inte finns någon galvanisk isolering, utan primär- och sekundärlindningarna är gjorda av samma tråd, där sekundärlindningen är en del av primärlindningen. Pulstransformatorn skalar korta rektangulära pulssignaler. Svetsaren fungerar i kortslutningsläge. Separatorer används där särskild elsäkerhet krävs: våtrum, rum med många metallprodukter och liknande. Deras k är huvudsakligen lika med 1.
Transformatorn från topp till topp omvandlar den sinusformade spänningen till en pulsad spänning. En twin choke är två tvillingspolar, men avser transformatorer när det gäller deras konstruktionsegenskaper. Transfluktorn innehåller en kärna av en magnetisk kärna som har ett högt restmagnetiseringsvärde, vilket gör att den kan användas som ett minne. Den roterande överför signaler till roterande föremål.
Luft- och oljetransformatorer skiljer sig åt i sättet att kyla dem. De oljebaserade används för hög effektskalning. Trefas transformatorer används i trefasströmkretsar.
För ytterligare information om omvandlingsförhållandet för strömtransformatorn, se tabellen.
| Nominell sekundär belastning, V | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 75 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Förhållande, n | Klassificerad multiplicitet | ||||||||||
| 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 |
Nästan alla ovanstående anordningar har en kärna för att överföra magnetiskt flöde. Flödet skapas av elektronernas rörelse i varje spole och strömmarna får inte vara noll. Det nuvarande omvandlingsförhållandet beror också på typen av kärna:
- kärna;
- bepansrad.
I en armerad kärna har magnetfält en större inverkan på skalningen.
Relaterade artiklar:
