Elektromagnetiska statiska anordningar används för att skapa och tillämpa ett magnetfält. Det finns många anledningar till att en transformator behövs i elektroniska, elektriska och radiokretsar. Anordningen är utrustad med induktiva lindningar som är ömsesidigt sammankopplade på en magnetisk kärna. Nätet bidrar till det växlande fältet, medan transformatorn använder elektromagnetisk induktion för att ge strömmen ett konstant värde utan att ändra frekvens.
Innehåll
Definition och syfte
För att försörja instrument krävs spänningar med olika egenskaper. En transformator är en konstruktion som utnyttjar det induktiva arbetet i ett magnetfält. Band- eller trådspolar som är anslutna till en gemensam ström minskar eller ökar spänningen. En TV använder 5V för att driva transistorerna och chipsen, och för att driva ett kineskop krävs flera kilovolt när man använder en kaskadoscillator.
De isolerade lindningarna placeras på en kärna av spontant magnetiserat material med ett visst spänningsvärde. Äldre enheter använde den befintliga nätfrekvensen, cirka 60 Hz. Moderna apparater använder högfrekventa pulstransformatorer. Växelspänningen likriktas och omvandlas med hjälp av en oscillator till ett värde med specificerade parametrar.
Spänningen stabiliseras av en styrenhet med pulsbreddsmodulering. De högfrekventa stötarna överförs till transformatorn, utgången är stabil. De tidigare apparaternas massiva och tunga form har ersatts av lätthet och liten storlek. Enhetens linjära prestanda är proportionell mot effekten i förhållandet 1:4, strömfrekvensen ökas för att minska enhetens storlek.
Massiva enheter används i strömförsörjningskretsar om det finns ett behov av minimal dissipation av högfrekventa störningar, t.ex. för att tillhandahålla högkvalitativt ljud.
Utformning och funktionssätt
Tillverkaren väljer de grundläggande reglerna för enhetens funktion, men detta påverkar inte driftsäkerheten. Koncepten skiljer sig åt i tillverkningsprocessen. Transformatorns funktionsprincip bygger på två påståenden:
- De riktade laddningsbärarnas växlande rörelse skapar ett växlande magnetiskt kraftfält;
- Effekten på det kraftflöde som överförs via spolen genererar en elektromotorisk kraft och induktion.
Anordningen består av följande delar:
- Magnettråd (kärna);
- spole eller lindning;
- ett underlag för att placera spolarna;
- isolerande material;
- kylsystem;
- andra delar av fastställande, tillträde och skydd.
Hur en transformator fungerar beror på konstruktionstypen och kombinationen av kärna och lindningar. I kärntypen är ledaren innesluten i lindningarna och är svår att se. Spolarna är synliga, kärnans över- och undersida är synliga och axeln är vertikal. Materialet som spolen är tillverkad av måste leda elektricitet bra.
I pansarprodukter döljer kärnan de flesta av vändningarna och placeras horisontellt eller lodrätt. Transformatorer med toroidal konstruktion har två oberoende lindningar på den magnetiska kärnan utan elektrisk anslutning mellan dem.
Magnetiskt system
Tillverkad av legerat transformatorstål, ferrit, permalloy, med bibehållen geometrisk form för att generera enhetens magnetfält. Ledaren är konstruerad av plattor, remsor, hästskor och tillverkas i en press. Den del på vilken lindningen är placerad kallas ok. Yoget är det element utan spolar som avslutar stängningen av kretsen.
Hur en transformator fungerar beror på hur oket är placerat, vilket kan vara
- Platt - axlarna på oket och kärnorna ligger i samma plan;
- Rumslig - de längsgående elementen är placerade på olika ytor;
- symmetrisk - ledare av samma form, storlek och konstruktion är placerade på alla ok på samma sätt som andra;
- asymmetrisk - de enskilda stöttorna har olika utseende och dimensioner och är placerade i olika lägen.
Om man utgår från att likström flyter genom lindningen, som kallas primärlindning, är den magnetiska tråden öppen. I andra fall är kärnan stängd, den tjänar till att stänga kraftledningarna.
Lindningar .
De tillverkas som en uppsättning spolar som är placerade på ledare med kvadratiskt tvärsnitt. Formen används för effektiv drift och för att öka fyllnadsfaktorn i den magnetiska kärnans fönster. Om det krävs ett större kärnans tvärsnitt tillverkas det som två parallella element för att minska uppkomsten av virvelströmmar. Varje sådan ledare kallas för en kärna.
Kärnan är insvept i papper och belagd med emaljlack. Ibland är två parallella kärnor omslutna av en gemensam isolering, en uppsättning som kallas kabel. Lindningarna är olika beroende på deras syfte:
- main - de förses med växelström, den omvandlade elektriska strömmen kommer ut;
- styrlindningar - de har böjningar för att omvandla spänningen vid låga strömmar;
- hjälpmedel - de tjänar till att försörja sitt nät med mindre än transformatorns effekt och att magnetisera kretsen med likström.
Inplastningsmetoder:
- Radlindning - vändningar görs i axelns riktning längs hela ledarens längd, efterföljande vändningar lindas tätt, utan luckor;
- spiralformad lindning - flerlagers lindning med luckor mellan ringarna eller överlappning av angränsande element;
- Skivlindning - spiralraden lindas i en serie, lindningen görs radiellt i inre och yttre riktning i en cirkel;
- Folieslingan är tillverkad av aluminium- och kopparplåt med en tjocklek på mellan 0,1-2 mm.
Symboler
Det finns särskilda tecken för att göra transformatorschemat lätt att läsa. Kärnan är ritad med en tjock linje, siffran 1 anger den primära lindningen och de sekundära lindningarna anges med siffrorna 2 och 3.
I vissa diagram är kärnlinjen lika tjock som halvcirkelritningen. Beteckningen på kärnmaterialet är annorlunda:
- Ferritens magnetkärna är ritad med en tjock linje;
- Stålkärna med magnetspalt ritas med en tunn linje med ett avbrott i mitten;
- Den magnetiserade dielektriska axeln är markerad med en tunn streckad linje;
- kopparstången ritas som en smal linje med materialnotering enligt Mendelejevs tabell.
Feta punkter används för att markera spolutgången, den momentana induktionsbeteckningen är densamma. Används för att ange mellanliggande enheter i kaskadoscillatorer för att indikera fasomvändning. Punkter placeras om det är nödvändigt att fastställa polariteten vid montering och lindningsriktningen. Antalet varv i primärlindningen definieras konventionellt, och antalet halvcirklar regleras inte; proportionaliteten finns där, men den följs inte strikt.
De viktigaste egenskaperna är följande
Tomgångsdrift gäller när transformatorns sekundär är öppen och det inte finns någon spänning i sekundärledet. Strömmen går genom primären och reaktiv magnetisering uppstår. Vid drift utan belastning bestäms verkningsgraden, transformationsförhållandet och kärnförlusterna.
Lastdrift innebär att man ansluter strömförsörjningen till den primära kretsen, där summan av drifts- och tomgångsströmmarna flyter. Lasten är ansluten till transformatorns sekundärsida. Detta läge är vanligt.
Kortslutningsfasen inträffar om sekundärspolens motstånd är den enda belastningen. I detta läge bestäms värmeförlusterna för spolen i kretsen. Transformatorernas parametrar beaktas i systemet för instrumentationsersättning med hjälp av motståndssättning.
Förhållandet mellan ingångseffekt och utgångseffekt bestämmer transformatorns effektivitet.
Tillämpningar
Hushållsapparater har jordkontakt via neutralledaren. Om en konsument rör vid en fas- och neutralkrets samtidigt orsakar det ett slingfel och personskador. Anslutning via en isoleringstransformator gör det möjligt att skydda människor, eftersom den sekundära lindningen inte har någon kontakt med jorden.
Pulsenheter används för att överföra rektangulära stötar och för att omvandla korta signaler på lasten. Utgången ändrar strömmens polaritet och amplitud, men spänningen förblir oförändrad.
DC-mätutrustning är en magnetisk förstärkare. Förändring av växelspänningen underlättas av de små kraftelektronernas rörelseriktning. En likriktare levererar konstant energi och är beroende av värdena på den inkommande elen.
Kraftverk används i stor utsträckning i små strömgeneratorer, kraftgeneratorer och medelströmsgeneratorer i dieselmotorer. Transformatorer monteras i serie med lasten, enheten är ansluten till källan med primärlindningen, sekundärkretsen levererar den omvandlade energin. Utgångsströmvärdet är direkt proportionellt mot belastningen. Utrustning med tre magnetstavar används om generatorn är trefasig.
Inverterande enheter har transistorer med samma ledningsförmåga och förstärker endast en del av signalen vid utgången. För full spänningsomvandling appliceras en puls på båda transistorerna.
Matchningsutrustning används för att ansluta till elektroniska enheter med högt motstånd vid ingång och utgång av en belastning med lågt effektflöde. Enheterna är användbara i högfrekventa ledningar där en skillnad i magnitud leder till effektförlust.
Typer av transformatorer
Transformatorernas nominella värde beror på strömvärdet i primär- och sekundärkretsen. I vanliga typer ligger värdet i intervallet 1-5 A.
En separeringsenhet har ingen förbindelse mellan de två spolarna. Utrustningen ger galvanisk isolering, dvs. överföring av pulsen utan kontakt. Utan den begränsas strömmen mellan kretsarna endast av motståndet, som inte beaktas på grund av dess låga värde.
Matchningstransformatorn säkerställer att olika motståndsvärden matchas för att minimera pulsformsdistorsionen vid utgången. Den används för att ge galvanisk isolering.
Innan vi tar reda på vad kraftledningstransformatorer är, bör vi notera att de finns tillgängliga för användning i nätverk med hög effekt. Växelströmsanordningar ändrar energivärdena i mottagningsanläggningar och arbetar på platser med hög kapacitet och stor förändringshastighet för elektricitet.
En roterande transformator får inte förväxlas med en roterande utrustning - en maskin för att omvandla rotationsvinkeln till krets spänning, där effektiviteten beror på rotationshastigheten. Anordningen överför en elektrisk impuls till rörliga delar av utrustningen, t.ex. huvudet på en videobandspelare. En dubbel kärna med separata lindningar, varav den ena roterar runt den andra.
Den oljefyllda enheten använder en speciell transformatorolja för att kyla spolarna. De har en sluten magnetkrets. Till skillnad från luftburna typer kan de interagera med högspänningsnät.
Svetstransformatorer för att optimera utrustningens funktion, sänka spänningen och generera högfrekvent ström. Detta uppnås genom att variera induktansen eller egenskaperna vid tomgång. Stegreglering utförs genom att ordna den elektriska lindningen på ledarna.
