Na čo slúži transformátor: vlastnosti, princíp činnosti a použitie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Na začiatok si povedzme, na čo je transformátor a čo to je. Toto je elektrický stroj určený na zmenu napätia. Líšia sa v závislosti od účelu. Existujú prúdové, napäťové, párovacie, zváracie, výkonové, meracie transformátory. Každý má iné úlohy, no jednoznačne ich spája princíp konania. Všetky transformátory bežia na striedavý prúd. Neexistujú žiadne takéto DC zariadenia. Všetky majú primárne a sekundárne vinutie.

Čo sa nazýva primárne a čo sa nazýva sekundárne vinutie?

Primárny je ten, do ktorého prichádza napätie, a sekundárny je ten, z ktorého je odpojené. Predpokladajme, že máme transformátor, ktorý konvertuje 220 V AC na 12 V. V tomto prípade je primárne vinutie to, ktoré má 220 V. Ale transformátory môžu nielen znížiť, ale aj zvýšiť napätie. TakžePripojením 12 V AC k vyššie uvedenému sekundárnemu vinutiu môžeme z primárneho vinutia odobrať 220 V. Takto si vymenia miesto.

V niektorých prípadoch môže existovať niekoľko sekundárnych vinutí. Napríklad v starých televízoroch boli zariadenia s jedným primárnym vinutím a mnohými sekundárnymi, ktorých napätie sa pohybovalo od 3,3 do 90 V. V každom prípade transformátor slúži na premenu napätí a prúdov na optimálne hodnoty.

Zákon zachovania energie

Treba si uvedomiť, že táto jednotka neberie energiu odnikiaľ. Zoberme si napríklad transformátor s primárnym napätím 220 V a prúdom 5 A. To znamená, že jeho výkon je 1100 wattov. Zo sekundárneho vinutia pri 22 V môžeme odobrať prúd nie väčší ako 50 A. Prepočítaním na watty dostaneme rovnakých 1100 wattov. Viac energie zo sekundárneho vinutia neodoberieme. Ak sa o to pokúsite, zariadenie jednoducho zlyhá. Je teda jasné, na čo je transformátor určený. Na premenu striedavého napätia na jednosmerné. Ďalej vám povieme viac o každom type takýchto zariadení.

Prístrojové transformátory

Takéto zariadenia sa používajú na zníženie hodnôt na prijateľné pre meracie zariadenia. Používajú sa v prístrojovej technike. Takéto zariadenia nájdete aj v mikroprocesorovej technike. Tam fungujú ako senzor, ktorý doske vysiela signály rôznych úrovní, podľa toho sa tá „rozhoduje“o ďalšom fungovaní.spotrebič.

Sú vo všeobecnosti veľmi presné a nie sú určené na spotrebiteľské použitie. Príklady toho, na čo sa používajú prístrojové transformátory, sú nasledujúce zariadenia na prevod prúdu a napätia. Pokúsime sa čo najpodrobnejšie vysvetliť ich účel.

Transformátory prúdu

Na čo slúžia tieto zariadenia? Sú navrhnuté tak, aby znížili množstvo prúdu na prijateľné meracie zariadenie. V skutočnosti sú to medziľahlé zariadenia medzi vodičmi, z ktorých je potrebné odobrať hodnotu hodnoty, a meracím mechanizmom. Takéto transformátory sa používajú, ako už bolo uvedené, v meracích prístrojoch, ochranných zariadeniach a automatizácii. Sú zapojené týmto spôsobom: primárne vinutie má niekoľko závitov a je zapojené do série so záťažou a sekundárne vinutie je pripojené na minimálny možný odpor ochranného alebo meracieho zariadenia.

Tieto transformátory sa zvyčajne dodávajú so samotným zariadením, pretože malé zmeny odporu záťaže ovplyvnia presnosť merania a ochranné zariadenie nebude fungovať správne. Dizajn a spôsob pripojenia takýchto zariadení znemožňujú napájanie spotrebiteľa.

Napäťové transformátory

Tento typ zariadenia sa nepoužíva na napájanie spotrebičov, ale je potrebný na vytvorenie galvanickej izolácie medzi vysokonapäťovou a nízkonapäťovou časťou. Spôsob výroby nie je ničodlišné od typov napájania zariadení s rovnakým názvom. Stále existujú primárne a sekundárne vinutia, prierez vodiča je pomerne nízky, čo neumožňuje jeho použitie na napájanie spotrebičov.

Vezmite si napríklad kilovoltmeter. Faktom je, že je príliš drahé postaviť zariadenie, ktoré by udržalo vysoké napätie. Preto sa medzi meracie sondy, ktoré odoberajú hodnotu veličín a prístroj inštaluje napäťový transformátor. Prevádza vysoké hodnoty na prijateľné meracím mechanizmom (približne 100 V). Toto opatrenie vám umožňuje nevykonávať zmeny v meracom mechanizme. Táto schéma zapojenia vám do určitej miery umožňuje chrániť elektrikára, ktorý vykonáva merania.

Používajú sa aj na inštaláciu v rôznych automatizovaných riadiacich a ochranných systémoch. Teraz viete, na čo sú napäťové transformátory. Prejdime k ďalšiemu typu - zváracie zariadenia s rovnakým názvom.

Výkonové transformátory

Toto sú výkonnejšie zariadenia, ktoré mnohí z vás už videli. Ďalej si podrobne popíšeme, na čo slúžia výkonové transformátory. Sú potrebné na zvýšenie / zníženie napätia prostredníctvom elektromagnetickej indukcie na hodnotu, ktorú spotrebiteľ potrebuje. V prípade týchto zariadení sa slovo „spotrebiteľ“vzťahuje na továrne a obytné budovy.

Najvýraznejším príkladom sú zariadenia, ktoré znižujú 6 (10) kV na prijateľných 380 V, ktoré už napájajú jednu fázu v kombinácii so stredným vedenímnaše domy potrebujú 220 V. A príklad takéhoto zvyšovacieho transformátora možno nájsť v mikrovlnnej rúre, kde jedna z 220 V siete robí 2 kV magnetrón potrebným na prevádzku. Vysokonapäťové jednotky (nad 1000 V) sú takmer vždy trojfázové a delia sa na olejom alebo vzduchom chladené jednotky, ako aj podľa klimatických zmien a napätia primárneho vinutia.

Funkciou trojfázových transformátorov je, že v závislosti od zahrnutia vinutí (hviezda-trojuholník) môžete zmeniť prevádzkové napätie 1,73-krát. Predpokladajme, že táto jednotka, spojená 6 kV trojuholníkom, môže pracovať v 10 kV sieti, pokiaľ sa samozrejme výrobca nepostaral o túto možnosť zo strany izolácie. Existujú transformátory, ako je uvedené vyššie, trojfázové a jednofázové. Zariadenia sú navrhnuté tak, aby pracovali s rôznymi kapacitami v závislosti od potrieb spotrebiteľa.

Jednofázové transformátory, ktoré sa predtým používali ako napájacie zdroje, sú v súčasnosti aktívne nahrádzané rôznymi elektronickými meničmi, ktoré majú vyššiu účinnosť, menšiu hmotnosť a rozmery. Taktiež výkonové zariadenia možno rozdeliť podľa typu vyhotovenia magnetického obvodu na tyčové a pancierové.

Transformátor s magnetickým obvodom jadra je navrhnutý tak, že 2 cievky sú inštalované na časti v tvare U a strmeň je na vrchu uzavretá. Výhodou je, že sa prvky v skutočnosti navzájom nedotýkajú.

V pancierovom magnetickom obvode je cievka inštalovaná na časti v tvare W. Úsek, na ktorom sú umiestnené vodiče, sa zvyčajne navíja ako prvýako primárny a potom cez tepelne odolný separátor ako sekundárny. Výhodou je zosilnená mechanická ochrana vinutia.

Existujú aj toroidné jadrá, ale sú vyrobené z feritových krúžkov, pretože je nerentabilné stavať takúto štruktúru z vrstveného magnetického obvodu. Takéto jednotky sa zvyčajne používajú v elektronike a pracujú pri vysokých frekvenciách.

Zváracie transformátory

Na čo slúžia tieto zariadenia? V skutočnosti sú to nezávislé jednotky. To znamená, že zvárací transformátor nie je postroj, ktorý zabezpečuje prevádzku akéhokoľvek zariadenia, ale sám je plnohodnotným zariadením. Účelom takéhoto zariadenia je znížiť sieťové napätie na relatívne nízke, približne 50-60 V, a poskytnúť veľký prúd.

Pri tomto napätí prerazí pomerne krátky oblúk, ale skutočne obrovský prúd mu dodáva veľkú silu. Vďaka poslednému parametru je kov zváraný alebo rezaný.

Takéto transformátory majú spravidla nastavenie prúdu. Je to potrebné na zmenu priemeru a typu zváracej elektródy. Je pravda, že zváracie transformátory pre domáce použitie sú čoraz častejšie nahrádzané invertormi. Čo nie je prekvapujúce, pretože účinnosť zváracieho meniča je nižšia. Silne znižuje sieťové napätie, spotrebúva veľké prúdy na primárnom vinutí, má veľkú hmotnosť, nízku pohyblivosť a pomerne veľa sa zahrieva v porovnaní so zariadeniami invertorového typu.

Teraz už viete, ako funguje zvárací transformátor a na čo slúži.

Koordinátor

Tento typ transformátora sa používa v rôznych viacstupňových obvodoch na prispôsobenie odporu medzi rôznymi časťami obvodu. Nájdete ho v elektrónkovom audio zosilňovači. V takýchto zariadeniach je zvyčajne deň voľna.

Na čo teda slúži transformátor na prispôsobenie záťaže? Napríklad prevádzkové napätie lámp vo frekvenčnom zosilňovači je 70 - 90 V, ale prúd je slabý. Takéto napätie nemôže byť aplikované na reproduktory, čo znamená, že je znížené na prijateľné napätie a podľa toho sa zvyšuje prúd.

Účelom takéhoto transformátora je znížiť napätie alebo ho zvýšiť na hodnotu požadovanú konkrétnym uzlom prístroja.

Záver

Všetky zariadenia na prevod prúdu a napätia sú spojené princípom činnosti. Kľúčové parametre, ktorým treba venovať pozornosť pri nákupe: primárne napätie, sekundárne vinutie, frekvencia, účinník a podľa toho výkon a výstupný prúd.

V každodennom živote sa táto jednotka takmer vôbec nepoužíva. Koniec koncov, zvárací transformátor nahradil invertor a jeho analógy v napájacích zdrojoch už nahradili elektronické meniče napätia. Je to spôsobené tým, že zariadenia majú zvyčajne v porovnaní s elektronickými veľkú hmotnosť a taktiež nie sú ekonomicky výhodné z dôvodu vysokej spotreby farebného kovu pri výrobe a drahých opráv. Čoskoro zostane vvyrábať len trafostanice, ale len na tých miestach, kde ich nebude možné nahradiť elektronickými súčiastkami.

V tomto článku sme sa pokúsili vysvetliť, na čo slúžia transformátory, a povedali sme si niečo o ich hlavných typoch.