AC transformator: tipuri de dispozitive și circuite

Majoritatea amatorilor de radio novici și pur și simplu cei care se bucură de ingineria radio sunt interesați de întrebări despre ce este un transformator, cum funcționează și ce servește. De fapt, totul este foarte simplu: transformatorul servește la conversia unui curent alternativ de la o valoare cu o anumită frecvență (parametru) la alta cu un parametru identic.

Aranjament transformator

În conformitate cu GOST 16110 -82, definiția transformator este după cum urmează: Transformator - un dispozitiv electromagnetic statistic de tipul care are două sau mai multe bobine cu cuplaj inductiv, și pentru transformarea uneia sau mai multor sisteme de curent alternativ într-unul sau mai multe alte sisteme.

Acest produs electromagnetic are o construcție simplă care constă din următoarele elemente: circuit magnetic (sistem magnetic), înfășurări, cadre de lichidare, izolatie (nu toate transformatoarele), sistemul de răcire. elemente suplimentare. În practică, producătorii pentru fabricarea transformatoarelor folosesc unul din cele trei concepte de bază:

1. Miezul. Înfășurările sunt înfășurate pe tijele exterioare.
2. Armura. Pereții laterali rămân fără înfășurări.
3. Toroidal. Are forma unui inel cu o înfășurare uniformă a înfășurărilor de-a lungul întregii circumferințe.

Trebuie menționat faptul că alegerea acestui sau acelui concept nu afectează parametrii finali ai transformatorului și nu afectează fiabilitatea operațională, dar, totuși, acesta diferă substanțial în tehnologia de fabricație.

Sistemul magnetic

Miezurile magnetice pentru un transformator au o anumită formă geometrică și sunt fabricate dintr-un număr de materiale care includ oțel electric, permalloy, ferită sau alt material cu proprietăți feromagnetice. În funcție de material și de construcții, circuitul magnetic poate fi recrutat din plăci, presate, înfășurate dintr-o bandă subțire, colectate din două, patru sau mai multe "potcoave".

Ca un cadru pentru plasarea înfășurărilor principale sunt tije. Ele pot avea un aranjament spațial diferit, în funcție de care diferențiază mai multe tipuri de sisteme.

1. Un sistem magnetic plat cu axe longitudinale de tije și jgheaburi situate în același plan.
2. Sistemul spațial, unde axa longitudinală a tijelor este amplasată în diferite planuri.
3. Un sistem simetric, dotat cu tije identice, care au aceeași poziție relativă față de jgheaburi.
4. Un sistem asimetric format din tije, dintre care unele pot să difere în formă, design și mărime, cu poziții relative diferite în raport cu jgheaburile.

Proiectare înfășurare

Bobina este principalul element al transformatorului. Este o structură multi-rotativă formată din unul sau mai multe fire de cupru (mai puțin de aluminiu) de diferite diametre. Ca regulă, conductorii cu secțiune transversală pătrată sunt utilizați în transformatoarele de putere, ceea ce permite o utilizare mai eficientă a spațiului disponibil, datorită căruia crește factorul de umplere (K).

Pentru a preveni scurtcircuitele, fiecare bobină este izolată. Ca material izolant, se poate folosi hârtie specială sau lac de email. Apropo, dacă s-au utilizat două fire separate izolate și conectate paralel pentru fabricarea bobinei, acestea pot fi echipate cu o izolație generală a hârtiei.

Rezervor de combustibil

Rezervorul este unul dintre cele mai importante elemente suplimentare ale transformatorului. Este un recipient pentru stocarea uleiului de transformator, precum și protecția fizică a componentei active. În plus, corpul rezervorului este proiectat pentru a monta echipamentul auxiliar și dispozitivul de comandă.

Unul dintre elementele interne ale rezervorului este un rezonator cu curent înalt. Este supus unei supraîncălziri rapide și frecvente în momentele de creștere a curenților nominali ai puterii și transformatorului. Pentru a reduce riscul supraîncălzirii în jurul rezonanților, se instalează inserții din materiale nemagnetice.

Suprafața interioară a rezervorului este realizată din scuturi conductive care nu permit fluxurile magnetice prin pereții rezervorului. Uneori există o acoperire, care este făcută dintr-un material care are o rezistență magnetică scăzută. Această variantă de acoperire absoarbe fluxurile interne înainte de a se apropia de pereții rezervorului.

Înainte de a înlocui combustibilul din rezervor, aerul este pompat pentru a preveni scăderea rezistenței dielectrice a izolației transformatorului. Din aceasta există un scop suplimentar al rezervorului, care constă în menținerea presiunii atmosferice cu deformări minime.

Principiul de funcționare

Transformatoare funcționează pe baza a două principii: electromagnetismului - generarea unui flux magnetic, atunci când un curent electric variabil în timp, care se schimbă, de asemenea, și de inducție electromagnetică - CEM diafonie (forță electromotoare) modificări ca urmare a fluxului magnetic care trece prin bobina.

Transformatorul este pornit după ce tensiunea este aplicată la înfășurarea primară. Împreună cu tensiunea pe bobină, participă un curent alternativ, care participă la formarea unui flux magnetic alternativ în circuitul magnetic. Acest lucru creează EMF în toate înfășurările dispozitivului.

Tensiunea de ieșire (înfășurarea secundară) este în mod complex legată de forma tensiunii de intrare. Aceste dificultăți au dus la crearea unei linii de transformatoare noi care au fost folosite pentru a rezolva probleme alternative, de exemplu amplificarea curentă, multiplicarea frecvențelor și generarea de semnale.

Moduri funcționale

Transformatoarele pot funcționa în trei moduri: ralanti (XX) - 1, sarcină - 2 și scurtcircuit - 3.

Modul 1: XX. Particularitatea acestui mod este că circuitul transformatorului secundar este în stare deschisă, prin urmare, curentul nu trece prin el. În această poziție a circuitului, potențialul de curent este zero, ceea ce creează în circuitul primar un curent de ralanti având o componentă reactivă și activă. Acest EMF este capabil să compenseze complet tensiunea de alimentare. Acest mod este utilizat pentru a determina eficiența și nivelul pierderilor din miez.

Modul 2: Încărcături. În acest mod, înfășurarea obișnuită a transformatorului este alimentată de la o sursă de alimentare a unei terțe părți și o sarcină secundară este conectată la circuitul secundar. După conectarea sarcinii la circuitul secundar, un curent începe să curgă, ceea ce creează un flux magnetic direcționat în direcția opusă fluxului primar. Aceasta provoacă o inegalitate între două forțe - inducție și o sursă de energie, care mărește curentul care curge prin înfășurarea primară până când fluxul magnetic revine la valoarea inițială. Acest mod este principalul mod de operare pentru transformatoare.

Modul 3: Scurtcircuit. Pentru a obține acest mod, circuitul secundar al transformatorului este scurtcircuitat și se aplică o tensiune alternantă scăzută la înfășurarea primară. Valoarea tensiunii de intrare este aleasă astfel încât curentul de eroare să fie egal cu curentul nominal. Acest mod este utilizat pentru a determina pierderile de căldură ale înfășurărilor din circuitul transformatorului.

Tipuri de produse

Din 30 noiembrie 1876, considerată data creării primului transformator, a fost deja o lungă perioadă de timp. În această perioadă, dispozitivele au fost modificate semnificativ atât în ​​ceea ce privește designul, cât și performanța. Până în prezent, există următoarele tipuri de transformatoare:

• Transformator de curent alternativ. Astfel de transformatoare sunt utilizate în rețelele de alimentare cu energie electrică și în instalațiile electrice destinate recepționării și utilizării energiei electrice. Aceste transformatoare sunt folosite din faptul că întreaga lungime a pistei există diferite tensiuni de funcționare, de exemplu, pe linia de transmisie (linia de transmisie) poate varia .035-.75 MW (megavolts), iar în stațiile este egal cu 400, care sunt ulterior transformați de obicei 220/380 V.
• Autotransformatorului. O variantă a unui transformator cu o conexiune directă a înfășurărilor primare și secundare, care creează nu numai inducție electromagnetică, ci și electrică. Autotransformatoarele sunt echipate cu înfășurări cu mai multe ieșiri, a căror cantitate minimă este de trei. Acestea sunt utilizate ca un element care leagă rețelele împământate în mod eficient cu o tensiune de 0,11 MV cu un factor de conversie de 3 până la 4. Autotransformatoarele au două avantaje cheie și un dezavantaj minor. Prima include economia (datorită costurilor mai mici pentru cupru pentru bobinaj și oțel pentru miez) și eficiență ridicată - datorită unei conversii parțiale a puterii de intrare. Dezavantajul este absența izolației galvanice - izolarea electrică între circuitul primar și secundar.
• Transformator de curent. Un dispozitiv cu o înfășurare primară alimentat de la o sursă de curent terță parte, în timp ce circuitul secundar este încercat să fie fabricat astfel încât să funcționeze într-un mod aproape de un scurtcircuit. Înfășurarea primară este conectată în serie la circuitul de sarcină. În acest circuit, un curent alternativ curge, care trebuie monitorizat. Pentru a aborda modul de scurtcircuit, la circuitul secundar sunt conectate voltmetre sau indicatoare, de exemplu un releu sau un LED. Prezența elementelor suplimentare în circuitul secundar a provocat una dintre aplicațiile unor astfel de transformatoare, care constă în reducerea curenților de înfășurare primar la valori care pot fi utilizate pentru măsurare, protecție, control și semnalizare.
• Transformator de sudură. Este instalat în mașinile de sudură și este utilizat pentru a transforma tensiunea de rețea de 220/380 volți la valori mai mici, precum și pentru a crește nivelul curentului. Curentul poate fi controlat prin schimbarea rezistenței inductive sau a tensiunii secundare XX. Aceasta se face prin împărțirea numărului de rotații ale primei sau celei de-a doua înfășurări.
• Izolație transformator. Aceasta diferă de alte dispozitive de acest tip prin absența unei conexiuni electrice între înfășurările primare și secundare. Dispozitivele de separare sunt utilizate în rețelele electrice pentru a asigura siguranța persoanelor în caz de defectare a liniilor sau alte situații de urgență care pot fi dăunătoare, precum și pentru a asigura izolarea galvanică.

Desemnarea pe diagrame

Transformatorul în circuit este notat după cum urmează: Linia de mijloc este desenată o grosime care afișează miezul, în partea stângă a acesteia în planul vertical reprezentat de bobina (bobinele la miez), - înfășurarea primară și la dreapta încă una sau mai multe bobine - înfășurările secundare.

În general, reprezentarea schematică a liniei care denotă miezul ar trebui să corespundă grosimii răsucirilor imaginilor bobinate. Dacă este necesar să se sublinieze materialul sau caracteristicile designului de bază pe circuit, linia centrală este ușor modificată. Deci, miezul de ferită clasic este marcat de o linie solidă și groasă, iar miezul, care are un spațiu magnetic, este o linie subțire cu un gol în mijloc. Miezurile magnetodielectrice sunt afișate cu o linie punctată punctată.