Typy vinutí transformátorů: typy a aplikace zařízení

Elektromagnetické zařízení, které obsahuje několik vinutí umístěných na stejném vodiči a indukčně spojených, se nazývá transformátor. Zařízení je nezbytné pro přeměnu elektřiny na proud pomocí magnetické indukce beze změny její frekvence. Různé typy vinutí transformátorů se používají v mnoha oblastech elektrotechniky a elektroniky.

Principy práce

Každý transformátor má ve své konstrukci dvě nebo více vinutí. Jsou vzájemně propojeny elektromagnetickou indukcí a mohou být vyrobeny z drátu nebo pásků pokrytých vrstvou izolace. Vinutí jsou připevněna k magnetickému jádru z měkkého feromagnetického materiálu. Pokud má zařízení pouze jeden takový prvek, pak se nazývá autotransformátor.

Návrh obsahuje určité detaily:

• expanzní nádrž s víkem;
• izolátor;
• magnetický obvod (jádro);
• radiátory;
• dvě vinutí - nízké a vysoké napětí.

Princip činnosti transformátorů je studován i ve školním kurzu fyziky, takže je snadno pochopitelný i pro studenta. První vinutí přijímá napětí, v důsledku čehož v něm začíná proudit střídavý proud. V jádře vytváří magnetický tok, pod jehož vlivem se ve dvou prvcích objevuje elektromotorická síla. Sekundární vinutí se vlivem zátěže uzavře, načež v něm začne téct střídavý proud, u kterého se liší parametry - napětí a jeho křivka, frekvence a počet fází.

Existuje několik typů transformátorů podle určitých parametrů:

• počet fází - tří- a jednofázové;
• počet vinutí - tří- a dvouvinutí;
• typ izolace - olej, suchý a s plnivem, které nehoří;
• typ chlazení - přírodní a nucený olej, vzduch a dusík.

A také rozlišovat mezi silovými, síťovými, automatickými, pulzními transformátory a elektrickými proudovými zařízeními. Liší se designem, funkčností a principy fungování.

Pohonná jednotka

Výkonový transformátor Je nízkofrekvenční jednotka, která se používá v elektrických sítích k přeměně energie. Zařízení získalo své jméno díky tomu, že slouží k příjmu a přenosu proudu do elektrického vedení, kde indikátor napětí v některých případech dosahuje 1200 kV. Ve městech je to do 10 kV, právě díky výkonovým transformátorům klesá na 0,4 kV (220 a 320 V), které potřebují spotřebitelé.

Konstrukce zařízení může obsahovat dvě nebo více vinutí, jsou umístěna na pancéřovaném magnetickém obvodu z technické oceli. Některé prvky lze napájet samostatně. To je výhodné při příjmu napětí z několika generátorů současně.

Energetické zařízení je obvykle umístěno v olejové nádrži, někdy je doplňuje chladicí systém. Jednotka je instalována v rozvodnách, běžnější jsou třífázové transformátory, které snižují energetické ztráty o 15 %.

Síťové zařízení

Síťová zařízení - typy proudových transformátorů, které se objevily v 80. letech. Právě toto zařízení dokáže převést domácí napětí 220 V na indikátor spotřebovaný elektrickými spotřebiči - 48, 24, 12 nebo 5 voltů. Někdy jsou jednotky vyrobeny s několika sekundárními vinutími, takže můžete používat několik zdrojů energie najednou. V obvodech jakékoli rádiové elektronky je vždy síťový žhavící transformátor.

V moderních zařízeních má jádro tvar písmene W nebo tyče, je vyrobeno z elektroocelových plechů, na kterých jsou navinuta vinutí. Transformátor s kompaktními rozměry má toroidní magnetický obvod. Jeho síla přitom není horší než modely s většími rozměry a jádry jiných tvarů. Součástí sítě jsou i svářecí zařízení s výkonem až 6 kW.

Vlastnosti autotransformátoru

Pokud vás zajímá, jaké existují transformátory, pak mezi nízkofrekvenčními můžete vyčlenit automatická zařízení. V takových jednotkách je primární vinutí zároveň sekundární. To znamená, že prvky jsou spojeny nejen indukcí, ale také elektřinou. Z jednoho vinutí je několik vodičů, takže může dávat různá napětí současně. Náklady na zařízení jsou nižší než u jiných typů transformátorů. Je to dáno spotřebou menšího počtu drátů na jedno vinutí, oceli pro magnetický obvod a malou hmotou.

Autotransformátory se používají v automatických řídicích zařízeních a sítích vysokého napětí. Zařízení s vinutími zapojenými do trojúhelníku nebo hvězdy je v moderních elektrických systémech velmi žádané. Pohonné jednotky mají výkon až 100-200 MW. Je vhodné je používat s malými transformačními poměry.

Dalším typem autotransformátoru je laboratorní přístroj. S jeho pomocí můžete plynule ovládat napětí před jeho dodáním spotřebiteli. Konstrukčně se jedná o transformátor s jedním vinutím, který má holé závity vodičů. To znamená, že je možné připojit se ke každé smyčce samostatně.

Kontaktu napomáhá posuvný kartáč, který lze ovládat otočným knoflíkem. Během zatížení vycházejí napětí různých velikostí, jednofázové jednotky dávají indikátor od 0 do 250 V a třífázové - až 450 voltů. Laboratoře používají k ladění elektrických zařízení méně výkonné konstrukce.

Současné vybavení

Transformátor napětí Je zařízení, jehož primární vinutí je připojeno ke zdroji energie a sekundární je připojeno k měřicím zařízením s nízkým vnitřním odporem. První prvek - jeden vodič nebo cívka - je připojen k obvodu sekvenčním způsobem pro měření střídavého proudu. V tomto případě je indikátor sekundárního vinutí, který musí být zatížen vysokým napětím schopným prorazit izolaci, úměrný prvnímu. Pokud jej otevřete, magnetický obvod jednoduše vyhoří z nekompenzovaného proudu.

V provedení je jádro vyrobeno z křemíkové oceli válcované za studena, kolem něj je navinuto jedno sekundární vinutí. Primární částí je obvykle přípojnice nebo vodič s proudem procházejícím otvorem v jádře. Vysoký transformační poměr je hlavní výhodou takové jednotky. Proudové transformátory se často používají k měření elektřiny a v různých schématech ochrany relé.

Vzhledem k tomu, že obvody jsou od sebe izolovány, je používání zařízení považováno za bezpečné. Průmyslové jednotky jsou k dispozici s několika skupinami sekundárních vinutí. Jeden z nich je připojen k ochrannému zařízení a druhý k měřicímu zařízení - měřiči.

Pulzní provedení

Pulzní transformátory se instalují do svařovacích strojů, napájecích zdrojů, měničů a proudových měničů s nízkým a středním výkonem. Tato zařízení již dlouho vytlačila těžká nízkofrekvenční zařízení. Zařízení má podobu transformátoru s feritovým jádrem ve tvaru písmen P nebo W, tyče, misky nebo kroužku. Jejich výhodou oproti jiným materiálům je schopnost pracovat na frekvencích nad 500 kHz.

Vzhledem k tomu, že se jedná o vysokofrekvenční jednotku, jsou její rozměry rovněž zanedbatelné. Na jedno vinutí je potřeba méně drátu a ke generování proudu bude stačit jeden nebo více tranzistorů s efektem pole. Počet přídavných zařízení závisí na topologii napájecích obvodů:

• vpřed - jedno zařízení;
• dvoutakt - 2;
• poloviční můstek - 2;
• chodník - 4.

Transformátor funguje jako tlumivka při použití zpětného napájení. Koneckonců, procesy akumulace a dodávky elektrické energie do sekundárního okruhu jsou odděleny určitou dobou. Pulzní transformátory s feritovými jádry dnes najdeme téměř všude. Používají se v energeticky úsporných žárovkách, svařovacích strojích a invertorech, stejně jako v nabíječkách mobilních telefonů, notebooků a tabletů.

Pro měření směru elektrického proudu je zapotřebí jednotka pulzního proudu. Zařízení je založeno na prstencovém feritovém jádru s jedním vinutím. Drát prochází prstencem a prvek se závity přijímá zatížení na rezistoru.

Výrobci vyrábějí různé modely transformátorů s určitými rozdíly ve výkonnostních faktorech. Pro zjištění směru elektřiny je vinutí zatíženo dvěma protilehlými zenerovými diodami.

Rozsah použití

Školní kurz fyziky dal studentům určité porozumění fungování a použití transformátorů. Například, že ztráta výkonu je vždy přímo úměrná druhé mocnině elektrického proudu, takže pro přenos elektřiny na značnou vzdálenost musíte zvýšit napětí. Naopak, než se proud přenese na spotřebitele, musí být indikátor snížen. K tomu se používají různé typy transformátorů.

Zařízení se také používá v napájecích obvodech domácích spotřebičů. Jednotky s několika skupinami vinutí jsou instalovány v televizorech, počítačových monitorech. Napájí obvody, plní funkce tranzistoru a kineskopu. Zařízení transformátorů je také studováno ve školních hodinách.

Bez transformátorů proto elektrické sítě a některé typy zařízení nebudou moci normálně fungovat je nutné alespoň povrchně znát zařízení jednotek, principy jejich činnosti, konstrukční vlastnosti a rozdíly v různých modely. To vám umožní samostatně odstraňovat problémy s některými domácími spotřebiči, průmyslovým vybavením a mobilními gadgety.