Trafod: seade ja tööpõhimõtted, seadme eesmärk ja ulatus

Nimetus "trafo" pärineb ladinakeelsest sõnast "transformare", mis tähendab "muutma, teisendama". See on täpselt selle olemus - ühe pinge vahelduvvoolu muutmine magnetilise induktsiooni abil teise pingega, kuid sarnase sagedusega vahelduvvooluks. Trafo põhieesmärk on kasutada erinevaid seadmeid elektrivõrkudes ja toiteallikates.

Seade ja tööpõhimõte

Trafo on seade vahelduvvoolu ja pinge muundamiseksilma liikuvate osadeta.

Trafode seade koosneb ühest või mitmest isoleeritud traadist, mõnikord lintmähistest (mähistest), mis on kaetud ühe magnetvooga. Mähised on tavaliselt keritud südamikule (magnetahel). Tavaliselt on see valmistatud ferromagnetilisest materjalist.

Joonisel on skemaatiliselt näidatud trafo tööpõhimõte.

Joonisel on näha, et primaarmähis on ühendatud vahelduvvoolu allikaga ja teine ​​(sekundaarne) koormusega. Primaarmähise pööretel voolab vahelduvvool, selle väärtus I1. Ja mõlemad mähised on ümbritsetud magnetvooga Ф, mis tekitab neis elektromotoorjõu.

Kui sekundaarmähis pole koormatud, nimetatakse seda muunduri töörežiimi "tühikäiguks". Kui sekundaarmähis on koormatud, tekib sekundaarmähises elektromotoorjõu toimel vool I2.

Väljundpinge sõltub sel juhul otseselt mähiste pöörde arvust ja voolutugevus sõltub traadi läbimõõdust (sektsioonist). Teisisõnu, kui mõlemal mähisel on sama arv pöördeid, on väljundpinge võrdne sisendpingega. Ja kui keerate sekundaarmähisele 2 korda rohkem pööret, on väljundi pinge 2 korda suurem kui sisendil.

Lõppvool sõltub ka mähise traadi läbimõõdust. Näiteks suure koormuse ja väikese traadi läbimõõduga võib tekkida mähise ülekuumenemine, isolatsiooni terviklikkuse rikkumine ja isegi trafo täielik rike.

Selliste olukordade vältimiseks on koostatud tabelid muunduri arvutamiseks ja traadi läbimõõdu valimiseks antud väljundpinge jaoks.

Klassifikatsioon tüübi järgi

Trafod on tavaks klassifitseerida mitme kriteeriumi järgi: eesmärgi, paigaldusviisi, isolatsiooni tüübi, kasutatava pinge jne järgi. Vaatleme kõige levinumaid seadmetüüpe.

Toitemuundurid

Seda tüüpi seadmeid kasutatakse elektrienergia varustamiseks ja vastuvõtmiseks elektriliinidel ja elektriliinidelt pingega kuni 1150 kW. Sellest ka nimi – jõud. Need seadmed töötavad madalatel sagedustel - suurusjärgus 50-60 Hz. Nende disainiomadused seisnevad selles, et need võivad sisaldada mitut mähist, mis paiknevad elektriterasest valmistatud soomustatud südamikul. Veelgi enam, madalpinge pooli saab toita paralleelselt.

Sellist seadet nimetatakse poolitatud mähisega trafoks. Tavaliselt asetatakse jõutrafod trafoõliga paaki ja võimsamaid agregaate jahutatakse aktiivse süsteemiga. Paigaldamiseks alajaamadesse ja elektrijaamadesse kolmefaasilised seadmed võimsusega kuni 4 tuhat. kVA. Need on kõige levinumad, kuna nende kaod vähenevad ühefaasilistega võrreldes 15%.

Autotransformaatorid (LATR)

See on spetsiaalset tüüpi madalsagedusseade. Selles on sekundaarmähis samaaegselt primaarmähise osa ja vastupidi. See tähendab, et mähised on ühendatud mitte ainult magnetiliselt, vaid ka elektriliselt. Ühest mähisest saadakse erinevad pingedkui teha mitu järeldust. Tänu vähemate juhtmete kasutamisele saavutatakse seadme maksumuse vähenemine. Mähiste galvaaniline isolatsioon aga puudub ja see on juba märkimisväärne puudus.

Autotransformaatorid on leidnud rakendust kõrgepingevõrkudes ja automaatjuhtimisseadmetes vahelduvvoolumootorite käivitamiseks. Soovitatav on neid kasutada madalate muundamissuhetega. LATR-i kasutatakse pinge reguleerimiseks laboritingimustes.

Voolutrafod

Sellistes seadmetes on primaarmähis ühendatud otse vooluallikaga ja sekundaarmähis on ühendatud väikese sisetakistusega seadmetega. Need võivad olla kaitse- või mõõteseadmed. Kõige tavalisem voolutrafo tüüp on mõõtemuundur.

See koosneb lamineeritud silikoonist külmvaltsitud elektriterasest südamikust, mille ümber on keritud üks või mitu eraldiseisvat sekundaarmähist. Kuigi primaar võib olla lihtsalt siin või juhe, mille mõõdetud vool on läbinud magnetahela akna. Näiteks klambrimõõturid töötavad selle põhimõtte kohaselt. Trafo voolu peamine omadus on teisendussuhe.

Sellised muundurid on ohutud ja on seetõttu leidnud rakendust voolu mõõtmisel ja releekaitseahelates.

Impulsi muundurid

Kaasaegses maailmas on impulsssüsteemid peaaegu täielikult asendanud rasked madalsageduslikud trafod. Tavaliselt valmistatakse impulssseade erineva kuju ja suurusega ferriitsüdamikule:

• rõngas;
• kernel;
• tass;
• tähe W kujul;
• U-kujuline.

Selliste seadmete paremus on väljaspool kahtlust - need on võimelised töötama sagedustel kuni 500 kHz ja rohkem.

Kuna tegemist on kõrgsagedusliku seadmega, väheneb selle suurus sageduse kasvades oluliselt. Ühe mähise kohta kulub väiksem kogus traati ja kõrgsagedusliku voolu saamiseks esimeses ahelas piisab ainult välja- või bipolaarse transistori ühendamisest.

Trafosid on palju rohkem: isolatsiooni-, sobitus-, tipp-trafod, topeltdrossel jne. Neid kõiki kasutatakse kaasaegses tööstuses laialdaselt.

Seadmete ulatus

Tänapäeval on võib-olla raske ette kujutada teaduse ja tehnika valdkonda, kus trafosid ei kasutata. Neid kasutatakse laialdaselt järgmistel eesmärkidel:

1. Elektrienergia edastamiseks ja jaotamiseks.
2. Kehtiva klapi lülitusahela loomiseks. Seda kasutatakse seadmete teisendamiseks sisend- ja väljundpinge samaaegse sobitamisega.
3. Tootmises: keevitamisel, elektrotermiliste seadmete varustamiseks jne. Selliste seadmete võimsus ulatub mõnikord kümnete tuhandete kVA-ni ja pingeni kuni 10 kV ning töövahemik on 50 Hz.
4. Madal- ja madalpingemuundureid kasutatakse raadio- ja televisiooniseadmete, sideseadmete, kodumasinate, pinge sobitamiseks jne.
5. Kui elektrilised mõõteriistad ja releed on kaasatud kõrgepinge elektriahelatesse, et laiendada mõõtepiirkondi ja tagada elektriohutus.

Erinevate seadmete ja trafode kasutuse tüüpide põhjal võib väita, et tänapäeval on nad asendamatudpeaaegu universaalselt kasutatavad seadmed, tänu millele stabiilsus ja tarbijale vajalike pingeväärtuste saavutamine nii tsiviilvõrkude kui ka ettevõtete võrkude jaoks tööstusele.