Vahelduvvoolutrafo: määratlus, seade, konstruktsioonide tüübid ja tähistus diagrammil

Enamikku algajaid raadioamatööre ja just neid, kellele meeldib raadiotehnika, huvitavad küsimused, mis on trafo, kuidas see töötab ja mida see teenib. Tegelikult on kõik väga lihtne: trafo eesmärk on muundada vahelduvvool ühest teatud sagedusega (parameetri) väärtusest teise identse parameetriga väärtuseks.

Trafo seade

Vastavalt standardile GOST 16110−82 on trafo määratlus järgmine: trafo on statistilist tüüpi elektromagnetiline seade, mis on varustatud kaks või enam induktiivsidestatud mähist ühe või mitme vahelduvvoolusüsteemi muundamiseks üheks või mitmeks muuks süsteemid.

Sellel elektromagnetilisel tootel on lihtne struktuur, mis koosneb järgmistest elementidest: (magnetsüsteem), mähised, mähisraamid, isolatsioon (mitte kõigis trafodes), jahutussüsteem. täiendavad elemendid. Praktikas kasutavad tootjad trafode valmistamiseks ühte kolmest põhikontseptsioonist:

1. Varras. Mähised on keritud äärmistele vardadele.
instagram viewer
2. Armor. Külgseinad on jäetud ilma mähisteta.
3. Toroidaalne. Sellel on kogu ümbermõõdu ulatuses ühtlane mähisega rõnga kuju.

Tuleb märkida, et konkreetse kontseptsiooni valik ei mõjuta trafo lõplikke parameetreid ega mõjuta mõjutab töökindlust, kuid erineb sellegipoolest oluliselt tootmistehnoloogia poolest.

Magnetsüsteem

Trafo magnetsüdamikud on teatud geomeetrilise kujuga ja valmistatud mitmest materjalist mis sisaldab elektrilist terast, permalloi, ferriiti või muud ferromagnetilist materjali omadused. Sõltuvalt materjalist ja konstruktsioonist saab magnetahelat koguda plaatidelt, pressida, kerida õhukesest lindist, kokku panna kahest, neljast või enamast "hobuserauast".

Vardad toimivad raamina põhimähiste paigutamiseks. Neil võib olla erinev ruumiline paigutus, olenevalt sellest, millist tüüpi süsteeme eristatakse.

1. Tasapinnaline magnetsüsteem, mille varraste ja ikede pikiteljed asuvad samas tasapinnas.
2. Ruumiline süsteem, kus varraste pikiteljed paiknevad erinevatel tasapindadel.
3. Sümmeetriline süsteem, mis on varustatud identsete varrastega, millel on ike suhtes sama suhteline asend.
4. Asümmeetriline süsteem, mis koosneb varrastest, millest mõned võivad erineda kuju, konstruktsiooni ja suuruse poolest ning millel on erinev suhteline asend ikkede suhtes.

Mähise disain

Mähis on trafo põhielement. See on mitme pöördega konstruktsioon, mis on valmistatud ühest või mitmest erineva läbimõõduga vasest (harvemini alumiiniumist) traadist. Tavaliselt kasutavad jõutrafod ruudukujulisi juhtmeid, mis võimaldavad olemasoleva ruumi tõhusam kasutamine, suurendades seeläbi täitetegurit (TO).

Iga mähis on lühiste vältimiseks isoleeritud. Isolatsioonimaterjalina võib kasutada spetsiaalset paberit või emaili lakki. Muide, kui mähise valmistamiseks kasutati kahte eraldi isoleeritud ja paralleelselt ühendatud juhet, siis saab need varustada ühise paberisolatsiooniga.

Kütusepaak

Paak on trafo üks olulisemaid lisaelemente.. See on konteiner, mis on ette nähtud trafoõli hoidmiseks, samuti aktiivse komponendi füüsilise kaitse tagamiseks. Lisaks on paagi korpus ette nähtud abiseadmete ja juhtimisseadme paigaldamiseks.

Üks paagi siseelemente on kõrge vooluga resonaator. See on vastuvõtlik kiirele ja sagedasele ülekuumenemisele, kui nimivõimsus ja trafo voolud suurenevad. Ülekuumenemise ohu vähendamiseks paigaldatakse resonaatorite ümber mittemagnetilised sisestused.

Paagi sisevooder on valmistatud juhtivatest kilpidest, mis ei lase magnetvoogudel paagi seinu läbida. Mõnikord on kate, mis on valmistatud madala magnettakistusega materjalist. Seda tüüpi kate neelab sisevoolud enne paagi seinteni jõudmist.

Enne kütuse vahetamist pumbatakse paagist õhk välja, et vältida trafo isolatsiooni dielektrilise tugevuse vähenemist. Sellest lähtuvalt täheldatakse paagi täiendavat eesmärki, milleks on minimaalse deformatsiooniga atmosfäärirõhu talumine.

Toimimispõhimõte

Trafod töötavad kahel põhimõttel: elektromagnetism - ajas muutuva magnetvoo loomine elektrivoolu mõjul. vool, mis samuti muutub, ja elektromagnetiline induktsioon - EMF-i (elektromotoorjõu) induktsioon, mis on tingitud läbiva magnetvoo muutumisest mähis.

Trafo lülitatakse sisse pärast pinge rakendamist primaarmähisele. Koos pingega antakse mähisele vahelduvvool, mis osaleb magnetahelas vahelduva magnetvoo moodustamisel. See tekitab seadme kõigis mähistes EMF-i.

Väljundpinge (sekundaarmähis) on kompleksselt seotud sisendpinge kujuga. Need keerukused on viinud uute trafode rea loomiseni, mida on hakatud kasutama alternatiivsete ülesannete lahendamiseks, näiteks voolu võimendamiseks, sageduse korrutamiseks ja signaalide genereerimiseks.

Funktsionaalsed režiimid

Trafod võivad töötada kolmes režiimis: tühikäik (XX) - 1, koormus - 2 ja lühis - 3.

Režiim 1: XX. Selle režiimi eripäraks on see, et sekundaartrafo ahel on avatud olekus, mistõttu vool läbi selle ei voola. Selles ahela asendis on voolupotentsiaal null, mis tekitab tühikäiguvoolu primaarahelas, millel on reaktiivne ja aktiivne komponent. See EMF suudab toitepinget täielikult kompenseerida. Seda režiimi kasutatakse efektiivsuse ja tuumakao määramiseks.

Režiim 2: laadib. Selles režiimis saab tuttav trafo mähis toidet välisest toiteallikast ja koormus on ühendatud sekundaarahelaga. Pärast koormuse ühendamist hakkab läbi sekundaarahela voolama vool, mis tekitab primaarmähise voolust vastupidises suunas suunatud magnetvoo. See kutsub esile ebavõrdsuse kahe jõu - induktsiooni ja toiteallika vahel, mis suurendab voolu, mis voolab läbi primaarmähise kuni magnetvoo naasmiseni algsele tähenduses. See režiim on trafode peamine töörežiim.

Režiim 3: lühis. Selle režiimi saamiseks lühistatakse trafo sekundaarahel ja primaarmähisele rakendatakse madal vahelduvpinge. Sisendpinge väärtus valitakse nii, et lühisvool on võrdne nimivooluga. Seda režiimi kasutatakse trafo ahela mähiste soojendamise kadude määramiseks.

Toodete tüübid

30. novembrist 1876, mida peetakse esimese trafo loomise kuupäevaks, on möödunud palju aega. Selle perioodi jooksul on seadmeid oluliselt muudetud nii disaini kui ka omaduste poolest. Tänapäeval on olemas järgmist tüüpi trafod:

• Vahelduvvoolu toitetrafo. Selliseid trafosid kasutatakse toitevõrkudes ja elektripaigaldistes, mis on ette nähtud elektri vastuvõtmiseks ja kasutamiseks. Neid trafosid kasutatakse seetõttu, et kogu trassi pikkuses on erinevad tööpinged, näiteks elektriliinidel (elektriliinidel) võib varieeruda vahemikus 0,035 kuni 0,75 MV (megavolt) ja trafo alajaamades on see võrdne 400 V, mis seejärel muundatakse tavapäraseks 220/380 V.
• Autotransformaator. Primaar- ja sekundaarmähise otsese ühendusega trafo variant, mis loob mitte ainult elektromagnetilise, vaid ka elektrilise induktsiooni. Autotransformaatorid on varustatud mitme väljundiga mähistega, mille minimaalne arv on kolm. Neid kasutatakse elemendina, mis ühendab tõhusalt maandatud võrke pingega 0,11 MV ja teisendussuhtega 3 kuni 4. Autotransformaatoritel on kaks peamist eelist ja üks väike puudus. Esimesed hõlmavad ökonoomsust (väiksema maksumuse tõttu mähiste jaoks vase ja südamiku jaoks terase ostmisel) ja kõrget efektiivsust - sisendvõimsuse osalise muundamise tõttu. Puuduseks on galvaanilise isolatsiooni puudumine - elektriline isolatsioon primaar- ja sekundaarahelate vahel.
• Voolutrafo. Seade, mille primaarmähis saab toidet kolmanda osapoole vooluallikast, samas kui sekundaarahelat püütakse teha nii, et see töötaks lühise lähedases režiimis. Primaarmähis on ühendatud koormusahelaga järjestikku. Selles vooluringis voolab vahelduvvool, mida tuleb juhtida. Lühiserežiimile lähenemiseks ühendatakse sekundaarahelaga voltmeetrid või indikaatorid, näiteks relee või LED. Täiendavate elementide olemasolu sekundaarahelas on viinud selliste trafode ühe kasutusvaldkonnani, mis koosneb primaarvoolude vähendamisel väärtusteni, mida saab kasutada mõõtmiseks, kaitseks, juhtimiseks ja signaalimiseks.
• Keevitustrafo. See on paigaldatud keevitusmasinatesse ja seda kasutatakse võrgupinge 220/380 volti teisendamiseks madalamateks väärtusteks, samuti voolutaseme tõstmiseks. Voolutugevust saab reguleerida muutes induktiivtakistust või sekundaarpinget XX. Seda tehakse vastavalt primaar- või teise mähise keerdude arvu jagamisega.
• Isolatsioonitrafo. See erineb teistest seda tüüpi seadmetest primaar- ja sekundaarmähise vahelise elektriühenduse puudumise tõttu. Elektrivõrkudes kasutatakse eraldusseadmeid, et tagada inimeste ohutus liinikatkestuste korral või muud hädaolukorrad, mis võivad olla kahjulikud, samuti galvaanilise varustuse tagamiseks vahetustega.

Tähistus diagrammidel

Skeemil olev trafo on näidatud järgmiselt: keskele tõmmatakse paks joon, mis tähistab südamikku, vertikaaltasandil sellest vasakule on kujutatud mähis (pöördub südamiku poole) - primaarmähis ja paremal üks või mitu mähist - sekundaarmähised.

Üldiselt peaks südamikku tähistava joone skemaatiline esitus vastama näidatud poolide keerdude paksusele. Kui on vaja rõhutada südamiku materjali või konstruktsiooni iseärasusi, muudetakse diagrammil veidi keskjoont. Niisiis, klassikaline ferriitsüdamik on tähistatud tiheda paksu joonega ja magnetilise vahega südamik õhukese joonega, mille keskel on vahe. Magnetodielektrilised südamikud on näidatud õhukese katkendjoonega.