L'apparecchiatura elettromagnetica, che contiene diversi avvolgimenti situati sullo stesso filo e collegati induttivamente, è chiamata trasformatore. Il dispositivo è necessario per convertire l'elettricità in corrente utilizzando l'induzione magnetica senza modificarne la frequenza. Diversi tipi di avvolgimenti per trasformatori sono utilizzati in molte aree dell'ingegneria elettrica e dell'elettronica.
Contenuto
- Principi di lavoro
- Alimentatore
- Dispositivo di rete
- Caratteristiche dell'autotrasformatore
- Equipaggiamento attuale
- Design a impulsi
- Ambito di applicazione
Principi di lavoro
Qualsiasi trasformatore ha due o più avvolgimenti nel suo design. Sono interconnessi mediante induzione elettromagnetica e possono essere costituiti da fili o nastri ricoperti da uno strato di isolamento. Gli avvolgimenti sono fissati a un nucleo magnetico in materiale ferromagnetico morbido. Se il dispositivo ha solo uno di questi elementi, viene chiamato autotrasformatore.
Il design include alcuni dettagli:
- vaso di espansione con coperchio;
- isolante;
- circuito magnetico (nucleo);
- radiatori;
- due avvolgimenti: bassa e alta tensione.
Il principio di funzionamento dei trasformatori è studiato anche nel corso di fisica della scuola, quindi è facile da capire anche per uno studente. Il primo avvolgimento riceve tensione, a seguito della quale inizia a fluire una corrente alternata. Crea un flusso magnetico nel nucleo, sotto l'influenza del quale appare una forza elettromotrice in due elementi. L'avvolgimento secondario è chiuso a causa del carico, dopo di che inizia a fluire una corrente alternata, per la quale i parametri - tensione e sua curva, frequenza e numero di fasi - differiscono.
Diversi tipi di trasformatori sono suddivisi in base a determinati parametri:
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il numero di fasi: trifase e monofase; - il numero di avvolgimenti: tre e due avvolgimenti;
- tipo di isolamento: olio, secco e con uno stucco che non brucia;
- tipo di raffreddamento - con olio naturale e forzato, aria e coperta di azoto.
E distinguere anche tra trasformatori di potenza, di rete, automatici, di impulsi e dispositivi di corrente elettrica. Si differenziano per design, funzionalità e principi di funzionamento.
Alimentatore
Trasformatore di potenza È un'unità a bassa frequenza utilizzata nelle reti elettriche per convertire l'energia. Il dispositivo ha preso il nome dal fatto che viene utilizzato per ricevere e trasmettere corrente alle linee elettriche, dove l'indicatore di tensione in alcuni casi raggiunge i 1200 kV. Nelle città è entro i 10 kV, è grazie ai trasformatori di potenza che si scende a 0,4 kV (220 e 320 V), che servono ai consumatori.
Il design del dispositivo può contenere due o più avvolgimenti, si trovano su un circuito magnetico corazzato in acciaio tecnico. Alcuni elementi possono essere alimentati singolarmente. Questo è utile quando si riceve tensione da più generatori contemporaneamente.
In genere, le apparecchiature elettriche sono collocate in un serbatoio dell'olio, a volte un sistema di raffreddamento lo completa. L'unità è installata nelle sottostazioni; i trasformatori trifase sono più comuni, poiché riducono le perdite di energia del 15%.
Dispositivo di rete
Dispositivi di rete - tipi di trasformatori di corrente apparsi negli anni '80. È questo dispositivo che può convertire una tensione domestica di 220 V in un indicatore consumato dagli apparecchi elettrici - 48, 24, 12 o 5 volt. A volte le unità sono realizzate con diversi avvolgimenti secondari, quindi è possibile utilizzare più fonti di alimentazione contemporaneamente. Nei circuiti di qualsiasi tubo radio, c'è sempre un trasformatore a incandescenza di rete.
Nelle apparecchiature moderne, il nucleo ha la forma della lettera W o di un'asta; è costituito da piastre elettriche di acciaio su cui sono avvolti gli avvolgimenti. Il trasformatore dalle dimensioni compatte ha un circuito magnetico toroidale. Allo stesso tempo, la sua potenza non è inferiore ai modelli con dimensioni maggiori e nuclei di altre forme. La rete comprende anche dispositivi di saldatura con una potenza fino a 6 kW.
Caratteristiche dell'autotrasformatore
Se sei interessato a che tipo di trasformatori ci sono, tra quelli a bassa frequenza puoi individuare le apparecchiature automatiche. In tali unità, l'avvolgimento primario è anche secondario allo stesso tempo. Cioè, gli elementi sono collegati non solo per induzione, ma anche per elettricità. Ci sono diversi cavi da un avvolgimento, quindi può fornire tensioni diverse allo stesso tempo. Il dispositivo ha un costo inferiore rispetto ad altri tipi di trasformatori. Ciò è dovuto al consumo di meno fili per un avvolgimento, acciaio per il circuito magnetico e una piccola massa.
Gli autotrasformatori sono utilizzati nei dispositivi di controllo automatico e nelle reti ad alta tensione. Le apparecchiature con avvolgimenti collegati a triangolo oa stella sono molto richieste nei moderni sistemi elettrici. Le unità di potenza hanno una capacità fino a 100-200 MW. Si consiglia di utilizzarli con rapporti di trasformazione ridotti.
Un altro tipo di autotrasformatore è strumento di laboratorio. Con il suo aiuto, puoi controllare senza problemi la tensione prima di fornirla al consumatore. In base alla progettazione, questo è un trasformatore con un avvolgimento, che ha spire nude di fili. Cioè, diventa possibile connettersi a ciascun loop separatamente.
Il contatto è assistito da una spazzola scorrevole azionabile con manopola. Durante il carico escono tensioni di diverse grandezze, le unità monofase emettono un indicatore da 0 a 250 V e quelle trifase - fino a 450 volt. I laboratori utilizzano progetti meno potenti per mettere a punto le apparecchiature elettriche.
Equipaggiamento attuale
Trasformatore di corrente È un dispositivo, il cui avvolgimento primario è collegato a una fonte di alimentazione e quello secondario è collegato a dispositivi di misurazione con bassa resistenza interna. Il primo elemento - un filo o bobina - è collegato al circuito in modo sequenziale per misurare la corrente alternata. In questo caso, l'indicatore dell'avvolgimento secondario, che deve trovarsi sotto un carico con un'alta tensione in grado di rompere l'isolamento, è proporzionale al primo. Se lo apri, il circuito magnetico si brucerà semplicemente dalla corrente non compensata.
Nel design, il nucleo è realizzato in acciaio al silicio laminato a freddo, attorno al quale è avvolto un avvolgimento secondario. La parte primaria è solitamente una sbarra o un filo con una corrente che passa attraverso un foro nel nucleo. Un elevato rapporto di trasformazione è il principale vantaggio di tale unità. I trasformatori di corrente sono spesso utilizzati per misurare l'elettricità e in vari schemi di protezione dei relè.
Poiché i circuiti sono isolati l'uno dall'altro, l'uso dell'apparecchiatura è considerato sicuro. Le unità industriali sono disponibili con diversi gruppi di avvolgimenti secondari. Uno di questi è collegato ai dispositivi di protezione e il secondo al dispositivo di misurazione: il contatore.
Design a impulsi
I trasformatori di impulsi sono installati in saldatrici, alimentatori, inverter e convertitori di corrente di bassa e media potenza. Questi dispositivi hanno da tempo soppiantato le pesanti apparecchiature a bassa frequenza. Il dispositivo ha la forma di un trasformatore con un nucleo di ferrite a forma di lettere P o W, un'asta, una tazza o un anello. Il loro vantaggio rispetto ad altri materiali è la capacità di operare a frequenze superiori a 500 kHz.
Poiché si tratta di un'unità ad alta frequenza, anche le sue dimensioni sono insignificanti. È necessario meno filo per avvolgimento e uno o più transistor ad effetto di campo saranno sufficienti per generare corrente. Numero di apparecchiature aggiuntive dipende dalla topologia dei circuiti di alimentazione:
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avanti - un dispositivo; - due tempi - 2;
- mezzo ponte - 2;
- marciapiede - 4.
Il trasformatore funge da induttanza quando viene utilizzato un alimentatore flyback. Dopotutto, i processi di accumulo e consegna di energia elettrica nel circuito secondario sono separati da un certo periodo di tempo. I trasformatori di impulsi con nuclei di ferrite si trovano oggi quasi ovunque. Sono utilizzati in lampade a risparmio energetico, saldatrici e inverter, nonché caricabatterie per telefoni cellulari, laptop e tablet.
È necessaria un'unità di corrente pulsata per misurare la direzione dell'elettricità. L'apparecchiatura si basa su un nucleo di ferrite a forma di anello con un avvolgimento. Un filo viene fatto passare attraverso l'anello e l'elemento con le spire riceve un carico sul resistore.
I produttori producono diversi modelli di trasformatori con alcune differenze nei fattori di prestazione. Per scoprire la direzione dell'elettricità, l'avvolgimento viene caricato con due diodi zener opposti.
Ambito di applicazione
Il corso di fisica della scuola ha fornito agli studenti una certa comprensione del funzionamento e dell'applicazione dei trasformatori. Ad esempio, che la perdita di potenza è sempre direttamente proporzionale al quadrato della corrente elettrica, quindi è necessario aumentare la tensione per trasmettere elettricità su una distanza considerevole. Al contrario, prima che la corrente venga trasferita ai consumatori, l'indicatore deve essere abbassato. È per questo che vengono utilizzati vari tipi di trasformatori.
E anche l'attrezzatura viene utilizzata nei circuiti di alimentazione degli elettrodomestici. Le unità con diversi gruppi di avvolgimenti sono installate in televisori, monitor di computer. Alimentano i circuiti, svolgono le funzioni di un transistor e di un cinescopio. Il dispositivo dei trasformatori è studiato anche nelle lezioni scolastiche.
Senza trasformatori, le reti elettriche e alcuni tipi di apparecchiature non potranno funzionare normalmente, quindi è necessario conoscere almeno superficialmente il dispositivo delle unità, i principi del loro funzionamento, le caratteristiche di progettazione e le differenze nei diversi Modelli. Ciò ti consentirà di risolvere autonomamente alcuni elettrodomestici, apparecchiature industriali e gadget mobili.
