Rodzaje uzwojeń transformatorów: rodzaje i zastosowania urządzeń

Sprzęt elektromagnetyczny, który zawiera kilka uzwojeń umieszczonych na tym samym przewodzie i połączonych indukcyjnie, nazywany jest transformatorem. Urządzenie jest niezbędne do zamiany energii elektrycznej na prąd za pomocą indukcji magnetycznej bez zmiany jej częstotliwości. W wielu dziedzinach elektrotechniki i elektroniki stosowane są różne typy uzwojeń transformatorów.

Zasady pracy

Każdy transformator ma w swojej konstrukcji dwa lub więcej uzwojeń. Są one połączone indukcją elektromagnetyczną i mogą być wykonane z drutu lub taśm pokrytych warstwą izolacji. Uzwojenia są przymocowane do rdzenia magnetycznego wykonanego z miękkiego materiału ferromagnetycznego. Jeśli urządzenie ma tylko jeden taki element, nazywa się to autotransformatorem.

Projekt zawiera pewne szczegóły:

• zbiornik wyrównawczy z pokrywką;
• izolator;
• obwód magnetyczny (rdzeń);
• grzejniki;
• dwa uzwojenia - niskie i wysokie napięcie.

Zasada działania transformatorów jest badana nawet na szkolnym kursie fizyki, więc jest łatwa do zrozumienia nawet dla ucznia. Pierwsze uzwojenie otrzymuje napięcie, w wyniku czego zaczyna płynąć w nim prąd przemienny. Wytwarza w rdzeniu strumień magnetyczny, pod wpływem którego w dwóch elementach pojawia się siła elektromotoryczna. Uzwojenie wtórne zamyka się pod wpływem obciążenia, po czym zaczyna płynąć w nim prąd przemienny, dla którego parametry - napięcie i jego krzywa, częstotliwość i liczba faz - różnią się.

Istnieje kilka rodzajów transformatorów według określonych parametrów:

• liczba faz - trójfazowa i jednofazowa;
• liczba uzwojeń - trzy- i dwuuzwojenia;
• rodzaj izolacji - olejowa, sucha iz wypełniaczem, który się nie pali;
• rodzaj chłodzenia - z naturalnym i wymuszonym płaszczem olejowym, powietrznym i azotowym.

A także rozróżnić transformatory mocy, sieciowe, automatyczne, impulsowe i urządzenia prądu elektrycznego. Różnią się konstrukcją, funkcjonalnością i zasadami działania.

Jednostka mocy

Transformator Jest jednostką o niskiej częstotliwości, która jest używana w sieciach elektrycznych do konwersji energii. Urządzenie otrzymało swoją nazwę ze względu na to, że służy do odbierania i przesyłania prądu do linii energetycznych, gdzie wskaźnik napięcia w niektórych przypadkach osiąga 1200 kV. W miastach mieści się on w granicach 10 kV, to dzięki transformatorom mocy spada do 0,4 kV (220 i 320 V), które są potrzebne konsumentom.

Konstrukcja urządzenia może zawierać dwa lub więcej uzwojeń, są one umieszczone na zbrojonym obwodzie magnetycznym wykonanym ze stali technicznej. Niektóre elementy mogą być zasilane indywidualnie. Jest to wygodne w przypadku jednoczesnego odbioru napięcia z kilku generatorów.

Zazwyczaj sprzęt energetyczny umieszczany jest w zbiorniku oleju, czasem uzupełnia go układ chłodzenia. Jednostka jest instalowana w podstacjach, częściej spotykane są transformatory trójfazowe, które zmniejszają straty energii o 15%.

Urządzenie sieciowe

Urządzenia sieciowe - rodzaje przekładników prądowych, które pojawiły się w latach 80-tych. To właśnie to urządzenie może przekształcić napięcie domowe 220 V na wskaźnik zużywany przez urządzenia elektryczne - 48, 24, 12 lub 5 woltów. Czasami jednostki są wykonane z kilkoma uzwojeniami wtórnymi, dzięki czemu można jednocześnie korzystać z kilku źródeł zasilania. W obwodach dowolnej lampy radiowej zawsze znajduje się sieciowy transformator żarowy.

W nowoczesnym sprzęcie rdzeń ma kształt litery W lub pręta, wykonany jest z elektrotechnicznych blach stalowych, na których nawinięte są uzwojenia. Transformator o kompaktowych wymiarach posiada toroidalny obwód magnetyczny. Jednocześnie jego moc nie ustępuje modelom o większych rozmiarach i rdzeniach o innych kształtach. W sieci znajdują się również urządzenia spawalnicze o mocy do 6 kW.

Cechy autotransformatora

Jeśli interesuje Cię, jakie są transformatory, to wśród tych o niskiej częstotliwości możesz wyróżnić automatykę. W takich jednostkach uzwojenie pierwotne jest jednocześnie wtórne. Oznacza to, że elementy są połączone nie tylko indukcją, ale także elektrycznością. Z jednego uzwojenia jest kilka wyprowadzeń, więc może dawać jednocześnie różne napięcia. Koszt urządzenia jest niższy niż w przypadku innych typów transformatorów. Wynika to ze zużycia mniejszej ilości drutów na jedno uzwojenie, stali na obwód magnetyczny oraz niewielkiej masy.

Autotransformatory znajdują zastosowanie w automatach i sieciach wysokiego napięcia. Urządzenia z uzwojeniami połączonymi w trójkąt lub gwiazdę są bardzo poszukiwane w nowoczesnych systemach elektroenergetycznych. Bloki energetyczne mają moc do 100-200 MW. Wskazane jest ich stosowanie przy małych stopniach przekształcenia.

Innym typem autotransformatora jest przyrząd laboratoryjny. Za jego pomocą możesz płynnie kontrolować napięcie przed dostarczeniem go do konsumenta. Z założenia jest to transformator z jednym uzwojeniem, który ma gołe zwoje drutów. Oznacza to, że możliwe staje się łączenie z każdą pętlą osobno.

Kontakt wspomagany jest przez przesuwaną szczotkę, którą można obsługiwać za pomocą pokrętła. Podczas obciążenia pojawiają się napięcia o różnych wielkościach, jednostki jednofazowe dają wskaźnik od 0 do 250 V, a trójfazowe - do 450 woltów. Laboratoria używają mniej wydajnych konstrukcji do strojenia sprzętu elektrycznego.

Aktualny sprzęt

Przekładnik prądowy Jest urządzeniem, którego uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła zasilania, a wtórne do urządzeń pomiarowych o niskiej rezystancji wewnętrznej. Pierwszy element – ​​jeden przewód lub cewka – jest połączony z obwodem w sposób sekwencyjny w celu pomiaru prądu przemiennego. W tym przypadku wskaźnik uzwojenia wtórnego, które musi być pod obciążeniem wysokim napięciem zdolnym do przebicia izolacji, jest proporcjonalny do pierwszego. Jeśli go otworzysz, obwód magnetyczny po prostu wypali się z nieskompensowanego prądu.

W projekcie rdzeń wykonany jest z walcowanej na zimno stali krzemowej, wokół niego nawinięte jest jedno uzwojenie wtórne. Część pierwotna to zwykle szyna zbiorcza lub drut, w którym prąd przepływa przez otwór w rdzeniu. Główną zaletą takiej jednostki jest wysoki współczynnik transformacji. Przekładniki prądowe są często używane do pomiaru energii elektrycznej oraz w różnych schematach ochrony przekaźników.

Ponieważ obwody są od siebie odizolowane, użytkowanie sprzętu jest uważane za bezpieczne. Jednostki przemysłowe są dostępne z kilkoma grupami uzwojeń wtórnych. Jeden z nich jest podłączony do sprzętu ochronnego, a drugi do urządzenia pomiarowego - licznika.

Projekt pulsu

Transformatory impulsowe instalowane są w spawarkach, zasilaczach, falownikach i przetwornikach prądu o małej i średniej mocy. Urządzenia te od dawna wypierają ciężki sprzęt o niskiej częstotliwości. Urządzenie ma postać transformatora z rdzeniem ferrytowym w kształcie litery P lub W, pręta, kubka lub pierścienia. Ich przewagą nad innymi materiałami jest możliwość pracy na częstotliwościach powyżej 500 kHz.

Ponieważ jest to jednostka o wysokiej częstotliwości, jej wymiary również są nieistotne. Na uzwojenie potrzeba mniej drutu, a jeden lub więcej tranzystorów polowych wystarczy do wygenerowania prądu. Ilość wyposażenia dodatkowego zależy od topologii obwodów zasilających:

• do przodu - jedno urządzenie;
• dwusuwowy - 2;
• półmostek - 2;
• chodnik - 4.

Transformator działa jak dławik, gdy używany jest zasilacz typu flyback. Wszakże wtedy procesy gromadzenia i dostarczania energii elektrycznej do obwodu wtórnego są oddzielone pewnym okresem czasu. Transformatory impulsowe z rdzeniami ferrytowymi można dziś znaleźć niemal wszędzie. Znajdują zastosowanie w lampach energooszczędnych, spawarkach i falownikach, a także ładowarkach do telefonów komórkowych, laptopów i tabletów.

Do pomiaru kierunku elektryczności potrzebna jest pulsacyjna jednostka prądu. Sprzęt oparty jest na rdzeniu ferrytowym w kształcie pierścienia z jednym uzwojeniem. Przez pierścień przechodzi drut, a element ze zwojami otrzymuje obciążenie rezystora.

Producenci produkują różne modele transformatorów z pewnymi różnicami we współczynnikach wydajności. Aby poznać kierunek elektryczności, uzwojenie jest obciążone dwiema przeciwległymi diodami Zenera.

Szereg zastosowań

Szkolny kurs fizyki dał uczniom pewne zrozumienie działania i zastosowania transformatorów. Na przykład, że utrata mocy jest zawsze wprost proporcjonalna do kwadratu prądu elektrycznego, więc musisz zwiększyć napięcie, aby przesyłać energię elektryczną na znaczną odległość. Wręcz przeciwnie, zanim prąd zostanie przekazany konsumentom, wskaźnik musi zostać obniżony. Do tego wykorzystywane są różne typy transformatorów.

A także sprzęt jest stosowany w obwodach zasilających sprzęt AGD. Jednostki z kilkoma grupami uzwojeń są instalowane w telewizorach, monitorach komputerowych. Zasilają obwody, pełnią funkcje tranzystora i kineskopu. Urządzenie transformatorów jest również badane na lekcjach szkolnych.

Bez transformatorów sieci elektryczne i niektóre rodzaje sprzętu nie będą więc mogły normalnie funkcjonować konieczne jest przynajmniej powierzchowne poznanie urządzenia jednostek, zasad ich działania, cech konstrukcyjnych i różnic w różnych modele. Umożliwi to samodzielne rozwiązywanie problemów z niektórymi urządzeniami gospodarstwa domowego, sprzętem przemysłowym i gadżetami mobilnymi.