Transformer ialah peranti elektromagnet yang digunakan untuk menukar arus ulang alik satu voltan dan frekuensi kepada arus ulang alik voltan yang berbeza (atau sama) dan frekuensi yang sama.
Kandungan
Peranti dan operasi pengubah
Dalam kes yang paling mudah pengubah mengandungi satu belitan primer dengan bilangan lilitan W1 dan satu sekunder dengan bilangan lilitan W2. Tenaga dibekalkan kepada belitan primer, beban disambungkan ke sekunder. Pemindahan tenaga dilakukan secara aruhan elektromagnet. Untuk meningkatkan gandingan elektromagnet, dalam kebanyakan kes, belitan diletakkan pada teras tertutup (litar magnet).
Jika voltan ulang-alik U dikenakan pada belitan primer1, kemudian arus ulang alik I1, yang mencipta fluks magnet Ф dalam bentuk yang sama dalam teras.Fluks magnet ini mendorong EMF dalam belitan sekunder. Jika beban disambungkan ke litar sekunder, arus sekunder I2.
Voltan dalam belitan sekunder ditentukan oleh nisbah lilitan W1 dan W2:
U2=U1*(W1/W2)=U1/k, di mana k adalah nisbah transformasi.
Jika k<1, maka U2>U1, dan pengubah sedemikian dipanggil langkah naik. Jika k>1, maka U2<U1, seperti transformer dipanggil step down. Oleh kerana kuasa keluaran pengubah adalah sama dengan kuasa input (tolak kerugian dalam pengubah itu sendiri), kita boleh mengatakan bahawa Pout \u003d Pin, U1*Saya1=U2*Saya2 dan saya2=I1*k=I1*(W1/W2). Oleh itu, dalam pengubah tanpa kerugian, voltan input dan output adalah berkadar terus dengan nisbah lilitan belitan. Dan arus adalah berkadar songsang dengan nisbah ini.
Sebuah transformer mungkin mempunyai lebih daripada satu belitan sekunder dengan nisbah yang berbeza. Jadi, pengubah untuk menjanakan peralatan lampu isi rumah daripada rangkaian 220 volt boleh mempunyai satu penggulungan sekunder, contohnya, 500 volt untuk kuasa litar anod dan 6 volt untuk kuasa litar pijar. Dalam kes pertama k<1, dalam kes kedua - k>1.
Pengubah berfungsi hanya dengan voltan berselang-seli - untuk berlakunya EMF dalam penggulungan sekunder, fluks magnet mesti berubah.
Jenis teras untuk transformer
Dalam amalan, teras bukan sahaja daripada bentuk yang ditunjukkan digunakan. Bergantung pada tujuan peranti, litar magnet boleh dilakukan dengan cara yang berbeza.
Teras batang
Litar magnet pengubah frekuensi rendah diperbuat daripada keluli dengan sifat magnet yang jelas.Untuk mengurangkan arus pusar, susunan teras dipasang daripada plat berasingan yang diasingkan secara elektrik antara satu sama lain. Untuk bekerja pada frekuensi tinggi, bahan lain digunakan, sebagai contoh, ferit.
Teras yang dipertimbangkan di atas dipanggil teras dan terdiri daripada dua batang. Untuk transformer fasa tunggal, litar magnet tiga batang juga digunakan. Mereka mempunyai kurang fluks kebocoran magnetik dan kecekapan yang lebih tinggi. Dalam kes ini, kedua-dua belitan primer dan sekunder terletak pada batang tengah teras.
Transformer tiga fasa juga dibuat pada teras tiga batang. Mereka mempunyai belitan primer dan sekunder setiap fasa, masing-masing terletak pada terasnya sendiri. Dalam sesetengah kes, litar magnet lima batang digunakan. Belitan mereka terletak dengan cara yang sama - setiap primer dan sekunder pada rodnya sendiri, dan dua rod ekstrem pada setiap sisi hanya bertujuan untuk menutup fluks magnet dalam mod tertentu.
berperisai
Dalam teras berperisai, pengubah fasa tunggal dibuat - kedua-dua gegelung diletakkan pada teras pusat litar magnetik. Fluks magnet dalam teras sedemikian ditutup sama dengan binaan tiga batang - melalui dinding sisi. Fluks kebocoran adalah sangat kecil dalam kes ini.
Kelebihan reka bentuk ini termasuk beberapa penambahan dalam saiz dan berat kerana kemungkinan pengisian tetingkap teras yang lebih padat dengan penggulungan, jadi adalah berfaedah untuk menggunakan teras berperisai untuk pembuatan transformer berkuasa rendah. Ini juga menghasilkan litar magnet yang lebih pendek, yang membawa kepada pengurangan kehilangan tanpa beban.
Kelemahannya ialah akses yang lebih sukar kepada belitan untuk semakan dan pembaikan, serta peningkatan kerumitan penebat pembuatan untuk voltan tinggi.
Toroidal
Dalam teras toroidal, fluks magnet ditutup sepenuhnya di dalam teras, dan hampir tiada fluks magnet kebocoran. Tetapi pengubah sedemikian sukar diputar, jadi ia jarang digunakan, contohnya, dalam autotransformer boleh laras kuasa rendah atau dalam peranti frekuensi tinggi di mana imuniti bunyi adalah penting.
Autotransformer
Dalam sesetengah kes, adalah dinasihatkan untuk menggunakan pengubah sedemikian, yang bukan sahaja mempunyai sambungan magnet antara belitan, tetapi juga elektrik. Iaitu, dalam peranti step-up, belitan primer adalah sebahagian daripada sekunder, dan dalam peranti step-down, bahagian sekunder primer. Peranti sedemikian dipanggil autotransformer (AT).
Autotransformer injak turun bukanlah pembahagi voltan mudah - gandingan magnet juga terlibat dalam pemindahan tenaga ke litar sekunder.
Kelebihan autotransformer ialah:
- kerugian yang lebih kecil;
- kemungkinan peraturan voltan lancar;
- penunjuk berat dan saiz yang lebih kecil (autotransformer lebih murah, lebih mudah untuk mengangkutnya);
- kos yang lebih rendah kerana jumlah bahan yang diperlukan lebih kecil.
Kelemahan termasuk keperluan untuk menggunakan penebat kedua-dua belitan, direka untuk voltan yang lebih tinggi, serta kekurangan pengasingan galvanik antara input dan output, yang boleh memindahkan kesan fenomena atmosfera dari litar primer ke sekunder. Dalam kes ini, unsur-unsur litar sekunder tidak boleh dibumikan.Juga, kelemahan AT dianggap sebagai peningkatan arus litar pintas. Untuk autotransformer tiga fasa, belitan biasanya disambungkan dalam bintang dengan neutral dibumikan, skema sambungan lain mungkin, tetapi terlalu rumit dan menyusahkan. Ini juga merupakan kelemahan yang menyempitkan skop autotransformer.
Aplikasi transformer
Sifat transformer untuk menambah atau menurunkan voltan digunakan secara meluas dalam industri dan dalam kehidupan seharian.
Transformasi voltan
Keperluan yang berbeza dikenakan pada tahap voltan industri pada peringkat yang berbeza. Apabila menjana elektrik, adalah tidak menguntungkan untuk menggunakan penjana voltan tinggi untuk pelbagai sebab. Oleh itu, sebagai contoh, penjana untuk 6 ... 35 kV digunakan di stesen janakuasa hidroelektrik. Untuk mengangkut elektrik, sebaliknya, anda memerlukan voltan yang meningkat - dari 110 kV hingga 1150 kV, bergantung pada jarak. Selanjutnya, voltan ini sekali lagi dikurangkan ke tahap 6 ... 10 kV, diedarkan ke pencawang tempatan, dari mana ia dikurangkan kepada 380 (220) volt dan sampai kepada pengguna akhir. Dalam perkakas rumah dan industri, ia juga mesti diturunkan, biasanya kepada 3 ... 36 volt.
Semua operasi ini dijalankan dengan menggunakan pengubah kuasa. Mereka boleh kering atau berasaskan minyak. Dalam kes kedua, teras dengan belitan diletakkan di dalam tangki dengan minyak, yang merupakan medium penebat dan penyejukan.
Pengasingan galvanik
Pengasingan galvanik meningkatkan keselamatan peralatan elektrik. Jika peranti dikuasakan tidak terus dari rangkaian 220 volt, di mana salah satu konduktor disambungkan ke tanah, tetapi melalui pengubah 220/220 volt, maka voltan bekalan akan kekal sama.Tetapi dengan sentuhan serentak bumi dan bahagian pembawa arus sekunder litar untuk aliran arus, tidak akan ada aliran arus, dan bahaya kejutan elektrik akan jauh lebih rendah.
Pengukuran voltan
Dalam semua pemasangan elektrik adalah perlu untuk mengawal tahap voltan. Jika kelas voltan sehingga 1000 volt digunakan, maka voltmeter disambungkan terus ke bahagian hidup. Dalam pemasangan elektrik melebihi 1000 volt, ini tidak akan berfungsi - peranti yang boleh menahan voltan sedemikian ternyata terlalu besar dan tidak selamat sekiranya berlaku kerosakan penebat. Oleh itu, dalam sistem sedemikian, voltmeter disambungkan kepada konduktor voltan tinggi melalui transformer dengan nisbah transformasi yang mudah. Sebagai contoh, untuk rangkaian 10 kV, pengubah instrumen 1:100 digunakan, output adalah voltan standard 100 volt. Jika voltan pada belitan primer berubah dalam amplitud, ia pada masa yang sama berubah pada sekunder. Skala voltmeter biasanya lulus dalam julat voltan primer.
Pengubah adalah elemen yang agak kompleks dan mahal untuk pengeluaran dan penyelenggaraan. Walau bagaimanapun, dalam banyak kawasan peranti ini sangat diperlukan, dan tidak ada alternatif untuk mereka.
Artikel yang serupa:
