Transformátor – jeho opracování, konstrukce, typy a použití
Transformátory jsou elektrické zařízení, které převádí napětí na vyšší nebo nižší hodnotu, zatímco v ideálním případě udržet sílu konstantní.
jsou nedílnou součástí elektrického systému a jejich aplikaci lze pozorovat téměř ve všech oblastech elektrotechniky v rozmezí od elektrické napájecí systémy pro běžné domácí spotřebiče.
proč je potřebujeme?
s vývojem střídavých zdrojů energie se také zrodila potřeba transformátorů. V raných dobách, stejnosměrný přenos energie byl proveden v důsledku větších ztrát a špatné účinnosti. S vynálezem transformátoru je tento problém vyřešen a přenos střídavého proudu se stal prominentním.
nicméně zvýšením přenosového napětí pomocí transformátoru byl tento problém vyřešen. Zvýšení napětí je doprovázeno snížením proudu, aby se udržela konstantní síla v transformátoru.
A ztráty energie je přímo úměrná čtverci proudu, má za následek snížení aktuální koeficientem 10, tedy snížení ztrát o faktor 100. Bez transformátorů bychom skutečně nebyli schopni používat elektrickou energii tak, jak ji používáme nyní.
To je důvod, proč jsme generování elektrické energie při napětí až do 11 do 25 kV a pak step-up těchto napětí se 132,220 nebo 500 kV pro přenos s minimálními ztrátami a pak jsme se později step-down napětí pro bezpečný rezidenční a komerční využití.
konstrukce transformátoru:
transformátor se skládá hlavně z jádra, vinutí a nádrže, nicméně, pouzdra, dýchací přístroje, radiátory, a konzervátorů jsou také přítomny v některých transformátorů.
jádro: jádro transformátoru je vyrobeno z měkkého železa nebo křemíkové oceli, které poskytuje nízkou neochotu (linie magnetického pole jimi mohou snadno procházet).
jádra Transformátorů jsou laminované ke snížení eddy současné ztráty, plechů jsou obvykle 2,5 mm 5 mm silné a jsou izolovány od sebe navzájem a vinutí v povlaku z oxidů, fosfátů nebo lak. Jádro je vyrobeno s plechy v různých tvarech, jako jsou E, L, I, C, U
V shell-typ transformátory, jádro obklopuje, nebo pokrývá vinutí, jako je shell.
u transformátorů typu jádra jsou vinutí ovinuta kolem dvou končetin nebo obdélníků jádra.
vinutí:
jednofázový transformátor 2 vinutí má obecně 2 vinutí, primární a sekundární vinutí, která jsou vyrobena z vysoce kvalitní lankové mědi. Vinutí jsou stočena kolem jádra a nemají zcela žádný elektrický kontakt.
lze je také nazvat vinutím vysokého napětí a nízkého napětí, přičemž vinutí vysokého napětí má větší izolaci než vinutí nízkého napětí.
pracovní princip:
základní princip transformátoru je práce vzájemná indukce mezi primární a sekundární vinutí, které jsou spojeny společnou magnetický tok jádra transformátoru. Jádro poskytuje cestu nízké neochoty pro průchod magnetického toku.
vinutí připojené ke zdroji lze považovat za primární vinutí a proud, který nese, lze považovat za vlastní magnetické pole.
toto magnetické pole je vytvořeno přes jádro a mění směr v důsledku střídavých proudů a nyní podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce:
“Rychlost změny toku vazby s ohledem na čas je přímo úměrná EMF indukované ve vodiči nebo cívky”
Tato změna magnetického pole indukuje napětí na sekundární cívce, která je úměrná počtu závitů na vinutí. To lze dále pochopit následující rovnicí:
E = N dϕ /dt
, Kde
E = Indukovaného EMF
N = počet otáček
dϕ = Změna v toku
dt = Změna v čase
Jednou sekundárního vinutí je připojena k zatížení, obvod bude dokončena a proud začne proudit přes to.
poměr otáček transformátoru:
obě vinutí na transformátoru tj. primární a sekundární mají specifický počet otáček. Poměr počtu závitů na primárním vinutí k počtu závitů na sekundárním vinutí je znám jako poměr závitů.
Ideální Transformátor:
ideální transformátor je transformátor, který poskytuje výkon, který je přesně roven příkonu. To znamená, že nemá žádný typ ztráty.
ideální transformátory neexistují a používají se pouze ke zjednodušení výpočtů transformátorů. Jejich napěťový poměr lze modelovat těmito jednoduchými rovnicemi:
Jak Ideální Transformátor je odlišné od Skutečného Transformátoru?
Ve skutečnosti, máme transformers, které se skládají z nějaké ztráty výkonu, tedy výkonu není nikdy roven příkonu transformátoru.
reálné transformátory mají určitou hodnotu odporu vinutí, únikového toku a také ztráty mědi a jádra, o kterých jsme zde diskutovali.
Ekvivalentní Obvod Transformátoru:
ekvivalentní obvod transformátoru je zjednodušená reprezentace transformátor složený z odporů a reactances.
ekvivalentní obvod nám pomáhá při provádění výpočtů transformátoru, protože základní analýza obvodu může být nyní aplikována na transformátor.
Přečtěte si náš nejnovější článek a dozvíte se více o ekvivalentním obvodu.
účinnost:
účinnost transformátoru je poměr výstupního výkonu transformátoru ke vstupnímu výkonu.
je To dáno tím, že
Nebo
Kde
Jako výstupní energie bude vždy bude menší než vstupní výkon, účinnost transformátoru bude vždy ležet mezi 0-100%, zatímco ideální transformátor bude mít účinnost 100%.
Pro výpočet transformátoru účinnost od ekvivalentního obvodu právě jsme přidali mědi ztráty a ztráty v jádře účinnost rovnice následující rovnice:
Regulace Napětí:
je také důležité vědět, že protože transformátor má v sobě impedance řady, bude mít také poklesy napětí. To bude mít za následek různé výstupní napětí s měnícím se zatížením, i když je vstupní napětí udržováno konstantní.
veličina, která porovnává výstupní napětí při naprázdno s výstupním napětím při plném zatížení, se nazývá regulace napětí.
lze jej vypočítat z následující rovnice:
Kde
Je třeba poznamenat, že ideální transformátor bude napětí nařízení 0%.
Transformátor typů a jejich aplikace
Step-up transformátor: Tyto transformátory zvýšení nižší úroveň napětí na primární straně, aby vyšší hodnota napětí na sekundární straně. V tomto případě má sekundární vinutí větší počet závitů než primární.
Tyto jsou používány především ve výrobnách, kde generované napětí 11 kV vstoupil do 132 kV nebo více pro přenos
Step-down transformátor: Step-down transformátory snižuje vysoké napětí na primární straně na nižší hodnotu napětí na sekundární straně. V tomto případě má primární vinutí větší počet otáček.
Step-down transformátory jsou použity na sítě stanic pro snížení vysoké přenosové napětí na vhodný nižší hodnota pro distribuci a využití. Najdete je také na našich mobilních nabíječkách.
Jiné typy zahrnují výkonové transformátory, Distribuční transformátory, typ Jádra transformátorů, jedno a třífázové transformátory, Vnitřní a venkovní transformátory. Můžete se podívat na náš předchozí blog zaměřený na typy transformátorů a jejich aplikace.
Omezení transformátoru:
je také důležité si uvědomit, že transformátor bude pracovat pouze v AC. Je to proto, že stejnosměrný proud (DC) vytvoří konstantní magnetické pole místo měnícího se magnetického pole, a proto v sekundárním vinutí nebude indukován Žádný emf.
jednou z nedávných iniciativ společnosti AllumiaX je firemní sponzorství platformy GeneralPAC, která poskytuje návody pro ochranu, automatizaci a ovládání energetických systémů. Zde najdete video sérii transformátorů. V této sérii budou po Zavedení do Delta Wye Transformátor Připojení, Úvod do Wye Wye Transformátor Připojení, Úvod do Delta-Wye Připojení Transformátoru a Cirkulující Proud a Napětí, Otevřené Fáze Stavu v Transformátoru Analýzy, Rozdíl Mezi Core Formě a Shell Tvoří Transformátor.
dejte nám vědět, pokud máte nějaké dotazy týkající se tohoto tématu a poskytněte nám zpětnou vazbu v komentářích.
pronájem profesionálního elektrotechnika k provedení analýzy oblouku a studie zkratu je skvělý způsob, jak zajistit bezpečnost vašeho zařízení a pracovníků před nežádoucími incidenty.
AllumiaX, LLC je jedním z předních poskytovatelů Napájecí Systém Studia na severozápadě. Naše bezkonkurenční služby a odborné znalosti se zaměřují na poskytování odpovídající analýzu na Arc Flash, Přechodné Stability, Zatížení Toku, Odlehčovací Obvod, Zkrat, Koordinace, Pozemní Sítě, a Moc Kvalitní.
Chcete-li se dozvědět více o AllumiaX v detailu, Sledujte nás na Facebook, LinkedIn a Twitter a zůstat aktualizován se všemi nejnovějšími zprávami o elektrotechnice.
Zavolejte Nám: (206) 552-8235
