muuntaja-sen käyttö, rakenne, tyypit ja käyttötarkoitukset
muuntajat ovat sähkölaitteita, jotka muuntavat jännitteen suurempaan tai pienempään arvoon pitäen samalla mieluiten tehon vakiona.
ne ovat olennainen osa sähköjärjestelmää, ja niiden soveltaminen voidaan havaita lähes kaikilla sähkötekniikan aloilla sähköjärjestelmistä tavallisiin kodinkoneisiin.
mihin niitä tarvitaan?
VAIHTOVIRTALÄHTEIDEN kehityksen myötä syntyi myös tarve muuntajille. Alkuaikoina TASAVIRRANSIIRTOA tehtiin, mikä johti suurempiin häviöihin ja huonoon hyötysuhteeseen. Muuntajan keksinnön myötä tämä ongelma on ratkaistu ja VAIHTOVIRTASIIRTO tuli näkyväksi.
tämä ongelma kuitenkin ratkaistiin lisäämällä siirtojännitettä muuntajan avulla. Jännitteen kasvuun liittyy virran väheneminen, jotta muuntajan teho pysyy vakiona.
ja tehohäviöt ovat suoraan verrannollisia virran neliöön, mikä johtaa virran vähenemiseen kertoimella 10, jolloin häviöt vähenevät kertoimella 100. Ilman muuntajia emme olisi pystyneet käyttämään sähkövoimaa niin kuin käytämme sitä nyt.
tästä syystä tuotamme sähköä 11-25 kV: n jännitteellä ja nostamme nämä jännitteet 132 220: een tai 500 kV: hen siirtoa varten minimihäviöillä ja laskemme myöhemmin jännitettä turvalliseen asuin-ja kaupalliseen käyttöön.
muuntajan rakentaminen:
muuntaja koostuu pääasiassa ytimestä, käämeistä ja säiliöstä, mutta joissakin muuntajissa on myös holkkeja, hengityskoneita, pattereita ja konservaattoreita.
ydin: muuntajan ydin on valmistettu pehmeästä rauta-tai piiteräksestä, joka tarjoaa matalan haluttomuusreitin (magneettikenttäviivat voivat helposti kulkea niiden läpi).
muuntajan ytimet laminoidaan pyörrevirtahäviöiden vähentämiseksi, laminoinnit ovat yleensä 2,5 mm-5 mm paksuisia ja eristetään toisistaan ja käämeistä oksidi -, fosfaatti-tai lakkapinnoitteella. Ydin on rakennettu laminoinnit eri muodoissa, kuten E, L, I, C, ja U.
shell-tyyppisissä muuntajissa ydin ympäröi tai peittää käämit kuoren tavoin.
ydintyyppisissä muuntajissa käämit kietoutuvat ytimen kahden raajan tai suorakulmion ympärille.
käämit:
yksivaiheisessa 2-käämimuuntajassa on yleensä 2 käämiä, ensiö-ja toisiokäämejä, jotka on valmistettu korkealaatuisesta säikeisestä kuparista. Käämit on kiedottu ytimen ympärille, eikä niillä ole lainkaan sähkökontaktia toisiinsa.
niitä voidaan kutsua myös Suurjännitekäämeiksi ja Pienjännitekäämeiksi, joissa suurjännitekäämillä on suurempi eristys kuin pienjännitekäämillä.
toimintaperiaate:
muuntajan perusoperaatioperiaate on keskinäisen induktion työ ensiö-ja toisiokäämien välillä, joita yhdistää yhteinen magneettivuo muuntajan ytimen kautta. Ytimessä on matala haluttomuus magneettivuon läpimenoon.
lähteeseen kytkettyä käämiä voidaan pitää ensiökääminä ja sen kuljettamalla virralla voidaan katsoa olevan oma magneettikenttänsä.
tämä magneettikenttä syntyy ytimen poikki ja muuttaa suuntaansa vaihtovirtojen vuoksi, ja nyt Faradayn sähkömagneettisen induktion lain mukaan:
“vuon sidoksen muutosnopeus suhteessa aikaan on suoraan verrannollinen johtimessa tai kelassa indusoituvaan EMF: ään”
tämä magneettikentän muutos indusoi toisiokäämiin jännitteen, joka on verrannollinen käämien kierrosten määrään. Tätä voidaan edelleen ymmärtää seuraavalla yhtälöllä:
E = N dϕ /dt
jossa
E = indusoitu EMF
n = kierrosten määrä
dϕ = vuon muutos
dt = ajan muutos
kun toisiokäämi on kytketty kuormaan, piiri valmistuu ja virta alkaa virrata sen läpi.
muuntajan kääntösuhde:
sekä muuntajan käämeillä eli primäärillä että sekundääreillä on tietty määrä kierroksia. Ensiökäämin kierrosten lukumäärän suhde toisiokäämin kierrosten määrään tunnetaan kierrosten suhteena.
Ideaalimuuntaja:
ideaalimuuntaja on muuntaja, jonka antoteho on täsmälleen yhtä suuri kuin tuloteho. Tämä tarkoittaa, että sillä ei ole minkäänlaista tappiota.
Ideaalimuuntajia ei ole olemassa ja niitä käytetään vain muuntajien laskennan yksinkertaistamiseen. Niiden jännitesuhdetta voidaan mallintaa näillä yksinkertaisilla yhtälöillä:
miten ihanteellinen muuntaja eroaa todellisesta muuntajasta?
todellisuudessa meillä on muuntajia, jotka koostuvat joistakin tehohäviöistä; siksi lähtöteho ei ole koskaan yhtä suuri kuin muuntajan ottoteho.
todellisilla muuntajilla on jonkin verran käämitysvastusta, vuotovuota, ja niissä on myös kupari-ja ydinhäviöitä, joita käsittelimme tässä.
Muuntajan Ekvivalenttipiiri:
muuntajan ekvivalenttipiiri on muuntajan yksinkertaistettu esitys, joka koostuu vastuksista ja reaktioista.
vastaava piiri auttaa muuntajalaskennan suorittamisessa, sillä peruspiirianalyysia voidaan nyt soveltaa muuntajaan.
Lue uusin artikkelimme saadaksesi lisätietoja ekvivalenttipiiristä.
tehokkuus:
muuntajan hyötysuhde on muuntajan lähtötehon suhde ottotehoon.
se on annettu
tai
jossa
kuten lähtöteho aina pienempi kuin ottoteho, muuntajan hyötysuhde on aina välillä 0-100%, kun taas ihanteellisen muuntajan hyötysuhde on 100%.
muuntajan hyötysuhteen laskemiseksi vastaavasta piiristä lisätään vain kuparihäviöt ja ydinhäviöt hyötysuhdeyhtälöön, jolloin saadaan seuraava yhtälö:
jännitteen säätö:
on myös tärkeää tietää, että koska muuntajalla on sarjan impedansseja sen sisällä, sillä on myös jännitepisaroita niiden yli. Tämä johtaa vaihtelevaan lähtöjännitteeseen vaihtelevalla kuormituksella, vaikka tulojännite pidetään vakiona.
suuretta, joka vertaa lähtöjännitettä ilman kuormaa lähtöjännitteeseen täydellä kuormalla, kutsutaan jännitteen säätelyksi.
se voidaan laskea seuraavasta yhtälöstä:
jossa
on huomattava, että ihanteellisella muuntajalla on jännitteen säätö 0%.
Muuntajatyypit ja niiden sovellukset
Step-up-muuntaja: nämä muuntajat nostavat alemman jännitetason primääripuolella korkeampaan jännitearvoon sekundääripuolella. Tällöin toisiokäämillä on suurempi määrä kierroksia kuin primaarikäämillä.
Näitä käytetään pääasiassa voimalaitoksissa, joissa tuotettu jännite noin 11 kV porrastetaan 132 kV: iin tai enemmän siirtoon
Step-down-muuntaja: Step-down-muuntajat alentavat ensiöpuolen suurjännitteen pienempään jännitearvoon toissijaisella puolella. Tällöin ensiökäämillä on suurempi määrä kierroksia.
Step-down-muuntajia käytetään verkkoasemilla alentamaan suuria siirtojännitteitä sopivaan alempaan arvoon jakelua ja käyttöä varten. Ne löytyvät myös mobiililatureistamme.
muita tyyppejä ovat tehomuuntajat, jakelumuuntajat, Ydintyyppiset muuntajat, yksi-ja kolmivaihemuuntajat, sisä-ja ulkomuuntajat. Voit tarkistaa edellisen blogimme keskittyen muuntajatyyppeihin ja niiden sovelluksiin.
muuntajan rajoitukset:
tässä on myös tärkeää huomata, että muuntaja toimii vain vaihtovirtaa käytettäessä. Tämä johtuu siitä, että tasavirta (DC) tuottaa muuttuvan magneettikentän sijaan jatkuvan magneettikentän, eikä näin ollen emf indusoidu toisiokäämissä.
yksi Allumiaxin viimeaikaisista aloitteista on yrityssponsorointi GeneralPAC-alustalle, joka tarjoaa opetusohjelmia sähköjärjestelmien suojaukseen, automaatioon ja ohjaukseen. Täältä löydät videosarjan Transformers. Tässä sarjassa he käyvät läpi johdannon Delta Wye-muuntajan liitäntään, johdannon Wye Wye-muuntajan liitäntään, johdannon Delta Wye-muuntajan liitäntään ja kiertävään virtaan ja jännitteisiin, avoimen vaiheen tilan muuntajan analyysissä, eron Ydinmuodon ja kuoren muodon tehomuuntajan välillä.
kerro meille, jos sinulla on kysyttävää tästä aiheesta ja kerro meille palautteesi kommenteissa.
ammattimaisen sähköinsinöörin palkkaaminen tekemään Valokaarianalyysi ja Oikosulkututkimus on erinomainen tapa varmistaa laitoksen ja työntekijöiden turvallisuus ei-toivottuja tapahtumia vastaan.
AllumiaX, LLC on yksi johtavista Sähköjärjestelmätutkimusten tarjoajista Luoteis-Euroopassa. Vertaansa vailla olevat palvelumme ja asiantuntemuksemme keskittyvät tarjoamaan riittävän analyysin valokaaren salamasta, ohimenevästä vakaudesta, Kuormitusvirrasta, Jarrupiiristä, oikosulusta, koordinoinnista, Maaverkosta ja Sähkönlaadusta.
jos haluat lisätietoja Allumiaxista, Seuraa meitä Facebookissa, LinkedInissä ja Twitterissä ja pysy ajan tasalla kaikista uusimmista sähkötekniikkaan liittyvistä uutisista.
Soita Meille: (206) 552-8235
