transzformátor-működése, felépítése, típusai és felhasználása
a transzformátorok olyan elektromos eszközök, amelyek a feszültséget magasabb vagy alacsonyabb értékre konvertálják, miközben ideális esetben a teljesítményt állandó értéken tartják.
ezek az elektromos rendszerek szerves részét képezik, és alkalmazásuk az elektrotechnika szinte minden területén megfigyelhető, kezdve az elektromos rendszerektől a háztartási készülékekig.
miért van szükségünk rájuk?
a váltakozó áramú áramforrások fejlesztésével megszületett a transzformátorok iránti igény is. A korai időkben az egyenáramú erőátvitel nagyobb veszteségeket és gyenge hatékonyságot eredményezett. A találmány a transzformátor, ez a probléma megoldódott, és AC erőátvitel vált kiemelkedő.
azonban az átviteli feszültségek transzformátor segítségével történő növelésével ez a probléma megoldódott. A feszültség növekedését az áram csökkenése kíséri, hogy a transzformátor teljesítménye állandó maradjon.
és mivel a teljesítményveszteség közvetlenül arányos az áram négyzetével, az áram 10-szeres csökkenését eredményezi, következésképpen a veszteségeket 100-szorosára csökkenti. Valójában transzformátorok nélkül nem tudtuk volna használni az elektromos energiát, ahogy most használjuk.
ezért állítunk elő villamos energiát 11-25 kV feszültségig, majd ezeket a feszültségeket 132 220 vagy 500 kV-ra növeljük minimális veszteséggel történő átvitel céljából, majd később csökkentjük a feszültséget a biztonságos lakossági és kereskedelmi felhasználás érdekében.
transzformátor építése:
a transzformátor főleg magból, tekercsekből és tartályból áll, azonban egyes transzformátorokban Perselyek, légtelenítők, Radiátorok és konzervátorok is vannak jelen.
mag: a transzformátor mag lágy vasból vagy szilícium acélból készül, amely alacsony vonakodási utat biztosít (a mágneses mező vonalak könnyen áthaladhatnak rajtuk).
a Transzformátormagokat az örvényáram-veszteségek csökkentése érdekében laminálják, a laminálások általában 2,5-5 mm vastagok, és egymástól és a tekercsektől oxid, foszfát vagy lakk bevonattal vannak szigetelve. A mag különböző formájú laminálásokkal van kialakítva, mint például E, L, I, C és U.
héj típusú transzformátorokban a mag héjként veszi körül vagy takarja a tekercseket.
mag típusú transzformátorokban a tekercseket a mag két végtagja vagy téglalapja köré tekerik.
tekercsek:
az egyfázisú 2 tekercselő transzformátor általában 2 tekercset, elsődleges és másodlagos tekercset tartalmaz, amelyek kiváló minőségű sodrott rézből készülnek. A tekercsek a mag körül vannak tekercselve, és teljesen nincsenek elektromos érintkezésben egymással.
ezeket nagyfeszültségű, illetve kisfeszültségű tekercseknek is nevezhetjük, a nagyfeszültségű tekercs nagyobb szigeteléssel rendelkezik, mint az alacsony feszültségű tekercs.
működési elv:
a transzformátor alapvető működési elve az elsődleges és másodlagos tekercsek közötti kölcsönös indukció munkája, amelyeket a transzformátor magján keresztül közös mágneses fluxus köt össze. A mag alacsony vonakodási utat biztosít a mágneses fluxus áthaladásához.
a forráshoz csatlakoztatott tekercs elsődleges tekercsnek tekinthető, az általa szállított áram pedig saját mágneses mezővel rendelkezik.
ez a mágneses mező a magon keresztül jön létre, és váltakozó áramok miatt megváltoztatja az irányokat, és most Faraday elektromágneses indukciós törvénye szerint:
“a fluxuskötés időbeli változásának sebessége egyenesen arányos a vezetőben vagy tekercsben indukált EMF-vel”
ez a mágneses mező változása feszültséget indukál a szekunder tekercsen, amely arányos a tekercsek fordulatainak számával. Ezt tovább lehet érteni a következő egyenlettel:
E = N D délután
ahol,
e = indukált EMF
n = a fordulatok száma
d délután = fluxusváltozás
dt = időváltozás
miután a szekunder tekercset egy terheléshez csatlakoztatták, az áramkör befejeződik, és az áram elkezd áramlani rajta.
transzformátor fordulatok aránya:
mind a transzformátor tekercsei, azaz az elsődleges és a másodlagos tekercsek meghatározott számú fordulattal rendelkeznek. Az elsődleges tekercs fordulatszámának a másodlagos tekercs fordulatszámához viszonyított arányát fordulási aránynak nevezzük.
ideális transzformátor:
az ideális transzformátor olyan transzformátor, amely pontosan megegyezik a bemeneti teljesítménygel. Ez azt jelenti, hogy nincs semmiféle vesztesége.
ideális transzformátorok nem léteznek, és csak a transzformátor számítások egyszerűsítésére szolgálnak. Feszültségarányukat ezekkel az egyszerű egyenletekkel lehet modellezni:
miben különbözik az ideális transzformátor a valódi transzformátortól?
valójában olyan transzformátoraink vannak, amelyek bizonyos teljesítményveszteségekből állnak; ezért a kimeneti teljesítmény soha nem egyenlő a transzformátor bemeneti teljesítményével.
a valódi transzformátoroknak van némi értéke a tekercselési ellenállásnak, a szivárgási fluxusnak, valamint réz-és magveszteségeknek, amelyeket itt tárgyaltunk.
Transzformátor Egyenértékű Áramkör:
a transzformátor ekvivalens áramköre a transzformátor egyszerűsített ábrázolása, amely az ellenállásokat és a reaktanciákat tartalmazza.
egy ekvivalens áramkör segít a transzformátor számítások elvégzésében, mivel az alapvető áramkör-elemzés most alkalmazható egy transzformátorra.
olvassa el legújabb cikkünket, hogy többet megtudjon az egyenértékű áramkörről.
hatékonyság:
a transzformátor hatékonysága a transzformátor kimeneti teljesítményének a bemeneti teljesítményhez viszonyított aránya.
ezt a
vagy
ahol
mivel a kimeneti teljesítmény mindig legyen kisebb, mint a bemeneti teljesítmény, a transzformátor hatékonysága mindig 0-100% között van, míg az ideális transzformátor hatékonysága 100%.
a transzformátor hatékonyságának kiszámításához egy egyenértékű áramkörből csak hozzáadjuk a rézveszteségeket és a magveszteségeket a hatékonysági egyenlethez, hogy megkapjuk a következő egyenletet:
feszültségszabályozás:
azt is fontos tudni, hogy mivel a transzformátor soros impedanciákkal rendelkezik benne, feszültségcsökkenés is lesz rajtuk. Ez változó kimeneti feszültséget eredményez a változó terheléssel, még akkor is, ha a bemeneti feszültséget állandó értéken tartják.
az a mennyiség, amely összehasonlítja a kimeneti feszültséget terhelés nélkül a kimeneti feszültséggel teljes terhelés mellett, feszültségszabályozásnak nevezik.
a következő egyenletből számítható ki:
ahol
meg kell jegyezni, hogy az ideális transzformátor feszültségszabályozása 0%.
transzformátor típusok és alkalmazásuk
fokozatos transzformátor: ezek a transzformátorok növelik az elsődleges oldal alacsonyabb feszültségszintjét a másodlagos oldalon magasabb feszültségértékre. Ebben az esetben a másodlagos tekercs nagyobb számú fordulattal rendelkezik, mint az elsődleges.
ezeket elsősorban olyan generáló állomásokon használják, ahol a körülbelül 11 kV-os generált feszültséget 132 kV-ra vagy annál nagyobbra fokozzák
fokozatos transzformátor: a leeresztő transzformátorok a primer oldalon lévő nagyfeszültséget a másodlagos oldalon alacsonyabb feszültségértékre csökkentik. Ebben az esetben az elsődleges tekercs nagyobb számú fordulattal rendelkezik.
a Rácsállomásokon leeresztő transzformátorokat használnak, hogy a nagy átviteli feszültségeket megfelelő alacsonyabb értékre csökkentsék az elosztáshoz és a hasznosításhoz. Ezek megtalálhatók a mobil töltőkön is.
egyéb típusok közé tartoznak az erőátviteli transzformátorok, elosztó transzformátorok, mag típusú transzformátorok, egy-és háromfázisú transzformátorok, beltéri és kültéri transzformátorok. Tekintse meg korábbi blogunkat, amely a transzformátor típusokra és alkalmazásaikra összpontosít.
a transzformátor korlátai:
itt is fontos megjegyezni, hogy a transzformátor csak AC-ben fog működni. Ennek oka az, hogy az egyenáram (DC) állandó mágneses mezőt hoz létre a változó mágneses mező helyett, ezért a szekunder tekercsben nem indukálódik emf.
az AllumiaX egyik legújabb kezdeményezése a GeneralPAC platform vállalati szponzorálása, amely oktatóanyagokat kínál az energiarendszerek védelméhez, automatizálásához és vezérléséhez. Itt található a videó sorozat Transformers. Ebben a sorozatban fognak megy át a bevezetés a Delta Wye transzformátor kapcsolat, Bevezetés A Wye Wye transzformátor kapcsolat, Bevezetés a Delta Wye transzformátor kapcsolat és a keringő áram és feszültség, Nyitott fázisú állapot transzformátor elemzés, különbség mag formájában és Shell formában transzformátor.
tudassa velünk, ha bármilyen kérdése van ezzel a témával kapcsolatban, és küldje el nekünk visszajelzését a megjegyzésekben.
professzionális villamosmérnök felvétele Arc Flash elemzés és rövidzárlat vizsgálat elvégzésére nagyszerű módja annak, hogy biztosítsa a létesítmény és a munkavállalók biztonságát a nem kívánt események ellen.
az AllumiaX, LLC az Északnyugati villamosenergia-rendszer-tanulmányok egyik vezető szolgáltatója. Páratlan szolgáltatásaink és szakértelmünk az Ívvillanás, a tranziens stabilitás, a terhelésáram, a Snubber áramkör, a rövidzárlat, a koordináció, a földi Hálózat és az Áramminőség megfelelő elemzésére összpontosít.
ha többet szeretne megtudni az AllumiaX-ról részletesen, kövessen minket a Facebook-on, a LinkedIn-en és a Twitteren, és naprakész legyen a legfrissebb hírekkel az elektrotechnikával kapcsolatban.
Hívjon Minket: (206) 552-8235
