Transformator-dens arbeid, konstruksjon, typer og bruksområder

Transformatorer Er elektriske enheter som konverterer spenningen til en høyere eller lavere verdi, samtidig som strømmen holdes konstant.

De er en integrert del av et elektrisk system, og deres anvendelse kan observeres på nesten alle områder av elektroteknikk, alt fra elektriske kraftsystemer til vanlige husholdningsapparater.

Hvorfor trenger vi dem?

med utviklingen AV VEKSELSTRØMSKILDER ble behovet for transformatorer også født. I de tidlige tider, DC kraftoverføring ble gjort i det som resulterer i større tap og dårlig effektivitet. Med oppfinnelsen av transformatoren er dette problemet løst og VEKSELSTRØMOVERFØRING ble fremtredende.

men ved å øke overføringsspenningene ved hjelp av en transformator, ble dette problemet løst. En økning i spenning er ledsaget av en reduksjon i strømmen for å holde strømmen konstant i en transformator.

og med effekttap som er direkte proporsjonal med kvadratet av strømmen, resulterer det i en reduksjon i strømmen med en faktor på 10, og reduserer dermed tapene med en faktor på 100. Faktisk, uten transformatorer, ville vi ikke ha vært i stand til å bruke elektrisk kraft som vi bruker den nå.

derfor genererer vi elektrisitet ved spenninger opp til 11 til 25 kV og deretter øker disse spenningene til 132,220 eller 500 kV for overføring med minimumstap, og deretter går vi ned spenningen for sikker bolig-og kommersiell bruk.

Konstruksjon Av En Transformator:

en transformator består hovedsakelig av en kjerne, viklinger og en tank, men bushings, breathers, radiatorer og konservatorer er også til stede i noen transformatorer.

Kjerne: en transformatorkjerne er laget av mykt jern eller silisiumstål som gir en lav reluktansbane (magnetfeltlinjer kan enkelt passere gjennom dem).

Transformatorkjerner lamineres for å redusere virvelstrømstap, lamineringene er vanligvis 2,5 mm til 5 mm tykke og er isolert fra hverandre og viklingene med et belegg av oksid, fosfat eller lakk. Kjernen er konstruert med lamineringene i forskjellige former Som E, L, I, C Og U.

i shell-type transformatorer omgir kjernen eller dekker viklingene som et skall.

i kjernetypetransformatorer vikles viklingene rundt kjernens to lemmer eller rektangler.

Viklinger:

en enfaset 2 viklingstransformator har generelt 2 viklinger, primære og sekundære viklinger, som er laget av høykvalitets strandet kobber. Viklingene er viklet rundt kjernen og har helt ingen elektrisk kontakt med hverandre.

de kan også kalles Henholdsvis Høyspenning og Lavspenningsviklinger, med høyspenningsviklingen som har større isolasjon enn lavspenningsviklingen.

arbeidsprinsipp:

det grunnleggende driftsprinsippet til en transformator er arbeidet med gjensidig induksjon mellom primære og sekundære viklinger som er forbundet med en felles magnetisk flux gjennom transformatorkjernen. Kjernen gir en vei med lav reluktans for den magnetiske fluxen å passere gjennom.

viklingen koblet til kilden kan betraktes som en primærvikling, og strømmen den bærer kan anses å ha et eget magnetfelt.

dette magnetfeltet er opprettet over kjernen og endrer retninger på grunn Av vekslende strømmer, og nå I Henhold Til Faradays lov om elektromagnetisk induksjon:

“Endringshastigheten for fluxbinding med hensyn til tid er direkte proporsjonal MED EMF indusert i en leder eller spole”

denne endringen i magnetfeltet induserer en spenning på sekundærspolen som er proporsjonal med antall svinger på viklingene. Dette kan videre forstås av følgende ligning:

E = Ndϕ /dt

Hvor,

E = Indusert EMF

N = antall svinger

dϕ = endring i flux

dt = Endring i tid

Når sekundærviklingen er koblet til en last, vil kretsen bli fullført og strømmen vil begynne Å strømme Gjennom Den.

Transformer turns ratio:

begge viklingene på en transformator Dvs. primær og sekundær har et bestemt antall svinger. Forholdet mellom antall svinger på primærviklingen og antall svinger på sekundærviklingen er kjent som svingforholdet.

Ideell Transformator:

en ideell transformator er en transformator som gir en effekt som er nøyaktig lik strøminngangen. Dette betyr at det ikke har noen form for tap.

Ideelle transformatorer eksisterer ikke og brukes bare til å forenkle transformatorberegninger. Deres spenningsforhold kan modelleres av disse enkle ligningene:

Hvordan En Ideell Transformator er forskjellig fra En Ekte Transformator?

i virkeligheten har vi transformatorer som består av noen effekttap; derfor er utgangseffekten aldri lik transformatorens inngangseffekt.

Ekte transformatorer har en viss verdi av viklingsmotstand, lekkasjefluss, og har også kobber-og kjernetap som vi diskuterte her.

Transformator Ekvivalent Krets:

en ekvivalent krets av en transformator er en forenklet representasjon av en transformator som består av motstandene og reaktansene.

en ekvivalent krets hjelper oss med å utføre transformatorberegninger, da grunnleggende kretsanalyse nå kan brukes på en transformator.

Les vår siste artikkel for å lære mer om tilsvarende krets.

Effektivitet:

Transformator effektivitet er forholdet mellom transformator utgangseffekt til inngangseffekten.

det er gitt av

Eller

Hvor

som utgangseffekten vil alltid være mindre enn inngangseffekten, transformatorens effektivitet vil alltid ligge mellom 0-100% mens en ideell transformator vil ha en effektivitet på 100%.

for å beregne transformatoreffektiviteten fra en ekvivalent krets legger vi bare kobbertapene og kjernetapene til effektivitetsligningen for å få følgende ligning:

Spenningsregulering:

det er også viktig å vite at fordi en transformator har serieimpedanser i den, vil den også ha spenningsfall over dem. Dette vil resultere i varierende utgangsspenning med varierende belastning selv om inngangsspenningen holdes konstant.

mengden som sammenligner utgangsspenningen uten belastning med utgangsspenningen ved full belastning, kalles spenningsregulering.

Det kan beregnes ut fra følgende ligning:

Hvor

Det skal bemerkes at en ideell transformator vil ha en spenningsregulering på 0%.

Transformatortyper og deres anvendelser

Step-up transformator: disse transformatorene øker det lavere spenningsnivået på primærsiden til en høyere spenningsverdi på sekundærsiden. I dette tilfellet har sekundærviklingen et større antall svinger enn den primære.

11 kV er trappet opp til 132 kV eller mer for overføring

Step-down transformator: Step-down transformatorer reduserer høyspenningen på primærsiden til en lavere spenningsverdi på sekundærsiden. I dette tilfellet har primærviklingen et større antall svinger.

Step-down transformatorer brukes på nettstasjoner for å redusere de høye overføringsspenningene til en passende lavere verdi for distribusjon og utnyttelse. De kan også bli funnet på våre mobile ladere.

Andre typer Inkluderer Krafttransformatorer, Distribusjonstransformatorer, Kjernetypetransformatorer, En-og trefasetransformatorer, Innendørs og utendørs transformatorer. Du kan sjekke vår forrige blogg med fokus på transformator typer og deres applikasjoner.

Begrensninger av en transformator:

det er også viktig å merke seg at en transformator bare vil fungere I AC. Dette skyldes at En Likestrøm (DC) vil produsere et konstant magnetfelt i stedet for et skiftende magnetfelt, og dermed vil ingen emf bli indusert i sekundærviklingen.

En Av AllumiaX nylige tiltak er en bedrifts sponsing For GeneralPAC plattform som gir opplæring for kraftsystemer beskyttelse, automatisering og kontroller. Her finner du video-serien Av Transformatorer. I denne serien vil de gå Over Introduksjonen Til Delta Wye Transformatorforbindelsen, Introduksjon Til Wye Wye Transformatorforbindelse, Introduksjon Til Delta Wye Transformatorforbindelse Og Sirkulerende Strøm og Spenninger, Åpen Fase Tilstand I Transformatoranalyse, Forskjell Mellom Kjerneform Og Skallform Krafttransformator.

Gi oss beskjed hvis du har spørsmål angående dette emnet, og gi oss tilbakemelding i kommentarene.

Ansette en profesjonell elektroingeniør å gjennomføre En Bue Flash Analyse og Kortslutning Studie er en fin måte å sikre sikkerheten til anlegget og arbeidere mot uønskede hendelser.

AllumiaX, LLC er en av de ledende leverandørene Av Kraftsystemstudier i nordvest. Våre uovertrufne tjenester og ekspertise fokuserer på å gi tilstrekkelig analyse av Lysbueblits, Forbigående Stabilitet, Lastflyt, Snubberkrets, Kortslutning, Koordinering, Bakkenett og Strømkvalitet.

for å lære mer Om AllumiaX i detalj, følg Oss På Facebook, LinkedIn og Twitter og hold deg oppdatert med alle de siste nyhetene om elektroteknikk.
Ring Oss: (206) 552-8235