transformator-jego działanie, Budowa, typy i zastosowania
transformatory są urządzeniami elektrycznymi, które przekształcają napięcie na wyższą lub niższą wartość, zachowując przy tym stałą moc.
są integralną częścią instalacji elektrycznej, a ich zastosowanie można zaobserwować w prawie wszystkich dziedzinach elektrotechniki, od systemów elektroenergetycznych po zwykłe urządzenia gospodarstwa domowego.
po co nam one?
wraz z rozwojem źródeł prądu przemiennego narodziła się również potrzeba transformatorów. We wczesnych czasach transmisja PRĄDU STAŁEGO odbywała się w wyniku większych strat i słabej wydajności. Wraz z wynalezieniem transformatora problem ten został rozwiązany, a transmisja prądu przemiennego stała się widoczna.
jednak zwiększając napięcie transmisji za pomocą transformatora, problem ten został rozwiązany. Wzrostowi napięcia towarzyszy spadek prądu w celu utrzymania stałej mocy w transformatorze.
a straty mocy są wprost proporcjonalne do kwadratu prądu, skutkuje spadkiem prądu o współczynnik 10, w konsekwencji zmniejszając straty o współczynnik 100. Bez transformatorów nie bylibyśmy w stanie korzystać z energii elektrycznej, tak jak teraz.
dlatego wytwarzamy energię elektryczną na napięciach do 11 do 25 kV, a następnie zwiększamy te napięcia do 132,220 lub 500 kV dla transmisji z minimalnymi stratami, a następnie zmniejszamy napięcie dla bezpiecznego użytku domowego i komercyjnego.
Budowa transformatora:
transformator składa się głównie z rdzenia, uzwojeń i zbiornika, jednak w niektórych transformatorach obecne są również tuleje, dysze, Grzejniki i konserwatory.
rdzeń: rdzeń transformatora wykonany jest z miękkiego żelaza lub stali krzemowej, co zapewnia ścieżkę niskiej oporności (linie pola magnetycznego mogą przez nie łatwo przejść).
rdzenie transformatora są laminowane w celu zmniejszenia strat prądów wirowych, laminacje mają zwykle grubość 2,5 mm do 5 mm i są izolowane od siebie i uzwojeń przez powłokę tlenku, fosforanu lub lakieru. Rdzeń jest zbudowany z laminatów w różnych kształtach, takich jak E, L, I, C i U.
w transformatorach płaszczowych rdzeń otacza lub zakrywa uzwojenia jak skorupa.
w transformatorach rdzeniowych uzwojenia są owinięte wokół dwóch kończyn lub prostokątów rdzenia.
:
jednofazowy transformator uzwojenia 2 mA zwykle 2 uzwojenia, uzwojenia pierwotne i wtórne, które są wykonane z wysokiej jakości miedzi. Uzwojenia są zwinięte wokół rdzenia i całkowicie nie mają ze sobą kontaktu elektrycznego.
można je również nazwać odpowiednio uzwojeniami wysokiego napięcia i Niskiego napięcia, przy czym uzwojenie wysokiego napięcia ma większą izolację niż uzwojenie niskiego napięcia.
zasada działania:
podstawową zasadą działania transformatora jest praca wzajemnej indukcji między pierwotnym i wtórnym uzwojeniem, które są połączone wspólnym strumieniem magnetycznym przez rdzeń transformatora. Rdzeń zapewnia ścieżkę niskiej niechęci do przepływu strumienia magnetycznego.
uzwojenie podłączone do źródła można uznać za uzwojenie pierwotne, a prąd, który niesie, można uznać za posiadający własne pole magnetyczne.
To pole magnetyczne powstaje w całym jądrze i zmienia kierunek pod wpływem prądów przemiennych, a teraz zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya:
“szybkość zmiany wiązania strumienia w odniesieniu do czasu jest wprost proporcjonalna do pola elektromagnetycznego indukowanego w przewodniku lub cewce”
ta zmiana pola magnetycznego indukuje napięcie na cewce wtórnej, które jest proporcjonalne do liczby zwojów na uzwojeniach. Można to zrozumieć za pomocą następującego równania:
E = N dϕ /dt
gdzie,
e = indukowane EMF
n = liczba zwojów
dϕ = zmiana strumienia
DT = zmiana czasu
po podłączeniu uzwojenia wtórnego do obciążenia, obwód zostanie zakończony i prąd zacznie przez niego przepływać.
stosunek obrotów transformatora:
oba uzwojenia transformatora tj. pierwotne i wtórne mają określoną liczbę obrotów. Stosunek liczby obrotów na uzwojeniu pierwotnym do liczby obrotów na uzwojeniu wtórnym jest znany jako stosunek obrotów.
idealny transformator:
idealny transformator to transformator, który daje moc wyjściową równą mocy wejściowej. Oznacza to, że nie ma żadnego rodzaju straty.
Transformatory idealne nie istnieją i służą jedynie do uproszczenia obliczeń transformatorów. Ich stosunek napięcia można modelować za pomocą tych prostych równań:
czym różni się idealny transformator od prawdziwego?
w rzeczywistości mamy transformatory, które składają się z pewnych strat mocy, dlatego moc wyjściowa nigdy nie jest równa mocy wejściowej transformatora.
prawdziwe transformatory mają pewną wartość rezystancji uzwojenia, strumienia wycieku, a także mają straty miedzi i rdzenia, które omówiliśmy tutaj.
Obwód Równoważny Transformatora:
równoważny Obwód transformatora to uproszczona reprezentacja transformatora zawierająca rezystancje i reaktancje.
równoważny Obwód pomaga nam w wykonywaniu obliczeń transformatora, ponieważ podstawowa analiza obwodu może być teraz zastosowana do transformatora.
przeczytaj nasz najnowszy artykuł, aby dowiedzieć się więcej o równoważnym obwodzie.
:
sprawność transformatora to stosunek mocy wyjściowej transformatora do mocy wejściowej.
to jest podane przez
lub
gdzie
jak moc wyjściowa będzie zawsze będzie mniejsza niż moc wejściowa, sprawność transformatora będzie zawsze mieścić się w zakresie 0-100%, podczas gdy idealny transformator będzie miał sprawność 100%.
aby obliczyć sprawność transformatora z równoważnego obwodu, po prostu dodajemy straty miedzi i straty rdzenia do równania wydajności, aby uzyskać następujące równanie:
Regulacja napięcia:
ważne jest również, aby wiedzieć, że ponieważ transformator ma impedancje szeregowe, będzie miał również spadki napięcia na nich. Spowoduje to zmianę napięcia wyjściowego przy zmiennym obciążeniu, nawet jeśli napięcie wejściowe jest utrzymywane na stałym poziomie.
ilość, która porównuje napięcie wyjściowe bez obciążenia z napięciem wyjściowym przy pełnym obciążeniu, jest znana jako regulacja napięcia.
można to obliczyć z następującego równania:
gdzie
należy zauważyć, że idealny transformator będzie miał regulację napięcia 0%.
typy transformatorów i ich zastosowania
transformator stopniowy: te transformatory zwiększają niższy poziom napięcia po stronie pierwotnej do wyższej wartości napięcia po stronie wtórnej. W tym przypadku uzwojenie wtórne ma większą liczbę zwojów niż uzwojenie pierwotne.
są one głównie stosowane w elektrowniach, gdzie generowane napięcie około 11 kV jest zwiększane do 132 kV lub więcej dla transmisji
transformator stopniowy: transformatory stopniowe redukują wysokie napięcie po stronie pierwotnej do niższej wartości napięcia po stronie wtórnej. W tym przypadku uzwojenie pierwotne ma większą liczbę zwojów.
transformatory stopniowe są stosowane na stacjach sieciowych w celu zmniejszenia wysokich napięć przesyłowych do odpowiedniej niższej wartości dla dystrybucji i wykorzystania. Można je również znaleźć na naszych ładowarkach mobilnych.
inne typy obejmują transformatory mocy, transformatory rozdzielcze, transformatory rdzeniowe, transformatory jedno-i trójfazowe, transformatory Wewnętrzne i zewnętrzne. Zapraszamy do zapoznania się z naszym poprzednim blogiem poświęconym typom transformatorów i ich zastosowaniom.
ograniczenia transformatora:
ważne jest również, aby pamiętać, że transformator będzie działał tylko w AC. Dzieje się tak, ponieważ prąd stały (DC) wytworzy stałe pole magnetyczne zamiast zmieniającego się pola magnetycznego, a zatem w uzwojeniu wtórnym nie będzie indukowany żaden pem.
jedną z ostatnich inicjatyw AllumiaX jest sponsorowanie przez korporację Platformy GeneralPAC, która zapewnia samouczki dotyczące ochrony systemów zasilania, automatyzacji i sterowania. Tutaj znajdziesz serię wideo Transformers. W tej serii będą omawiać Wprowadzenie do połączenia transformatora Delta Wye, Wprowadzenie do połączenia transformatora Wye, Wprowadzenie do połączenia transformatora Delta Wye i prądu obiegowego i napięć, stan fazy otwartej w analizie transformatora, różnicę między formą rdzenia a transformatorem mocy w formie skorupy.
daj nam znać, jeśli masz jakieś pytania dotyczące tego tematu i przekaż nam swoją opinię w komentarzach.
zatrudnienie profesjonalnego inżyniera elektryka do przeprowadzenia analizy błysku łuku i badania zwarcia to świetny sposób na zapewnienie bezpieczeństwa zakładu I pracowników przed niepożądanymi incydentami.
AllumiaX, LLC jest jednym z wiodących dostawców badań systemów energetycznych na północnym zachodzie. Nasze niezrównane usługi i wiedza specjalistyczna koncentrują się na zapewnieniu odpowiedniej analizy błysku łuku, stabilności przejściowej, przepływu obciążenia, obwodu Snubber, zwarcia, koordynacji, sieci uziemiającej i jakości Zasilania.
aby dowiedzieć się więcej o AllumiaX w szczegółach, Śledź nas na Facebooku, LinkedIn i Twitterze i bądź na bieżąco z najnowszymi wiadomościami dotyczącymi elektrotechniki.
Zadzwoń Do Nas: (206) 552-8235
