Transformatörün çalışma prensibi ve uygulaması. Transformatör: basit bir dilde ayrıntılı olarak. Manyetik devre. Manyetik malzemeler

En basiti, bir çelik çekirdek ve iki sargıdan oluşan bir cihazdır (Şekil 1). Birincil sargıya alternatif bir voltaj uygulandığında, ikincil sargıda aynı frekansta bir EMF indüklenir. Sekonder sargıya belirli bir elektrik alıcısı bağlanırsa, içinde bir elektrik akımı ortaya çıkar ve transformatörün ikincil terminallerinde, EMF'den biraz daha az olan ve bir dereceye kadar yüke bağlı olan bir voltaj ayarlanır. Primer voltajın sekondere oranı (dönüşüm oranı), primer ve sekonder sargıların sarım sayısının oranına yaklaşık olarak eşittir.

Pirinç. 1. Tek fazlı iki sargılı bir transformatörün prensibi. 1 birincil sargı, 2 ikincil sargı, 3 çekirdek. U1 birincil gerilim, U2 ikincil gerilim, I1 birincil akım, I2 ikincil akım, F manyetik akı

En basit transformatör sembolleri Şek. 2; Anlaşılır olması için, şekildeki gibi farklı transformatör sargıları farklı renklerde gösterilebilir.

Pirinç. 2. Transformatörün ayrıntılı (çok hatlı) şemalarda (a) ve elektrik şebekesi şemalarında (b) geleneksel tanımı

Transformatörler tek veya çok fazlı olabilir ve birden fazla ikincil sargı olabilir. Elektrik şebekelerinde genellikle bir veya iki sekonder sargılı üç fazlı transformatörler kullanılır. Birincil ve ikincil voltajlar birbirine nispeten yakınsa, şematik diyagramları Şekil 1'de gösterilen tek sargılı ototransformatörler de kullanılabilir. 3.

Pirinç. 3. Düşürücü (a) ve yükseltici (b) ototransformatörlerin şematik diyagramları

Bir transformatörün en önemli değerleri, anma birincil ve ikincil gerilimleri, anma birincil ve ikincil akımları ve anma ikincil görünür gücüdür (anma güç). Transformatörler, 0.1 mVA ila 1000 MVA güç aralığını kapsayan hem çok düşük güç için (örneğin mikro elektronik devreler için) hem de çok yüksek güç için (örneğin yüksek güçlü güç sistemleri için) üretilebilir.

Bir transformatördeki enerji kayıpları - sargıların direncinden kaynaklanan ve çekirdekteki girdap akımları ve histerezisin neden olduğu bakır kayıpları - çelikteki kayıplar - genellikle o kadar düşüktür ki, transformatörün verimi genellikle %99'un üzerindedir. Buna rağmen, yüksek güçlü transformatörlerde ısı üretimi o kadar güçlü olabilir ki, etkin ısı dağıtma yöntemlerine başvurmak gerekir. Çoğu zaman, transformatörün aktif kısmı, gerekirse cebri hava veya su soğutması ile beslenen mineral (trafo) yağ ile dolu bir tanka yerleştirilir. 10 MVA'ya kadar (bazen daha da yüksek) güçle, sargıları genellikle epoksi reçine ile doldurulmuş kuru transformatörler de kullanılabilir. Kuru tip trafoların başlıca avantajları, daha yüksek yangın güvenliği ve trafo yağ sızıntılarının ortadan kaldırılması, böylece herhangi bir kat dahil olmak üzere binaların herhangi bir yerine engelsiz kurulabilmeleridir. Enstrüman transformatörleri genellikle alternatif akımları veya voltajları ölçmek için kullanılır (özellikle yüksek akımlar ve yüksek voltajlar durumunda).

Bir voltaj transformatörünün cihazı, prensip olarak, güç transformatörlerinden farklı değildir, ancak yüksüz bir modda çalışır; bu durumda dönüşüm oranı oldukça sabittir. Bu tür transformatörlerin anma sekonder gerilimi genellikle 100 V'tur. Akım trafosunun sekonder sargısı ideal olarak kısa devredir ve sekonder akım daha sonra primer ile orantılıdır. Nominal ikincil akım genellikle 5 A'dır, ancak bazen daha azdır (örn. 1 A). Akım trafolarının geleneksel tanımlarının örnekleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Pirinç. 4. Genişletilmiş şemalarda (a) ve tek hat şemalarında (b) bir akım trafosunun geleneksel tanımı

Birincisi, 29 Ağustos 1831'de elektromanyetik indüksiyon fenomenini keşfettiği dairesel bir çelik çekirdek ve iki sargıdan oluşan Michael Faraday tarafından yapılan indüksiyon halkası olarak düşünülebilir (Şekil 5). Birincil sargı açıldığında veya kapatıldığında meydana gelen hızlı bir geçici süreç sırasında, bir DC kaynağına bağlıyken, ikincil sargıda bir darbe EMF'si indüklenir. Bu nedenle böyle bir cihaz, bir darbe veya geçici transformatör olarak adlandırılabilir.

Pirinç. 5. Michael Faraday tarafından geçici bir transformatör ilkesi. i1 birincil akım, i2 ikincil akım, t zaman

Faraday'ın keşfine dayanarak, Dublin (Dublin, İrlanda) yakınlarındaki Margnooth College'da fizik öğretmeni Nicholas Callan (1799-1864), 1836'da bir kesici ve bir transformatörden oluşan bir endüksiyon bobini (kıvılcım indüktörü) inşa etti; bu cihaz, doğru akımı yüksek voltajlı alternatif akıma dönüştürebildi ve uzun kıvılcım deşarjlarına neden oldu. İndüksiyon bobinleri hızla gelişti ve 19. yüzyılda elektrik deşarjlarının incelenmesinde yaygın olarak kullanıldı. Bunlar, modern arabaların ateşleme bobinlerini içerir. İlk AC transformatör, 1876'da Paris'te yaşayan Rus elektrik mühendisi Pavel Yablochkov tarafından ark lambalarının güç devrelerinde kullanılarak patenti alındı. Yablochkov transformatörünün çekirdeği, düz bir çelik tel demetiydi, bunun sonucunda manyetik devre Faraday'ınki gibi kapalı değil, açıktı ve böyle bir transformatör diğer kurulumlarda kullanılmadı. 1885 yılında, Budapeşte fabrikası Ganz and Company (Ganz & Co.) Max Deri (172 1854-1938), Otto Titus Blathy (1860-1939) ve Karoly Zipernovsky (Karoly Zipernovsky, 1853-1942) elektrik mühendisleri bir toroidal ürettiler. tel çekirdekli transformatör ve ayrıca bu transformatörlerin kullanımına dayalı bir AC güç dağıtım sistemi geliştirdi. Aynı yıl, Amerikan elektrik mühendisi William Stanley (1858-1916) tarafından, çekirdeği E- ve I-şekilli çelik saclardan monte edilmiş daha iyi özelliklere sahip bir transformatör oluşturuldu, ardından AC sistemlerinin hızlı gelişimi Hem Avrupa'da hem Amerika'da. İlk üç fazlı transformatör 1889'da Mikhail Dolivo-Dobrovolsky tarafından inşa edildi.

Bir transformatör, elektromanyetik etkileşim yoluyla AC enerjisini bir devreden diğerine aktaran elektrikli bir cihazdır. Çoğu transformatör üç bölümden oluşur: birincil sargı, ikincil sargı ve çekirdek. Transformatör, ev ve endüstriyel cihazlar için alternatif akımı elektrik gücüne dönüştürmek için kullanılır.

Transformatörün çalışma prensibi

Transformatörler elektromanyetik etkileşim ilkesiyle çalışır. Elektromanyetik etkileşimin gerçekleşmesi için, aralarında bağıl hareketin gerçekleşmesi gereken bir manyetik alan ve bir iletkenin varlığı gereklidir.

Bir transformatörün birincil sargısına alternatif bir akım uygulandığında, sargının etrafında bir manyetik alan oluşur. Döngünün her yarısında yön değiştiren bir alternatif akım sağlandığından, manyetik alanda her saniye birden fazla genişleme ve kaybolma olur. İkincil sargı tam olarak elektromanyetik etkileşim için gerekli olan iletkendir ve manyetik alanın genişlemesi ve kaybolması bağıl hareket sağlar. Bu nedenle, her üç gereksinim de karşılandığında elektromanyetik etkileşim meydana gelir. Sonuç olarak, transformatörün sekonder sargısında bir voltaj indüklenir.

Yükseltici transformatörler, elektrikli ev ve endüstriyel devrelere kurulum için tasarlanmış güç yapılarıdır. Kurulum voltajı yukarı doğru değiştirir. Yükseltici tip transformatörlerin nasıl çalıştığı, bu tür kurulumların kullanıldığı yerler daha ayrıntılı olarak ele alınmalıdır.

işleyen

Yükseltici transformatörlerin ne olduğunu anlamak için çalışma prensibini anlamanız gerekir. Ekipman, tasarım şemaları geçiş kategorisine ait olan enerji santralleri için üretilmiştir.

Santrallerde bir yükseltici trafo, yerleşim yerlerine ve diğer tesislere belirli teknik göstergelerle akım sağlamak için kullanılır. Bir dönüştürücü olmadan, yüksek voltaj yolu boyunca kademeli olarak azalır. Nihai tüketici yetersiz elektrik alıyor olacaktır. Devredeki son santralde bu tesisat sayesinde karşılık gelen değerde elektrik alınır. Tüketici, şebekede 220 V'a kadar voltaj alır. Endüstriyel şebekeler 380 V'a kadar sağlanır.

Bir hattaki bir transformatörün çalışmasını gösteren diyagram birkaç eleman içerir. Santraldeki jeneratör 12 kV elektrik üretmektedir. Kablolardan geçerek yükseltici trafo merkezlerine gider. Buraya, hattaki göstergeyi 400 kV'a çıkarmak için tasarlanmış bir transformatör cihazı monte edilmiştir.

Trafo merkezinden yüksek voltaj hattına elektrik verilir. Daha sonra enerji, aşağı inen trafo merkezine gider. Burada 12kV'a düşüyor.

Ters etkili transformatörlerde, akım alçak gerilim iletim hattına yönlendirilir. Sonunda, başka bir redüksiyon ünitesi kurulur. Ondan 220 V göstergeli elektrik evlere, dairelere vb.

Cihazın prensibi

Bir yükseltici transformatörün nasıl çalıştığını düşünürsek, yapının temel ilkelerini anlamanız gerekir. Transformatörün temeli elektromanyetik indüksiyon mekanizmasıdır. Metal çekirdek yalıtkan bir ortamdadır. Devre iki bobin içerir. Sargı sayısı aynı değildir. Bobinler, ilk devrede ikinciden daha fazla dönüş olan göstergeyi artırabilir.

İlk devreye AC voltajı verilir. Örneğin, bu 110 (100) V ağındaki akımdır. Bir manyetik alan belirir. Çekirdekteki sargıların doğru oranı ile gücü artar. Yükseltici transformatördeki ikinci sargıdan elektrik geçtiğinde, belirli bir göstergeyle bir akım belirir. Örneğin, 220 V'luk bir ağın özelliklerinin bir göstergesi sağlanır.

Bu durumda, frekans aynı kalır. Güç kaynağı hattına doğru akım sağlamak için devreye bir dönüştürücü monte edilmiştir. Bu cihaz, yükseltme tipinin ekipmanında olabilir. Cihaz sadece voltajı değil, frekansı da değiştirmek için çalışabilir. Bazı ekipmanlara doğru akım verilir.

Çeşitler

1. Ototransformatör. Bir birleşik sargıya sahiptir.
2. Güç. Voltaj göstergesini artıran cihazlar arasında en yaygın tip.
3. Anti-rezonans. Kapalı bir tasarıma sahiptir. Özel çalışma prensibi nedeniyle kompakt boyutlara sahiptirler.
4. Topraklanmış. Sargılar bir yıldız veya zikzak şeklinde bağlanır.
5. Tepe transformatörleri. Ayrı doğru ve alternatif akım.
6. Ev. Transformatörün çalışması sırasında elektriğin özelliklerinin iyileştirilmesi küçük bir aralıkta gerçekleştirilir. Ekipmanı dalgalanmalardan, düşük ve yüksek elektrikten korumak için ev ağındaki paraziti ortadan kaldırmaya yardımcı olurlar.

Sunulan tasarımlar güç ve teknik özelliklerde farklılık gösterir.

Diğer çeşitler

Performans özelliklerine göre, sunulan ekipman başka şekillerde farklılık gösterir. Devre sayısına göre tek fazlı (ev tipi) ve üç fazlı (endüstriyel) tasarımlar vardır.

Soğutma sistemi olarak çeşitli maddeler kullanılmaktadır. Yağlı ve kuru çeşitler arasında ayrım yapın. İlk durumda, ekipman daha ucuzdur. Yağ yanıcıdır. Bunları kullanırken, kazalara karşı yüksek kaliteli koruma sağlanır. Kuru agregalar yanıcı olmayan bir madde ile doldurulur. Daha pahalıdırlar, ancak kurulum gereksinimleri sadıktır.

Soğutucunun sistemdeki sirkülasyonu cebri veya doğal olabilir. Bu yöntemlerin birleştirildiği yapılar vardır. Türlerin çeşitliliği, herkesin en uygun cihaz türünü seçmesine olanak tanır.

İşaretleme

Üreticiler, sunulan ekipman için özel bir etiketleme geliştirmiştir. Bu, kullanıcıların ve denetçilerin ekipman türünü kolayca tanımlamasını sağlar.

Genel olarak, gösterim şöyle görünür - TM / H - X, nerede:

• T - cihaz tipinin tanımı;
• M, üretici tarafından belirtilen birimin gücüdür, kVA;
• H - yüksek voltaj sargısının (HV) yanından voltaj sınıfı;
• X, GOST 15150'ye göre yerleştirme özelliklerini belirleyen iklimsel bir özelliktir.

İşaretleme diğer özellikleri içerebilir. Cihazın parametrelerini gösteren plaka gövdesine takılıdır. Ekipmanı kurarken, işaretli bilgiler görsel inceleme için erişilebilir bir yerde olmalıdır. Transformatörlerin işaretlenmesi hakkında daha fazlasını okuyun.

Onarım ve servis

Karmaşık ekipmana transformatör denir. Periyodik olarak bakımını yapmak ve gerekli olacaktır. Bu işi profesyonellere emanet etmeniz önerilir. Sadece uygun eğitime sahip bir kişi bu tür çalışmaları yapma hakkına sahiptir.

Artan ısıtma hızı, gürültünün varlığı ile transformatör devrelerini geri sarmak gerekir. Bu prosedür, elektrik mühendisliği alanında minimum düzeyde bilgi sahibi olan kalifiye olmayan bir uzman tarafından yapılabilir.

Cihaz manyetik bir sürücüye sahiptir. Bobinlerde yaygındır. İlk devre, şebekedeki elektriği azaltmaktan, ikincisi ise arttırmaktan sorumludur. Transformatörün muayenesi belirli bir teknolojiye göre yapılır.

muayene

İlk olarak, bloğun görsel bir incelemesi gerçekleştirilir. Çalışma sırasında aşırı ısınma gözlemlenirse, yüzeyde deformasyonlar, düzensizlikler ve yalıtımın şişmesi görülür. Muayene herhangi bir sapma göstermezse, cihazın giriş ve çıkışını bulmanız gerekir. Birincisi ilk bobine bağlanır. Elektrik uygulandığı anda manyetik alanın göründüğü yer burasıdır. Çıkış, ikincil sargıya bağlanır.

Çıkış sinyali filtrelenir. Bu göstergenin ölçülmesi gerekir. Gövde yapısının katlanabilir kısımları çıkarılır. Mikro devrelere erişim gereklidir. Bu, voltajı bir multimetre ile ölçmenize izin verecektir. Bu durumda, nominal göstergeleri dikkate almanız gerekecektir. Ölçüm sonucu, üreticinin belirttiği değerin %80'inden azsa, birincil devre doğru çalışmıyor.

İlk bobin cihazdan ayrılmıştır. Artık elektrik almıyor. Ardından ikincil devre kontrol edilir. Filtreleme olmadığında, ölçüm cihazından gelen güç kullanılır. Sistemde normal voltaj yoksa, ekipmanın onarılması gerekir.

Kurucu elemanların servis verilebilirliğini kontrol ettikten sonra, yapı ters sırada monte edilir. Gerekirse, ünite onarılır.

İlginç video: Bir transformatör nasıl çalışır?

Yükseltici transformatörlerin özelliklerini, çalışma prensibini göz önünde bulundurarak, güç hatlarındaki önemlerini değerlendirebiliriz. Bu tür ekipmanların kullanımı, ev ve endüstriyel ağlarda elektriğin kalitesini artırır. Her yere kurulur. Sunulan kurulum türleri bugün yüksek talep görmektedir.

Bir elektrikçiye aşina olmayan bir kişinin, bir transformatörün ne olduğunu, nerede kullanıldığını, yapısal elemanlarının amacını hayal etmesi zordur.

Genel cihaz bilgileri

Bir transformatör, elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayalı olarak, bir voltajlı değişken frekanslı bir akımı farklı bir voltajlı, ancak aynı frekanslı alternatif bir akıma dönüştürmek için tasarlanmış statik bir elektromanyetik cihazdır.

Cihazlar, insan faaliyetinin tüm alanlarında kullanılmaktadır: elektrik enerjisi endüstrisi, radyo mühendisliği, radyo-elektronik endüstrisi, ev alanı.

Tasarım

Transformatörün cihazı, tek bir manyetik akı altında, ferromıknatıstan yapılmış bir çekirdeğe sarılmış bir veya daha fazla ayrı bobinin (bant veya tel) varlığını varsayar.

En önemli yapısal parçalar aşağıdaki gibidir:

• sarma;
• çerçeve;
• manyetik devre (çekirdek);
• soğutma sistemi;
• yalıtım sistemi;
• koruyucu amaçlar, kurulum için gerekli ek parçalar, giden parçalara erişimin sağlanması.

Cihazlarda, çoğu zaman iki tür sargı görebilirsiniz: üçüncü taraf bir besleme kaynağından elektrik akımı alan birincil ve voltajın çıkarıldığı ikincil.

Çekirdek, sargıların gelişmiş ters temasını sağlar, manyetik akıya karşı azaltılmış bir dirence sahiptir.

Bazı ultra yüksek ve yüksek frekanslı cihaz türleri çekirdeksiz olarak üretilir.

Cihazların üretimi üç temel sarım konseptinde organize edilmiştir:

• zırhlı;
• toroidal;
• çok önemli.

Çubuk transformatörlerin cihazı, sargının çekirdek üzerine kesinlikle yatay olarak sarılmasını ima eder. Zırhlı cihazlarda yatay veya dikey olarak yerleştirilmiş bir manyetik devre içine alınır.

Transformatörün güvenilirliği, performansı, tasarımı ve çalışması, üretim ilkesinden herhangi bir etki olmaksızın benimsenmiştir.

Çalışma prensibi

Transformatörün çalışma prensibi karşılıklı endüksiyon etkisine dayanmaktadır. Üçüncü taraf bir elektrik tedarikçisinden birincil sargının girişlerine değişken frekanslı akımın sağlanması, çekirdekte değişken bir akı ile bir manyetik alan oluşturur, ikincil sargıdan geçer ve içinde bir elektromotor kuvvet oluşumunu indükler. Elektrik alıcısı üzerindeki sekonder sargının kısa devre yapması, elektromotor kuvvetinin etkisiyle elektrik akımının alıcıdan geçmesine neden olurken, aynı zamanda birincil sargıda bir yük akımı üretilir.

Transformatörün amacı, dönüştürülen elektrik enerjisini (frekansını değiştirmeden) tüketicilerin çalışmasına uygun bir voltaj ile primerden sekonder sargıya taşımaktır.

Türe göre sınıflandırma

Güç

Alternatif akım güç trafosu, besleme şebekelerinde ve önemli güçteki elektrik tesisatlarında elektriği dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır.

Elektrik santrallerine olan ihtiyaç, elektrikle çalışan makine ve mekanizmaların çalışması için gerekli olan ana enerji hatlarının ve son tüketicilere ulaşan şehir şebekelerinin işletme gerilimlerindeki ciddi farkla açıklanmaktadır.

ototransformatörler

Transformatörün bu tasarımdaki cihazı ve çalışma prensibi, elektromanyetik ve elektriksel temaslarının aynı anda sağlandığı için birincil ve ikincil sargıların doğrudan bağlanmasını gerektirir. Cihazların sargıları, voltajlarında farklılık gösteren en az üç terminale sahiptir.

Bu cihazların ana avantajı, iyi verimlilik olarak adlandırılmalıdır, çünkü tüm güç dönüştürülmez - bu, giriş ve çıkış voltajlarındaki küçük farklılıklar için önemlidir. Eksi - transformatör devrelerinin kendi aralarında yalıtılmaması (ayırma eksikliği).

Akım transformatörleri

Bu terim, doğrudan bir elektrik tedarikçisinden beslenen, birincil elektrik akımını ölçme ve koruma devrelerinde, sinyalleşmede, iletişimde kullanılanlar için uygun değerlere düşürmek için kullanılan bir cihazı belirtmek için kullanılır.

Cihazı galvanik bağlantıların olmamasını sağlayan elektrik akımı trafolarının primer sargısı, belirlenecek alternatif akım ile bir devreye bağlanır ve sekonder sargıya elektrikli ölçüm aletleri bağlanır. İçinden akan elektrik akımı, yaklaşık olarak birincil sargının akımının dönüşüm katsayısına bölünmesine karşılık gelir.

Gerilim transformatörleri

Bu cihazların amacı, ölçme devrelerinde gerilimi azaltmak, otomasyon ve röle korumasıdır. Çeşitli amaçlara yönelik cihazlarda bulunan bu tür koruyucu ve elektriksel ölçüm devreleri yüksek gerilim devrelerinden ayrılır.

dürtü

Bu tür transformatörler, kural olarak, önemli bir görev döngüsü ile belirli bir süre içinde tekrarı olan, şekillerindeki bir değişiklik en aza indirilmiş olarak, kısa süreli video darbelerini değiştirmek için gereklidir. Kullanım amacı, en dik kesim ve ön, sabit bir genlik göstergesi ile ortogonal bir elektrik darbesinin aktarılmasıdır.

Bu tip cihazlar için temel gereksinim, dönüştürülmüş voltaj darbelerinin şeklini aktarırken bozulma olmamasıdır. Girişe uygulanan herhangi bir voltaj biçimi, çıkışta aynı dalga biçiminde, ancak muhtemelen farklı bir aralıkta veya ters polaritede bir voltaj darbesi ile sonuçlanır.

Bölme

Bir izolasyon transformatörü nedir, tanımın kendisine dayanarak netleşir - ikincil ile elektriksel olarak bağlı olmayan (yani ayrılmış) birincil sargıya sahip bir cihazdır.

Bu tür cihazların iki türü vardır:

• güç;
• sinyalizasyon.

Güç kaynakları, toprak ve canlı parçalara beklenmedik bir senkron bağlantı veya voltaj yalıtımı arızası nedeniyle ortaya çıkan akım taşımayan elemanlar durumunda güç şebekelerinin güvenilirliğini artırmak için kullanılır.

Elektrik devrelerinin galvanik izolasyonunu sağlamak için sinyal sinyalleri kullanılır.

uzlaşma

Bu tip bir transformatörün nasıl çalıştığı adından da bellidir. Elektrik devrelerinin bireysel elemanlarının direncini dalga biçiminde en aza indirilmiş bir değişiklikle eşleştirmek için kullanılan cihazlara eşleştirme cihazları denir. Ayrıca, bu tip cihazlar, devrelerin ayrı parçaları arasındaki galvanik etkileşimleri hariç tutmak için kullanılır.

tepe transformatörleri

Pik transformatörlerinin çalışma prensibi, giriş sinüzoidalinden darbeye voltajın doğasının dönüştürülmesine dayanır. Geçişten sonraki polarite, periyodun yarısından sonra değişir.

ikiz jikle

Bir transformatör olarak amacı, cihazı ve çalışma prensibi, bu durumda kesinlikle aynı olan, zıt veya uyum içinde sarılmış bir çift benzer sargıya sahip cihazlarla tamamen aynıdır.

Bu cihaz için genellikle karşı endüktif filtre gibi bir isim de bulabilirsiniz. Bu, cihazın kapsamını gösterir - güç kaynaklarında, ses ekipmanında, dijital cihazlarda giriş voltajı filtrelemesi.

Operasyon modları

Rölantide (XX)

Böyle bir çalışma sırası, ikincil ağ açılarak gerçekleştirilir, ardından içindeki elektrik akımı akışı durur. Birincil sargıda boşta bir akım akar, bileşen elemanı bir mıknatıslama akımıdır.

İkincil akım sıfır olduğunda, birincil sargıdaki elektromotor endüksiyon kuvveti, besleme kaynağının voltajını tamamen değiştirir ve bu nedenle, yük akımları kaybolduğunda, birincil sargıdan akan akımın değeri, mıknatıslama akımına karşılık gelir.

Transformatörlerin boşta çalışmasının işlevsel amacı, en önemli parametrelerini belirlemektir:

• dönüşüm göstergesi;
• Manyetik devredeki kayıplar.

Yük modu

Mod, birincil devrenin girişlerine voltaj uygulandığında ve ikincil olarak yük bağlandığında cihazın çalışması ile karakterize edilir. Yükleme akımı "ikincil" ve birincil olarak - toplam yük akımı ve yüksüz akımdan geçer. Bu çalışma modu, cihaz için baskın olarak kabul edilir.

Transformatörün ana modda nasıl çalıştığı sorusu, endüksiyon EMF'sinin temel yasası ile cevaplanır. Prensip şu şekildedir: ikincil sargıya bir yük uygulamak, ikincil devrede çekirdekte bir yükleme elektrik akımı oluşturan bir manyetik akı oluşumuna neden olur. Birincil sargı tarafından oluşturulan akımının tersi yönde yönlendirilir. Birincil devrede, elektrik tedarikçisinin ve indüksiyonun elektromotor kuvvetlerinin paritesine uyulmaz; birincil sargıda, manyetik akı orijinal değerine dönene kadar elektrik akımı arttırılır.

Kısa devre (kısa devre)

Sekonder devre kısa devre olduğunda cihaz bu moda geçer. Kısa devre, özel bir yük türüdür, uygulanan yük - ikincil sargının direnci tektir.

Transformatörün kısa devre modunda çalışma prensibi aşağıdaki gibidir: birincil sargıya küçük bir alternatif voltaj gelir, sekonder terminalleri kısa devre yapar. Girişteki voltaj, kapatma akımının büyüklüğü, cihazın nominal elektrik akımının büyüklüğüne karşılık gelecek şekilde ayarlanır. Gerilimin büyüklüğü, sargıların ısınmasına ve ayrıca aktif dirence atfedilebilen enerji kayıplarını belirler.

Bu mod, ölçüm cihazları için tipiktir.

Cihaz çeşitliliğine ve transformatör tiplerine dayanarak, bugün hem sivil şebekeler hem de endüstriyel şebekeler için tüketici için gerekli olan voltaj değerlerinin kararlılığı ve elde edilmesi sayesinde hemen hemen her yerde kullanılan yeri doldurulamaz cihazlar olduklarını güvenle söyleyebiliriz. , sağlanır.

Transformatör (lat. dönüştürmek, değiştirme, dönüştürme), elektromanyetik indüksiyon kullanarak elektrik enerjisini bir sistemden diğerine frekansını değiştirmeden dönüştüren elektromanyetik bir cihazdır, elektrik sistemlerinin ayrılmaz bir parçasıdır. Transformatörler, elektronik bir cihazın içindeki küçükten, elektrik şebekelerinde kullanılan büyüklere, birkaç megawatt'a kadar her boyutta olabilir.

Tarih

Transformatörün çalışmasının dayandığı elektromanyetik indüksiyon yasası, 1831'de Faraday tarafından keşfedildi. Aynı yıl, Faraday, transformatörün ilk prototipi olan "indüksiyon halkasını" tanıttı. Elektromanyetik indüksiyon ilkesini göstermek için kullandı ve içinde herhangi bir pratik uygulama görmedi.

İlk "indüksiyon bobini", 1836'da İrlanda Ulusal Üniversitesi Maynooth'ta Nicholas Joseph Callan tarafından icat edildi. Callan, sekonder sargıdaki sarım sayısının ana sargıdaki sarım sayısına göre artmasının voltajı arttırdığını fark eden ilk araştırmacılardan biriydi.

1830 ve 1870 yılları arasında, çoğunlukla deneme yanılma yoluyla endüksiyon bobinleri üzerine yapılan araştırmalar, transformatörün nasıl çalıştığını belirlemeye yardımcı oldu. 1848'de Fransız mühendis G. Rumkorf, transformatörün prototipi haline gelen özel bir endüksiyon bobini sundu. Pratik cihazlar 1880'e kadar ortaya çıkmadı, ancak sonraki on yıl boyunca transformatörler elektriğin gelişmesinde önemli bir rol oynadı.

1876'da Rus mühendis Pavel Nikolayevich Yablochkov, bir dizi indüktöre dayalı bir aydınlatma sistemi icat etti. Bobinlerin birincil sargısı bir AC güç kaynağına ve ikincil sargı birkaç lambaya bağlandı. Sistemde kullanılan bobinler trafo gibi çalıştı. Patent, "tek bir güç kaynağından farklı yoğunluklarda farklı ışık noktalarından oluşan bir kaynak" belirtti.

1882'de Londra'da Lucien Galard ve John Gibbs ilk önce bir "ikincil jeneratör" - metal çekirdekli bir cihaz tanıttı ve ardından fikri Amerikan Westinghouse Electric şirketine sattı. Benzer bir sistem, elektrikli aydınlatma sistemlerinde kullanıldığı İtalya'nın Torino kentinde geliştirildi.

1883 yılında, Macar şirketi "Ganz & K" dan bir grup mühendis, transformatör tasarımlarının daha da geliştirilmesinde önemli bir rol oynayan kapalı bir manyetik devre transformatörü geliştirdi ve piyasaya sürdü. Avusturya ve Macaristan'da aydınlatma ekipmanı üretimi için kullanıldılar.

1880'lerin sonlarında Westinghouse Electric mühendisleri, yağ soğutmalı bir transformatör soğutma sistemi geliştirdiler. Transformatörün ana elemanları, soğutma için yağ içeren kaplara yerleştirildi ve bu da sargı yalıtımının verimliliğini önemli ölçüde artırmayı mümkün kıldı. Aynı Amerikan şirketi, transformatörü ticari amaçlarla kullanmaya başladı ve bu, birçok bilim adamının bu cihaza daha fazla ilgi duymasına neden oldu. Önümüzdeki 40 yılda, transformatör cihazı defalarca geliştirildi: üç fazlı bir transformatörün icadı, kullanılan malzemelerin bileşimine silikon eklenmesi ve diğerleri.

Çalışma prensibi ve temel unsurlar

Bir transformatör, belirli bir seviyedeki bir AC voltajını farklı bir seviyedeki bir AC voltajına dönüştüren bir cihazdır. Bir transformatörün çalışması iki temel ilkeye dayanır: elektromanyetizma ve elektromanyetik indüksiyon. Bir transformatör tipik olarak aynı çekirdek üzerine sarılmış iki yalıtılmış iletken malzeme bobininden oluşur. Çekirdek, kural olarak, manyetik akıyı optimize eden bir alaşım olan elektrik çeliğinden yapılmıştır. Birincil sargı, harici bir kaynaktan voltaj ile beslenir. Birincil sargıdaki alternatif akım bir manyetik akı oluşturur. Bu akı, ikincil sargıda bir elektromotor kuvvetin ortaya çıkmasına neden olan elektromanyetik indüksiyona neden olacaktır. Sekonder sargıdaki voltaj, doğrudan sarım sayısının birincil sargının sarım sayısına oranına bağlıdır.

Transformatörün ana bileşenleri şunlardır: manyetik devre, sargı, sargı çerçevesi, yalıtım, soğutma sistemi ve diğer yardımcı elemanlar.

Transformatörün (manyetik devre) manyetik sistemi, yüksek manyetik geçirgenliğe sahip silikon içeren ferritik çelik alaşımlarından yapılmıştır. Transformatör içindeki manyetik akıyı lokalize etmek için tasarlanmıştır. Yapı, her biri arasında yalıtkan bir tabaka, ince bir bant, birkaç "at nalı" vb. olan bir dizi ince plakadan oluşabilir. Tüm düğümleri tek bir yapıya tutturmak için gerekli tüm parçalarla birlikte manyetik sistem denir. transformatör çekirdeği

Sargı, bir elektrik devresi oluşturan bir çekirdeğin (dönüşlerin) etrafına sarılmış bir elektrik iletkenleri topluluğudur. Her dönüşün toplam elektrik akımı, transformatörün toplam elektromotor kuvvetini belirler. Daha fazla dönüş daha yüksek voltaja neden olur. Üç fazlı bir transformatörün sargısı, birbirine bağlı üç fazın her birinin bir dizi sargısıdır. Transformatörün sargısında kullanılan malzeme olarak, uygulaması dikkate alınarak iletken metaller ve alaşımlar kullanılmaktadır.

Tipik olarak bir kare iletken eleman (çekirdek) kullanılır. Daha güçlü transformatörler için, sargının işleyişini iyileştirmek için çekirdeğin kesiti birkaç paralel iletken elemana bölünebilir. Her bir çekirdek, ince (birkaç mikrometre) yağlı kağıt veya emaye ile yalıtılmıştır.

Transformatörde aşırı ısınma ve kayıpları önlemek için bir soğutma sistemi kullanılır. Düşük voltajlı transformatörler, yalıtkan sentetik reçineler kullanan "kuru" bir soğutma sistemi kullanır. Daha yüksek voltaj transformatörleri, aşırı ısıyı gidermek için genellikle mineral yağ olan yağ kullanır.

Ana transformatör türleri

Elektrik şebekelerinde elektriği dönüştürmek için bir güç transformatörü kullanılır. "Güç" adı, yüksek voltajla çalışma yeteneğini ifade eder. Kullanımları, gerekli gücü son tüketiciye ulaştırmak için gereklidir. Elektrik hatlarındaki voltaj 750 kV'a ulaşabilirken, son kullanım şebekesinde elektrikli cihazların çalışması için gerekli voltaj 220 ile 380 V arasında değişmektedir. Çalışmasını sağlamak için bir veya birden fazla sekonder sargı kullanılmaktadır. Transformatör aşırı ısınırsa yangını önlemek için genellikle bir sigorta kullanılır.

Ototransformatör - birincil ve ikincil sargıların seri bağlantısına sahip bir varyant. Bu nedenle, sargılar arasındaki bağlantı sadece elektromanyetik değil, aynı zamanda elektrikseldir. Böyle bir transformatör daha küçük ve daha ucuzdur, giriş ve çıkış arasında küçük bir farkla voltajı dönüştürmek için kullanılır. Yüksek verimliliğe sahiptir. Dezavantajı, sargılar arasında galvanik izolasyon olmamasıdır.

Akım trafosu, kaynağın primer akımını koruma, ölçüm, sinyalizasyon vb. için gerekli değere düşürmek için kullanılır. Primer sargı ölçülecek veya korunacak alternatif akım devresine, sekonder ise ölçüm cihazına bağlanır.

Bir gerilim trafosu, uygulama açısından bir akım trafosuna benzer. Ölçüm devrelerinde yüksek voltajı dönüştürmek için kullanılır. Ayrıca darbe transformatörleri, izolasyon, eşleştirme, tepe transformatörü, transfluxor da vardır.

Hedefimiz St. Petersburg'daki kendi FabLab'ımız!
Haberleri takip edin!