Ang transpormer ay isang electromagnetic device na ginagamit upang i-convert ang alternating current ng isang boltahe at frequency sa alternating current ng magkaibang (o katumbas) na boltahe at ang parehong frequency.
Nilalaman
Ang aparato at pagpapatakbo ng transpormer
Sa pinakasimpleng kaso transpormer naglalaman ng isang pangunahing paikot-ikot na may bilang ng mga pagliko W1 at isang sekundarya na may bilang ng mga pagliko W2. Ang enerhiya ay ibinibigay sa pangunahing paikot-ikot, ang pagkarga ay konektado sa pangalawa. Ang paglipat ng enerhiya ay ginagawa sa pamamagitan ng electromagnetic induction. Upang mapahusay ang electromagnetic coupling, sa karamihan ng mga kaso, ang mga windings ay inilalagay sa isang closed core (magnetic circuit).
Kung ang isang alternating boltahe U ay inilapat sa pangunahing paikot-ikot1, pagkatapos ay isang alternating current I1, na lumilikha ng magnetic flux Ф ng parehong anyo sa core.Ang magnetic flux na ito ay nag-uudyok ng EMF sa pangalawang paikot-ikot. Kung ang isang load ay konektado sa pangalawang circuit, isang pangalawang kasalukuyang I2.
Ang boltahe sa pangalawang paikot-ikot ay tinutukoy ng ratio ng mga pagliko W1 at w2:
U2=U1*(W1/W2)=U1/k, kung nasaan ang k ratio ng pagbabago.
Kung k<1, U2>U1, at ang naturang transpormer ay tinatawag na step-up. Kung k>1, kung gayon ang U2<U1, ganyan ang transpormer ay tinatawag na hakbang pababa. Dahil ang output power ng transpormer ay katumbas ng input power (binawasan ang mga pagkalugi sa mismong transpormer), masasabi nating Pout \u003d Pin, U1*Ako1=U2*Ako2 at ako2=I1*k=ako1*(W1/W2). Kaya, sa isang lossless transpormer, ang input at output voltages ay direktang proporsyonal sa ratio ng paikot-ikot na mga liko. At ang mga alon ay inversely proportional sa ratio na ito.
Ang isang transpormer ay maaaring magkaroon ng higit sa isang pangalawang paikot-ikot na may iba't ibang mga ratio. Kaya, ang isang transpormer para sa pagpapagana ng mga kagamitan sa lampara ng sambahayan mula sa isang 220 volt network ay maaaring magkaroon ng isang pangalawang paikot-ikot, halimbawa, 500 volts sa pagpapagana ng mga anode circuit at 6 na bolta para sa mga incandescent circuit. Sa unang kaso k<1, sa pangalawa - k>1.
Ang transpormer ay gumagana lamang sa alternating boltahe - para sa paglitaw ng EMF sa pangalawang paikot-ikot, ang magnetic flux ay dapat magbago.
Mga uri ng mga core para sa mga transformer
Sa pagsasagawa, ang mga core ay hindi lamang ng ipinahiwatig na hugis ang ginagamit. Depende sa layunin ng aparato, ang mga magnetic circuit ay maaaring isagawa sa iba't ibang paraan.
Mga core ng baras
Ang mga magnetic circuit ng mga low-frequency na mga transformer ay gawa sa bakal na may binibigkas na magnetic properties.Upang bawasan ang mga eddy currents, ang core array ay binuo mula sa magkahiwalay na mga plate na electrically isolated mula sa isa't isa. Upang magtrabaho sa mataas na frequency, ginagamit ang iba pang mga materyales, halimbawa, mga ferrite.
Ang core na isinasaalang-alang sa itaas ay tinatawag na core at binubuo ng dalawang rods. Para sa mga single-phase transformer, ginagamit din ang three-rod magnetic circuits. Mayroon silang mas kaunting magnetic leakage flux at mas mataas na kahusayan. Sa kasong ito, ang parehong pangunahin at pangalawang windings ay matatagpuan sa gitnang baras ng core.
Ang mga three-phase transformer ay ginawa din sa mga three-rod core. Mayroon silang pangunahin at pangalawang paikot-ikot ng bawat yugto, bawat isa ay matatagpuan sa sarili nitong core. Sa ilang mga kaso, ginagamit ang five-rod magnetic circuits. Ang kanilang mga paikot-ikot ay matatagpuan sa eksaktong parehong paraan - bawat pangunahin at pangalawa sa sarili nitong baras, at ang dalawang matinding rod sa bawat panig ay inilaan lamang para sa pagsasara ng mga magnetic flux sa ilang mga mode.
nakabaluti
Sa armored core, ang mga single-phase transformer ay ginawa - ang parehong mga coils ay inilalagay sa gitnang core ng magnetic circuit. Ang magnetic flux sa naturang core ay nagsasara nang katulad sa isang three-rod construct - sa pamamagitan ng mga dingding sa gilid. Napakaliit ng leakage flux sa kasong ito.
Ang mga bentahe ng disenyo na ito ay kinabibilangan ng ilang pagtaas sa laki at timbang dahil sa posibilidad ng mas siksik na pagpuno ng core window na may paikot-ikot, kaya kapaki-pakinabang na gumamit ng mga nakabaluti na core para sa paggawa ng mga low-power na mga transformer. Nagreresulta din ito sa isang mas maikling magnetic circuit, na humahantong sa isang pagbawas sa mga pagkawala ng walang-load.
Ang kawalan ay mas mahirap na pag-access sa mga windings para sa rebisyon at pagkumpuni, pati na rin ang pagtaas ng pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura ng pagkakabukod para sa mataas na boltahe.
Toroidal
Sa mga toroidal core, ang magnetic flux ay ganap na sarado sa loob ng core, at halos walang leakage magnetic flux. Ngunit ang mga naturang transformer ay mahirap i-wind, kaya bihira itong ginagamit, halimbawa, sa mga low-power adjustable na autotransformer o sa mga high-frequency na device kung saan mahalaga ang noise immunity.
Autotransformer
Sa ilang mga kaso, ipinapayong gamitin ang mga naturang mga transformer, na hindi lamang isang magnetic na koneksyon sa pagitan ng mga windings, kundi pati na rin isang elektrikal. Iyon ay, sa mga step-up na device, ang pangunahing paikot-ikot ay bahagi ng pangalawa, at sa mga step-down na device, ang pangalawang bahagi ng pangunahin. Ang ganitong aparato ay tinatawag na autotransformer (AT).
Ang isang step-down na autotransformer ay hindi isang simpleng divider ng boltahe - ang magnetic coupling ay kasangkot din sa paglipat ng enerhiya sa pangalawang circuit.
Ang mga pakinabang ng mga autotransformer ay:
- mas maliit na pagkalugi;
- ang posibilidad ng maayos na regulasyon ng boltahe;
- mas maliit na mga tagapagpahiwatig ng timbang at laki (mas mura ang isang autotransformer, mas madaling dalhin ito);
- mas mababang gastos dahil sa mas maliit na kinakailangang halaga ng materyal.
Kasama sa mga disadvantage ang pangangailangan na gumamit ng pagkakabukod ng parehong windings, na idinisenyo para sa mas mataas na boltahe, pati na rin ang kakulangan ng galvanic na paghihiwalay sa pagitan ng input at output, na maaaring ilipat ang mga epekto ng atmospheric phenomena mula sa pangunahing circuit patungo sa pangalawang. Sa kasong ito, ang mga elemento ng pangalawang circuit ay hindi maaaring saligan.Gayundin, ang kawalan ng AT ay itinuturing na tumaas na mga short-circuit na alon. Para sa mga three-phase autotransformer, ang mga windings ay karaniwang konektado sa isang bituin na may grounded neutral, ang iba pang mga scheme ng koneksyon ay posible, ngunit masyadong kumplikado at masalimuot. Ito rin ay isang kawalan na nagpapaliit sa saklaw ng mga autotransformer.
Application ng mga transformer
Ang pag-aari ng mga transformer na tumaas o bumaba ng boltahe ay malawakang ginagamit sa industriya at sa pang-araw-araw na buhay.
Pagbabago ng boltahe
Ang iba't ibang mga kinakailangan ay ipinapataw sa antas ng pang-industriya na boltahe sa iba't ibang yugto. Kapag bumubuo ng kuryente, hindi kapaki-pakinabang na gumamit ng mga generator ng mataas na boltahe para sa iba't ibang mga kadahilanan. Samakatuwid, halimbawa, ang mga generator para sa 6 ... 35 kV ay ginagamit sa mga hydroelectric power station. Upang maghatid ng kuryente, sa kabaligtaran, kailangan mo ng mas mataas na boltahe - mula 110 kV hanggang 1150 kV, depende sa distansya. Dagdag pa, ang boltahe na ito ay muling nabawasan sa antas ng 6 ... 10 kV, na ibinahagi sa mga lokal na substation, mula sa kung saan ito ay nabawasan sa 380 (220) volts at dumating sa end consumer. Sa mga gamit sa sambahayan at pang-industriya, dapat din itong ibaba, kadalasan sa 3 ... 36 volts.
Ang lahat ng mga operasyong ito ay isinasagawa gamit ang gamit ang mga power transformer. Maaari silang maging tuyo o nakabatay sa langis. Sa pangalawang kaso, ang core na may windings ay inilalagay sa isang tangke na may langis, na isang insulating at cooling medium.
Galvanic na paghihiwalay
Ang galvanic isolation ay nagdaragdag sa kaligtasan ng mga electrical appliances. Kung ang aparato ay hindi direktang pinapagana mula sa isang 220 volt network, kung saan ang isa sa mga conductor ay konektado sa lupa, ngunit sa pamamagitan ng isang 220/220 volt transpormer, pagkatapos ay ang supply boltahe ay mananatiling pareho.Ngunit sa sabay-sabay na pagpindot sa lupa at pangalawang kasalukuyang nagdadala ng mga bahagi ng circuit para sa daloy ng kasalukuyang, walang kasalukuyang daloy, at ang panganib ng electric shock ay magiging mas mababa.
Pagsukat ng boltahe
Sa lahat ng mga electrical installation kinakailangan na kontrolin ang antas ng boltahe. Kung ang isang klase ng boltahe hanggang sa 1000 volts ay ginagamit, pagkatapos ay ang mga voltmeter ay direktang konektado sa mga live na bahagi. Sa mga de-koryenteng pag-install na higit sa 1000 volts, hindi ito gagana - ang mga device na makatiis ng ganoong boltahe ay nagiging masyadong malaki at hindi ligtas kung sakaling magkaroon ng pagkasira ng pagkakabukod. Samakatuwid, sa mga naturang sistema, ang mga voltmeter ay konektado sa mataas na boltahe na mga konduktor sa pamamagitan ng mga transformer na may isang maginhawang ratio ng pagbabagong-anyo. Halimbawa, para sa 10 kV network, ginagamit ang mga transformer ng instrumento 1:100, ang output ay isang karaniwang boltahe ng 100 volts. Kung ang boltahe sa pangunahing paikot-ikot ay nagbabago sa amplitude, sabay-sabay itong nagbabago sa pangalawa. Ang sukat ng voltmeter ay karaniwang nagtapos sa pangunahing hanay ng boltahe.
Ang transpormer ay isang medyo kumplikado at mahal na elemento para sa produksyon at pagpapanatili. Gayunpaman, sa maraming lugar ang mga device na ito ay kailangang-kailangan, at walang alternatibo sa kanila.
Mga katulad na artikulo:
