Princíp činnosti transformátorov a ich účel

Transformátory - konvertory elektrickej energie. Používajú sa vo väčšine elektrických spotrebičov, v elektrických sieťach, automatizačných zariadeniach, domácich spotrebičoch a komunikačných zariadeniach. Princíp transformátorov je založený na Faradayovom zákone elektromagnetického indukovania.

Usporiadanie transformátora

Štrukturálne transformátor pozostáva z jedného alebo viacerých izolovaných vinutia, ktoré sú navinutá na feromagnetického jadra. V najjednoduchšom režime je, že primárne a sekundárne vinutie. Napätie na primárne, sekundárne sa odstráni. Pod vplyvom striedavého prúdu, ktorý sa privádza do primárneho vinutia, magnetický obvod je vytvorený sínusového magnetického toku F. prenikajúce cievkou, vyvoláva v primárnom vinutí samoindukčné elektromotorické napätie (EMF), a na sekundárnej - indukované elektromotorické napätie.

Obe tieto elektromotorické sily sú indukované magnetickým tokom F, preto EMF (E) je rovnaký v každom kole. Otočné sú zapojené do série, preto EMF primárneho vinutia bude E1 = E · w1. Pre sekundárny je to vzťah: E2 = E · w2, kde w1, w2 je počet závitov.

Pri otvorenom sekundárnom vinutie prúd neprúdi do neho a napätie na koncoch sa rovná emf, U2 = E2. Pri malom prúde v primárnom vinutí budú straty zanedbateľné a U1 ≈ E1. Nahradíme E1 a E2 a potom pomer stresu vyjadruje určitá konštanta K, nazývaná transformačný koeficient U1 / U2 = E1 / E2 = w1 / w2 = K.

Typy snímačov

Účel a princíp činnosti transformátory sú schopnosť zvyšovať a znižovať napätie, meniť počet fáz, konvertovať frekvenciu. V závislosti od vykonaných funkcií sú transformátory rozdelené na tieto typy:

• Inštalácie výkonových transformátorov. Generátory v elektrárňach generujú vysokonapäťovú energiu 6-24 kV. Aby sa predišlo veľkým stratám elektrických vedení, je potrebné zvýšiť napätie na 750 kV. Na distribúciu energie medzi koncovými užívateľmi je potrebné znížiť napätie na 380 V. Napájacie transformátory vykonávajú tieto úlohy transformácie napätia.
• Nastavenia prúdu transformátora. Používajú sa na meranie elektrických obvodov. Primárne vinutie je pripojené k okruhu, kde sa má merať prúd a sekundárne vinutie sa používa na pripojenie meracích zariadení. V sekundárnom vinutí je prúd úmerný primárnemu prúdu.
• Nastavenie napätia transformátora. Premeniť vysoké napätie na nízke.

Zariadenia na zváranie transformátorov. Používajú sa v zváracích agregátoch. Premeniť vysoké napätie na nízke, zatiaľ čo prúd stúpa na tisíce ampérov.

• Autotransformers. Obidva vinutia sú pripojené, magnetické aj elektrické pripojenie.
• Inštalácie impulzných transformátorov. Slúži na konverziu impulzných signálov.

Podľa počtu vinutia sú rozlíšené:

• Inštalácie s dvoma vinutiami.
• Trojvinutie.
• Inštalácie viacfázových transformátorov.

Podľa návrhu sú transformátory suché a olejové. Pri prevádzke transformátorových zariadení dochádza k tepelným stratám. Pri nízkoenergetických agregátoch sú malé, tam sa používa vzduchové chladenie. Jedná sa o suché transformátory. Olejové transformátory sú silnejšie a vyžadujú chladenie kvapalinou. Na tento účel sú umiestnené v nádržiach s transformátorovým olejom, čo prispieva k úplnejšiemu chladeniu a zlepšuje izoláciu. Olejové jednotky sú určené na prevádzku pri napätí nad 6 000 V.

Režimy prevádzky transformátorových zariadení

Všetky zariadenia môžu pracovať v pohotovostnom režime, pod zaťažením a skratom. Voľnobeh je prevádzkové podmienky, pri ktorých nie je zaťaženie, sekundárne vinutie je otvorené. V tomto režime sa vypočítajú nasledujúce hodnoty:

• Koeficienty transformácie.
• Odpor magnetizačnej vetvy. Na tento účel sa voltmetr mení na sekundárne vinutie. Odpor musí byť taký, aby veľkosť prúdu bola minimálna.
• Faktor výkonu.
• Skrat - prevádzkové podmienky, pri ktorých sú pripojené konce sekundárneho vinutia. Ak je zariadenie v prevádzke, skrat je núdzový režim. Primárne a sekundárne prúdy sa zvyšujú desiatky krát. Aby sa zabránilo nehode, aktivujú sa ochranné mechanizmy.

Za skúšobných podmienok skratové napätie. Toto je pas charakteristický pre jednotku. Na určenie charakteristiky pripojte konce sekundárneho vinutia a napätie na primárnom vinutie sa zníži tak, aby prúd neprekročil nominálne hodnoty.

Pri takýchto skúškach, spolu s testmi na voľnobeh, sa určí účinnosť jednotiek.

Kritériá pre výber zariadenia

Pri nákupe transformátorového zariadenia je potrebné zvážiť jeho hlavné parametre:

• Napätie.
• Koeficient transformácie.
• Úhlová chyba pre prúdové transformátory.

Takisto sa berú do úvahy prevádzkové podmienky. Veľmi dôležité pre výber oblasti použitia, zaťaženia a skratového napätia. Zvlášť je potrebné riadne prevádzkovať zariadenia. Existujú štandardy pre spustenie, nastavovanie a používanie jednotiek. Hlavným bodom je údržba jednotiek, v ktorých sa má kontrolovať odpor na vinutí a prúd.

Pravidelne kontrolujte hladinu oleja a čistotu izolácie. Ak sú splnené všetky požiadavky predpisov pre inštaláciu a údržbu jednotiek, zabezpečí sa prevádzková bezpečnosť a záručná životnosť zariadení.