Принцип Transformer:все, что вам следует знать

Принцип трансформатора является одним из наиболее важных электрических компонентов в энергосистеме переменного тока. Сегодня во многих схемах используются трансформаторы, которые необходимы и составляют основу того, как мы питаем все.
В этой статье вы узнаете о его принципе работы, базовой структуре и применении, чтобы вы могли найти трансформатор, подходящий для ваших нужд!

В этой статье вы узнаете о его принципе работы, базовой структуре и применении, чтобы вы могли найти трансформатор, подходящий для ваших нужд!

1. Что такое трансформер?

Трансформатор — это электрическое устройство, используемое для передачи электрической энергии от одной электрической цепи к другой. Более того, он поддерживает коэффициент мощности равным единице и обеспечивает неизменность уровней напряжения в обеих цепях.

2. Типы трансформеров:

Типы классификаций трансформаторов следующие:

(Схемы трансформаторов)

На основе конструкции

1. Трансформатор с сердечником. Компоненты сердечника могут состоять из ламинированных листов стали, листов кремнистой стали или сплава железа, такого как кремнистая сталь. Также имеет цилиндрические витки проволоки в качестве обмоток с обмотками низкого напряжения, расположенными ближе к сердечнику.
2. Трансформатор корпусного типа — это трансформатор, в котором все сердечник, обмотка и изоляция размещены внутри алюминиевой или стальной оболочки. В основном имеет прямоугольную форму.

В зависимости от типа источника

1. Однофазный трансформатор. Этот тип представляет собой устройство с одной обмоткой, в котором одна катушка подключена к первичной обмотке, а другая — к вторичной обмотке трансформатора.
2. Трехфазный трансформатор – состоит из трех катушек, прикрепленных к каждой стороне сердечника. Причем каждое соединение катушек выполнено таким образом, что они создают взаимно перпендикулярные магнитные поля.
3. Автотрансформатор. В этом типе используются две обмотки с каждой стороны для повышающего и понижающего преобразования напряжения.

(Масляный трансформатор)

В зависимости от типа охлаждения

1. Масляные трансформаторы. Тепло, выделяемое электрическим током, рассеивается через масло.
2. Трансформатор с воздушным сердечником — трансформатор, в котором тепло, выделяемое электрическим током, рассеивается по воздуху.

На основании их использования

1. Трансформатор тока. Используется для измерения очень высоких токов при передаче электроэнергии.
2. Трансформатор напряжения. Измеряет очень высокое напряжение переменного тока.

В зависимости от цели

1. Повышающий трансформатор - обеспечивает функцию изменения уровня напряжения с низкого на высокий.
2. Понижающий трансформатор - обеспечивает функцию изменения уровня напряжения с высокого на низкий.

(трансформатор высокого напряжения)

3. Применение трансформеров

Приложения Трансформеры находятся в:

• Во-первых, промышленное и лабораторное использование и регулирование напряжения в энергосистемах для увеличения или уменьшения напряжения питания.
• Во-вторых, электроэнергия генерация и распределение, а также горнодобывающая, нефтегазовая промышленность.
• В-третьих, повышать или понижать переменное напряжение линий электропередач.
• Использование радиотехнологий для повышения или понижения уровня высокочастотных сигналов для передачи на большие расстояния без потери мощности сигнала. Часто встречается в аудиотрансформаторах и коммерческих трансформаторах.
• Наконец, схемы силовой электроники, где они могут работать как автоматические регуляторы напряжения.

4. Основные конструкции трансформатора

(Конструкции-трансформеры)

Структуры базового преобразователя включают:

• Ламинированное ядро; состоит из ламинированных кусков железа, расположенных таким образом, чтобы обеспечить минимальный путь для магнитного потока. Также сердечник действует как замкнутая магнитная цепь.
• Основной обмотка; размещены вокруг сердечника в любом направлении и изолированы от сердечника. Катушки представляют собой медные провода.
• Вторичная обмотка; размещены вокруг первичной обмотки и изолированы от нее, как в том же направлении, так и с полярностью, обратной полярности первичной обмотки.

Базовая конструкция трансформатора :

Трансформатор состоит из двух или более катушек (обмоток), намотанных на многослойный стальной сердечник. Входные обмотки (первичная обмотка) подключаются к одному выводу источника питания. А выходные обмотки (вторичная обмотка) подключаются через цепь нагрузки.

(Ручная работа над компонентами)

Ниже приведены основные этапы создания трансформатора:

• Во-первых, изготовление первичной и вторичной катушек. Используйте изоляционную ленту или эмалевое покрытие, чтобы отделить обмотки этих катушек друг от друга.
• Затем монтируются эти катушки на общий сердечник из мягкого железа, состоящий из сильно ламинированных листов кремнистой стали, обернутых изоляционной лентой для уменьшения потерь на вихревые токи. Соединение этих пластин сердечника трансформатора выполнено в виде полос. Важно отметить, что листы должны иметь высокое содержание кремния, чтобы снизить потери на гистерезис. <сильный> Кроме того, первичная катушка соединяется с одним концом сердечника, а другой — со вторичной катушкой. Также вам потребуются подходящие втулки при изоляции и выводе клемм из бака трансформатора.
• Защитные катушки — используются для защиты первичной обмотки от электромагнитных воздействий, вызванных наведенными напряжениями в трансформаторах, которые могут вызвать катастрофический отказ трансформатора. Аналогично это делается путем наматывания дополнительных изоляционных лент с обеих сторон этих катушек.

5. Принцип работы трансформатора

Основным принципом работы трансформаторов является закон электромагнитной индукции Фарадея:N*dΦ/dt (закон Фарадея), где N — число витков катушки.

(Закон Фарадея)

Закон гласит, что электрический поток индуцируется в замкнутой цепи, когда связанный с ней магнитный поток изменяется. Это явление возникает из-за взаимной индуктивности токов, присутствующих в этих двух цепях. Вот объяснение:

Когда электрический ток протекает через первичную обмотку, он создает вокруг этой обмотки магнитное поле. Следовательно, создает магнитный поток вокруг первичной катушки также. Затем сердечник трансформатора обеспечивает путь для этого потока для соединения обмоток. Однако не все потоки связаны со вторичной обмоткой и поэтому называются потоками рассеяния. После этого возникает индукция напряжения на вторичной обмотке. Это происходит из-за взаимной индукции между катушками, намотанными на общий железный сердечник, за счет связи в магнитном сердечнике.

Этот процесс создает ЭДС индукции, поскольку он пытается противодействовать протекающему через него току и наоборот. Наведенное напряжение во вторичной обмотке действует как нагрузка на первичную обмотку.

НБ; Трансформатор — это статическое устройство; таким образом, изменение уровней напряжения происходит из-за магнитной индукции, а не из-за движения его твердых материалов.

Теперь давайте рассмотрим важные термины. при работе с трансформаторами.

(Медные обмотки)

Коэффициент трансформации в трансформаторах

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной катушка. Это число показывает, во сколько раз снижается уровень напряжения в первичной цепи после понижения через трансформатор.

Его представление X/Y. «X» обозначает количество витков в первичной обмотке (Np), а «Y» обозначает количество витков во вторичной обмотке (Ns). Предположим, что это идеальный трансформатор.

Формула; Np/Ns=n=Коэффициент поворота

Например, если в первичной обмотке 100 витков, а во вторичной — 50 витков, это соотношение выражается как 100/50.

Это означает, что трансформатор с повышающим коэффициентом будет иметь меньше витков на вторичной стороне, чем на первичной. Однако для трансформатора с понижающим коэффициентом верно обратное.

(обмотки трансформатора)

Коэффициент трансформации

Отношение вторичного напряжения к первичному напряжению является коэффициентом трансформации. Коэффициент преобразования напряжения выражается в вольт/вольт или ампер/ампер, и это зависит от типа нагрузочного резистора, подключенного к вторичной обмотке.

Формула расчета;

Коэффициент трансформации =(V/V или V/A вторичный нагрузочный резистор)/(V первичный или A первичный)

Например; Напряжение на вторичной обмотке равно 100 вольт, а ток, протекающий через нее, равен 20 ампер. Тогда коэффициент трансформации этой конкретной схемы будет 100/20.

НБ; Максимальный уровень тока или напряжения на вторичная обмотка в трансформаторе относится к номинальному току или напряжению. Этот рейтинг вторичной цепи определяет его максимальную работоспособность. И определяет, подходит ли он для приложений с высоким напряжением или слабым током.

(Трансформатор и электрические компоненты)

Эффективность трансформатора

Это отношение работы, выполненной трансформатором на подводимой мощности к той, что вырабатывается во вторичной обмотке.

Его выражение в процентах.

Формула:

Эффективность =(Выходная мощность/Входная мощность) x 100

Например, рассмотрим входную мощность трансформатора 100 Вт, а вторичная обмотка генерирует 80 Вт. Тогда КПД трансформатора этой конкретной схемы будет 80%.

Это означает, что потери энергии составляют 20 %, когда мощность передается от первичной обмотки трансформатора к вторичной.

Обратите внимание, что уровни входной и выходной мощности трансформатора должны быть одинаковыми, чтобы это отношение оставалось в силе. То есть первичный и вторичный токи должны иметь одинаковое значение.

Если входной ток больше выходного, то КПД трансформатора будет меньше 100 %, и наоборот.

(ЭДС)

Уравнение электродвижущей силы трансформатора

Электродвижущая сила (ЭДС) — это просто отношение входного напряжения к выходному напряжению в трансформаторе.

Его выражение выражается в единицах вольт/вольт или ампер/ампер.

Например, рассмотрим входное напряжение трансформатора, равное 100 вольт, и выходное напряжение, равное 95 вольтам. Тогда противо-ЭДС этой конкретной схемы будет в 95/100 раз больше входного напряжения, или в 0,95 раза.

Это означает, что при передаче мощности от первичной обмотки трансформатора к вторичной обмотке происходит потеря энергии на 0,05 В.

Формула для нахождения ЭДС на вторичной обмотке трансформатора:

E=N*дельта/Обороты^n

Где,

E:электродвижущая сила в вольтах.

N:количество витков в первичной обмотке.

Delta/Turns^n:соотношение витков первичной и вторичной катушек.

Вы можете записать приведенное выше уравнение как E=N*Turns^(n-x)

Где «n» обозначает количество витков вторичной обмотки, а «x» равно (N-n).

Это уравнение показывает, что ЭДС вторичной обмотки прямо пропорциональна виткам первичной обмотки и обратно пропорциональна (N-n).

(трансформатор напряжения)

Электроэнергия в трансформаторе

Рассчитать электрическую мощность трансформатора легко, используя формулу:мощность =напряжение x ток.

Где «Power» обозначает входную мощность, а «Voltage» и «Current» обозначают входное напряжение и ток.

Например:Предположим, номинальная мощность трансформатора равна 100 Вт, а напряжение на его первичной обмотке равно 400 вольт. Тогда ток, протекающий через него, будет равен 0,25 А, поскольку мощность =напряжение x ток.

Как вы можете видеть здесь, ток, потребляемый трансформатором, очень мал по сравнению с его номинальной мощностью.

6. Резюме

В этом сообщении блога мы предоставили информацию о том, что делают трансформаторы и как они работают. Если вы хотите узнать больше о своем проекте, связанном с трансформаторами, свяжитесь с нами! Наша команда всегда рада ответить на любые ваши вопросы.