Trenutna napetost 220 voltov v električnem omrežju je v obliki, v kakršni vstopa v stanovanje, neprimerna za delovanje večine elektronskih naprav. Da bi ga prenesli na primeren tip za napajanje gospodinjske opreme, so potrebni posebni pretvorniki, imenovani transformatorji. Z njihovo pomočjo je mogoče zmanjšati napajalno napetost na želeno vrednost in jo nato popraviti.
Splošne informacije o transformatorjih
Kot pretvorniki se te naprave tradicionalno uporabljajo za pretvorbo energije, poslane po visokonapetostnih vodih, v sprejemljivo obliko. Za "prenos" na velike razdalje so primerne samo ultra visoke napetosti, pri katerih ima lahko tok sprejemljivo vrednost.
Če poskušate prenesti energijo na vsaj sto kilometrov v obliki običajne napetosti 380 voltov, bo potreben tok v milijonih amperov za dostavo zahtevane moči do porabnika.
Za njegovo razpršitev potrebujemo žico debeline približno človeškega telesa, kar je v praksi nemogoče izvesti. Zato se na strani proizvodnje električne energije s pomočjo drugega (stopenjskega) transformatorja njena vrednost dvigne na 110 kV.V tej obliki je nemogoče uporabljati električno energijo, distribuirano v stanovanjskih stavbah in proizvodnih obratih. Zato se po dobavi preko visoke napetosti v razdelilnih postajah 110 kV zniža na 10(6) kV.
Od tu vstopijo v regionalne transformatorske postaje, kjer v lokalnem padajočem transformatorju dobijo končno obliko 380 (220) voltov. S takšnimi potencialnimi vrednostmi se lahko energija zlahka prenaša po podzemnem kablu ali nadzemni SIP žici do končnega potrošnika. Zato ima enofazni transformator veliko vlogo v človeškem življenju.
Namen in naprava
Spoznavanje zasnove transformatorja, ki ga sestavljajo naslednji glavni elementi, vam bo pomagalo dobiti popolnejšo sliko:
- jedro iz feromagnetnih materialov;
- primarna in sekundarna tuljava, nameščena na izoliran okvir;
- zaščitno ohišje (nekateri modeli nimajo tega elementa).
V nekaterih vzorcih se namesto feromagnetnih materialov uporablja elektrotehnično jeklo ali permaloj. Izbira določene vrste materiala jedra je odvisna od uporabe samega izdelka.
Princip delovanja
Načelo delovanja enofaznega transformatorja temelji na zakonu, po katerem izmenično električno polje, ki deluje v obratu, inducira EMF v bližnjem prevodniku. Pojav se imenuje Faradayev zakon elektromagnetne indukcije, ki je prvi odkril ta zanimiv učinek. Da bi to utemeljil, je znanstvenik razvil celotno teorijo, ki je bila osnova za delovanje večine sodobnih električnih naprav in enot.
Njegove glavne določbe:
- ko tok teče skozi tuljavo žice, se okoli njega oblikuje magnetni tok, ki zajame vse iste tuljave, ki se nahajajo v bližini;
- pod vplivom tega toka se v njih inducira EMF, pri čemer oblika sprememb sovpada s prvotnim poljem;
- Če je v njem feromagnet, se ta učinek poveča.
Vsa ta načela so osnova delovanja sodobnega transformatorskega izdelka. Pri priključitvi na sekundarno navitje bremena je obratovalni tokokrog sklenjen, energija pa se praktično brez izgub prenaša do porabnika.
Načini delovanja
- tako imenovani "prosti tek";
- način obremenitve.
V prostem teku naprava deluje brez obremenitve in porabi minimalno moč, ki se razprši samo v primarnem navitju. Tok v njem je prav tako minimalen in običajno ne presega 3-10% vrednosti, opažene s priključeno obremenitvijo. V drugem primeru začne v zavojih sekundarnega navitja teči tok, katerega velikost je obratno sorazmerna s številom zavojev v tuljavi.
V padajočem transformatorju je napetost v njem nižja, tok pa višji. V tem načinu se moč prenese na obremenitev ob upoštevanju toplotne disipacije v jedru transformatorja.
Osnovni parametri
Pri obravnavi parametrov napetostnih in tokovnih pretvornikov je pomembno upoštevati transformacijsko razmerje k, definirano kot I1/I2 = w2/w1 = 1/k. Tukaj sta w2 in w1 število ovojev v sekundarnem in primarnem navitju. Poleg tega se upoštevajo tudi značilnosti, kot je velikost okna jedra, v katerem so nameščene tuljave.
Drug parameter, ki označuje prenosne lastnosti enofaznega dvonavitnega napetostnega transformatorja, je enako transformacijsko razmerje k, katerega vrednost za napravo za znižanje je manjša od 1. In obratno, če je k> 1, je ta produkt stopenjski transformator. V odsotnosti izgub v navitih žicah in disipaciji toka je izračun tega indikatorja zelo preprost. Za to je najbolj priročno uporabiti preprost algoritem za izračun: k= U2/U1. Če je sekundarnih navitij več, je treba navedeni parameter določiti za vsako od njih posebej.
Vrste transformatorjev in njihova uporaba
Na podlagi konstrukcijskih značilnosti jedra so znani vzorci enofaznih transformatorjev razdeljeni na paličaste, obročne in oklepne izdelke. Glede na obliko uporabljenega magnetnega vezja so lahko:
- V obliki črke W;
- toroidni;
- V obliki črke U.
Vsaka od teh oblik je primerna za posebne namene, povezane s potrebo po pridobitvi določenih značilnosti prenosa.
Glede na vrednost največje dosegljive magnetne sklopke (MC) transformatorje delimo na izdelke z močno, srednjo in šibko interakcijo. Te lastnosti so v veliki meri odvisne od zasnove samega izdelka in vrste njegovega jedra.
Enofazni transformator je potreben na območjih, kjer je potrebno uskladiti dva napajalna tokokroga z električno izolacijo vsakega od njih.
Delovanje izdelka
Pri delovanju enofaznih pretvornikov je posebna pozornost namenjena varnemu ravnanju z njimi, kar je razloženo z visoko napetostjo na primarnih navitjih. Prav tako je pomembno upoštevati naslednje točke glede pravil za namestitev in vključitev transformatorjev v električna vezja:
- da bi preprečili okvaro navitja (izgorelost), je treba sekundarna vezja zaščititi pred kratkimi stiki;
- Pomembno je spremljati toplotne razmere jedra in navitij ter po potrebi zagotoviti njihovo hlajenje.
Skrb za enofazni transformator se zmanjša na standardne postopke, ki jih določajo določbe veljavnih predpisov.
