Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

V roku 1831 objavil anglický fyzik Michael Faraday elektromagnetickú indukčnú udalosť. To tvorilo základ prevádzky elektrického meniča. Pri výskume v oblasti elektrickej energie Faraday vo svojich poznámkach opísal skúsenosť, v ktorej naskrutkoval pätnásť centimetrov a dva centimetre hrubé na železný prsteň s dvoma medenými drôtmi dlhými pätnásť a osemnásť centimetrov.

História transformátora

Obraz budúceho transformátora na diagrame bol prvýkrát objavený v roku 1831 v dielach M. Faradaya a D. Henryho. Neskôr G. Rumkorf vynašiel indukčnú cievku špeciálneho dizajnu, ktorá bola v skutočnosti prvým transformátorom.

Bratia Hopkinsonovcov vytvorili teóriu elektromagnetických obvodov. Najprv sa naučili počítať magnetochainy. Ale nechápali jednu vec: toto zariadenie má vlastnosť zmeny napätia a prúdu, menovite zmenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd, čo transformátor robí. Upton, Edisonov asistent, odporučil, aby jadrá boli vyrobené z diamantov, z jednotlivých listov kovu, aby boli vírivé prúdy lokalizované.

Chladenie olejom ovplyvnilo spoľahlivú prevádzku konvertora k lepšiemu. Swinburn spustil transformátor do keramickej nádoby naplnenej olejom, čo výrazne zvýšilo spoľahlivosť izolačného vinutia.

V roku 1928 bola v Moskve transformátorová elektráreň zahájená výroba výkonových transformátorov v ZSSR. Na začiatku 20. storočia, hutnícky vedec R. Hedfield, na základe svojich experimentov, zistil, že rôzne prísady ovplyvňujú vlastnosti železa. V priebehu ďalších experimentov vyvinul prvú oceľovú sondu, ktorá obsahovala kremík. Ďalším krokom vo výrobe jadier bolo zistenie skutočnosti, že s kombinovaným účinkom valcovania a ohrevu ocele obsahujúcej kremík sa objavujú základné nové magnetické vlastnosti: magnetické obohatenie sa zvýšilo o 50%, výdavky na hysteréziu sa znížili 4-krát a magnetická penetrácia sa zvýšila na 5 krát.

Účel a uplatnenie

Transformátor je statický elektromagnetický prevodník s dvomi alebo viacerými stacionárnymi vinutiami, ktorý je určený na prevod elektrických parametrov pomocou elektromagnetickej indukcie. Transformátory sa používajú v energetických systémoch pri prenose elektriny z elektrárne k spotrebiteľovi av rôznych elektrických inštaláciách na získanie napätia požadovanej hodnoty.

Tento článok poskytuje príklad jednoduchého transformátora s nízkym výkonom, ktorý sa často používa v automatizačných zariadeniach, meracích a výpočtových zariadeniach a rôznych zariadeniach.

Transformátorové zariadenie

Obr. 1 Elektromagnetický obvod jednofázového transformátora v prevádzkovom režime .

Primárne a sekundárne vinutie

Transformátor má dve vinutia:

  • primárny (I) - ku ktorému dodávame elektrickú energiu;
  • sekundárny (II) - ku ktorému pripojíme napájací prijímač.

Môže byť vysoké (vn) a nízke (n.) Napätie

V prípade, že sekundárne napätie je menšie ako primárne napätie, transformátor s krokovým spúšťaním premieňa elektrinu z 380 V na 220 V, ak nastane opak, potom transformátor s postupným zvyšovaním.

Pozrime sa bližšie na to, čo transformátor robí a ako je usporiadaný, ako je znázornené na obr.

Princíp činnosti

Na vinutie poľa aplikujeme striedavé napätie U1, pretože vinutie poľa má odpor a generuje sa elektrický prúd. Prúd, prechádzajúci cez cievky, indukuje magnetomotorickú silu a magnetomotorická sila indukuje magnetický tok. Magnetický tok prechádza jadrom, prechádza všetkými otáčkami primárneho a sekundárneho vinutia. V tomto prípade je hlavným magnetickým tokom (FT), to znamená pracovný. Druhá (menšia) časť prietoku je uzavretá vzduchom, ktorý prechádza len cez závity primárneho vinutia a je to rozptylový prúd Фs1.

Ak je sekundárny okruh (privádzaný zo sekundárneho vinutia (II)) otvorený, potom, samozrejme, nie je žiadny prúd, neexistuje možnosť vytvorenia magnetického poľa. Ale tu sme zavreli (II) okruh, prúd prešiel. To znamená, že sa vytvára magnetické pole, ktoré zase vytvára dva magnetické toky:

  • 1 prúd - do jadra;
  • 2 stream - zavrie vzduch.

To znamená, že okolo vinutia (II) je tiež indukovaný disperzný tok. Rozptylové toky sú podobné magnetickému toku samovoľnej indukcie, ktorý vytvára prúd v jednej alebo druhej indukčnej cievke a v inom drôte. Prúdy sú škodlivé. Pri použití pravidiel elektromagnetickej indukcie pri zmene hlavného magnetického toku sa emf indukuje (I) E1 a v (II) E2 vinutiach.

Pretože pozdĺž (I) špirály s počtom závitov w1 a cez (II) špirály s počtom závitov w2, prechádza ten istý hlavný prúd, potom sa v každom otočení oboch špirál indukuje EMF rovný hodnote. Es1 = ew1 a Еs2 = ew2, z toho vyplýva, že K je koeficient zmeny transformátora.

Rozptylový tok indukuje elektromotorickú rozptýliacu silu v primárnom vinutí Es 1. Preto napätie aplikované na (I) vinutie transformátora U1 musí zodpovedať poklesu napätia v prúdovom odpore I1 r1 (I) vinutia, elektromotorickej sile Esl rozptylu a EMF hlavného prietoku.

Pri rozpojenom (II) okruhu je Es1 a I1, r1 zanedbateľný, čo znamená, že elektromotorická sila E1 indukovaná v (I) vinutí plne odôvodňuje aplikované napätie U1. Keď je obvod EMF E2 otvorený (II), elektrický prúd prestane prúdiť, ale ak zavriete vinutie (II) pripojením elektrických prijímačov, potom pod vplyvom (II) EMF (II) obvodu prúd, ktorý prúdi do transformátora (I) mení výkon v (II) ) a aplikované na prijímače elektriny.

Ak nezohľadníte stratu, môžete predpokladať, že vhodný výkon E1 I1 je takmer rovný výkonu (II) E2 I2 (I1 a I2 - (I) a (II) transformátorových prúdov). To znamená, že pri zmene (I) a (II) sú prúdy približne nepriamo úmerné počtu zodpovedajúcich vinutí. (Ii) prúd I2, prúdiaci v špirále, vytvára ampér-špirálu I2 w2, prechádzajúcu v tom istom obvode transformátora ako ampérotáč (I) skrutkovice. To znamená, že pri záťaži bude hlavný elektromagnetický tok orientovaný smerom k spoločnému pôsobeniu ampér-závitov ll wl (I) a ampérových závitov I2 w2 (II) vinutí.

Podľa Jouleovho-Lenzovho zákona je elektrický indukčný prúd v sekundárnom vinutí koncentrovaný takým spôsobom, že spomaľuje zmenu spojenia elektromagnetického toku. Zmena elektromagnetického toku sa spúšťa primárnymi ampérovými otáčkami llwl. Je nevyhnutné, aby prúd II prúdil v takom smere, že vytvorené ampér-špirály pracujú v opačnom smere než I vinutie. Pokles hlavného magnetického toku spôsobený stratou magnetického pôsobenia II ampér-spirál spôsobí pokles indukčnej a elektromotorickej sily v prvom vinutí.

V prípade, že napätie privádzané na svorky I vinutia je konštantné, keď klesá, nevyrovnáva napätie, preto prúd stúpa na parametre, pri ktorých sa obnovuje rovnosť napätí. V tomto prípade musí hlavný magnetický tok udržiavať parametre rovnajúce sa veľkosti hlavného toku vo voľnom priebehu. Pri akomkoľvek zaťažení meniča musí napätie U1 zodpovedať elektromotorickej sile E1 (úbytok napätia v I vinutí je ignorovaný).

Je nevyhnutné, aby hlavný elektromagnetický tok Ft zostal konštantný pri rôznych zaťaženiach transformátora. Prúd I1 v (I) vinutí by mal kompenzovať vplyv ampérových otáčok, ktoré sa vyskytujú, keď prúd I2 v (II) vinutí. Napätie na svorkách (I) vinutia je vždy menšie ako EMF E2 v dôsledku zníženia napätia v aktívnom a reaktívnom pôsobení sekundárneho vinutia.

Klasifikácia a odrody

Transformátory sú bez oleja a bez oleja . V zariadeniach obsahujúcich olej je pracovná časť (vinutie a magnetický systém) v nádrži naplnenej transformátorovou kvapalinou. Pracovná časť suchých transformátorov ochladzuje pomocou okolitého vzduchu. Výkonová trieda výkonového oleja je od 10 kVA do 630 tisíc kVA a suchá váha je od jednotiek VA do 1600 kVA.

Výkonové jednofázové transformátory s kapacitou 4 kVA a menej a trojfázové - 5 kVA a menej sa vzťahujú na nízkonapäťové zariadenia. Často sa používajú v transformačných, domácich spotrebičoch, elektronických zariadeniach.

Olejové značenie

  • TM - olej, trojfázový;
  • O - má jednu fázu;
  • H - schopnosť ovládať napätie počas prevádzky;
  • P - prítomnosť samostatného vinutia;
  • D - chladenie vyfukovaním oleja (fúkacie výmenníky tepla s ventilátormi);
  • C - rotujúce chladenie oleja jeho vytiahnutím z nádrže a ochladením vzduchom alebo vodou.

Potom napíšte čísla, ktoré označujú výkon a prvé napätie.

Predpokladajme, že TM - 1000/10 je transformátor, ktorý beží na oleji s kapacitou (P) 1 tisíc kVA, 10 kV. Suché transformátory sú určené: \ t

  • TSZ - transformátor má tri fázy, suché, chránené. Sú dostupné v kapacitách od 10 do 1600 kVA;
  • HV (vysoké napätie) - 380, 500, 660, 10 tisíc V;
  • LV (nízke napätie) - 230 a 400 V.

Zariadenia s malým výkonom idú na predaj, majú veľký počet sérií, typov a veľkostí. Transformátory, ktoré merajú prúd a napätie, sú často súčasťou výkonu. Pomocou prúdových transformátorov je možné zaistiť bezpečnú prevádzku obvodov ochrany relé a určiť akékoľvek množstvo prúdu so špeciálnymi zariadeniami. Ich sekundárny prúd pasu je 1 a 5 A.

Primárny prúd je v rozsahu od 5 A do 24000 A s tvrdou prácou tejto siete od 0, 4 do 24 kV. Transformátory prúdu a napätia sa vyrábajú v sériách 35, 110, 220, 330, 500, 750 kV.

Základná notácia:

  • T - prúdový transformátor;
  • P - prechod;
  • L - jednodielna izolácia na báze živice;
  • M - zaberá málo miesta;
  • O - jednovláknové;
  • H - namontované;
  • W - použitie pneumatík;
  • Y je mocný;
  • K - zabudované v komplexných transformátorových staniciach.

TN sa používajú v obvodoch s konštantným prúdom s napätím od 0, 4 do 1150 kV na napájanie definujúcich zariadení a obvodov ochrany relé. HP do 35 kV sú zahrnuté v sieťach s chráneným neutrálnym signálom. Trieda spoľahlivosti 0, 5; 1 a 3 zodpovedá najväčšej chybe v% meraného pasového napätia 0, 5%; 1%; 3%.

TN sú rozdelené na suché a olejové . Legenda TN:

  • Transformátor napätia;
  • O - jednoduchá fáza;
  • C - suché prevedenie;
  • M - chladený olej;
  • З - uzemnenie výstupom primárneho vinutia;
  • K - kompenzácia uhlovej chyby transformátora;
  • L - prevedenie s liatinovou izoláciou;
  • E - pre montáž na rýpadlá.

Transformátory NOS, NOL, ZNOL - suché, NOM, NOME, NTMK, NTMI, ZNOM - chladené olejom prirodzeným chladením.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Nástroje