Enheden og princippet for drift af transformeren

For at konvertere en elektrisk spænding af en størrelsesorden til en elektrisk spænding af en anden størrelsesorden, det vil sige at konvertere elektrisk energi, skal du bruge elektriske transformere.

En transformer kan kun konvertere vekselstrøm til vekselstrøm, derfor, for at opnå jævnstrøm, ensrettes vekselstrømmen fra transformeren om nødvendigt. Til dette formål tjener de ensrettere.

På den ene eller anden måde fungerer enhver transformer (det være sig en spændingstransformator, en strømtransformator eller en pulstransformator) på grund af fænomenet elektromagnetisk induktion, som manifesterer sig i al sin pragt netop med veksel- eller pulsstrøm.

Transformer enhed

I sin enkleste form består en enfaset transformer kun af tre hoveddele: en ferromagnetisk kerne (magnetisk kredsløb), samt primære og sekundære viklinger. I princippet kan en transformer have mere end to viklinger, men mindst to af dem. I nogle tilfælde kan funktionen af ​​sekundærviklingen udføres af en del af vindingerne af primærviklingen (se fig. typer af transformere), men sådanne løsninger er ret sjældne sammenlignet med de sædvanlige.

Hoveddelen af ​​transformeren er en ferromagnetisk kerne. Når transformatoren er i drift, er det skiftende magnetiske felt inden for den ferromagnetiske kerne. Kilden til det skiftende magnetfelt i transformeren er vekselstrømmen af ​​primærviklingen.

Transformer sekundær viklingsspænding

Det er kendt, at enhver elektrisk strøm er ledsaget af et magnetisk felt; følgelig er en vekselstrøm ledsaget af et vekslende (ændre i størrelse og retning) magnetisk felt.

Ved at levere vekselstrøm til transformatorens primærvikling får vi således et skiftende magnetfelt af primærviklingsstrømmen. Og så magnetfeltet er hovedsageligt koncentreret i transformatorens kerne, denne kerne er lavet af et materiale med høj magnetisk permeabilitet, tusindvis af gange større end luftens, så hoveddelen af ​​den magnetiske flux af primærviklingen vil være lukket nøjagtigt inde i kernen, ikke gennem luft.

Således er primærviklingens vekselmagnetiske felt koncentreret i volumenet af transformatorkernen, som er lavet af transformatorstål, ferrit eller andet passende materiale, afhængigt af driftsfrekvensen og formålet med en bestemt transformer.

Transformatorens sekundære vikling er placeret på en fælles kerne med dens primære vikling. Derfor trænger primærviklingens alternerende magnetfelt også igennem sekundærviklingens vindinger.

EN fænomenet elektromagnetisk induktion det ligger blot i, at et tidsvarierende magnetfelt forårsager et skiftende elektrisk felt i rummet omkring det. Og da der er en anden spoleledning i dette rum omkring det skiftende magnetfelt, virker det inducerede vekslende elektriske felt på ladningsbærerne inde i denne ledning.

Denne elektriske feltvirkning forårsager en EMF med hver drejning af den sekundære spole. Som et resultat fremkommer en vekslende elektrisk spænding mellem terminalerne på sekundærviklingen. Når sekundærviklingen af ​​den tilsluttede transformer ikke er belastet, er transformeren tom.

Drift af transformeren under belastning

Hvis en bestemt belastning er forbundet til sekundærviklingen af ​​en driftstransformator, opstår der en strøm gennem belastningen i hele transformatorens sekundære kredsløb.

Denne strøm genererer sit eget magnetfelt, som ifølge Lenz' lov har en sådan retning, at det modarbejder "årsagen, der forårsager det." Dette betyder, at magnetfeltet af strømmen i sekundærviklingen på ethvert tidspunkt har en tendens til at reducere det stigende magnetfelt i primærviklingen eller har en tendens til at understøtte primærviklingens magnetiske felt, når det aftager, det peger altid på det magnetiske felt. primærspolens felt.

Når transformatorens sekundære vikling er belastet, opstår der således en tilbage-EMK i dens primære vikling, hvilket tvinger transformatorens primære vikling til at trække mere strøm fra forsyningsnettet.

Transformationsfaktor

Omdrejningsforholdet for de primære N1- og sekundære N2-viklinger af en transformer bestemmer forholdet mellem dens input U1 og output U2 spændinger og input I1 og output I2 strømme, når transformeren arbejder under belastning. Dette forhold kaldes transformatorens transformationsforhold:

Transformationsfaktoren er større end én, hvis transformeren trappes ned, og mindre end én, hvis transformeren trappes op.

Spændingstransformer

En spændingstransformator er en type step-down transformer designet til galvanisk at isolere højspændingskredsløb fra lavspændingskredsløb.

Normalt, når det kommer til højspænding, betyder de 6 kilovolt eller mere (på den primære vikling af spændingstransformatoren), og lav spænding betyder værdier i størrelsesordenen 100 volt (på den sekundære vikling).

En sådan transformer bruges som regel, til måleformål… Den sænker f.eks. højspændingen af ​​strømledningen til en bekvem lavspænding til måling, samtidig med at den er i stand til galvanisk at isolere måle-, beskyttelses- og styrekredsløbene fra højspændingskredsløbet. Disse typer transformere fungerer normalt i inaktiv tilstand.

Grundlæggende kan alt kaldes en spændingstransformator krafttransformerbruges til at omdanne elektrisk energi.

Strømtransformer

I en strømtransformator er den primære vikling, som normalt kun består af en vinding, forbundet i serie med strømkildekredsløbet. Denne drejning kan være en del af kredsløbsledningen, hvor strømmen skal måles.

Tråden føres simpelthen gennem vinduet i transformatorkernen og bliver til denne enkelt drejning - drejningen af ​​den primære vikling. Dens sekundære vikling, som har mange vindinger, er forbundet til en måleenhed, der har lav indre modstand.

Transformatorer af denne type bruges til at måle vekselstrømværdier i strømkredsløb. Her er strømmen og spændingen af ​​sekundærviklingen proportional med den målte strøm af primærviklingen (strømkredsløb).

Strømtransformatorer er meget udbredt i relæbeskyttelsesenheder til strømsystemer, derfor har de høj nøjagtighed. De gør målinger sikre, da de galvanisk pålideligt isolerer målekredsløbet fra det primære kredsløb (normalt højspænding - titusinder og hundreder af kilovolt).

Puls transformer

Denne transformer er designet til at konvertere en pulsform af strøm (spænding). Korte impulser, normalt rektangulære, påført dens primære vikling får transformeren til at fungere praktisk talt under forbigående forhold.

Sådanne transformere bruges i pulsspændingsomformere og andre pulsenheder såvel som i differentierende transformatorer.

Brugen af ​​pulstransformatorer gør det muligt at reducere vægten og omkostningerne ved de enheder, de bruges i, simpelthen på grund af den øgede konverteringsfrekvens (ti-og hundredvis af kilohertz) sammenlignet med netværkstransformatorer, der arbejder med en frekvens på 50-60 Hz. Rektangulære pulser, hvis stigetid er meget mindre end selve pulsvarigheden, transformeres normalt med lav forvrængning.