Τι χρησιμοποιείται ο μετασχηματιστής: χαρακτηριστικά, αρχή λειτουργίας και εφαρμογή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Για αρχή, ας μάθουμε τι είναι ένας μετασχηματιστής και τι είναι. Αυτό είναι ένα ηλεκτρικό μηχάνημα σχεδιασμένο για να αλλάζει την τάση. Διαφέρουν ανάλογα με τον σκοπό. Υπάρχουν μετασχηματιστές ρεύματος, τάσης, αντιστοίχισης, συγκόλλησης, ισχύος, μέτρησης. Ο καθένας έχει διαφορετικά καθήκοντα, αλλά τους ενώνει αναμφίβολα η αρχή της δράσης. Όλοι οι μετασχηματιστές λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα. Δεν υπάρχουν τέτοιες συσκευές DC. Έχουν όλα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα τυλίγματα.

Τι ονομάζεται πρωτεύον και τι ονομάζεται δευτερεύον τύλιγμα;

Το πρωτεύον είναι αυτό στο οποίο έρχεται η τάση και το δευτερεύον είναι αυτό από το οποίο αφαιρείται. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε έναν μετασχηματιστή που μετατρέπει τα 220 V AC σε 12 V. Σε αυτήν την περίπτωση, η κύρια περιέλιξη είναι αυτή που είναι 220 V. Αλλά οι μετασχηματιστές μπορούν όχι μόνο να μειώσουν, αλλά και να αυξήσουν την τάση. ΈτσιΈτσι, συνδέοντας 12 V AC στο δευτερεύον τύλιγμα που υποδείχθηκε προηγουμένως, μπορούμε να αφαιρέσουμε 220 V από το πρωτεύον. Έτσι, αλλάζουν θέσεις.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να υπάρχουν πολλές δευτερεύουσες περιελίξεις. Για παράδειγμα, σε παλιές τηλεοράσεις υπήρχαν συσκευές με ένα πρωτεύον τύλιγμα και πολλές δευτερεύουσες, η τάση των οποίων κυμαινόταν από 3,3 έως 90 V. Σε κάθε περίπτωση, ο μετασχηματιστής χρησιμεύει για τη μετατροπή τάσεων και ρευμάτων σε βέλτιστες τιμές.

Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας

Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι αυτή η μονάδα δεν παίρνει ενέργεια από το πουθενά. Για παράδειγμα, ας πάρουμε έναν μετασχηματιστή με κύρια τάση 220 V και ρεύμα 5 A. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς του είναι 1100 watt. Από τη δευτερεύουσα περιέλιξη στα 22 V, μπορούμε να αφαιρέσουμε ρεύμα που δεν υπερβαίνει τα 50 A. Μετατρέποντας σε Watt, παίρνουμε τα ίδια 1100 Watt. Δεν θα αφαιρέσουμε περισσότερη ισχύ από τη δευτερεύουσα περιέλιξη. Εάν προσπαθήσετε να το κάνετε αυτό, η συσκευή απλώς θα αποτύχει. Έτσι, γίνεται σαφές σε τι χρησιμεύει ο μετασχηματιστής. Για να μετατρέψετε την τάση AC σε DC. Στη συνέχεια, θα σας πούμε περισσότερα για κάθε τύπο τέτοιων συσκευών.

Μετασχηματιστές οργάνων

Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται για τη μείωση των τιμών σε αποδεκτές για συσκευές μέτρησης. Χρησιμοποιούνται σε όργανα. Μπορείτε επίσης να βρείτε τέτοιες συσκευές στην τεχνολογία μικροεπεξεργαστή. Εκεί λειτουργούν ως αισθητήρας που στέλνει σήματα διαφορετικών επιπέδων στην πλακέτα, ανάλογα με τα οποία η τελευταία «λαμβάνει απόφαση» για περαιτέρω λειτουργία.συσκευή.

Είναι γενικά υψηλής ακρίβειας και δεν προορίζονται για χρήση από καταναλωτές. Παραδείγματα για τα οποία χρησιμοποιούνται οι μετασχηματιστές οργάνων είναι οι ακόλουθες συσκευές για τη μετατροπή ρεύματος και τάσης. Θα προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε το σκοπό τους με όσο το δυνατόν περισσότερες λεπτομέρειες.

Μετασχηματιστές ρεύματος

Τι χρησιμεύουν αυτές οι συσκευές; Έχουν σχεδιαστεί για να μειώνουν την ποσότητα ρεύματος σε έναν αποδεκτό εξοπλισμό μέτρησης. Στην πραγματικότητα, είναι ενδιάμεσος εξοπλισμός μεταξύ των αγωγών, από τους οποίους είναι απαραίτητο να ληφθεί η τιμή της τιμής, και του μηχανισμού μέτρησης. Τέτοιοι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται, όπως ήδη αναφέρθηκε, σε όργανα μέτρησης, εξοπλισμό προστασίας και αυτοματισμούς. Συνδέονται με αυτόν τον τρόπο: το πρωτεύον τύλιγμα έχει πολλές στροφές και συνδέεται σε σειρά με το φορτίο και το δευτερεύον τύλιγμα συνδέεται με την ελάχιστη δυνατή αντίσταση του εξοπλισμού προστασίας ή μέτρησης.

Συνήθως, αυτοί οι μετασχηματιστές παρέχονται με τον ίδιο τον εξοπλισμό, καθώς οι μικρές αλλαγές στην αντίσταση φορτίου θα επηρεάσουν την ακρίβεια της μέτρησης και ο εξοπλισμός προστασίας δεν θα λειτουργεί σωστά. Το χαρακτηριστικό σχεδιασμού και η μέθοδος σύνδεσης τέτοιων συσκευών καθιστούν αδύνατη την τροφοδοσία του καταναλωτή.

Μετασχηματιστές τάσης

Αυτός ο τύπος συσκευής δεν χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των καταναλωτών, αλλά είναι απαραίτητος για τη δημιουργία μιας γαλβανικής απομόνωσης μεταξύ των εξαρτημάτων υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης. Η μέθοδος κατασκευής δεν είναι τίποταδιαφορετικό από τους τύπους ισχύος των συσκευών με το ίδιο όνομα. Υπάρχουν ακόμα πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις, η διατομή του σύρματος είναι μάλλον χαμηλή, γεγονός που δεν επιτρέπει τη χρήση του για την τροφοδοσία των καταναλωτών.

Για παράδειγμα, πάρτε ένα κιλοβολτόμετρο. Το γεγονός είναι ότι είναι πολύ ακριβό να κατασκευαστεί μια συσκευή που θα κρατά υψηλή τάση. Επομένως, ένας μετασχηματιστής τάσης εγκαθίσταται μεταξύ των ανιχνευτών μέτρησης, οι οποίοι λαμβάνουν την τιμή των ποσοτήτων, και της συσκευής. Μετατρέπει τις υψηλές τιμές σε αποδεκτές από τον μηχανισμό μέτρησης (περίπου 100 V). Αυτό το μέτρο σας επιτρέπει να μην κάνετε αλλαγές στον μηχανισμό μέτρησης. Σε κάποιο βαθμό, αυτό το σχέδιο σύνδεσης σάς επιτρέπει να προστατεύσετε τον ηλεκτρολόγο που κάνει μετρήσεις.

Χρησιμοποιούνται επίσης για εγκατάσταση σε διάφορα αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου και προστασίας. Τώρα ξέρετε σε τι χρησιμεύουν οι μετασχηματιστές τάσης. Ας περάσουμε στον επόμενο τύπο - συσκευές συγκόλλησης με το ίδιο όνομα.

Μετασχηματιστές ισχύος

Αυτές είναι πιο ισχυρές συσκευές που πολλοί από εσάς έχετε δει. Στη συνέχεια, θα περιγράψουμε λεπτομερώς σε τι χρησιμοποιούνται οι μετασχηματιστές ισχύος. Χρειάζονται για την αύξηση/μείωση της τάσης μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής στην τιμή που χρειάζεται ο καταναλωτής. Στην περίπτωση αυτών των συσκευών, η λέξη "καταναλωτής" αναφέρεται σε εργοστάσια και κτίρια κατοικιών.

Το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα είναι οι συσκευές που χαμηλώνουν τα 6 (10) kV σε αποδεκτά 380 V, οι οποίες ήδη τροφοδοτούν μία μόνο φάση σε συνδυασμό με τη μεσαία γραμμήΤα σπίτια μας χρειάζονται 220 V. Και ένα παράδειγμα τέτοιου μετασχηματιστή ανόδου μπορεί να βρεθεί στον φούρνο μικροκυμάτων, όπου ένα από τα ηλεκτρικά δίκτυα 220 V καθιστά το μαγνήτρον 2 kV απαραίτητο για τη λειτουργία. Οι μονάδες υψηλής τάσης (πάνω από 1000 V) είναι σχεδόν πάντα τριφασικές και ταξινομούνται σε μονάδες ψύξης με λάδι ή αέρα, καθώς και σε κλιματικές αλλαγές και τάση πρωτεύοντος τυλίγματος.

Ένα χαρακτηριστικό των τριφασικών μετασχηματιστών είναι ότι, ανάλογα με τη συμπερίληψη των περιελίξεων (αστέρι-τρίγωνο), μπορείτε να αλλάξετε την τάση λειτουργίας κατά 1,73 φορές. Ας υποθέσουμε ότι αυτή η μονάδα, συνδεδεμένη με ένα δέλτα 6 kV, μπορεί να λειτουργήσει σε ένα δίκτυο 10 kV, εκτός εάν, φυσικά, ο κατασκευαστής έχει φροντίσει αυτή τη δυνατότητα από την πλευρά της μόνωσης. Υπάρχουν μετασχηματιστές, όπως προαναφέρθηκε, τριφασικοί και μονοφασικοί. Οι συσκευές έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με διαφορετικές χωρητικότητες ανάλογα με τις ανάγκες του καταναλωτή.

Οι μονοφασικοί μετασχηματιστές, που παλαιότερα χρησιμοποιούνταν ως τροφοδοτικά, αντικαθίστανται τώρα ενεργά από διάφορους ηλεκτρονικούς μετατροπείς, οι οποίοι έχουν μεγαλύτερη απόδοση, μικρότερο βάρος και διαστάσεις. Επίσης, οι συσκευές ισχύος μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τον τύπο εκτέλεσης του μαγνητικού κυκλώματος σε ράβδο και θωράκιση.

Ένας μετασχηματιστής με μαγνητικό κύκλωμα πυρήνα έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε 2 πηνία να είναι εγκατεστημένα σε ένα τμήμα σχήματος U και ένας ζυγός να κλείνει από πάνω. Το πλεονέκτημα είναι ότι τα στοιχεία δεν αγγίζουν το ένα το άλλο.

Στο θωρακισμένο μαγνητικό κύκλωμα, το πηνίο είναι εγκατεστημένο στο τμήμα σχήματος W. Το τμήμα στο οποίο βρίσκονται οι αγωγοί συνήθως τυλίγεται πρώταως πρωτεύον, και στη συνέχεια, μέσω ενός ανθεκτικού στη θερμότητα διαχωριστή, ως δευτερεύοντος. Το πλεονέκτημα είναι η ενισχυμένη μηχανική προστασία των περιελίξεων.

Υπάρχουν επίσης δακτυλιοειδείς πυρήνες, αλλά είναι κατασκευασμένοι από δακτυλίους φερρίτη, καθώς είναι ασύμφορο να κατασκευαστεί μια τέτοια δομή από ένα πολυστρωματικό μαγνητικό κύκλωμα. Τέτοιες μονάδες χρησιμοποιούνται συνήθως στα ηλεκτρονικά και λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες.

Μετασχηματιστές συγκόλλησης

Τι χρησιμεύουν αυτές οι συσκευές; Στην πραγματικότητα, είναι ανεξάρτητες μονάδες. Δηλαδή, ένας μετασχηματιστής συγκόλλησης δεν είναι μια πλεξούδα που εξασφαλίζει τη λειτουργία οποιασδήποτε συσκευής, αλλά ο ίδιος είναι μια πλήρης συσκευή. Ο σκοπός μιας τέτοιας συσκευής είναι να μειώσει την τάση του δικτύου σε σχετικά χαμηλή, περίπου 50-60 V, και να παρέχει μεγάλο ρεύμα.

Σε αυτήν την τάση, ένα σχετικά μικρό τόξο διαπερνά, αλλά ένα πραγματικά τεράστιο ρεύμα του παρέχει πολλή ισχύ. Χάρη στην τελευταία παράμετρο, το μέταλλο συγκολλάται ή κόβεται.

Τέτοιοι μετασχηματιστές, κατά κανόνα, έχουν ρύθμιση ρεύματος. Αυτό είναι απαραίτητο για την αλλαγή της διαμέτρου και του τύπου του ηλεκτροδίου συγκόλλησης. Είναι αλήθεια ότι οι μετασχηματιστές συγκόλλησης για οικιακή χρήση αντικαθίστανται όλο και περισσότερο από μετατροπείς. Κάτι που δεν προκαλεί έκπληξη, επειδή η απόδοση του μετατροπέα συγκόλλησης είναι χαμηλότερη. Μειώνει έντονα την τάση του δικτύου, καταναλώνει μεγάλα ρεύματα στο πρωτεύον τύλιγμα, έχει μεγάλο βάρος, χαμηλή κινητικότητα και θερμαίνεται αρκετά σε σύγκριση με συσκευές τύπου inverter.

Τώρα ξέρετε πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής συγκόλλησης και σε τι χρησιμεύει.

Συντονιστής

Αυτός ο τύπος μετασχηματιστή χρησιμοποιείται σε διάφορα κυκλώματα πολλαπλών σταδίων για να ταιριάζει με την αντίσταση μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του κυκλώματος. Μπορείτε να το βρείτε σε έναν ενισχυτή ήχου σωλήνα. Συνήθως σε τέτοιες συσκευές είναι ρεπό.

Λοιπόν, σε τι χρησιμεύει ο μετασχηματιστής προσαρμογής φορτίου; Για παράδειγμα, η τάση λειτουργίας των λαμπτήρων στον ενισχυτή συχνότητας ήχου είναι 70-90 V, αλλά το ρεύμα είναι πενιχρό. Μια τέτοια τάση δεν μπορεί να εφαρμοστεί στα ηχεία, πράγμα που σημαίνει ότι μειώνεται σε μια αποδεκτή τάση και, κατά συνέπεια, αυξάνεται το ρεύμα.

Ο σκοπός ενός τέτοιου μετασχηματιστή είναι να μειώσει την τάση ή να την αυξήσει στην τιμή που απαιτείται από έναν συγκεκριμένο κόμβο της συσκευής.

Συμπέρασμα

Όλες οι συσκευές για τη μετατροπή ρεύματος και τάσης ενώνονται με την αρχή της λειτουργίας. Βασικές παράμετροι που πρέπει να προσέξετε κατά την αγορά: κύρια τάση, δευτερεύον τύλιγμα, συχνότητα, συντελεστής ισχύος και, κατά συνέπεια, ισχύς και ρεύμα εξόδου.

Στην καθημερινή ζωή, αυτή η μονάδα δεν χρησιμοποιείται σχεδόν ποτέ. Εξάλλου, ο μετασχηματιστής συγκόλλησης αντικατέστησε τον μετατροπέα και τα ανάλογα του στα τροφοδοτικά έχουν ήδη αντικαταστήσει τους ηλεκτρονικούς μετατροπείς τάσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι συσκευές έχουν συνήθως, σε σύγκριση με τις ηλεκτρονικές, μεγάλο βάρος και επίσης δεν είναι οικονομικά συμφέρουσες λόγω της υψηλής κατανάλωσης μη σιδηρούχων μετάλλων στην παραγωγή και των δαπανηρών επισκευών. Σύντομα θα μείνει μέσαπαραγωγή μόνο σε υποσταθμούς μετασχηματιστών, αλλά μόνο σε εκείνα τα μέρη όπου δεν θα είναι δυνατή η αντικατάστασή τους με ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Σε αυτό το άρθρο, προσπαθήσαμε να εξηγήσουμε τι χρησιμεύουν οι μετασχηματιστές και μιλήσαμε λίγο για τους κύριους τύπους τους.