Elektromagnetiniai statiniai prietaisai naudojami magnetiniam laukui sukurti ir taikyti. Yra daugybė priežasčių, kodėl transformatorius reikalingas elektroninėse, elektros ir radijo grandinėse. Prietaisas turi indukcines apvijas, kurios tarpusavyje sujungtos ant magnetinės šerdies. Elektros tinklas sukuria kintamąjį lauką, o transformatorius, naudodamas elektromagnetinę indukciją, suteikia srovei pastovią vertę, nekeisdamas dažnio.
Turinys
Apibrėžimas ir tikslas
Prietaisams maitinti reikia skirtingų charakteristikų įtampų. Transformatorius - tai konstrukcija, skirta magnetinio lauko indukciniam veikimui išnaudoti. Juostinės arba vielinės ritės, sujungtos bendra srove, mažina arba didina įtampą. Televizoriaus tranzistoriams ir mikroschemoms valdyti naudojama 5 V įtampa, o kineskopo maitinimui reikia kelių kilovoltų, kai naudojamas kaskadinis osciliatorius.
Izoliuotos apvijos dedamos ant savaime įsimagnetinusios medžiagos šerdies, kurioje yra nustatyta įtampos vertė. Senesniuose įrenginiuose buvo naudojamas esamas tinklo dažnis, maždaug 60 Hz. Šiuolaikinių prietaisų maitinimo grandinėse naudojami aukšto dažnio impulsiniai transformatoriai. Kintamoji įtampa ištiesinama ir osciliatoriumi konvertuojama į nurodytų parametrų vertę.
Įtampą stabilizuoja impulsų pločio moduliacijos valdymo blokas. Aukšto dažnio impulsai perduodami transformatoriui, išėjimas yra stabilus. Ankstesnių prietaisų masyvumą ir sunkumą keičia lengvumas ir mažas dydis. Įrenginio linijinis našumas proporcingas galiai santykiu 1:4, srovės dažnis didinamas siekiant sumažinti įrenginio dydį.
Masyvūs blokai naudojami maitinimo grandinėse, jei reikia išsklaidyti kuo mažiau aukšto dažnio trikdžių, pvz., užtikrinant aukštos kokybės garsą.
Konstrukcija ir veikimo principas
Gamintojas pasirenka pagrindines įrenginio veikimo taisykles, tačiau tai neturi įtakos veikimo patikimumui. Gamybos proceso sąvokos skiriasi. Transformatoriaus veikimo principas pagrįstas dviem teiginiais:
- kintantis kryptinis krūvininkų judėjimas sukuria kintamą magnetinį jėgos lauką;
- Dėl per ritę perduodamo jėgos srauto poveikio susidaro elektromagnetinė jėga ir indukcija.
Įrenginį sudaro šios dalys:
- Magneto viela (šerdis);
- ritė arba apvija;
- ritės išdėstymo pagrindą;
- izoliacinė medžiaga;
- aušinimo sistema;
- kiti tvirtinimo, prieigos, apsaugos elementai.
Transformatoriaus veikimas priklauso nuo konstrukcijos tipo ir šerdies bei apvijų derinio. Šerdies tipo laidininkas yra uždarytas apvijoje ir jį sunku pastebėti. Matomos ritės, matomas šerdies viršus ir apačia, o ašis yra vertikali. Medžiaga, iš kurios pagaminta ritė, turi gerai praleisti elektrą.
Šarvuotų gaminių šerdis paslepia didžiąją dalį posūkių ir dedama horizontaliai arba vertikaliai. Toroidinio transformatoriaus konstrukcija apima dvi nepriklausomas apvijas ant magnetinės šerdies be jokio elektrinio ryšio tarp jų.
Magnetinė sistema
Pagamintas iš legiruoto transformatorinio plieno, ferito, permalloy, išlaikant geometrinę formą, kad būtų sukurtas įrenginio magnetinis laukas. Laidininkas gaminamas iš plokščių, juostų, pasagų ir gaminamas presu. Dalis, ant kurios uždėta apvija, vadinama jungu. Jungtis yra elementas be ričių, kuris užbaigia grandinės uždarymą.
Transformatoriaus veikimas priklauso nuo jungties išdėstymo, kuris gali būti
- plokščia - jungo ir šerdies ašys yra vienoje plokštumoje;
- erdvinis - išilginiai elementai išdėstyti skirtinguose paviršiuose;
- simetriškas - vienodos formos, dydžio ir konstrukcijos laidininkai prie visų jungčių išdėstyti panašiai kaip ir prie kitų;
- asimetriškas - atskiros atramos skiriasi savo išvaizda, matmenimis ir yra išdėstytos skirtingose padėtyse.
Jei daroma prielaida, kad apvija, kuri vadinama pirmine apvija, teka nuolatinė srovė, magnetinis laidas tampa atviras. Kitais atvejais šerdis yra uždaryta, ji skirta elektros linijoms uždaryti.
Apvijos.
Jie gaminami kaip ritės, išdėstytos ant kvadratinio skerspjūvio laidininkų. Ši forma naudojama siekiant užtikrinti efektyvų veikimą ir padidinti magnetinės šerdies lango užpildymo koeficientą. Jei reikia didesnio šerdies skerspjūvio, ji gaminama kaip du lygiagretūs elementai, kad būtų sumažintas sūkurinių srovių atsiradimas. Kiekvienas toks laidininkas vadinamas šerdimi.
Šerdis suvyniojama į popierių ir padengiama emaliniu laku. Kartais dvi lygiagrečiai išdėstytos gyslos yra apgaubtos bendra izoliacija, rinkinys vadinamas kabeliu. Apvijos skirstomos pagal jų paskirtį:
- pagrindinis - jiems tiekiama kintamoji srovė, išeina transformuota elektros srovė;
- valdymo apvijos - jos turi lenkimus, kad transformuotų įtampą esant mažoms srovėms;
- pagalbiniai - jie skirti tiekti į savo tinklą mažesnę nei transformatoriaus vardinę srovę ir įmagnetinti grandinę nuolatine srove.
Įvyniojimo metodai:
- Eilinis vyniojimas - apvijos daromos ašies kryptimi per visą laidininko ilgį, vėlesnės apvijos vyniojamos glaudžiai, be tarpų;
- spiralinis vyniojimas - daugiasluoksnis vyniojimas su tarpais tarp žiedų arba gretimų elementų persidengimu;
- disko vyniojimas - spiralės eilė vyniojama nuosekliai, vyniojimas yra radialinis vidine ir išorine kryptimis ratu;
- folijos ritė gaminama iš 0,1-2 mm storio aliuminio ir vario lakštų.
Simboliai
Kad transformatoriaus schemą būtų lengva perskaityti, yra specialūs ženklai. Šerdis brėžiama stora linija, skaičiumi 1 žymima pirminė apvija, o antrinės apvijos žymimos skaičiais 2 ir 3.
Kai kuriose diagramose šerdies linija yra panašaus storio kaip pusapskritimio brėžinyje. Šerdies medžiagos žymėjimas skiriasi:
- feritinė magnetinė šerdis brėžiama stora linija;
- plieninė šerdis su magnetiniu tarpu brėžiama plona linija su pertrauka viduryje;
- įmagnetinto dielektriko ašis pažymėta plona punktyrine linija;
- varinis strypas brėžiamas kaip siaura linija su medžiagos užrašu pagal Mendelejevo lentelę.
Paryškinti taškai naudojami ritės išėjimui paryškinti, momentinės indukcijos žymėjimas yra toks pat. Naudojamas tarpiniams vienetams kaskadiniuose osciliatoriuose žymėti, siekiant nurodyti fazės pasikeitimą. Taškai dedami, jei montuojant reikia nustatyti poliškumą ir apvijų išdėstymo kryptį. Pirminės apvijos vijų skaičius nustatomas tradiciškai, o pusapskritimių skaičius nereglamentuojamas; proporcingumas yra, tačiau jo griežtai nesilaikoma.
Pagrindinės charakteristikos
Veikia tuščiąja eiga, kai transformatoriaus antrinė srovė yra atvira ir antrinėje srovėje nėra įtampos. Per pirminę srovę teka srovė ir vyksta reaktyvusis įmagnetėjimas. Dirbant be apkrovos nustatomas naudingumo koeficientas, transformacijos koeficientas ir nuostoliai šerdyje.
Veikiant apkrovai, maitinimo šaltinis prijungiamas prie pirminės grandinės, kuria teka visos darbinės ir tuščiosios eigos srovės. Apkrova prijungiama prie transformatoriaus antrinės pusės. Šis režimas yra įprastas.
Trumpojo jungimo fazė įvyksta, jei antrinės ritės varža yra vienintelė apkrova. Šiuo režimu nustatomi ritės kaitinimo nuostoliai grandinėje. Į transformatorių parametrus atsižvelgiama prietaisų pakeitimo sistemoje nustatant varžą.
Įėjimo galios ir išėjimo galios santykis lemia transformatoriaus naudingumo koeficientą.
Paraiškos
Buitiniai prietaisai įžeminami per nulinį laidininką. Vartotojui vienu metu palietus fazės ir neutralės grandinę, atsiranda kontūro gedimas ir sužalojami žmonės. Prijungus per atjungiamąjį transformatorių galima užtikrinti žmonių saugumą, nes antrinė apvija neturi sąlyčio su žeme.
Impulsiniai įrenginiai naudojami perduodant stačiakampius smūgius ir transformuojant trumpus signalus į apkrovą. Išėjime keičiasi srovės poliariškumas ir amplitudė, tačiau įtampa išlieka nepakitusi.
Nuolatinės srovės matavimo įranga yra magnetinis stiprintuvas. Keisti kintamąją įtampą padeda kryptingas mažos galios elektronų judėjimas. Tiesintuvas tiekia pastovią energiją ir priklauso nuo įeinančios elektros energijos verčių.
Maitinimo blokai plačiai naudojami mažos srovės generatoriuose, galios generatoriuose ir vidutinės srovės generatoriuose dyzeliniuose varikliuose. Transformatoriai montuojami nuosekliai su apkrova, prietaisas prijungiamas prie šaltinio su pirmine apvija, o antrinė grandinė atiduoda transformuotą energiją. Išėjimo srovės vertė yra tiesiogiai proporcinga apkrovai. Jei generatorius yra trifazis, naudojama įranga su 3 magnetiniais strypais.
Invertuojančiuose įrenginiuose yra vienodo laidumo tranzistoriai, kurie išėjime sustiprina tik dalį signalo. Norint visiškai paversti įtampą, impulsas perduodamas abiem tranzistoriams.
Suderinimo įranga naudojama jungiant prie didelės varžos elektroninių prietaisų įėjimo ir išėjimo apkrovos su mažu galios srautu. Šie įrenginiai naudingi aukšto dažnio linijose, kur dėl skirtingo dydžio prarandama galia.
Transformatorių tipai
Transformatorių vardinė vertė priklauso nuo srovės vertės pirminėje ir antrinėje grandinėje. Įprastų tipų vertė yra nuo 1 iki 5 A.
Atskiriamasis įrenginys nesujungia dviejų ritinių. Įranga užtikrina galvaninį atskyrimą, t. y. impulso perdavimą nekontaktiniu būdu. Be jos tarp grandinių tekančią srovę riboja tik varža, į kurią neatsižvelgiama dėl jos mažos vertės.
Derinimo transformatorius užtikrina, kad skirtingos varžos vertės būtų suderintos, siekiant sumažinti impulsų formos iškraipymus išėjime. Jis naudojamas galvaniniam atskyrimui užtikrinti.
Prieš išsiaiškinant, kas yra elektros linijų transformatoriai, pažymima, kad juos galima naudoti didelės galios tinkluose. Kintamosios srovės prietaisai keičia energijos vertes priimančiuose įrenginiuose ir veikia vietose, kuriose yra didelis elektros energijos pralaidumas ir kitimo greitis.
Rotacinio transformatoriaus nereikėtų painioti su rotaciniu įrenginiu - mašina, skirta sukimosi kampui paversti grandinės įtampa, kurios efektyvumas priklauso nuo sukimosi greičio. Prietaisas perduoda elektros impulsą judančioms mašinų dalims, pavyzdžiui, vaizdo magnetofono galvutei. Dviguba šerdis su atskiromis apvijomis, kurių viena sukasi aplink kitą.
Alyva užpildytame įrenginyje ritėms aušinti naudojama speciali transformatorinė alyva. Jie turi uždarą magnetinę grandinę. Skirtingai nei orlaivių tipai, jie gali sąveikauti su didelės galios tinklais.
Suvirinimo transformatoriai, skirti optimizuoti įrangos veikimą, sumažinti įtampą ir generuoti aukšto dažnio srovę. Tai pasiekiama keičiant induktyvumą arba tuščiosios eigos charakteristikas. Žingsninis reguliavimas atliekamas ant laidininkų išdėstant elektrinę apviją.
