Elektromagnetická statická zařízení se používají k vytvoření a aplikaci magnetického pole. Existuje mnoho případů, kdy je potřeba transformátor v elektronice, elektrických obvodech a radiotechnice. Zařízení je vybaveno indukčními vinutími propojenými na magnetickém jádru. Síť přispívá ke vzniku střídavého pole a transformátor pomocí elektromagnetické indukce udává aktuální konstantní hodnoty bez změny frekvence.
Obsah
Definice a účel
K napájení zařízení jsou zapotřebí napětí různých charakteristik. Transformátor je konstrukce pro využití indukční práce magnetického pole. Páskové nebo drátěné cívky spojené společným tokem snižují nebo zvyšují napětí. Televizor používá 5 V k provozu tranzistorů a mikroobvodů, výkon kineskopu vyžaduje několik kilovoltů při použití kaskádového generátoru.
Izolovaná vinutí jsou umístěna na jádru ze spontánně magnetizovaného materiálu s určitou hodnotou napětí. Starší jednotky využívaly stávající frekvenci sítě, kolem 60 Hz. V moderních napájecích obvodech pro elektrické spotřebiče se používají pulzní transformátory s vysokou frekvencí. Střídavé napětí je usměrněno a převedeno pomocí generátoru na hodnotu se stanovenými parametry.
Napětí je stabilizováno díky řídící jednotce s pulzně-šířkovou modulací. Vysokofrekvenční impulzy jsou přenášeny do transformátoru, na výstupu je dosaženo stabilního výkonu. Masivnost a těžkost zařízení minulých let je nahrazena lehkostí a malými rozměry. Lineární indikátory jednotky jsou úměrné výkonu v poměru 1: 4, pro zmenšení rozměrů zařízení se frekvence proudu zvyšuje.
Masivní zařízení se používají v napájecích obvodech, pokud je požadováno vytvoření minimální úrovně rozptylu vysokofrekvenčního rušení, například při poskytování vysoce kvalitního zvuku.
Zařízení a princip činnosti
Výrobce volí základní pravidla pro provoz jednotky, to však nemá vliv na spolehlivost provozu. Koncepty se liší ve výrobním procesu. Princip činnosti transformátoru je založen na dvou ustanoveních:
- měnící se pohyb směrových nosičů náboje vytváří střídavé magnetické silové pole;
- vliv na tok energie přenášený cívkou vytváří elektromotorickou sílu a indukci.
Zařízení se skládá z následujících částí:
- magnetický obvod (jádro);
- cívka nebo vinutí;
- základ pro umístění zatáček;
- izolační materiál;
- chladící systém;
- další prvky upevnění, přístupu, ochrany.
Provoz transformátoru se provádí podle typu konstrukce a kombinace jádra a vinutí.U tyčového typu je vodič uzavřen ve vinutí, je špatně vidět. Jsou vidět závity spirály, je vidět vršek a spodek jádra, osa je svislá. Materiál, ze kterého se cívka skládá, musí dobře vést elektrický proud.
U obrněných výrobků tyč skrývá většinu závitů, je umístěna vodorovně nebo svisle. Toroidní provedení transformátorů umožňuje umístění dvou nezávislých vinutí na magnetickém obvodu bez elektrického spojení mezi nimi.
Magnetický systém
Je vyrobena z legované transformátorové oceli, feritu, permalloy při zachování geometrického tvaru pro vytváření magnetického pole jednotky. Vodič je konstruován z desek, stuh, podkov, je vyroben na lisu. Část, na které je umístěno vinutí, se nazývá tyč. Jho je prvek bez závitů, který doplňuje obvod.
Princip činnosti transformátoru závisí na uspořádání stojanů, což se děje:
- ploché - osy třmenů a jader jsou ve stejné rovině;
- prostorové - podélné prvky jsou uspořádány v různých plochách;
- symetrické - vodiče stejného tvaru, velikosti a provedení jsou umístěny ke všem třmenům podobně jako ostatní;
- asymetrické - jednotlivé regály se liší vzhledem, rozměry a jsou umístěny v různých pozicích.
Pokud se předpokládá, že vinutím, které se nazývá primární, protéká stejnosměrný proud, pak je magnetický vodič otevřen. V ostatních případech je jádro uzavřeno, slouží k uzavření elektrického vedení.
vinutí
Jsou vyrobeny ve formě sady závitů uspořádaných na čtvercových vodičích.Tvar se používá k efektivní práci a zvýšení faktoru plnění v okně magnetického obvodu. Pokud je požadováno zvětšení průřezu jádra, pak je vyrobeno ve formě dvou paralelních prvků, aby se snížil výskyt vířivých proudů. Každý takový vodič se nazývá obytný.
Tyč je zabalená v papíru, pokrytá emailovým lakem. Někdy jsou dvě paralelně uspořádaná jádra uzavřena ve společné izolaci, sestavě se říká kabel. Vinutí se rozlišují podle účelu:
- hlavní - je jim dodáván střídavý proud, vychází přeměněný elektrický proud;
- regulační - poskytují odbočky pro transformaci napětí při nízké intenzitě proudu;
- pomocné - slouží k napájení jejich sítě výkonem menším než je jmenovitá hodnota transformátoru a předpětí obvodu stejnosměrným proudem.
Způsoby balení:
- běžné vinutí - závity jsou provedeny ve směru osy po celé délce vodiče, následné závity jsou navinuty těsně, bez mezer;
- šroubové navíjení - vícevrstvé balení s mezerami mezi kroužky nebo přiblížením sousedních prvků;
- navíjení kotouče - spirálová řada se provádí postupně, v kruhu, omotávání se provádí v radiálním pořadí ve vnitřním a vnějším směru;
- spirála fólie je umístěna z hliníkového a měděného širokého plechu, jehož tloušťka se pohybuje mezi 0,1-2 mm.
Konvence
Aby bylo snadné přečíst schéma transformátoru, existují speciální značky. Jádro je nakresleno tlustou čarou, číslo 1 ukazuje primární vinutí, sekundární závity jsou označeny čísly 2 a 3.
V některých schématech má jádrová linie podobnou tloušťku jako linie obalových půlkruhů. Označení materiálu tyče je různé:
- feritový magnetický obvod je nakreslen tlustou čarou;
- ocelové jádro s magnetickou mezerou je nakresleno tenkou čarou s mezerou uprostřed;
- osa zmagnetizovaného dielektrika je naznačena tenkou tečkovanou čarou;
- měděná tyč má ve schématu vzhled úzké čáry se symbolem materiálu podle periodické tabulky.
Pro zvýraznění výstupu cívky jsou použity tučné tečky, označení okamžitá indukce je stejné. Používá se k indikaci mezilehlých jednotek v kaskádových generátorech pro indikaci protifáze. Pokud chcete nastavit polaritu při montáži a směr vinutí, vložte tečky. Počet závitů v primárním vinutí je určen podmíněně, stejně jako počet půlkruhů není standardizován, existuje proporcionalita, ale není přísně dodržována.
Hlavní charakteristiky
Klidový režim se používá, když je sekundární obvod transformátoru otevřený, není v něm žádné napětí. Proud prochází primárním vinutím, dochází k reaktivní magnetizaci. Pomocí práce naprázdno se zjišťuje účinnost, rychlost transformace a ztráta v jádře.
Provozem pod zátěží se rozumí připojení zdroje k primárnímu okruhu, kudy protéká celkový provozní i volnoběhový proud. Zátěž je připojena k sekundárnímu obvodu transformátoru. Tento režim je běžný.
Fáze zkratu nastává, pokud je odpor sekundární cívky jedinou zátěží. V tomto režimu se zjišťují tepelné ztráty spirály v okruhu.Parametry transformátoru se zohledňují v systému náhrady zařízení nastavením odporu.
Poměr spotřebovaného a výstupního výkonu určuje účinnost transformátoru.
Oblast použití
Domácí spotřebiče mají kontakt se zemí přes neutrální vodič. Současný kontakt proudového spotřebiče fáze a nulového obvodu vede k uzavření obvodu a zranění. Připojení přes oddělovací transformátor umožňuje chránit osobu, protože sekundární vinutí nepřichází do kontaktu se zemí.
Pulzní jednotky se používají při přenosu pravoúhlého tlaku a transformaci krátkých signálů pod zátěží. Na výstupu se změní polarita a amplituda proudu, ale napětí zůstane nezměněno.
DC měřící zařízení je magnetický zesilovač. Směrový pohyb elektronů s nízkým výkonem pomáhá měnit střídavé napětí. Usměrňovač dodává konstantní energii a závisí na hodnotách vstupní elektřiny.
Pohonné jednotky jsou široce používány v generátorech malého proudu, výkon, indikátory v dieselových motorech jsou průměrné. Transformátory se montují do série se zátěží, zařízení je připojeno ke zdroji primárním vinutím, sekundární okruh vyrábí přeměněnou energii. Hodnota výstupního proudu je přímo úměrná zátěži. Zařízení se 3 magnetickými tyčemi se používá, pokud je generátor třífázový.
Invertující jednotky mají tranzistory stejné vodivosti a zesilují pouze část signálu na výstupu. Pro úplnou konverzi napětí je na oba tranzistory přiveden impuls.
Odpovídající zařízení se používá pro připojení elektronických zařízení s vysokým odporem na vstupu a výstupu zátěže s nízkou rychlostí přenosu elektřiny. Jednotky jsou užitečné ve vysokofrekvenčních vedeních, kde rozdíl ve velikosti vede ke ztrátám energie.
Typy transformátorů
Klasifikace transformátorů závisí na jmenovité hodnotě proudu v primárním a sekundárním okruhu. U běžných druhů se indikátor pohybuje v rozmezí 1-5 A.
Oddělovací jednotka neumožňuje spojení obou spirál. Zařízení zajišťuje galvanické oddělení, tj. přenos impulsu bezkontaktním způsobem. Bez něj je proud tekoucí mezi obvody omezen pouze odporem, se kterým se vzhledem k malé hodnotě nepočítá.
Odpovídající transformátor zajišťuje, že různé hodnoty odporu jsou přizpůsobeny, aby se minimalizovalo zkreslení výstupního tvaru vlny. Slouží pro organizaci galvanického oddělení.
Než zjistí, co jsou výkonové transformátory, poznamenají, že jsou vyráběny pro práci s vysokovýkonnými sítěmi. Zařízení na střídavý proud mění energetickou náročnost v přijímacích instalacích a pracují v místech s velkou kapacitou a rychlostí změny elektřiny.
Rotační transformátor by se neměl zaměňovat s rotačním zařízením, strojem pro přeměnu úhlu natočení na obvodové napětí, kde účinnost závisí na rychlosti otáčení. Zařízení vysílá elektrický impuls do pohyblivých částí zařízení, například do hlavy videorekordéru. Dvojité jádro se samostatnými vinutími, z nichž jedno se otáčí kolem druhého.
Olejová jednotka využívá chlazení cívky speciálním transformátorovým olejem.Mají uzavřený okruh. Na rozdíl od vzdušných druhů mohou interagovat s vysoce výkonnými sítěmi.
Svařovací transformátory pro optimalizaci výkonu zařízení, snížení napětí a generování vysokofrekvenčního proudu. To je způsobeno změnou indukční reaktance nebo volnoběhu. Kroková regulace se provádí rozložením elektrického vinutí na vodičích.
