Mga uri ng mga transformer

Ang isang transpormer ay isang static na electromagnetic na aparato na naglalaman ng dalawa hanggang ilang mga coils na matatagpuan sa isang karaniwang magnetic circuit at sa gayon ay inductively na konektado sa isa't isa. Ito ay nagsisilbing transpormer upang i-convert ang elektrikal na enerhiya mula sa alternating current sa pamamagitan ng electromagnetic induction nang hindi binabago ang dalas ng kasalukuyang. Ang mga transformer ay ginagamit para sa parehong AC boltahe conversion at galvanic na paghihiwalay sa iba't ibang larangan ng electrical at electronics engineering.

Sa patas, tandaan namin na sa ilang mga kaso ang transpormer ay maaaring maglaman lamang ng isang paikot-ikot (autotransformer), at ang core ay maaaring ganap na wala (HF — transpormer), ngunit karamihan sa mga transformer ay may core (magnetic circuit) na gawa sa malambot na magnetic ferromagnetic na materyal, at dalawa o higit pang insulated tape o wire coils na sakop ng isang karaniwang magnetic flux, ngunit una sa unang lugar. Tingnan natin kung anong mga uri ng mga transformer ang mga ito, kung paano sila nakaayos at kung ano ang mga ito ay ginagamit.

Power transpormer

Ang ganitong uri ng mga low-frequency (50-60 Hz) na mga transformer ay ginagamit sa mga de-koryenteng network, pati na rin sa mga pag-install para sa pagtanggap at pag-convert ng elektrikal na enerhiya. Bakit tinatawag itong kapangyarihan? Dahil ito ang uri ng transpormer na ginagamit upang mag-supply at tumanggap ng kuryente mula at mula sa mga linya ng kuryente, kung saan ang boltahe ay maaaring umabot sa 1150 kV.

Sa mga urban electrical network, ang boltahe ay umabot sa 10 kV. Sa pamamagitan ng eksakto malakas na low-frequency na mga transformer bumaba rin ang boltahe sa 0.4 kV, 380/220 volts na kinakailangan ng mga mamimili.

Sa istruktura, ang isang tipikal na power transformer ay maaaring maglaman ng dalawa, tatlo o higit pang windings na nakaayos sa isang armored electrical steel core, na may ilan sa mga low-voltage windings na pinapakain nang magkatulad (split-winding transformer).

Ito ay kapaki-pakinabang para sa pagpapalakas ng boltahe na natanggap mula sa maraming generator nang sabay-sabay. Bilang isang patakaran, ang power transpormer ay inilalagay sa isang tangke na may langis ng transpormer, at sa kaso ng mga partikular na makapangyarihang mga specimen, isang aktibong sistema ng paglamig ang idinagdag.

Ang mga three-phase power transformer na may kapasidad na hanggang 4000 kVA ay naka-install sa mga substation at power plant. Ang tatlong-phase ay mas karaniwan, dahil ang mga pagkalugi ay nakukuha ng hanggang 15% na mas mababa kaysa sa tatlong single-phase.

Transpormer ng mains

Noong 1980s at 1990s, ang mga line transformer ay matatagpuan sa halos lahat ng electrical appliance. Sa tulong ng isang mains transformer (karaniwan ay single-phase), ang boltahe ng isang 220 volt na network ng sambahayan na may dalas na 50 Hz ay ​​nabawasan sa antas na kinakailangan ng isang electrical appliance, halimbawa 5, 12, 24 o 48 volts.

Ang mga line transformer ay kadalasang ginagawa gamit ang maramihang pangalawang paikot-ikot upang ang maramihang mga pinagmumulan ng boltahe ay maaaring magamit upang paganahin ang iba't ibang bahagi ng circuit. Sa partikular, ang mga transformer ng TN (incandescent transformer) ay maaaring palaging (at maaari pa ring) matagpuan sa mga circuit kung saan naroroon ang mga radio tube.

Ang mga modernong line transformer ay itinayo sa W-shaped, rod-shaped o toroidal core ng isang set ng electrical steel plates kung saan ang mga coil ay nasugatan. Ang toroidal na hugis ng magnetic circuit ay ginagawang posible na makakuha ng mas compact na transpormer.

Kung ihahambing natin ang mga transformer na may parehong kabuuang lakas ng toroidal at hugis-W na mga core, ang toroidal ay kukuha ng mas kaunting espasyo, bilang karagdagan, ang ibabaw ng toroidal magnetic circuit ay ganap na sakop ng mga windings, walang walang laman na pamatok, tulad ng dati. ang kaso na may armored W-shaped o rod-like nuclei. Kasama sa elektrikal na network, sa partikular, ang mga welding transformer na may lakas na hanggang 6 kW. Ang mga mains transformer ay, siyempre, inuri bilang mga low-frequency na mga transformer.

Autotransformer

Ang isang uri ng low-frequency na transpormer ay isang autotransformer kung saan ang pangalawang paikot-ikot ay bahagi ng pangunahin o ang pangunahin ay bahagi ng pangalawa. Iyon ay, sa autotransformer, ang mga windings ay konektado hindi lamang magnetically, ngunit din electrically. Ang ilang mga lead ay ginawa mula sa isang coil at nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng iba't ibang mga boltahe mula sa isang coil lamang.

Ang pangunahing bentahe ng autotransformer ay ang mas mababang gastos nito, dahil mas kaunting wire ang ginagamit para sa mga windings, mas kaunting bakal para sa core, at bilang resulta ang timbang ay mas mababa kaysa sa isang maginoo na transpormer.Ang kawalan ay ang kakulangan ng galvanic na paghihiwalay ng mga coils.

Ang mga autotransformer ay ginagamit sa mga awtomatikong control device at malawak ding ginagamit sa mga de-koryenteng network na may mataas na boltahe. Ang mga three-phase autotransformer na may delta o star na koneksyon sa mga de-koryenteng network ay may malaking pangangailangan ngayon.

Available ang mga power autotransformer sa mga kapasidad na hanggang daan-daang megawatts. Ginagamit din ang mga autotransformer upang simulan ang makapangyarihang AC motors. Ang mga autotransformer ay partikular na kapaki-pakinabang para sa mababang mga ratio ng pagbabago.

Autotransformer sa laboratoryo

Ang isang espesyal na kaso ng isang autotransformer ay isang laboratoryo autotransformer (LATR). Pinapayagan ka nitong maayos na ayusin ang boltahe na ibinibigay sa gumagamit. Ang disenyo ng LATR ay toroidal transpormer na may isang solong paikot-ikot na may isang hindi insulated na "track" mula sa pagliko hanggang sa pagliko, iyon ay, posible na kumonekta sa bawat isa sa mga pagliko ng paikot-ikot. Ang contact contact ay ibinibigay ng isang sliding carbon brush na kinokontrol ng rotary knob.

Kaya maaari mong makuha ang epektibong boltahe na may iba't ibang magnitude sa pagkarga. Ang mga tipikal na single-phase drive ay nagpapahintulot sa iyo na tumanggap ng mga boltahe mula 0 hanggang 250 volts, at tatlong-phase - mula 0 hanggang 450 volts. Ang mga LATR na may kapangyarihan mula 0.5 hanggang 10 kW ay napakapopular sa mga laboratoryo para sa layunin ng pag-tune ng mga de-koryenteng kagamitan.

Kasalukuyang transpormer

Kasalukuyang transpormer ay tinatawag na transpormer na ang pangunahing paikot-ikot ay konektado sa isang pinagmumulan ng kasalukuyang at ang pangalawang paikot-ikot sa mga aparatong proteksiyon o pagsukat na may mababang panloob na resistensya. Ang pinakakaraniwang uri ng kasalukuyang transpormer ay isang instrumento sa kasalukuyang transpormer.

Ang pangunahing paikot-ikot ng kasalukuyang transpormer (karaniwan ay isang pagliko lamang, isang kawad) ay konektado sa serye sa circuit kung saan nais mong sukatin ang alternating kasalukuyang. Ito ay lumalabas na ang kasalukuyang ng pangalawang paikot-ikot ay proporsyonal sa kasalukuyang ng pangunahing, habang ang pangalawang paikot-ikot ay dapat na kinakailangang mai-load, dahil kung hindi man ang boltahe ng pangalawang paikot-ikot ay maaaring sapat na mataas upang masira ang pagkakabukod. Gayundin, kung ang pangalawang paikot-ikot ng CT ay bubukas, ang magnetic circuit ay masusunog lamang mula sa sapilitan na mga uncompensated na alon.

Ang pagtatayo ng kasalukuyang transpormer ay isang core na gawa sa laminated silicon cold-rolled electrical steel kung saan ang isa o higit pang insulated secondary windings ay nasugatan. Ang pangunahing paikot-ikot ay kadalasang isang busbar o wire na may sinusukat na kasalukuyang dumaan sa bintana ng magnetic circuit (sa pamamagitan ng paraan, ang prinsipyong ito ay ginagamit ng clamp meter).Ang pangunahing katangian ng kasalukuyang transpormer ay ang ratio ng pagbabago, halimbawa 100/5 A.

Ang mga kasalukuyang transformer ay malawakang ginagamit para sa kasalukuyang pagsukat at sa mga relay protection circuit. Ligtas ang mga ito dahil ang mga sinusukat at pangalawang circuit ay galvanically na nakahiwalay sa isa't isa. Karaniwan, ang mga pang-industriyang kasalukuyang mga transformer ay ginawa gamit ang dalawa o higit pang mga grupo ng mga pangalawang paikot-ikot, ang isa ay konektado sa mga proteksiyon na aparato, ang isa sa isang aparato sa pagsukat, tulad ng mga metro.

Pulse transpormer

Sa halos lahat ng mga modernong supply ng kuryente sa mains, sa iba't ibang mga inverter, sa mga welding machine at sa iba pang mga power at low-power electrical converter, ginagamit ang mga pulse transformer.Ngayon, halos ganap na pinalitan ng mga pulse circuit ang mabibigat na low-frequency na mga transformer na may mga nakalamina na bakal na core.

Ang isang tipikal na pulse transpormer ay isang ferrite core transpormer. Ang hugis ng core (magnetic circuit) ay maaaring ganap na naiiba: singsing, baras, tasa, W-shaped, U-shaped. Ang bentahe ng ferrites kaysa sa transformer steel ay kitang-kita — ang ferrite-based na mga transformer ay maaaring gumana sa mga frequency hanggang 500 kHz o higit pa.

Dahil ang pulse transformer ay isang high-frequency na transpormer, ang mga sukat nito ay nababawasan nang malaki habang tumataas ang dalas. Mas kaunting kawad ang kinakailangan para sa mga paikot-ikot at ang kasalukuyang field ay sapat upang makakuha ng mataas na dalas ng kasalukuyang sa pangunahing loop, IGBT o isang bipolar transistor, kung minsan ay marami, depende sa topology ng pulsed power supply circuit (pasulong - 1, push-pull - 2, kalahating tulay - 2, tulay - 4).

Upang maging patas, tandaan namin na kung ang isang reverse power supply circuit ay ginagamit, kung gayon ang transpormer ay mahalagang isang double choke, dahil ang mga proseso ng akumulasyon at pagpapalabas ng kuryente sa pangalawang circuit ay pinaghihiwalay sa oras, iyon ay, hindi sila nagpapatuloy. sabay-sabay, samakatuwid, sa flyback control circuit, ito ay pa rin isang choke ngunit hindi isang transpormer.

Ang mga pulse circuit na may mga transformer at ferrite chokes ay matatagpuan sa lahat ng dako ngayon, mula sa mga ballast ng energy-saving lamp at charger ng iba't ibang gadget, hanggang sa mga welding machine at malalakas na inverter.

Pulse kasalukuyang transpormer

Upang sukatin ang magnitude at (o) direksyon ng kasalukuyang sa mga impulse circuit, kadalasang ginagamit ang mga impulse current transformer, na isang ferrite core, kadalasang hugis singsing (toroidal), na may isang paikot-ikot.Ang isang wire ay dumaan sa singsing ng core, ang kasalukuyang kung saan susuriin, at ang likid mismo ay ikinarga sa isang risistor.

Halimbawa, ang singsing ay naglalaman ng 1000 na pagliko ng kawad, pagkatapos ay ang ratio ng mga alon ng pangunahing (may sinulid na kawad) at ang pangalawang paikot-ikot ay magiging 1000 hanggang 1. Kung ang paikot-ikot ng singsing ay ikinarga sa isang risistor ng isang kilalang halaga, pagkatapos ay ang boltahe na sinusukat sa kabuuan nito ay magiging proporsyonal sa kasalukuyang ng coil, na nangangahulugan na ang sinusukat na kasalukuyang ay 1000 beses ang kasalukuyang sa pamamagitan ng risistor na ito.

Gumagawa ang industriya ng mga impulse current transformer na may iba't ibang ratios ng pagbabago. Kailangan lamang ng taga-disenyo na ikonekta ang isang risistor at isang circuit ng pagsukat sa naturang transpormer. Kung nais mong malaman ang direksyon ng kasalukuyang, hindi ang magnitude nito, kung gayon ang paikot-ikot ng kasalukuyang transpormer ay sisingilin lamang ng dalawang magkasalungat na zener diodes.

Komunikasyon sa pagitan ng mga de-koryenteng makina at mga transformer

Ang mga de-koryenteng transformer ay palaging kasama sa mga kursong de-koryenteng makina na pinag-aralan sa lahat ng mga espesyalidad sa electrical engineering ng mga institusyong pang-edukasyon. Sa esensya, ang isang electric transpormer ay hindi isang electric machine, ngunit isang electric apparatus, dahil walang mga gumagalaw na bahagi, ang pagkakaroon nito ay isang katangian na katangian ng anumang makina bilang isang uri ng mekanismo. Dahil dito, ang mga nabanggit na kurso, sa upang maiwasan ang hindi pagkakaunawaan, dapat na tinatawag na "mga de-koryenteng makina at mga de-koryenteng mga transformer na kurso".

Ang pagsasama ng mga transformer sa lahat ng mga kurso sa electrical machinery ay para sa dalawang dahilan.Ang isa ay makasaysayang pinagmulan: ang parehong mga pabrika na nagtayo ng AC electrical machine ay nagtayo din ng mga transformer, dahil ang pagkakaroon lamang ng mga transformer ay nagbigay sa mga AC machine ng isang kalamangan kaysa sa mga DC machine, na sa huli ay humantong sa kanilang pamamayani sa industriya. At ngayon imposibleng isipin ang isang malaking pag-install ng AC na walang mga transformer.

Gayunpaman, sa pag-unlad ng produksyon ng mga alternating current machine at mga transformer, naging kinakailangan na pag-isiping mabuti ang produksyon ng mga transformer sa mga espesyal na pabrika ng transpormer. Ang katotohanan ay dahil sa posibilidad ng pagpapadala ng alternating current gamit ang mga transformer sa mahabang distansya, ang pagtaas sa mas mataas na boltahe ng mga transformer ay mas mabilis kaysa sa pagtaas ng boltahe ng alternating current electrical machine.

Sa kasalukuyang yugto ng pag-unlad ng alternating kasalukuyang mga de-koryenteng makina, ang pinakamataas na nakapangangatwiran na boltahe para sa kanila ay 36 kV. Kasabay nito, ang pinakamataas na boltahe sa aktwal na ipinatupad na mga electric transformer ay umabot sa 1150 kV. Ang ganitong mga matataas na boltahe ng transpormer at ang kanilang operasyon sa mga linya ng kuryente sa itaas na nakalantad sa kidlat ay humantong sa napakaspesipikong mga problema sa transpormer na banyaga sa mga de-koryenteng makinarya.

Ito ay humantong sa paggawa ng mga teknolohikal na problema na iba sa mga teknolohikal na problema ng electrical engineering na ang paghihiwalay ng mga transformer sa independiyenteng produksyon ay naging hindi maiiwasan. Kaya, ang unang dahilan-ang pang-industriya na koneksyon na ginawa ang mga transformer na malapit sa mga de-koryenteng makina-ay nawala.

Ang pangalawang dahilan ay isang pangunahing kalikasan at binubuo sa katotohanan na ang mga electric transformer na ginagamit sa pagsasanay, pati na rin ang mga electric machine, ay batay sa ang prinsipyo ng electromagnetic induction (batas ni Faraday), — ay nananatiling hindi matitinag na buklod sa pagitan nila. Kasabay nito, upang maunawaan ang maraming mga phenomena sa alternating current machine, ang isang kaalaman sa mga pisikal na proseso na nagaganap sa mga transformer ay ganap na kinakailangan, at, bukod dito, ang teorya ng isang malaking klase ng alternating current machine ay maaaring mabawasan sa teorya ng mga transformer, dahil pinapadali ang kanilang teoretikal na pagsasaalang-alang.

Samakatuwid, sa teorya ng alternating current machine, ang teorya ng mga transformer ay sumasakop sa isang malakas na lugar, kung saan, gayunpaman, hindi ito sumusunod na ang mga transformer ay maaaring tawaging mga de-koryenteng makina. Bilang karagdagan, dapat itong isipin na ang mga transformer ay may ibang setting ng layunin at proseso ng conversion ng enerhiya kaysa sa mga de-koryenteng makina.

Ang layunin ng isang de-koryenteng makina ay upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya (generator) o, sa kabaligtaran, elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya (motor), samantala sa isang transpormer ay nakikitungo tayo sa pag-convert ng isang uri ng alternating current electrical energy sa alternating kasalukuyang elektrikal na enerhiya. kasalukuyang ng ibang uri.