Dažāda veida transformatori un to pielietojums

Transformators ir plaši izmantota ierīce elektriskajā un elektroniskajā jomā. Tā ir elektromagnētiska ierīce, kas ievēro Maikla Faradeja atklāto elektromagnētisma pamatprincipu. Mēs esam uz par Transformers būvniecības un ekspluatācijas detalizēti iepriekšējā pamācību. Šeit mēs aplūkosim dažāda veida transformatorus, ko izmanto dažāda veida lietojumos. Tomēr visu veidu transformatori ievēro tos pašus principus, taču tiem ir atšķirīga konstrukcijas metode. Un ar nelielu piepūli jūs varat arī izveidot savu transformatoru, taču, veidojot transformatoru, vienmēr jāievēro transformatora aizsardzības paņēmieni.

Transformatoru tipi, pamatojoties uz sprieguma līmeni

Transformatoram var būt vairāku veidu konstrukcijas. Transformatoram nav elektrisko savienojumu no vienas puses uz otru; tomēr abas elektriski neatkarīgās spoles var vadīt elektrību ar elektromagnētisko plūsmu. Transformatoram primārajā, kā arī sekundārajā pusē var būt vairākas spoles vai tinumi. Vairākos gadījumos vairākas primārās puses, kur divas spoles ir savienotas sērijveidā, bieži tiek sauktas par centrālo pieskārienu. Šis stāvoklis ar centrālo pieskārienu ir redzams arī sekundārajā pusē.

Transformatorus var konstruēt tā, lai tie spētu pārveidot primārās puses sprieguma līmeni sekundārajā pusē. Atkarībā no sprieguma līmeņa transformatoram ir trīs kategorijas. Solis uz leju, uz augšu un izolācijas transformators. Izolācijas transformatoram sprieguma līmenis abām pusēm ir vienāds.

1. Pakāpiena transformators

Transformators tiek izmantots gan elektronikā, gan elektriskajā jomā. Pārejas transformators pārveido primārā sprieguma līmeni zemākā spriegumā sekundārajā izvadā. To panāk ar primāro un sekundāro tinumu attiecību. Pakāpeniskiem transformatoriem tinumu skaits visā primārajā pusē ir lielāks nekā sekundārais. Tāpēc primārā un sekundārā kopējā tinumu attiecība vienmēr ir lielāka par 1.

Elektronikā daudzas lietojumprogrammas darbojas ar 5 V, 6 V, 9 V, 12 V, 24 V vai dažos gadījumos 48 V. Lai pārveidotu vienfāzes strāvas kontaktligzdas 230V maiņstrāvu vēlamajā zemsprieguma līmenī, ir nepieciešami Step Down transformatori. Instrumentos, kā arī daudzos elektriskajos aprīkojumos, jaudas sadaļas galvenā prasība ir pazeminošais transformators. Tos izmanto arī strāvas adapteros un mobilo tālruņu lādētāju ķēdēs.

Elektrotehnikā, solis uz leju, transformatori tiek izmantoti elektriskās sadales sistēma, kas strādā ļoti augsta sprieguma, lai nodrošinātu zemu zaudējumu un izmaksu ziņā efektīvu risinājumu tālsatiksmes elektroenerģijas piegādes prasībām. Lai pārveidotu augstspriegumu par zema sprieguma padeves līniju, tiek izmantots Step down transformators.

2. Paaugstināts transformators

Transformators Step Up ir tieši pretējs pazeminošajam transformatoram. Palieliniet transformatoru, palielinot zemo primāro spriegumu līdz augstam sekundārajam spriegumam. Arī tas tiek panākts ar primārā un sekundārā tinuma attiecību. Transformatoram Primārā tinuma un sekundārā tinuma attiecība paliek mazāka par 1. Tas nozīmē, ka sekundārā tinuma pagriezienu skaits ir lielāks nekā primārais tinums.

Elektronikā jāpastiprina transformatori, kurus bieži izmanto stabilizatoros, invertoros utt., Kur zemspriegums tiek pārveidots par daudz lielāku spriegumu.

Elektrības sadalē tiek izmantots arī pakāpenisks transformators. Augstspriegums ir nepieciešams ar enerģijas sadali saistītai lietošanai. Transformators tiek izmantots tīklā, lai paaugstinātu sprieguma līmeni pirms sadales.

3. Izolācijas transformators

Izolācijas transformators nepārvērš sprieguma līmeņus. Izolācijas transformatora primārais un sekundārais spriegums vienmēr paliek nemainīgs. Tas ir tāpēc, ka primārā un sekundārā tinuma attiecība vienmēr ir vienāda ar 1. Tas nozīmē, ka izolācijas transformatorā pagriezienu skaits primārajā un sekundārajā tinumā ir vienāds.

Izolācijas transformatoru izmanto primārā un sekundārā izolēšanai. Kā jau tika apspriests iepriekš, transformatoram nav elektrisko savienojumu starp primāro un sekundāro, to izmanto arī kā izolācijas barjeru, kur vadīšana notiek tikai ar magnētisko plūsmu. To izmanto drošības nolūkos un trokšņa pārnešanas atcelšanai no primārā uz sekundāro vai otrādi.

Transformatoru veidi, kuru pamatā ir pamatmateriāls

Transformators nodod enerģiju, vadot elektromagnētisko plūsmu caur serdeņa materiālu. Dažādi kodolmateriāli rada atšķirīgu plūsmas blīvumu. Atkarībā no pamatmateriāliem enerģijas un elektronikas jomā tiek izmantoti vairāki transformatoru veidi.

1. Dzelzs kodola transformators

Dzelzs serdes transformatorā kā serdes materiāls tiek izmantotas vairākas mīkstas dzelzs plāksnes. Dzelzs izcilo magnētisko īpašību dēļ dzelzs serdes transformatora plūsmas saite ir ļoti augsta. Tādējādi arī dzelzs serdes transformatora efektivitāte ir augsta.

Mīkstās dzelzs serdes plāksnes var būt pieejamas dažādās formās un izmēros. Primārās un sekundārās brūces spoles vai ietītas uz spoles veidotāja. Pēc tam spoles veidotājs ir uzstādīts mīkstās dzelzs serdes plāksnēs. Atkarībā no serdeņa izmēra un formas tirgū ir pieejams cita veida serdes plāksnes. Dažas izplatītas formas ir E, I, U, L utt. Dzelzs plāksnes ir plānas, un vairākas plāksnes ir saliktas kopā, lai izveidotu faktisko kodolu. Piemēram, E tipa serdeņi tiek izgatavoti ar plānām plāksnēm ar E burta izskatu.

Dzelzs serdes transformatori tiek plaši izmantoti un parasti ir smagāki pēc svara un formas.

2. Ferīta serdes transformators

Ferīta serdes transformatorā tiek izmantota ferīta serde, pateicoties lielai magnētiskajai caurlaidībai. Šāda veida transformatori piedāvā ļoti zemus zaudējumus augstfrekvences pielietojumā. Sakarā ar to ferīta serdes transformatorus izmanto augstfrekvences lietojumos, piemēram, komutācijas režīma barošanas avotā (SMPS), ar RF saistītās lietojumprogrammās utt.

Ferīta serdes transformatori piedāvā arī dažāda veida formas, izmērus atkarībā no pielietojuma prasības. To galvenokārt izmanto elektronikā, nevis elektriskajā pielietojumā. Visizplatītākā forma ferīta serdes transformatorā ir E kodols.

3. Toroidālā kodola transformators

Toroidālā kodola transformatorā tiek izmantots toroid formas serdes materiāls, piemēram, dzelzs serde vai ferīta serde. Toroīdi ir gredzena vai virtuļu formas pamatmateriāls, un tos plaši izmanto izcilai elektriskai veiktspējai. Gredzena formas dēļ noplūdes induktivitāte ir ļoti zema, un tā piedāvā ļoti augstu induktivitāti un Q faktorus. Tinumi ir salīdzinoši īsi, un svars ir daudz mazāks nekā tradicionālajiem, tāda paša vērtējuma transformatoriem.

4. Gaisa serdes transformators

Gaisa kodola transformators kā kodola materiālu neizmanto fizisku magnētisko kodolu. Gaisa serdes transformatora plūsmas saite tiek veikta pilnībā, izmantojot gaisu.

Gaisa kodola transformatorā primārā spole tiek piegādāta ar maiņstrāvu, kas ap to rada elektromagnētisko lauku. Ja magnētiskā lauka iekšpusē ir ievietota sekundārā spole, kā noteikts Faradejas indukcijas likumā, sekundārā spole tiek inducēta ar magnētisko lauku, ko tālāk izmanto slodzes darbināšanai.

Tomēr gaisa kodola transformators rada mazu savstarpēju induktivitāti salīdzinājumā ar fizisko kodola materiālu, piemēram, dzelzs vai ferīta serdi.

To izmanto pārnēsājamā elektronikā, kā arī ar radiofrekvenci saistītās lietojumprogrammās. Tā kā nav fiziska pamata materiāla, svara ziņā tas ir ļoti viegls. Pareizi noregulēts gaisa kodola transformators, ko izmanto arī bezvadu uzlādes risinājumos, kur primārie tinumi ir konstruēti lādētāja iekšpusē, bet sekundārie tinumi atrodas mērķētās ierīces iekšpusē.

Transformatoru veidi, kuru pamatā ir tinumu izkārtojums

Transformatoru var klasificēt, izmantojot tinumu pasūtījumus. Viens no populārākajiem veidiem ir automātiskie tinumu transformatori.

Auto tinumu transformators

Līdz šim primārais un sekundārais tinums ir fiksēts, bet automātiskā tinuma transformatora gadījumā primāro un sekundāro spoli var savienot virknē, un centrā esošais mezgls ir kustīgs. Sekundāro spriegumu var mainīt atkarībā no centrālo pieskārienu stāvokļa.

Auto nav īsais automātiskā veids; drīzāk tas ir paziņojums par sevi vai vienu spoli. Šī spole veido attiecību, kas sastāv no divām primārajām un sekundārajām daļām. Centrālā krāna mezgla pozīcija nosaka primāro un sekundāro attiecību, tādējādi mainot izejas spriegumu.

Visizplatītākais lietojums ir V ARIAC, instruments mainīgas maiņstrāvas ražošanai no vienmērīgas maiņstrāvas ieejas. To lieto arī ar enerģijas pārraidi un sadali saistītās lietojumprogrammās, kur augstsprieguma līnijas ir bieži jāmaina.

Transformatoru veidi, kuru pamatā ir lietojums

Pieejami arī vairāki transformatoru veidi, kas darbojas noteiktā domēnā. Gan elektronikas, gan elektrotehnikas nozarēs vairāki īpašie transformatori tiek izmantoti kā pazeminošs vai pakāpenisks transformators, pamatojoties uz lietojuma pielietojumu. Tātad transformatorus var klasificēt šādi, pamatojoties uz lietojumu:

1. Jaudas domēns

• Jaudas transformators
• Mērījumu transformators
• Sadales transformators

2. Elektronikas domēns

• Pulsa transformators
• Audio izejas transformators

1. Transformatori, ko izmanto Power domēnā

Darbā Elektroenerģija domēns attiecas uz enerģijas ražošanu, mērīšanu un sadali. Tomēr tas ir ļoti liels lauks, kurā transformatori ir būtiska sastāvdaļa, lai nodrošinātu drošu enerģijas pārveidošanu un veiksmīgu enerģijas piegādi apakšstacijai un galalietotājiem.

Transformatori, kas tiek izmantoti enerģijas jomā, var būt gan āra, gan iekštelpu, bet galvenokārt āra.

a) jaudas transformators

Jaudas transformatori ir lielāki un tiek izmantoti enerģijas pārsūtīšanai uz apakšstaciju vai publisko elektroenerģijas padevi. Šis transformators darbojas kā tilts starp enerģijas ģeneratoru un primāro sadales tīklu. Atkarībā no jaudas un specifikācijas jaudas transformatorus var turpmāk klasificēt trīs kategorijās: maza jaudas transformators, vidējas jaudas transformators un lielais jaudas transformators. Reitings var būt lielāks par 30KVA līdz 500-700KVA vai dažos gadījumos mazam nominālās jaudas transformatoram tas var būt vienāds vai lielāks par 7000KVA. Vidēji nominālais jaudas transformators var būt līdz 50-100 MVA, savukārt lielie nominālie jaudas transformatori spēj apstrādāt vairāk nekā 100MVA.

Ļoti augstas enerģijas ražošanas dēļ kritiska ir arī jaudas transformatora konstrukcija. Konstrukcijā ietilpst cietas izolācijas perifērijas ierīces un labi sabalansēta dzesēšanas sistēma. Visizplatītākie jaudas transformatori ir piepildīti ar eļļām.

Galvenais strāvas transformatora princips ir pārveidot zemsprieguma augstu strāvu par augstsprieguma zemu strāvu. Tas ir nepieciešams, lai samazinātu enerģijas zudumu enerģijas sadales sistēmā.

Vēl viens svarīgs jaudas transformatora parametrs ir fāzes pieejamība. Parasti jaudas transformatori darbojas trīsfāzu sistēmā, bet dažos gadījumos tiek izmantoti arī vienfāzes mazie jaudas transformatori. Trīsfāzu strāvas transformatori ir visdārgākie un efektīvākie nekā vienfāzes strāvas transformatori.

b) mērījumu transformators

Mērīšanas transformatoru bieži sauc par instrumentu transformatoru. Šis ir vēl viens jaudas jomā bieži izmantots mērinstruments. Mērīšanas transformatoru izmanto, lai izolētu galveno jaudu un pārveidotu strāvu un spriegumu mazākā attiecībā pret tā sekundāro izeju. Mērot izeju, var izmērīt faktiskās elektropārvades līnijas fāzi, strāvu un spriegumu.

Iepriekš redzamais attēls parāda pašreizējā transformatora konstrukciju.

c) izplatīšanas transformators

To izmanto enerģijas sadales sistēmas pēdējā fāzē. Sadales transformatori ir pazemināms transformators, kas pārveido augsta tīkla spriegumu gala klientam vajadzīgajam spriegumam 110V vai 230V. Tas var būt arī vienfāzes vai trīs fāzes.

Sadales transformatori var būt mazāki pēc formas, kā arī lielāki, atkarībā no pārveidošanas jaudas vai vērtējumiem.

Sadales transformatorus var sīkāk iedalīt kategorijās, ņemot vērā tā izmantoto izolācijas veidu. Tas var būt sausa tipa vai arī iegremdēts šķidrumā. Tas ir izgatavots, izmantojot laminētas tērauda plāksnes, kas galvenokārt izgatavotas C formā kā pamatmateriāls.

Sadales transformatoram ir arī cita veida klasifikācija, pamatojoties uz tā izmantošanas vietu. Transformatoru var uzstādīt uz komunālā pola, ja tā, to sauc par polu uzstādītiem sadales transformatoriem. To var ievietot pazemes kameras iekšpusē, piestiprināt uz betona spilventiņa (uz spilventiņiem uzstādīts sadales transformators) vai slēgtā tērauda kastē.

Parasti sadales transformatoru reitings ir mazāks par 200kVA.

2. Transformators, ko izmanto elektronikas jomā

Elektronikā tiek izmantoti dažādi mazi miniatūri transformatori, kurus var uzstādīt PCB vai piestiprināt mazā izstrādājuma korpusā.

a) impulsa transformators

Impulsu transformatori ir viens no visbiežāk izmantotajiem transformatoriem, kas uzstādīti uz PCB un kas rada elektriskos impulsus nemainīgā amplitūdā. To lieto dažādās digitālajās shēmās, kur impulsu ģenerēšana ir nepieciešama izolētā vidē. Tāpēc impulsu transformatori izolē primāro un sekundāro un sadala primāros impulsus sekundārajai ķēdei, bieži vien digitālajiem loģiskajiem vārtiem vai draiveriem.

Pareizi uzbūvētiem impulsu transformatoriem ir nepieciešama pareiza galvaniskā izolācija, kā arī neliela noplūde un klaiņojoša kapacitāte.

b) audio izejas transformators

Audio transformators ir vēl viens elektronikas jomā parasti izmantots transformators. Tas tiek īpaši izmantots ar audio saistītā lietojumprogrammā, kur nepieciešama pretestības pielāgošana. Audio transformators līdzsvaro pastiprinātāja ķēdi un slodzes, parasti skaļrunis. Audio transformatoram var būt vairākas primārās un sekundārās spoles, atdalītas vai ar centrālo pieskārienu.

Tātad mēs esam aptvēruši dažādus transformatoru veidus, izņemot to, ka ir daži citi īpaša mēroga transformatori, taču tie nav šī raksta darbības jomā.