Що таке трансформатор: пристрій, принцип роботи та призначення

Електромагнітні статичні пристрої використовуються для створення та застосування магнітного поля. Випадків, навіщо потрібний трансформатор в електронних, електричних ланцюгах та радіотехніці, існує багато. Пристрій оснащений індуктивними обмотками, що взаємно пов'язані на магнітопроводі. Мережа сприяє виникненню змінного поля, а трансформатор за допомогою електромагнітної індукції надає струму постійних значень без зміни частоти.

Визначення та призначення

Для живлення приладів потрібна напруга різних характеристик. Трансформатор – це конструкція для використання індукційної роботи магнітного поля. Стрічкові або дротяні котушки, об'єднані загальним потоком, знижують або збільшують напругу. У телевізорі застосовується 5 для роботи транзисторів і мікросхем, живлення кінескопа вимагає декількох кіловольт при використанні каскадного генератора.

Ізольовані обмотки розташовуються на сердечнику із спонтанно намагніченого матеріалу з певним значенням напруженості. Старі агрегати використовували існуючу частоту мережі близько 60 Гц. У сучасних схемах електроприладів застосовують імпульсні трансформатори з високою частотою. Змінна напруга випрямляється і перетворюється за допомогою генератора на величину із заданими параметрами.

Напруга стабілізується завдяки керуючій установці з імпульсно-широтною модуляцією. Високочастотні сплески передаються трансформатору, на виході одержують стабільні показники. Масивність та тяжкість приладів минулих років змінюється легкістю та невеликими розмірами. Лінійні показники агрегату пропорційні потужності щодо 1:4, зменшення габаритів пристрою збільшується частота струму.

Масивні прилади використовують у схемах електропостачання, якщо потрібно створити мінімальний рівень розсіювання перешкод із високою частотою, наприклад, при забезпеченні якісного звуку.

Пристрій та принцип роботи

Виробник вибирає базові правила функціонування агрегату, але це впливає надійність експлуатації. Відрізняються концепції процесом виготовлення. Принцип дії трансформатора ґрунтується на двох положеннях:

  • рух спрямованих носіїв заряду, що змінюється, створює змінне магнітне силове поле;
  • вплив на силовий потік, що передається через котушку, продукує електрорушійну силу та індукцію.

Пристрій складається з наступних частин:

  • магнітопровід (сердечник);
  • котушка чи обмотка;
  • основа розташування витків;
  • ізолюючий матеріал;
  • охолоджувальна система;
  • інші елементи кріплення, доступу, захисту.

Робота трансформатора здійснюється за видом конструкції та поєднання сердечника та обмоток. У стрижневому типі провідника укладено в обмотках, його важко розглянути. Витки спіралі видно, видно верх і низ сердечника, вісь розташовується вертикально. Матеріал, з чого складається виток, має добре проводити електрику.

У виробах броньового типу стрижень приховує більшу частину обертів, він ставиться горизонтально або прямовисно. Тороїдальна конструкція трансформаторів передбачає розташування на магнітопроводі двох незалежних обмоток без електричного зв'язку між собою.

Магнітна система

Виконується з трансформованої легованої сталі, фериту, пермаллоя зі збереженням геометричної форми для продукування магнітного поля агрегату. Провідник конструюється із пластин, стрічок, підків, його виготовляють на пресі. Частина, де розташовується обмотка, називаються стрижнем. Ярмо - це елемент без витків, що виконує замикання ланцюга.

Принцип дії трансформатора залежить від схеми стійок, яка буває:

  • плоска - осі ярм та сердечників знаходяться в єдиній площині;
  • просторова - поздовжні елементи влаштовуються у різних поверхнях;
  • симетрична - однакові за формою, розміром і конструкцією провідники розташовані до всіх ярмів аналогічно іншим;
  • несиметрична - окремі стійки відрізняються за виглядом, габаритами і ставляться в різних положеннях.

Якщо передбачається, що через обмотку, яку називають первинною, протікає постійний струм, то магнітний провід роблять розімкненим. В інших випадках сердечник закритий, він служить для замикання силових ліній.

Обмотки

Роблять у вигляді сукупності витків, що влаштовуються на провідниках квадратного перерізу. Форма використовується для ефективної роботи та підвищення коефіцієнта заповнення у вікні магнітопроводу. Якщо потрібно збільшити переріз сердечника, його виконують у вигляді двох паралельних елементів, щоб зменшити виникнення вихрових струмів. Кожен такий провідник називається житловим.

Стрижень обертається папером, покривається емалевим лаком. Іноді два осердя, розташованих паралельно, укладають у загальну ізоляцію, комплект називається кабелем. Обмотки розрізняють за призначенням:

  • основні - до них підводиться змінний струм, виходить перетворений електрострум;
  • регулюючі - у них передбачені відводи для трансформації напруги при невисокій силі струму;
  • допоміжні - служать для постачання своєї мережі з потужністю меншою за номінальний показник трансформатора і підмагнічування схеми постійним струмом.

Способи обкручування:

  • рядова обмотка - обороти роблять у напрямку осі по всій довжині провідника, наступні витки намотують щільно, без проміжків;
  • гвинтове обмотування - багатошарова обвивка з просвітами між кільцями або заходом на сусідні елементи;
  • дискова накрутка - спіральний ряд виконується послідовно, у колі обвивання проводиться в радіальному порядку за внутрішнім та зовнішнім напрямом;
  • фольгова спіраль ставиться з алюмінієвого та мідного широкого листа, товщина якого коливається в межах 0,1-2 мм.

Умовні позначення

 

Щоб зручно читати схему трансформатора, є спеціальні знаки. Серце викреслюється товстою лінією, цифра 1 показує первинну обмотку, вторинні витки позначаються цифрами 2 і 3.

У деяких схемах лінія сердечника аналогічна за товщиною межі кіл обвивки. Позначення матеріалу стрижня відрізняється:

  • магнітопровід з фериту креслять товстою лінією;
  • сталевий сердечник з магнітним зазором малюють тонкою межею з розривом у середині;
  • вісь із намагніченого діелектрика позначають тонким пунктиром;
  • мідний стрижень має на схемі вид вузької лінії з умовним позначенням матеріалу за таблицею Менделєєва.

Для виділення котушкового виведення застосовують жирні точки, позначення миттєво діючої індукції однаково. Використовується для позначення проміжних агрегатів у каскадних генераторах для протифазності показання. Ставлять точки, якщо потрібно встановити полярність при складанні та напрямок розташування обмоток. Число витків у первинній обмотці визначається умовно, як не нормується і кількість півкола, пропорційність є, але суворо не дотримується.

Основні характеристики

Холостий режим застосовується при розімкнутому вторинному контурі трансформатора, в ньому відсутня напруга. Струм проходить первинною обвивкою, виникає реактивне намагнічування. За допомогою холостої роботи визначають ККД, показник трансформації та втрати в осерді.

Функціонування під навантаженням має на увазі підключення джерела живлення до первинного ланцюга, де протікає сумарний струм функціонування та холостого ходу. Навантаження приєднується до вторинного контуру трансформатора. Цей режим є найпоширенішим.

Фаза короткого замикання виникає, якщо опір вторинної спіралі становить єдине навантаження. У цьому режимі визначаються втрати нагрівання котушки в ланцюзі. Параметри трансформаторів враховуються у системі заміщення приладу з допомогою установки опору.

Відношенням споживаної і потужності, що віддається визначається коефіцієнт корисної дії трансформатора.

Галузь застосування

Побутові прилади мають контакт із заземленням за допомогою нейтрального дроту. Одночасне торкання споживачем струму фази та нульового ланцюга веде до замикання контуру та травми. Підключення через розділовий трансформатор дозволяє убезпечити людину, тому що вторинна обмотка не контактує із землею.

Імпульсні агрегати використовуються при передачі прямокутного поштовху та трансформації коротких сигналів при навантаженні. На виході змінюється полярність та амплітуда струму, але залишається незмінною напруга.

Вимірювальне обладнання постійного струму є магнітним підсилювачем. Змінювати змінну напругу допомагає спрямований рух електронів невеликої потужності. Випрямляч постачає постійну енергію та залежить від значень вхідної електрики.

Силові агрегати широко використовуються у генераторах струму малої величини, потужності, показники у дизелях мають середні значення. Трансформатори монтують послідовно з навантаженням, прилад підключається до первинного джерела обмоткою, вторинний контур видає перетворену енергію. Значення вихідного струму прямо пропорційне навантаженню. Використовується обладнання із 3 магнітними стрижнями, якщо генератор трифазного струму.

Інвертують агрегати мають транзистори однакової провідності і на виході посилюють тільки частину сигналу. Для повного перетворення напруги імпульс подається на обидва транзистори.

Узгоджувальне обладнання використовують для приєднання до електронних приладів з високим опором на вході та виході навантаження з низьким показником проходження електрики. Агрегати корисні у високочастотних лініях, де різниця величин веде до втрат енергії.

Типи трансформаторів

Від номінального значення струму у первинному та вторинному контурі залежить класифікація трансформаторів. У найпоширеніших видах показник знаходиться в межах 1-5 А.

Роздільний агрегат не передбачає зв'язок обох спіралей. Обладнання забезпечує гальванічну розв'язку, тобто передачу імпульсу безконтактним способом. Без неї струм, що протікає між ланцюгами, обмежується тільки опором, який не береться до уваги через малого значення.

Узгоджувальний трансформатор забезпечує узгодження різних показників опору мінімізації спотворення форми імпульсу на виході. Служить в організацію гальванічної розв'язки.

Перш ніж з'ясувати, які бувають трансформатори силового спрямування, зазначають, що їх випускають для роботи із мережами великої потужності. Прилади змінного струму змінюють показники енергії у приймальних установках та працюють у місцях з великою пропускною здатністю та швидкістю зміни електроенергії.

Обертальний трансформатор не слід плутати з обладнанням, що обертається — машиною для перетворення кута повороту в напругу ланцюга, де ефективність залежить від частоти обертання. Прилад передає електроімпульс на рухомі частини техніки, наприклад, на головку відеомагнітофона. Подвійний сердечник з окремими обмотками, одна з яких повертається довкола іншої.

Масляний агрегат використовує охолодження котушок спеціальним трансформаторним маслом. Мають магнітопровід замкнутого типу. На відміну від повітряних видів можуть взаємодіяти із мережами великої потужності.

Зварювальні трансформатори для оптимізації роботи обладнання, зниження напруги та створення струму високої частоти. Це відбувається через зміну індуктивного опору чи показників холостого ходу. Ступінчасте регулювання виконується компонуванням електрообмотки на провідниках.

СХОЖІ СТАТТІ:

Ви не маєте права надсилати коментарі