Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для того, щоб в домашніх умовах самостійно підвищити ефективність роботи багатьох пристроїв і напруга в електричній мережі, часто використовуються регулюючі пристрої. Пропонуємо, в зв'язку з цим, розглянути принцип роботи трансформатора струму понижуючого, підвищує, імпульсного, Тесла, а також автотрансформатора.
Принцип роботи і класифікація трансформаторів
Принцип роботи вимірювального трансформатора (як і розділового), дуже простий. Він підкоряється закону Фарадея електромагнітної індукції. Насправді взаємна індукція між двома або більше обмотками відповідає за дії перетворення в електричному трансформаторі.
Відповідно до цього, закон Фарадея говорить: «швидкість зміни потокосцепления за часом прямо пропорційна наведеної ЕРС в провіднику або котушки».
Основи теорії трансформатора
Скажімо, у нас трансформатор з однією обмоткою, яка з'єднана зі змінним електричним джерелом струму. Змінний струм через обмотку виробляє постійно мінливий потік, який оточує котушку. Якщо будь-яка інша обмотка наближена до попередньої, певна частина потоку з'єднується з нею. Цей потік постійно змінюється в амплітуді і напрямку, але в цих випадках має відбуватися зміна потокозчеплення в другу обмотку або обмотки.
Відповідно до закону Фарадея електромагнітної індукції, має бути ЕРС, яке індукується раз в секунду. Якщо ланцюг останньої обмотки закрита, то через неї повинен проходити електричний струм. Це найпростіший принцип роботи електричного силового або зварювального трансформатора і це основний принцип роботи трансформатора.
Всякий раз, коли ми використовуємо рух змінного струму до електричної котушки, потік енергії оточує цю обмотку. Потік струму буде нерівномірним, і швидкість його постійно змінюється. Природно ЕКГ буде проводитися в ньому, як в законі Фарадея, де йдеться про явище електромагнітної індукції. Це найбільш фундаментальне поняття теорії трансформатора
Обмотка, яка приймає електричну потужність від джерела, як правило, відома як первинна обмотка трансформатора.
Обмотка, що дає необхідну вихідну напругу через взаємної індукції в трансформаторі, називається вторинною обмоткою трансформатора.
Основні конструкційні частини трансформатора
Існує три основні частини трансформатора:
1. Первинна обмотка трансформатора - виробляє магнітний потік, коли підключена до електричного джерела.
2. Магнітне осердя трансформатора - магнітний потік, створюваний первинної обмоткою, створює замкнуту магнітну ланцюг.
3. Вторинна обмотка трансформатора - намотана на сердечник.
Як працює силовий або зварювальний трансформатор
Електричний силовий трансформатор є статичним пристроєм, який перетворює електричну енергію від однієї схеми до іншої без безпосереднього з'єднання, за допомогою взаємної індукції між своїх обмоток. Він перетворює енергію від однієї схеми до іншої, не змінюючи свою частоту, але може працювати в різних рівнях напруги, наприклад якщо зварювальник поміняв флюс, або стався збій генератора при зварюванні.
Робота однофазного трансформатора напруги
Принцип роботи однофазного трансформатора не надто відрізняється від трифазного понижуючого приладу. Коли електричний струм проходить в первинній обмотці, вона створює МП, у якого досить потужні силові лінії. Вони пронизують первинну котушку повністю, і вторинну частково. Всі ці лінії замкнуті навколо провідників котушок, але їх частина замкнута безпосередньо на провідниках.
Відео: наочний урок, який розповідає про принцип роботи трансформатора
Відповідно до закону про магнітної зв'язку, чим ближче об'єкти один до одного, тим сильніше цей зв'язок, але чим вони далі розташовані - тим вона слабша, і так поки не стане нульовою. Це пояснюється тим, що при розташуванні коаксіального типу, ніж обмотки розташовані далі, тим менше зчеплення силових ліній і їх проникнення в трансформаторні котушки.
Потрібно розуміти, що в однофазному трансформаторі сила магнітного поля також залежить від струму. Скачки змінного електричного струму можуть значно знизити силу МП, або навпаки. Це ще називається законом електрорушійної сили. Тобто в першій обмотці проводиться самоіндукція, а у вторинній - взаємоіндукція.
Як тільки кінці цих обмоток з'єднаються - пристрій, якому необхідно отримати результати роботи трансформатора, стане забезпечуватися електричним струмом, принцип роботи буде запущений, в певній послідовності котушки почнуть працювати.
Робота автотрансформатора
Найчастіше в домашніх умовах використовується трансформатор ні з двома обмотками, а з одного. Розглянемо принцип роботи електронного автотрансформатора (вольтододавального трансформатора), і його характеристики. Дані пристрої відносяться до трансформаторів спеціального використання, тому що їх обмотка низької напруги у звичайних трансформаторів, є обмоткою високої напруги, ті вони пов'язані між собою не тільки магнітним полем, а й гальванічним.
Перемикаючи обмотки при бажанні можна отримати або високе, або низьку напругу. Підключаючи джерело змінного струму до сердечника, ми отримаємо змінне магнітне поле. І між точками сердечника виникне, і буде посилюватися ЕРС. Завдяки тому, що сердечник виконаний особливим чином, в ньому протікає дуже мала кількість струму, яке створює досить сильне МП. Тобто при економії матеріалів ми отримуємо різний за потребою, напруга.
Автотрансформатори доцільніше використовувати в областях, де потрібно зовсім незначна зміна напруги і РПН, але на тривалий відрізок часу. Це лабораторії, невеликі підприємства або домогосподарства.
Бувають ще і вузькоспеціалізовані лабораторні трансформатори, у них дещо інша схема:
Обмотка виконана із спеціального феромагнітного матеріалу, яка зводить імовірність резонансного руху до мінімуму. Основні відмінності від звичайного приладу - це:
- Крім феромагнетика вони обмотані мідним дротом;
- Низькі допустимі параметри - максимальна потужність до 7 кВА;
- Тут працює система сатиричного ролика - на поверхні трансформатора є доріжка, по якій пересувається контактує ролик або щітка.
Але у такого обмоточного трансформатора є свої недоліки:
- потрібно ізолювати вторинні і первинні ланцюга, тому що вони мають досить сильну електричну зв'язок;
- не можна використовувати дл захисту в потужних мережах, припустимо межа від 6 до 10 кВ;
- ремонт та утримання вимагає значних вкладень.
Робота гідротрансформатора
Кожен водій бульдозера або іншої машини, знайомий з принципом роботи трансформатора АКПП або гідротрасформатора, але яке його призначення. Насправді, даний прилад є модернізованою муфтою, яка обертається не один раз, а два, газове обладнання вимагає установки навіть кількох таких приладів.
Його необхідно встановити між двигуном і трансмісією, щоб отримати обертальний рух, яке після перейде на колеса. Зовні механізм нагадує бублик, за що і отримав таке «прізвисько» від автослюсарів, але у млості досить складна конструкція:
По краю з обох сторін вбудовані насоси, а в центрі встановлений міні реактор. Останній прилад повинен передавати рідина (масло, наприклад), на турбінне колесо, яке в свою чергу розподіляє її рівномірно по всій поверхні трансформатора.
Переднє колесо жорстко пов'язане з головним валом машинного двигуна, захоплюючи рідину, передає її далі за механізмом. Але реактор при необхідності блокує цей рух і виводить колесо з роботи.
Крім блокування обертового моменту, конструкція масляного триобмоткового трансформатора дозволяє йому виконувати функції демпфінірованія. Тобто, якщо авто досягло своєї межі, скажімо, 80 км / год, то для запобігання нещасного випадку обертається момент починає передаватися вже через демпфінірующіе пружини. Таким чином, проводиться захист від холостого ходу і різкої зупинки двигуна.
Таким чином і можна пояснити принцип роботи трансформатора, як бачите, все дуже схоже, але є деякі нюанси у різних моделей в залежності від області застосування і конструкції.