Jednofázový transformátor je elektrické zariadenie, ktoré prijíma jednofázové striedavé napájanie a výstupy jednofázového striedavého prúdu. Používa sa pri distribúcii energie v mimomestských oblastiach, pretože celkový dopyt a súvisiace náklady sú nižšie ako pri trojfázovom distribučnom transformátore. Používajú sa ako krokový transformátor na zníženie domáceho napätia na vhodnú hodnotu bez zmeny frekvencie. Z tohto dôvodu sa bežne zvykne výkonová elektronika spotrebiče v obydliach. Tento článok pojednáva o prehľade jednofázového transformátora.
Čo je jednofázový transformátor?
Definícia: TO transformátor je zariadenie, ktoré premieňa magnetickú energiu na elektrickú. Skladá sa z dvoch elektrických cievok nazývaných ako primárne vinutie a sekundárne vinutie. Primárne vinutie transformátora prijíma energiu, zatiaľ čo sekundárne vinutie dodáva energiu. Okolo týchto cievok sa bežne používa magnetický obvod železa nazývaný „jadro“. Aj keď sú tieto dve cievky elektricky izolované, sú magneticky spojené.
Elektrický prúd, keď prechádza primárnou časťou transformátora, potom sa vytvorí magnetické pole, ktoré indukuje napätie cez sekundárnu časť transformátora. Na základe typu aplikácie sa jednofázový transformátor používa na zosilnenie alebo zosilnenie napätia na výstupe. Tento transformátor je zvyčajne a silový transformátor s vysokou účinnosťou a nízkymi stratami. Schéma jednofázového transformátora je uvedená nižšie.
jednofázový transformátor
Princíp jednofázového transformátora
Jednofázový transformátor pracuje na princípe Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie . Za činnosť transformátora v elektrickom transformátore je zvyčajne zodpovedná vzájomná indukcia medzi primárnym a sekundárnym vinutím.
Pracovanie jednofázového transformátora
Transformátor je statické zariadenie, ktoré prenáša elektrickú energiu v jednom obvode do druhého obvodu s rovnakou frekvenciou. Skladá sa z primárneho a sekundárneho vinutia. Tento transformátor pracuje na princípe vzájomnej indukčnosti.
Keď je primárna časť transformátora pripojená k zdroju striedavého prúdu, prúd prúdi v cievke a zvyšuje sa magnetické pole. Táto podmienka je známa ako vzájomná indukčnosť a tok prúdu je podľa Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie. Keď prúd stúpa z nuly na svoju maximálnu hodnotu, magnetické pole zosilňuje a je dané dɸ / dt.
Tento elektromagnet vytvára magnetické silové čiary a rozširuje sa von z cievky a vytvára cestu magnetického toku. Otáčky oboch vinutí sú spojené týmto magnetickým tokom. Sila magnetického poľa generovaného v jadre závisí od počtu závitov vo vinutí a množstva prúdu. Magnetický tok a prúd sú navzájom priamo úmerné.
pracovný jednofázový transformátor
Zdroj: Wikimedia
Keď magnetické čiary toku prúdia okolo jadra, prechádza sekundárnym vinutím a indukuje v ňom napätie. Faradayov zákon sa používa na určenie napätia indukovaného cez sekundárnu cievku a je daný:
N. dɸ / dt
kde,
„N“ je počet závitov cievky
Frekvencia je rovnaká v primárnom aj sekundárnom vinutí.
Môžeme teda povedať, že indukované napätie je v obidvoch vinutiach rovnaké, pretože rovnaký magnetický tok spája obe cievky dohromady. Celkové indukované napätie je tiež priamo úmerné počtu závitov v cievke.
Predpokladajme, že primárne a sekundárne vinutie transformátora má na každom jednom závite. Za predpokladu, že nedochádza k žiadnym stratám, prúd preteká cievkou, aby vytvoril magnetický tok a indukoval napätie jedného voltu cez sekundár.
V dôsledku napájania striedavým prúdom sa magnetický tok mení sínusovo a je daný
ɸ = ɸmaxBez ωt
Vzťah medzi indukovaným emf, E vo vinutích cievky N závitov je daný,
E = N (d3) / dt
E = N * ω * ɸmaxcosωtφ
Emax = Nωɸmax
Erms = Nω / √2 * ɸmax= 2π / √2 * f * N * ɸmax
Erms = 4,44 fNɸmax
Kde,
„F“ je frekvencia v Hz, daná ω / 2π.
„N“ je počet vinutí cievky
„ɸ“ je množstvo toku vo Webers
Vyššie uvedená rovnica je rovnica EMF transformátora. Pre emf primárneho vinutia transformátora E bude N počet primárnych závitov (NP), zatiaľ čo pre emf E sekundárneho vinutia transformátora bude počet závitov N (NS).
Konštrukcia jednofázového transformátora
Jednoduchý jednofázový transformátor má každé vinutie navinuté valcovo na končatine z mäkkého železa osobitne, aby poskytoval potrebný magnetický obvod, ktorý sa bežne nazýva „jadro transformátora“. Ponúka cestu pre tok magnetického poľa na indukciu napätia medzi dvoma vinutiami.
Ako je vidieť na obrázku vyššie, obe vinutia nie sú dosť blízko na to, aby umožňovali efektívne magnetické spojenie. Zbiehanie a zväčšovanie magnetického obvodu v blízkosti cievok teda môže zvýšiť magnetickú väzbu medzi primárnym a sekundárnym vinutím. Použijú sa tenké oceľové laminácie, aby sa zabránilo stratám energie z jadra.
Na základe toho, ako sú vinutia navinuté okolo centrálneho oceľového laminovaného jadra, je konštrukcia transformátora rozdelená na dva typy
Transformátor jadrového typu
V tomto type konštrukcie je iba polovica vinutí navinutá valcovito okolo každej nohy transformátora, aby sa zlepšilo magnetické spojenie, ako je to znázornené na obrázku nižšie. Tento typ konštrukcie zaisťuje, že magnetické siločiary pretekajú cez obe vinutia súčasne. Hlavnou nevýhodou transformátora typu jadra je únikový tok, ku ktorému dochádza v dôsledku toku malého podielu magnetických siločiar mimo jadro.
jadrový transformátor
Transformátor škrupinového typu
V tomto type konštrukcie transformátora je primárne a sekundárne vinutie umiestnené valcovite na strednej končatine, čo má za následok dvojnásobnú plochu prierezu ako vonkajšie končatiny. V tomto type konštrukcie sú dve uzavreté magnetické dráhy a na vonkajšej končatine preteká magnetický tok ɸ / 2. Transformátor typu shell prekonáva únikový tok, znižuje straty v jadre a zvyšuje účinnosť.
jednofázový transformátor-plášťový typ
Aplikácie
Ďalej sú spomenuté aplikácie jednofázového transformátora.
- Zostupovať signály na veľkú vzdialenosť na podporu domácich aj ľahkých komerčných elektronických zariadení
- V televíznych prijímačoch na reguláciu napätia
- Na zvýšenie výkonu v domácich striedačoch
- Na napájanie mimomestských oblastí
- Na elektrickú izoláciu dvoch obvodov, ako je primárny a sekundárny, sú umiestnené ďaleko od seba
Časté otázky
1). Čo znamená jednofázové?
Jednofázový systém alebo obvod, ktorý generuje alebo používa jedno striedavé napätie
2). Používajú domy jednofázové napájanie?
Domy sa spravidla dodávajú s jednofázovým napájaním
3). Na ktorých princípoch funguje jednofázový transformátor?
Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie a vzájomnej indukcie
4). Čo je transformátor „Turns Ratio“?
NP / NS = VP / VS = n = pomer otáčok
5). Dajte dve použitia jednofázového transformátora
- V televíznych prijímačoch na reguláciu napätia
- Na zvýšenie výkonu v domácich striedačoch
Preto je jednofázový transformátor vhodný pre ľahšie elektrické zariadenia. Dodávka energie do mimomestských oblastí je lacnejšia a vysoko preferovaná. Tento článok zdôrazňuje princíp fungovania transformátora , konštrukcia a aplikácie jednofázového transformátora. Čitateľ sa môže z tohto článku dozvedieť podrobnejšie informácie o jednofázovom transformátore.
