Načelo delovanja transformatorjev in njihov namen

Transformatorske naprave - pretvorniki električne energije. Uporabljajo se v večini električnih aparatov, električnih omrežij, naprav za avtomatizacijo, gospodinjskih aparatov in komunikacijskih naprav. Načelo transformatorjev temelji na Faradejevem zakonu elektromagnetne indukcije.

Transformatorska ureditev

Strukturno je transformator sestavljen iz enega ali več izoliranih navitij, ki so naviti na feromagnetnem jedru. V najpreprostejši shemi je to primarna in sekundarna navitja. Uporablja se primarna napetost, pri čemer se sekundarno odstrani. Pod vplivom izmeničnega toka, ki se dovaja v primarno navitje, ki je magnetni tokokrog tvori sinusno magnetno F. predirnega tuljavo, da inducira v primarnem navitju self indukcijsko elektromotorna sila (EMF), in v sekundarni - inducirane napetosti.

Obe elektromotorni sili povzročata magnetni tok F, zato je EMF (E) enak v vsakem obratu. Obrati so povezani v zaporedju, zato je EMF primarnega navitja E1 = E · w1. Za sekundarno je to razmerje: E2 = E · w2, kjer je w1, w2 število zavojev.

Ko odprt sekundarno navitje tok njej ne teče in napetost na koncih enaka EMF, U2 = E2. Z majhnim tokom v primarnem navitju bodo izgube zanemarljive in U1 ≈ E1. Ponovno E1 in E2, nato pa je razmerje napetosti je izražena z neko konstantno K, imenovana razmerje transformacija, U1 / U2 = E1 / E2 = w1 / w2 K.

Vrste pretvornikov

Namen in načelo delovanja transformatorji so zmožnost dvigniti in znižati napetost, spremeniti število faz, pretvoriti frekvenco. Glede na opravljene funkcije so transformatorji razdeljeni na naslednje vrste:

• Napeljave transformatorjev. Generatorji na elektrarnah proizvajajo visokonapetostno energijo 6-24 kV. Da bi se izognili velikim izgubam v električnih vodih, je treba napetost povečati na 750 kV. Za distribucijo energije med končnimi uporabniki je potrebno napetost zmanjšati na 380 V. Power transformatorji opravljajo te naloge transformacije stresa.
• Nastavitve toka transformatorja. Uporabljajo se za meritve v električnih vezjih. Primarno navitje je priključeno na vezje, na katerem je treba izmeriti tok, sekundarno navitje pa se uporablja za priključitev merilnih naprav. Pri sekundarnem navijanju je tok sorazmeren s primarnim tokom.
• Nastavitve napetosti transformatorja. Pretvarjanje visoke napetosti na nizko.

Varilne transformatorske naprave. Uporabljajo se pri varilnih agregatih. Pretvarjanje visoke napetosti na nizko, medtem ko se tok dvigne na tisoče amperov.

• Avtotransformatorji. Oba sta navita, tako magnetna kot električna.
• Instalacije pulznega transformatorja. Služi za pretvorbo impulznih signalov.

Razlikujejo se po številu navitij:

• Dvonapetostne naprave.
• Tri navijalne naprave.
• Večfazni transformatorski sistemi.

Po zasnovi so transformatorji suhi in olje. Pri obratovanju transformatorskih naprav pride do toplotnih izgub. Za agregate z nizko močjo so majhni, tam se uporablja hlajenje. To so suhi transformatorji. Oljni transformatorji so močnejši in zahtevajo tekoče hlajenje. Da bi to naredili, se dajo v rezervoarje s transformatorskim oljem, kar prispeva k bolj popolnemu hlajenju in izboljša izolacijo. Enote za olje so namenjene za delovanje pri napetostih nad 6000 V.

Načini delovanja transformatorskih naprav

Vse naprave lahko delujejo v stanju mirovanja, pod obremenitvijo in kratkim stikom. V prostem teku so pogoji delovanja, za katere ni obremenitve, sekundarna navitja so odprta. V tem načinu se izračunajo:

• Koeficienti transformacije.
• Odpornost na magnetizacijsko vejo. V ta namen se voltmeter spremeni v sekundarni navitje. Odpornost mora biti taka, da je obseg toka minimalen.
• Faktor moči.
• Kratek stik - pogoji delovanja, pri katerih so priključeni konci sekundarnega navitja. Ko naprava deluje, je kratek stik v sili. Primarni in sekundarni tokovi se povečajo desetkrat. Da bi preprečili nesrečo, se aktivirajo zaščitni mehanizmi.

V preskusnih pogojih je napetost kratkega stika. To je značilnost potnega lista enote. Za določitev karakteristike priključite konca sekundarnega navitja in napetost na primarnem navitju je zmanjšana tako, da tok ne presega nazivnih vrednosti.

Pri takih preskusih, skupaj s preskusi v prostem teku, se določi učinkovitost enot.

Merila za izbiro opreme

Pri nakupu transformatorske opreme je potrebno upoštevati njegove glavne parametre:

• Stres.
• Koeficient transformacije.
• Kotna napaka pri tokovnih transformatorjih.

Upoštevajo se tudi pogoji delovanja. Zelo pomembno je za izbiro področja uporabe, obremenitve in napetosti kratkega stika. Posebej je potrebno pravilno obratovati rastline. Obstajajo standardi za zagon, prilagoditev in uporabo enot. Glavna točka je vzdrževanje enot, v katerih je treba preveriti upor na navitjih in tokovih.

Redno preverjajte nivo olja in čistost izolacije. Če so izpolnjene vse zahteve predpisov za namestitev in vzdrževanje naprav, se zagotovi varnost delovanja in življenjska doba pripomočka.