K čemu slouží transformátor: vlastnosti, princip činnosti a použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Začněme tím, že zjistíme, k čemu je transformátor a k čemu slouží. Jedná se o elektrický stroj určený ke změně napětí. Liší se podle účelu. Existují transformátory proudové, napěťové, přizpůsobovací, svařovací, výkonové, měřicí. Každý má jiné úkoly, ale jednoznačně je spojuje princip jednání. Všechny transformátory běží na střídavý proud. Žádná taková DC zařízení neexistují. Všechny mají primární a sekundární vinutí.

Co se nazývá primární a co sekundární vinutí?

Primární je ten, do kterého přichází napětí, a sekundární je ten, ze kterého je odstraněno. Předpokládejme, že máme transformátor, který převádí 220 V AC na 12 V. V tomto případě je primární vinutí to, které je 220 V. Transformátory však mohou nejen snižovat, ale také zvyšovat napětí. TakPřipojením 12 V AC k dříve naznačenému sekundárnímu vinutí tedy můžeme primárnímu vinutí odebrat 220 V. Tím si vymění místo.

V některých případech může existovat několik sekundárních vinutí. Například ve starých televizorech byla zařízení s jedním primárním vinutím a mnoha sekundárními, jejichž napětí se pohybovalo od 3,3 do 90 V. Transformátor každopádně slouží k převodu napětí a proudů na optimální hodnoty.

Zákon zachování energie

Mělo by být jasné, že tato jednotka nebere energii odnikud. Pro příklad si vezměme transformátor s primárním napětím 220 V a proudem 5 A. To znamená, že jeho výkon je 1100 wattů. Ze sekundárního vinutí při 22 V můžeme odebrat proud maximálně 50 A. Přepočtem na watty dostaneme stejných 1100 wattů. Větší výkon ze sekundárního vinutí neodebereme. Pokud se o to pokusíte, zařízení jednoduše selže. Je tedy jasné, k čemu transformátor slouží. Pro převod střídavého napětí na stejnosměrné. Dále vám řekneme více o každém typu takových zařízení.

Přístrojové transformátory

Taková zařízení se používají ke snížení hodnot na přijatelné pro měřicí zařízení. Používají se v přístrojovém vybavení. I taková zařízení najdete v mikroprocesorové technice. Tam fungují jako senzor, který na desku vysílá signály různých úrovní, podle kterých se ta „rozhoduje“o dalším fungování.spotřebič.

Obecně jsou vysoce přesné a nejsou určeny pro spotřebitelské použití. Příklady toho, k čemu se používají přístrojové transformátory, jsou následující zařízení pro převod proudu a napětí. Pokusíme se vysvětlit jejich účel co nejpodrobněji.

Proudové transformátory

K čemu tato zařízení slouží? Jsou navrženy tak, aby snížily množství proudu na přijatelné měřicí zařízení. Ve skutečnosti se jedná o mezizařízení mezi vodiči, ze kterých je třeba odebírat hodnotu hodnoty, a měřicím mechanismem. Takové transformátory se používají, jak již bylo zmíněno, v měřicích přístrojích, ochranných zařízeních a automatizaci. Jsou zapojeny tímto způsobem: primární vinutí má několik závitů a je zapojeno do série se zátěží a sekundární vinutí je připojeno k minimálnímu možnému odporu ochranného nebo měřicího zařízení.

Tyto transformátory se obvykle dodávají se samotným zařízením, protože nepatrné změny odporu zátěže ovlivní přesnost měření a ochranné zařízení nebude správně fungovat. Konstrukční funkce a způsob připojení takových zařízení znemožňují napájet spotřebitele.

Napěťové transformátory

Tento typ zařízení se nepoužívá k napájení spotřebičů, ale je nezbytný pro vytvoření galvanické izolace mezi vysokonapěťovou a nízkonapěťovou částí. Výrobní metoda je o ničemliší od typů napájení zařízení se stejným názvem. Stále existují primární a sekundární vinutí, průřez vodiče je poměrně malý, což neumožňuje jeho použití pro napájení spotřebičů.

Vezměte si například kilovoltmetr. Faktem je, že je příliš drahé postavit zařízení, které by udrželo vysoké napětí. Mezi měřící sondy, které odebírají hodnotu veličin, a zařízení je proto instalován napěťový transformátor. Převádí vysoké hodnoty na přijatelné měřícím mechanismem (cca 100 V). Toto opatření vám umožňuje neprovádět změny v měřicím mechanismu. Toto schéma zapojení vám do určité míry umožňuje chránit elektrikáře, který provádí měření.

Používají se také pro instalaci do různých automatických řídicích a ochranných systémů. Nyní víte, k čemu jsou napěťové transformátory. Přejděme k dalšímu typu - svařovacím zařízením stejného jména.

Výkonové transformátory

Toto jsou výkonnější zařízení, která mnozí z vás viděli. Dále si podrobně popíšeme, k čemu slouží výkonové transformátory. Jsou potřebné ke zvýšení / snížení napětí prostřednictvím elektromagnetické indukce na hodnotu, kterou spotřebitel potřebuje. V případě těchto zařízení se slovo „spotřebitel“vztahuje na továrny a obytné budovy.

Nejnápadnějším příkladem jsou zařízení, která snižují 6 (10) kV na přijatelných 380 V, která již napájejí jednu fázi v kombinaci se středním vedenímnaše domy potřebují 220 V. Příklad takového zvyšovacího transformátoru lze nalézt v mikrovlnné troubě, kde jedna ze sítí 220 V dělá z magnetronu 2 kV nezbytný pro provoz. Vysokonapěťové jednotky (nad 1000 V) jsou téměř vždy třífázové a dělí se na olejové nebo vzduchem chlazené jednotky, stejně jako klimatické modifikace a napětí primárního vinutí.

Charakteristickým rysem třífázových transformátorů je, že v závislosti na zahrnutí vinutí (hvězda-trojúhelník) můžete změnit provozní napětí 1,73krát. Předpokládejme, že tato jednotka, propojená trojúhelníkem 6 kV, může pracovat v síti 10 kV, pokud se samozřejmě výrobce nepostaral o tuto možnost ze strany izolace. Existují transformátory, jak je uvedeno výše, třífázové a jednofázové. Zařízení jsou navržena tak, aby pracovala s různými kapacitami v závislosti na potřebách spotřebitele.

Jednofázové transformátory, které se dříve používaly jako napájecí zdroje, jsou nyní aktivně nahrazovány různými elektronickými převodníky, které mají větší účinnost, menší hmotnost a rozměry. Také výkonová zařízení lze rozdělit podle typu provedení magnetického obvodu na tyč a pancíř.

Transformátor s magnetickým obvodem jádra je navržen tak, že 2 cívky jsou instalovány na části ve tvaru U a nahoře je uzavřeno jho. Výhodou je, že se prvky ve skutečnosti navzájem nedotýkají.

V pancéřovaném magnetickém obvodu je cívka instalována na části ve tvaru W. Úsek, na kterém jsou vodiče umístěny, se obvykle navíjí jako prvníjako primární a poté přes tepelně odolný separátor jako sekundární. Výhodou je zesílená mechanická ochrana vinutí.

Existují také toroidní jádra, ale jsou vyrobena z feritových prstenců, protože je nerentabilní stavět takovou strukturu z vrstveného magnetického obvodu. Takové jednotky se obvykle používají v elektronice a pracují na vysokých frekvencích.

Svařovací transformátory

K čemu tato zařízení slouží? Ve skutečnosti jsou to nezávislé jednotky. To znamená, že svařovací transformátor není svazek, který zajišťuje provoz jakéhokoli zařízení, ale sám je plnohodnotným zařízením. Účelem takového zařízení je snížit síťové napětí na relativně nízké, přibližně 50-60 V, a poskytnout velký proud.

Při tomto napětí prorazí spíše krátký oblouk, ale skutečně obrovský proud mu dodává velkou sílu. Díky poslednímu parametru je kov svařen nebo řezán.

Takové transformátory mají zpravidla nastavení proudu. To je nutné pro změnu průměru a typu svařovací elektrody. Pravda, svařovací transformátory pro domácí použití jsou stále častěji nahrazovány invertory. Což není překvapivé, protože účinnost svařovacího měniče je nižší. Silně klesá síťové napětí, spotřebovává velké proudy na primárním vinutí, má velkou hmotnost, nízkou pohyblivost a poměrně hodně se zahřívá ve srovnání se zařízeními invertorového typu.

Nyní víte, jak funguje svařovací transformátor a k čemu slouží.

Koordinátor

Tento typ transformátoru se používá v různých vícestupňových obvodech k přizpůsobení odporu mezi různými částmi obvodu. Najdete ho v lampovém audio zesilovači. V takových zařízeních je obvykle den volna.

Na co je tedy zátěžový přizpůsobovací transformátor? Například provozní napětí lamp ve frekvenčním zesilovači je 70-90 V, ale proud je slabý. Takové napětí nemůže být aplikováno na reproduktory, což znamená, že je sníženo na přijatelné napětí a podle toho se zvyšuje proud.

Účelem takového transformátoru je snížit napětí nebo ho zvýšit na hodnotu požadovanou konkrétním uzlem přístroje.

Závěr

Všechna zařízení pro převod proudu a napětí jsou sjednocena principem činnosti. Klíčové parametry, kterým je třeba věnovat pozornost při nákupu: primární napětí, sekundární vinutí, frekvence, účiník a podle toho výkon a výstupní proud.

V každodenním životě se tato jednotka téměř nepoužívá. Koneckonců, svařovací transformátor nahradil invertor a jeho analogy v napájecích zdrojích již nahradily elektronické měniče napětí. Děje se tak z toho důvodu, že přístroje mají většinou oproti elektronickým velkou hmotnost a také nejsou ekonomicky výhodné z důvodu vysoké spotřeby barevného kovu při výrobě a drahých oprav. Brzy zůstane uvnitřvyrábět pouze trafostanice, ale pouze v místech, kde je nebude možné nahradit elektronickými součástkami.

V tomto článku jsme se pokusili vysvětlit, k čemu transformátory slouží, a mluvili jsme trochu o jejich hlavních typech.