Princip fungování transformátorů a jejich účel

Transformátory - měniče elektrické energie. Používají se ve většině elektrických spotřebičů, v elektrických sítích, automatizačních zařízeních, domácích spotřebičích a komunikačních zařízeních. Princip transformátorů je založen na Faradayově zákoně o elektromagnetické indukci.

Uspořádání transformátoru

Transformátor strukturálně sestává z jednoho nebo více izolovaných vinutí, které jsou navinuty na feromagnetickém jádru. V nejjednodušším schématu se jedná o primární a sekundární vinutí. Primární napětí je aplikováno se sekundárním odebráním. Pod vlivem střídavého proudu, který se přivádí do primárního vinutí, magnetický obvod je vytvořen sinusového magnetického toku F. pronikající cívkou, vyvolává v primárním vinutí samoindukční elektromotorické napětí (EMF), a v sekundární - indukované elektromotorické napětí.

Obě tyto elektromotorické síly jsou indukovány magnetickým tokem Φ, proto EMF (E) je stejný v každém otočení. Otáčky jsou zapojeny do série, proto EMF primárního vinutí bude E1 = E · w1. Pro sekundární je to vztah: E2 = E · w2, kde w1, w2 je počet závitů.

Při otevřeném sekundárním vinutí nedochází proudem proudem a napětí na koncích se rovná emf, U2 = E2. Při malém proudu v primárním vinutí budou ztráty zanedbatelné a U1 ≈ E1. Nahradit E1 a E2, a pak poměr napětí je vyjádřen nějakou konstantu K, nazývá transformace poměr, U1 / U2 = E1 / E2 = W1 / w2 = K.

Typy měničů

Účel a princip činnosti transformátory jsou schopnost zvyšovat a snižovat napětí, měnit počet fází, převádět frekvenci. V závislosti na provedených funkcích jsou transformátory rozděleny do následujících typů:

• Instalace silových transformátorů. Generátory v elektrárnách vytvářejí vysokonapěťovou energii 6-24 kV. Aby nedošlo k velkým ztrátám v elektrických vedeních, je nutné zvýšit napětí na 750 kV. K distribuci energie mezi koncovými uživateli je nutné snížit napětí na 380 V. Napájecí transformátory plní tyto úkoly transformace napětí.
• Nastavení proudu transformátoru. Používají se pro měření v elektrických obvodech. Primární vinutí je připojeno k okruhu, kde se má měřit proud, a sekundární vinutí se používá k připojení měřicích přístrojů. V sekundárním vinutí je proud úměrný primárnímu proudu.
• Nastavení napětí transformátoru. Převedení vysokého napětí na nízkou.

Svařovací transformátory. Používají se ve svařovacích agregátech. Převést vysoké napětí na nízkou, zatímco proud stoupá na tisíce ampérů.

• Autotransformátory. Obě vinutí jsou připojena, magnetické i elektrické připojení je k dispozici.
• Impulzní transformátorové instalace. Slouží k přeměně pulzních signálů.

Podle počtu vinutí jsou rozlišeny:

• Zařízení se dvěma vinutími.
• Instalace se třemi vinutími.
• Instalace vícefázových transformátorů.

Podle návrhu jsou transformátory suché a olejové. Při provozu transformátorových zařízení dochází k tepelným ztrátám. U agregátů s nízkým příkonem jsou malé, tam se používá vzduchové chlazení. Jedná se o suché transformátory. Olejové transformátory jsou silnější a vyžadují chlazení tekutinou. K tomu jsou umístěny v nádržích s transformátorovým olejem, což přispívá k dokonalejšímu chlazení a zlepšuje izolaci. Olejové jednotky jsou určeny pro provoz při napětí nad 6000 V.

Způsoby provozu transformátorových zařízení

Všechna zařízení mohou pracovat v nečinném režimu, při zatížení a zkratu. Volnoběh je provozní podmínky, pro které není zatížení, sekundární vinutí je otevřené. V tomto režimu se vypočítají následující hodnoty:

• Koeficienty transformace.
• Odolnost větve magnetizace. Pro tento účel je voltmetr přeměněn na sekundární vinutí. Odpor musí být takový, že velikost proudu je minimální.
• Faktor výkonu.
• Zkrat - provozní podmínky, při kterých jsou připojeny konce sekundárního vinutí. Když je jednotka v provozu, zkrat je nouzový provoz. Primární a sekundární proudy se zvyšují desítkykrát. Aby se předešlo nehodě, jsou aktivovány ochranné mechanismy.

Za zkušebních podmínek je zkratové napětí. Jedná se o pas charakteristický pro jednotku. K určení charakteristiky připojte konce sekundárního vinutí a napětí na primárním vinutí se snižuje tak, aby proud nepřekročil jmenovité hodnoty.

Při těchto zkouškách se společně s testy volnoběhu stanoví účinnost jednotek.

Kritéria pro výběr zařízení

Při nákupu transformátorových zařízení je nutné zvážit jeho hlavní parametry:

• Stres.
• Koeficient transformace.
• Úhlová chyba proudových transformátorů.

Také se berou v úvahu provozní podmínky. Velmi důležité pro výběr oblasti použití, zatížení a zkratové napětí. Zvláště je nutné správně provozovat zařízení. Existují standardy pro spouštění, nastavení a používání jednotek. Hlavním bodem je údržba jednotek, ve kterých je třeba kontrolovat odpor na vinutí a proud.

Pravidelně kontrolujte hladinu oleje a čistotu izolace. Pokud jsou splněny všechny požadavky předpisů pro instalaci a údržbu jednotek, bude zajištěna bezpečnost provozu a záruční doba zařízení.