Trafo seade ja tööpõhimõte

Ühesuuruse elektripinge teisendamiseks teise suurusjärgu elektripingeks, st elektrienergia muundamiseks kasutage elektritrafod.

Trafo suudab vahelduvvoolu muuta ainult vahelduvvooluks, seetõttu alalisvoolu saamiseks alaldatakse vajadusel trafost tuleva vahelduvvool. Sel eesmärgil nad teenivad alaldid.

Ühel või teisel viisil töötab iga trafo (olgu see pingetrafo, voolutrafo või impulsstrafo) tänu elektromagnetilise induktsiooni fenomenile, mis avaldub kogu oma hiilguses just vahelduv- või impulssvooluga.

Trafo seade

Lihtsamal kujul koosneb ühefaasiline trafo ainult kolmest põhiosast: ferromagnetilisest südamikust (magnetahel), samuti primaar- ja sekundaarmähised. Põhimõtteliselt võib trafol olla rohkem kui kaks mähist, kuid neist vähemalt kaks. Mõnel juhul saab sekundaarmähise funktsiooni täita osa primaarmähise pööretest (vt joonis 1). trafode tüübid), kuid sellised lahendused on tavapärastega võrreldes üsna haruldased.

Trafo põhiosa on ferromagnetiline südamik. Kui trafo töötab, on muutuv magnetväli ferromagnetilises südamikus. Muutuva magnetvälja allikaks trafos on primaarmähise vahelduvvool.

Trafo sekundaarmähise pinge

On teada, et iga elektrivooluga kaasneb magnetväli; vastavalt sellele kaasneb vahelduvvooluga vahelduv (suuruses ja suunas muutuv) magnetväli.

Seega, andes trafo primaarmähisele vahelduvvoolu, saame primaarmähise voolu muutuva magnetvälja. Seega on magnetväli koondunud peamiselt trafo südamikusse, see südamik on valmistatud materjalist, millel on kõrge magnetiline läbilaskvus, mis on tuhandeid kordi suurem kui õhu oma, nii et primaarmähise magnetvoo põhiosa moodustab suletud täpselt südamiku sees, mitte läbi õhu.

Seega on primaarmähise vahelduv magnetväli koondunud trafo südamiku ruumalasse, mis on valmistatud trafo terasest, ferriidist või muust sobivast materjalist, olenevalt konkreetse trafo töösagedusest ja otstarbest.

Trafo sekundaarmähis asub primaarmähisega ühises südamikus. Seetõttu tungib primaarmähise vahelduv magnetväli ka sekundaarmähise pööretesse.

A elektromagnetilise induktsiooni nähtus see lihtsalt seisneb selles, et ajas muutuv magnetväli põhjustab ümbritsevas ruumis muutuva elektrivälja. Ja kuna selles ruumis on muutuva magnetvälja ümber teine ​​pooli traat, siis indutseeritud vahelduv elektriväli mõjub selle juhtme sees olevatele laengukandjatele.

See elektrivälja toime põhjustab sekundaarmähise iga pöördega EMF-i. Selle tulemusena ilmub sekundaarmähise klemmide vahele vahelduv elektripinge. Kui ühendatud trafo sekundaarmähis ei ole koormatud, on trafo tühi.

Trafo töö koormuse all

Kui töötava trafo sekundaarmähisega on ühendatud teatud koormus, tekib kogu trafo sekundaarahelas koormuse kaudu vool.

See vool tekitab oma magnetvälja, mis Lenzi seaduse kohaselt on sellise suunaga, mis vastandub "põhjusele, mis seda põhjustab". See tähendab, et sekundaarmähise voolu magnetväli kipub igal ajahetkel vähendama primaarmähise suurenevat magnetvälja või selle vähenemisel toetama primaarmähise magnetvälja, osutab alati magnetväljale. primaarmähise väli.

Seega, kui trafo sekundaarmähis on koormatud, tekib selle primaarmähises tagasi EMF, mis sunnib trafo primaarmähist toitevõrgust rohkem voolu võtma.

Teisendustegur

Trafo primaar-N1 ja sekundaarmähiste N2 pöördesuhe määrab selle sisendi U1 ja väljundi U2 pinge ning sisendi I1 ja väljundi I2 voolude suhte, kui trafo töötab koormuse all. Seda suhet nimetatakse trafo transformatsioonisuhe:

Transformatsioonitegur on suurem kui üks, kui trafot taandatakse, ja väiksem kui üks, kui trafot tõstetakse üles.

Pingetrafo

Pingetrafo on alandava trafo tüüp, mis on ette nähtud kõrgepingeahelate galvaaniliseks isoleerimiseks madalpingeahelatest.

Tavaliselt tähendab kõrgepinge puhul 6 kilovolti või rohkem (pingetrafo primaarmähisel) ja madalpinge väärtusi suurusjärgus 100 volti (sekundaarmähisel).

Sellist trafot kasutatakse reeglina mõõtmise eesmärgil… See alandab näiteks elektriliini kõrge pinge mõõtmiseks mugavaks madalpingeks, samas suudab mõõte-, kaitse- ja juhtimisahelad galvaaniliselt isoleerida kõrgepingeahelast. Seda tüüpi trafod töötavad tavaliselt jõuderežiimis.

Põhimõtteliselt võib pingetrafoks nimetada kõike jõutrafokasutatakse elektrienergia muundamiseks.

Voolutrafo

Voolutrafos on primaarmähis, mis tavaliselt koosneb ainult ühest pöördest, ühendatud järjestikku vooluallika ahelaga. See pööre võib olla vooluringi juhtme osa, kus on vaja voolu mõõta.

Traat juhitakse lihtsalt läbi trafo südamiku akna ja sellest saab see ainsaks pöördeks – primaarmähise pöördeks. Selle sekundaarmähis, millel on palju pööreid, on ühendatud väikese sisetakistusega mõõteseadmega.

Seda tüüpi trafosid kasutatakse vahelduvvoolu väärtuste mõõtmiseks toiteahelates. Siin on sekundaarmähise vool ja pinge võrdelised primaarmähise (vooluahela) mõõdetud vooluga.

Voolutrafosid kasutatakse laialdaselt elektrisüsteemide releekaitseseadmetes, seetõttu on neil suur täpsus. Need muudavad mõõtmise ohutuks, kuna isoleerivad mõõteahela galvaaniliselt usaldusväärselt primaarahelast (tavaliselt kõrgepinge — kümned ja sajad kilovoldid).

Impulsstrafo

See trafo on ette nähtud voolu (pinge) impulssvormi muundamiseks. Lühikesed, tavaliselt ristkülikukujulised impulsid, mis suunatakse selle primaarmähisele, panevad trafo töötama praktiliselt mööduvates tingimustes.

Selliseid trafosid kasutatakse impulsspingemuundurites ja muudes impulssseadmetes, samuti diferentseerivates trafodes.

Impulsstrafode kasutamine võimaldab vähendada nende seadmete kaalu ja maksumust, milles neid kasutatakse, lihtsalt tänu suurenenud konversioonisagedusele (kümneid ja sadu kilohertse) võrreldes sagedusel 50-60 Hz töötavate võrgutrafodega. Ristkülikukujulised impulsid, mille tõusuaeg on palju lühem kui impulsi kestus ise, muundatakse tavaliselt väikese moonutusega.