Χρήσεις μετασχηματιστή

Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης της τάσης των συμβατικών κυκλωμάτων ισχύος για τον έλεγχο συσκευών χαμηλής τάσης όπως τα κουδούνια των θυρών και τα παιχνίδια ηλεκτρικών τρένων, και η αύξηση της τάσης των ηλεκτρικών γεννητριών για να επιτραπεί η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Οι ηλεκτρικοί μετασχηματιστές είναι μηχανές που τροποποιούν το επίπεδο τάσης αλλά ίσως όχι τη συχνότητα της ηλεκτρικής ενέργειας που μεταφέρεται από το ένα κύκλωμα σε κάποιο άλλο. Προορίζονται τώρα να λειτουργούν με τροφοδοσία AC, πράγμα που σημαίνει ότι η διακύμανση της τάσης τροφοδοσίας επηρεάζεται από τη διακύμανση του ρεύματος. Ως αποτέλεσμα, μια αύξηση του ρεύματος προκαλεί μια ποσότητα τάσης και το αντίστροφο.

Αυξάνοντας και μειώνοντας τα επίπεδα τάσης όπως απαιτείται, οι μετασχηματιστές συμβάλλουν στη βελτίωση της ασφάλειας και της απόδοσης των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία οικιακών και βιομηχανικών ρυθμίσεων, και ίσως κυρίως στη μετάδοση και ρύθμιση της ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις.

Οι μετασχηματιστές αρχίζουν να αλλάζουν τάση μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, στην οποία προκαλείται ρεύμα σε ένα δευτερεύον πηνίο καθώς οι μαγνητικές γραμμές δύναμης (γραμμές ροής) συσσωρεύονται και καταρρέουν ως απόκριση στις αλλαγές στο ρεύμα που ρέει μέσω του πρωτεύοντος πηνίου. Η δευτερεύουσα τάση προκύπτει πολλαπλασιάζοντας την κύρια τάση με την αναλογία στροφών, η οποία είναι η αναλογία του αριθμού των δευτερευόντων περιστροφών προς το σύνολο των στροφών του πρωτεύοντος πηνίου.

Οι μετασχηματιστές με πυρήνα αέρα αποτελούνται από δύο ή και περισσότερα πηνία περιτυλιγμένα γύρω από ένα συμπαγές μονωτικό στοιχείο ή σε σχήμα μονωτικού πηνίου για να μεταδίδουν ρεύματα ραδιοσυχνότητας, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στο ραδιοσήμα. Στην περιοχή ραδιοσυχνοτήτων, οι μετασχηματιστές με πυρήνα σιδήρου παρέχουν παρόμοιους ρόλους.

Οι μετασχηματιστές αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της σύνθετης αντίστασης πηγής και φορτίου για ακόμη και την πιο αποδοτική ενέργεια μεταφοράς. Οι μετασχηματιστές απομόνωσης χρησιμοποιούνται συνήθως για την απομόνωση ενός μηχανήματος από την πηγή ενέργειας για λόγους ασφαλείας.

Χρήσεις και εφαρμογές μετασχηματιστών

Η βάση λειτουργίας όλων των τύπων μετασχηματιστών που κατασκευάζονται για ποικίλες χρήσεις, όπως η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, είναι η ίδια, αν και οι εφαρμογές μετασχηματιστών ποικίλλουν ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος. Η κύρια λειτουργία ενός μετασχηματιστή είναι να αυξάνει ή να μειώνει την ποσότητα τάσης ή ρεύματος σε σταθμούς παραγωγής σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, να δέχεται τερματικούς υποσταθμούς και να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε μονάδες πελατών για διαλεκτικούς και βιομηχανικούς σκοπούς.

Η κύρια λειτουργία ενός ηλεκτρικού μετασχηματιστή είναι να αυξάνει (ενίσχυση) ή να μειώνει (μειώνει) την ποιότητα της τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος, διατηρώντας παράλληλα την ισχύ και τη συχνότητα σταθερά. Η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται και διανέμεται σε τελικούς χρήστες, όπως οικιακούς και επαγγελματικούς χώρους, χρησιμοποιώντας προσαρμοσμένα επίπεδα τάσης.

Λάβετε υπόψη ότι ενώ η μετάδοση ισχύος DC φαίνεται να έχει κάποια πλεονεκτήματα σε σχέση με την ισχύ μετάδοσης εναλλασσόμενου ρεύματος, το αρχικό κόστος της μετάδοσης συνεχούς ρεύματος είναι πολύ υπερβολικό. Ως αποτέλεσμα, στις περισσότερες περιπτώσεις, η μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος προτιμάται προσωπικά έναντι του συνεχούς ρεύματος (το οποίο είναι δαπανηρό και δεν είναι κατάλληλο οικονομικά) επειδή η αλλαγή των τιμών τάσης γίνεται εύκολα από τον μετασχηματιστή (να έχετε υπόψη σας ότι ένας μετασχηματιστής δεν μπορεί να λειτουργήσει με συνεχές ρεύμα) και τροφοδοτήστε και ενισχύστε Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση του επιπέδου της τάσης συνεχούς ρεύματος, αν και σύμφωνα με τη ζήτηση.

Τα ιατρικά τροφοδοτικά ακτίνων Χ, οι μηχανές συγκόλλησης και τα οφέλη ισχύος υψηλής συχνότητας για τους χρήστες χρησιμοποιούν μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας.

Για την απλή κατασκευή ενός μετασχηματιστή απαιτούνται δύο πηνία αμοιβαίας επαγωγής και ένας ελασματοποιημένος πυρήνας από χάλυβα. Ο πυρήνας από χάλυβα και τα 2 πηνία είναι και τα δύο μονωμένα το ένα από το άλλο.

Η συσκευή θα χρειαστεί επίσης ένα κατάλληλο δοχείο για τον ολοκληρωμένο πυρήνα και τις περιελίξεις, καθώς και ένα μέσο για τη μόνωση του πυρήνα και των περιελίξεων του από το δοχείο τους.

Θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν κατάλληλα κεραμικά πλακίδια ή πυκνωτής τύπου δακτυλίου για τη μόνωση και την εξαγωγή των άκρων του πηνίου από τη δεξαμενή.

Αρχή εργασίας

Ένας μετασχηματιστής είναι μια στατική ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική επαγωγή για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε δύο ή περισσότερα κυκλώματα. Ένα μεταβαλλόμενο ρεύμα σε ένα από τα πηνία του μετασχηματιστή παράγει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο προκαλεί μια μεταβαλλόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη (e.m.f) ή "τάση" σε ένα δεύτερο πηνίο. Χωρίς φυσική σύνδεση μεταξύ των δύο κυκλωμάτων, η ισχύς μπορεί να ανταλλάσσεται μεταξύ τους μέσω του μαγνητικού πεδίου. Αυτό το φαινόμενο περιγράφηκε από τον νόμο επαγωγής του Faraday, ο οποίος ανακαλύφθηκε το 1831. Στις χρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας, οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για να ενισχύσουν ή να μειώσουν τις αντίθετες τάσεις.

Χαρακτηριστικά του μετασχηματιστή

Ακολουθούν τα βασικά χαρακτηριστικά ενός μετασχηματιστή.

• Η συχνότητα της ισχύος εισόδου και εξόδου είναι η ίδια.
• Η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής διέπει τη λειτουργία όλων των μετασχηματιστών.
•  Η μαγνητική ροή χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ισχύος.
• Σε σύγκριση με άλλο εξοπλισμό, ένας μετασχηματιστής έχει σημαντικά μικρότερη απώλεια.

Γενικές εφαρμογές μετασχηματιστών

Οι ακόλουθες είναι οι πιο συνηθισμένες χρήσεις μετασχηματιστή:

• Μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει το επίπεδο της τάσης ή του ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος (η τάση αυξάνεται, το ρεύμα πέφτει και αντιστρόφως από το P =V x I, όπου η ισχύς είναι σταθερή και στους δύο ακροδέκτες). Αυτή η διαμόρφωση εμφανίζεται τόσο στους μετασχηματιστές ισχύος όσο και στους μετασχηματιστές διανομής, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση και τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα σύστημα ισχύος για άλλη χρήση και εφαρμογές.
• Στα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει την τιμή ενός πυκνωτή, επαγωγέα ή αντίστασης και έτσι λειτουργεί ως συσκευή μετατόπισης σύνθετης αντίστασης.
• Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να σταματήσει τη ροή DC από το ένα κύκλωμα στο άλλο. Για να το θέσω αλλιώς, χρησιμοποιούνται ως φίλτρα κυματισμού για τη διόρθωση του παλμικού DC.

Λάδι μετασχηματιστή

Τα λάδια μετασχηματιστών επικαλύπτουν τον πυρήνα και τις περιελίξεις των μετασχηματιστών, αποφεύγοντας την οξείδωση, τη διάβρωση και την αλλοίωση της καλωδίωσης και της μόνωσης με βάση την κυτταρίνη. Τα λιπαντικά μετασχηματιστή ρέουν μεταξύ του πυρήνα και των καλοριφέρ, μειώνοντας τη θερμοκρασία της υποδομής, χάρη στην ανώτερη διηλεκτρική αντοχή, τη χαμηλή τοξικότητα και τη θερμική αγωγιμότητα.

Επειδή τα λάδια μετασχηματιστών υπάρχουν σε διάφορες ποικιλίες, δεν υπάρχει συγκεκριμένος χημικός όρος για όλα.

Συμπέρασμα:

Η μόνωση της περιέλιξης του μετασχηματιστή πρέπει να είναι κατάλληλα κατασκευασμένη ώστε να αντέχει υψηλό δυναμικό συνεχούς ρεύματος στη γείωση. Οι μετασχηματιστές μετατροπέων μπορούν να σχεδιαστούν σε μεμονωμένες μονάδες έως 300 Megavolt Amperes (MW). Οι σχετικά μεγάλοι μετασχηματιστές είναι δύσκολο να μετακινηθούν, επομένως όταν χρειάζονται υψηλότερες ονομασίες, πολλοί χωριστοί μετασχηματιστές ενώνονται μεταξύ τους. Είναι δυνατή η χρήση δύο τριφασικών μονάδων ή τριών μονοφασικών μονάδων. Μόνο ένας τύπος μετασχηματιστή χρησιμοποιείται στην τελευταία παραλλαγή, καθιστώντας την παράδοση ενός μετασχηματιστή αντικατάστασης πιο οικονομική.