Τι είναι οι Ηλεκτρικοί Μετασχηματιστές; | Κατασκευή | Είναι σημαντικές εφαρμογές με πλεονεκτήματα

Περιεχόμενο

1. Τι είναι ο Ηλεκτρικός Μετασχηματιστής;

2. Ιστορία που σχετίζεται με μετασχηματιστές

3. Βασική δομή ηλεκτρικών μετασχηματιστών

4. Κατασκευή Ηλεκτρικών Μετασχηματιστών

5. Πολικότητα ηλεκτρικών μετασχηματιστών

6. Αναλογία στροφών ηλεκτρικών μετασχηματιστών

7. Τι κάνει ο μετασχηματιστής;

8. Εφαρμογή ενός μετασχηματιστή

9. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης μετασχηματιστών

Τι είναι ο Ηλεκτρικός Μετασχηματιστής;

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένας Ηλεκτρικός μετασχηματιστής μεταφέρει ενέργεια. Ένας επίσημος ορισμός μετασχηματιστή θα είναι -

«Είναι μια συσκευή που μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ ηλεκτρικών κυκλωμάτων.»

Είναι μια παθητική συσκευή. Χρησιμοποιεί το νόμο του Faraday για τη μεταφορά ενέργειας χωρίς μεταλλική επαφή. Οι ηλεκτρικοί μετασχηματιστές είναι μία από τις χρήσιμες και απαραίτητες συσκευές για τη διανομή ισχύος.

Ιστορία που σχετίζεται με μετασχηματιστές

Οι Miksa Deri, Otto Blathy και Karoly Zipernowsky θεωρούνται πρώτοι σχεδιαστές του πρώτου μετασχηματιστή. Υλοποίησαν επίσης μετασχηματιστή για εμπορικά συστήματα. Αν και ο νόμος της επαγωγής δόθηκε από τον Faraday το 1830 και τον Rev. Το επαγωγικό πηνίο εφευρέθηκε από τον Nicholas Callan το έτος 1836. Εν τω μεταξύ, ο Thomas Alva Edison ήρθε με την ιδέα του Electric Bulb το έτος 1882.

Βασική δομή ηλεκτρικού μετασχηματιστήs

Ένας μονοφασικός ηλεκτρικός μετασχηματιστής αποτελείται από τρία κύρια συστατικά. Είναι - Πρωτεύουσες περιελίξεις, δευτερεύουσες περιελίξεις και ο μαγνητικός πυρήνας.

  • Πρωτεύουσες περιελίξεις - Είναι το μέρος που συνδέεται με την πηγή. Αποτελείται από πηνία σύρματος. Η μαγνητική ροή αρχικά παράγει εδώ.
  • Δευτερεύουσες περιελίξεις - Είναι το μέρος που συνδέεται με το φορτίο. Αποτελείται επίσης από πηνία. Υπάρχει μια αναλογία στροφής που καθορίζει τον αριθμό των στροφών του σύρματος για να κάνει και τα δύο πηνία των περιελίξεων. Δεν υπάρχει μεταλλική σύνδεση μεταξύ πρωτογενών περιελίξεων και δευτερευόντων περιελίξεων, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως.
  • Μαγνητικός πυρήνας - Είναι η σιδερένια δομή που τυλίγει τόσο τις πρωτεύουσες όσο και τις δευτερεύουσες περιελίξεις. Είναι ένας μαλακός σίδηρος πυρήνας, που αποτελείται από μικρά στοιχεία για να μειώσει τις απώλειες του πυρήνα.

Κατασκευή Ηλεκτρικών Μετασχηματιστών

Η κατασκευή Ηλεκτρικών μετασχηματιστών εξαρτάται από το πώς τυλίγονται τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα περιελίγματα γύρω από τη δομή του πυρήνα σιδήρου.

Υπάρχουν δύο κατηγορίες μετασχηματιστών. Το ένα είναι τύπου κλειστού πυρήνα και το άλλο είναι τύπου πυρήνα Shell.

A. Μετασχηματιστής κλειστού πυρήνα -

  • Εδώ, και οι δύο περιελίξεις τυλίγονται έξω από τον πυρήνα. (Και τα δύο μέσα περιέλιξης - Πρωτεύουσες περιελίξεις και δευτερεύουσες περιελίξεις). Σε αυτήν την κατασκευή, οι περιελίξεις τυλίγουν κάθε πόδι του πυρήνα. Οι μισές από τις πρωτεύουσες περιελίξεις και οι μισές από τις δευτερεύουσες περιελίξεις διατηρούνται πάνω από άλλες πυκνές σε κάθε σκέλος. Η μαγνητική ροή περνά από αυτήν τη διαδικασία και αυξάνει τη μαγνητική σύζευξη. Αυτός ο τύπος μετασχηματιστή έχει ένα μειονέκτημα, γνωστό ως - ροή διαρροής".
Δομές μετασχηματιστών πυρήνα

Β. Shell Core Transformer -

  • Σε αυτόν τον τύπο, τόσο οι πρωτογενείς όσο και οι δευτερεύουσες περιελίξεις βρίσκονται μέσα στον πυρήνα του σιδήρου. Εδώ, ο σίδηρος πυρήνας σχηματίζει μια δομή τύπου κέλυφος για τις περιελίξεις, γι 'αυτό είναι γνωστή ως Shell Core Transformer. Οι περιελίξεις μοιράζονται το ίδιο κεντρικό πόδι, το οποίο έχει μια περιοχή διατομής δύο φορές με τα εξωτερικά πόδια. Αυτός ο τύπος μετασχηματιστών ξεπερνά το ζήτημα της «διαρροής διαρροής».
Μετασχηματιστές τύπου κελύφους, πηγή εικόνας - !Πρωτότυπο:Σταθερό314Διάνυσμα: ΒικιμπιάνΙδανικός μετασχηματιστήςCC0 1.0
  • Περιελίξεις: Οι περιελίξεις είναι το τρέχον τμήμα του μετασχηματιστή. Κυρίως σύρμα χαλκού ή αλουμινίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή του πηνίου των περιελίξεων. Τα πηνία και οι περιελίξεις μετασχηματιστών μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κύριες κατηγορίες. Αυτοί είναι - Ομόκεντρα πηνία Σπείρες σάντουιτς. Οι σπείρες σάντουιτς χρησιμοποιούνται γενικά στο Shell Type Transformer. Εναλλακτικοί δίσκοι γίνονται σε σπειροειδή μορφή.
  • Υπάρχουν επίσης Ελικοειδείς περιελίξεις, που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές χαμηλής τάσης και υψηλής ισχύος. Υπάρχουν μερικοί μονωτές μέσα σε κάθε τύπο περιελίξεων. Οι μονωτές είναι ένα από τα σημαντικά στοιχεία για τους ηλεκτρικούς μετασχηματιστές.
  • Ψύξη:  Η ψύξη μιας συσκευής βοηθά το μηχάνημα να λειτουργεί άψογα χρόνια. Ορισμένοι ηλεκτρικοί μετασχηματιστές χρειάζονται αναγκαστική ψύξη και άλλοι τύποι αυτοψύξης. Η αναγκαστική ψύξη περιλαμβάνει ψύξη με λάδι, νερό ή και τα δύο. Οι μεγάλοι μετασχηματιστές με υψηλή βαθμολογία ισχύος γεμίζουν με λάδια μετασχηματιστή, τα οποία δροσίζουν και μονώνουν περιελίξεις. Ορισμένοι μετασχηματιστές γεμίζουν με αέρια για ψύξη.
  • Μόνωση: Η μόνωση είναι απαραίτητη μεταξύ στροφών περιελίξεων, μεταξύ δύο περιελίξεων, μεταξύ πυρήνα και περιελίξεων. Τα στρώματα χαρτιών και πολυμερών φιλμ χρησιμοποιούνται ως μονωτές. Οι μεγάλοι μονωτές χρησιμοποιούν λάδι μετασχηματιστή ως σκοπούς μόνωσης.
  • Πυκνός: Ο δακτύλιος είναι ένας κοίλος ηλεκτρικός μονωτής που επιτρέπει στον αγωγό να περάσει από ένα φράγμα. Οι μεγάλοι μετασχηματιστές υψηλής βαθμολογίας έχουν κορμούς από πορσελάνη ή πολυμερή.

Ο έλεγχος πολικότητας των Ηλεκτρικών Μετασχηματιστών

Η πολικότητα του ηλεκτρικού μετασχηματιστή ορίζεται ως η διεύθυνση του επαγόμενου emf τόσο στην πρωτεύουσα όσο και στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Είναι δύο τύπων -

  • A. Πρόσθετη πολικότητα
  • B. Αφαιρετική πολικότητα

A. Πρόσθετη πολικότητα

- Σε αυτόν τον τύπο πολικότητας, οι ίδιοι ακροδέκτες πολικότητας συνδέονται και στις δύο περιελίξεις.

B. Αφαιρετική πολικότητα

- Σε αυτόν τον τύπο πολικότητας, διαφορετικοί ακροδέκτες πολικότητας συνδέονται και στις δύο περιελίξεις.

Ορισμός του λόγου στροφής… Κάντε κλικ εδώ!

Τι κάνει ο μετασχηματιστής;

Οι ηλεκτρικοί μετασχηματιστές αυξάνουν ή μειώνουν την παρεχόμενη τάση και ρεύμα. Δεν αλλάζει τη συχνότητα ή την ισχύ του παρεχόμενου ηλεκτρικού σήματος. Η ανάγκη για χρήση μετασχηματιστή είναι ότι οι ηλεκτρικές συσκευές χρειάζονται μια ορισμένη ποσότητα τάσης, η οποία είναι χαμηλότερη ή υψηλότερη από την παρεχόμενη ισχύ. Για παράδειγμα, ένα LED που λειτουργεί σε 1.5 βολτ - 2 βολτ θα σβήσει αν το συνδέσουμε σε μια κανονική οικιακή τροφοδοσία. Πρέπει λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε έναν μετασχηματιστή προς τα κάτω για να χρησιμοποιήσουμε το LED.

Τρέχων μετασχηματιστής, Credit Image - Χάνες ΓκρόμπεΡεύμα-μετασχηματιστής-17 hgCC BY-SA 4.0

Κλίκ εδώ να μάθουμε για τις Αρχές εργασίας, την αποτελεσματικότητα και τις απώλειες ενός μετασχηματιστή.

Εφαρμογή ενός μετασχηματιστή

Οι μετασχηματιστές έχουν πολλές εφαρμογές στο σημερινό κόσμο. Κάποιοι από αυτούς είναι -

i) Κατανομή ισχύος:

  • Μεγάλη ποσότητα τάσης παράγεται στους σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Αλλά δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τάση απευθείας για τις οικιακές μας εφαρμογές. Αυτή τη στιγμή, ένας μετασχηματιστής μπαίνει σε δράση. Οι μετασχηματιστές κατέβαλαν την τάση στην απαιτούμενη τάση. Αυτός ο τύπος μετασχηματιστή είναι γνωστός ως μετασχηματιστές ισχύος. Υπάρχουν επίσης μετασχηματιστές που αυξάνουν την τάση. Λόγω αυτού του τύπου μετασχηματιστή είναι δυνατή η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε σπίτια.
Μετασχηματιστές στην κατανομή ισχύος, πηγή εικόνας - Υψηλή αντίθεσηΜετασχηματιστής πυλώνων στη ΣυρίαCC BY 3.0 DE

ii) Ηλεκτρονικές συσκευές:

  • Πολλές ηλεκτρονικές συσκευές και οικιακές συσκευές χρησιμοποιούν μετασχηματιστή είτε για αύξηση τάσεων είτε για μείωση τάσεων σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Ηλεκτρικός μετασχηματιστής
Μετασχηματιστές για ηλεκτρονικές χρήσεις, Πηγή εικόνας - Συνταξιούχος ηλεκτρολόγοςΜετασχηματιστές SMPS (Κορέα, περίπου 2000) - κάτω όψηCC0 1.0

iii) Μετασχηματιστές ήχου:

  • Αυτός ο τύπος μετασχηματιστών επιτρέπει στα τηλεφωνικά κυκλώματα να επιτρέπουν αμφίδρομη συνομιλία πάνω από ένα μόνο καλώδιο. Επίσης, διασυνδέσεις μεταξύ συστημάτων ήχου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ταιριάζει με την αντίσταση όπως το μεγάφωνο χαμηλής αντίστασης μπορεί να συνδυαστεί με ενισχυτές υψηλής αντίστασης.
  • Τριφασικοί μετασχηματιστές έχουν ευρεία χρήση σε βιομηχανικούς σκοπούς όπου οι μονοφασικοί μετασχηματιστές δεν μπορούν να εξυπηρετήσουν τους σκοπούς.
  • Μετασχηματιστές οργάνων μπορεί να απομονώσει δύο συσκευές ή σύστημα χρησιμοποιώντας τις ιδιότητές της.
  • Μετασχηματιστές ραδιοσυχνοτήτων ή μετασχηματιστές RF χρησιμοποιούνται σε συσκευές όπως το ραντάρ και έχουν εφαρμογή στον τομέα ραδιοσυχνοτήτων.
  • Μετασχηματιστές παλμών χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ηλεκτρικών παλμών σε ηλεκτρονικά κυκλώματα, ψηφιακά κυκλώματα και στο σύστημα διανομής και ελέγχου ισχύος.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ενός μετασχηματιστή

Πλεονεκτήματα των ηλεκτρικών μετασχηματιστών

Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς λόγω των πλεονεκτημάτων του. Μερικά από τα πλεονεκτήματα είναι -

  • Μεταδίδει ισχύ: Οι μετασχηματιστές επιτρέπουν τη μετάδοση ηλεκτρικού σήματος σε μεγάλη απόσταση. Η αντίσταση της γραμμής μετάδοσης μειώνεται μετά την αύξηση της τάσης και αυτό είναι δυνατό μόνο από μετασχηματιστές. Έτσι, η απώλεια ισχύος είναι μικρότερη και η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παρέχεται σε κάθε νοικοκυριό. Διαφορετικά, η αντίσταση θα ήταν τόσο υψηλή που είναι πολύ αδύνατο να τροφοδοτηθεί.
  • Συνεχείς εργασίες: Οι μετασχηματιστές μπορούν να λειτουργούν συνεχώς για μεγάλο χρονικό διάστημα. Δεν χρειάζεται να απενεργοποιήσετε σε μια μέρα ή να ξεκουραστείτε.
  • Χαμηλή συντήρηση: Οι μετασχηματιστές όχι μόνο λειτουργούν συνεχώς αλλά και δεν χρειάζονται υψηλή συντήρηση. Ο έλεγχος λαδιού, ο καθαρισμός των ανταλλακτικών είναι η μόνη συντήρηση που χρειάζεται ένας μετασχηματιστής. Επίσης, η συντήρηση δεν κοστίζει πολύ και επίσης δεν απαιτεί χρόνο.
  • Χωρίς καθυστέρηση: Οι μετασχηματιστές δεν έχουν καθυστέρηση κατά την εκκίνηση. Ξεκινά τη λειτουργία αμέσως. Μόλις εφαρμοστεί ένας μετασχηματιστής, ξεκινά αμέσως.
  • Αποτελεσματικός: Αν και οι μετασχηματιστές υποφέρουν από απώλειες, αλλά είναι αρκετά αποδοτικοί για οικονομική διανομή. Είναι σχεδόν εφικτή η απόδοση 95%.

Μειονεκτήματα της χρήσης Ηλεκτρικών Μετασχηματιστών

Λίγα μειονεκτήματα είναι -

  • Μεγαλύτερο σε μέγεθος: Αν και υπάρχουν τρανζίστορ που είναι μικρού μεγέθους, αλλά καθώς αυξάνεται η βαθμολογία τάσης, το μέγεθος του μετασχηματιστή αυξάνεται επίσης. Όχι μόνο η βασική δομή αυξάνεται, αλλά και το μέγεθος του συστήματος ψύξης αυξάνεται. Χρειάζεται λοιπόν πολύς χώρος για να φιλοξενήσει.
  • Απαιτεί σύστημα ψύξης: Οι μετασχηματιστές λειτουργούν συνεχώς και παράγει πολλή θερμότητα. Έτσι, για να λειτουργεί αποτελεσματικά, ένας μετασχηματιστής χρειάζεται ένα σύστημα ψύξης συνδεδεμένο με αυτόν.
  • AC που λειτουργεί μόνο: Ο μετασχηματιστής λειτουργεί μόνο για εναλλασσόμενο ρεύμα ή τάση εναλλασσόμενου ρεύματος καθώς χρειάζεται χρονικό μεταβαλλόμενο ρεύμα για την παραγωγή μαγνητικής ροής. Η σύνδεση με τάση DC θα κάψει τον μετασχηματιστή.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά ηλεκτρονική Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τη Sudipta Roy

Είμαι ενθουσιώδης των ηλεκτρονικών και επί του παρόντος αφιερώνω στον τομέα των ηλεκτρονικών και των επικοινωνιών.
Έχω έντονο ενδιαφέρον για την εξερεύνηση σύγχρονων τεχνολογιών όπως η AI & Machine Learning.
Τα γραπτά μου είναι αφιερωμένα στην παροχή ακριβών και ενημερωμένων δεδομένων σε όλους τους μαθητές.
Βοηθώντας κάποιον να αποκτήσει γνώση μου δίνει μεγάλη χαρά.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Lambda Geeks