Co to jest transformator jednofazowy: budowa i jego działanie

Transformator jednofazowy to urządzenie elektryczne, które akceptuje zasilanie jednofazowe AC i wyjścia jednofazowe AC. Jest on stosowany w dystrybucji energii na obszarach niezurbanizowanych, ponieważ całkowite zapotrzebowanie i związane z tym koszty są niższe niż w przypadku trójfazowego transformatora rozdzielczego. Są używane jako transformator obniżający napięcie w celu obniżenia napięcia w domu do odpowiedniej wartości bez zmiany częstotliwości. Z tego powodu jest powszechnie używany energoelektroniczne urządzenia w rezydencjach. W tym artykule omówiono przegląd transformatora jednofazowego.

Co to jest transformator jednofazowy?

Definicja: DO transformator to urządzenie, które zamienia energię magnetyczną w energię elektryczną. Składa się z dwóch cewek elektrycznych zwanych uzwojeniem pierwotnym i uzwojeniem wtórnym. Główny meandrowy transformatora otrzymuje moc, podczas gdy uzwojenie wtórne dostarcza moc. Do owinięcia tych cewek powszechnie stosuje się magnetyczny obwód żelazny zwany „rdzeniem”. Chociaż te dwie cewki są elektrycznie izolowane, są połączone magnetycznie.

Prąd elektryczny przepuszczany przez uzwojenie pierwotne transformatora powoduje powstanie pola magnetycznego, które indukuje napięcie w obwodzie wtórnym transformatora. W zależności od typu aplikacji, transformator jednofazowy służy do podwyższania lub obniżania napięcia na wyjściu. Ten transformator jest zwykle plikiem transformator o wysokiej wydajności i niskich stratach. Schemat transformatora jednofazowego pokazano poniżej.

transformator jednofazowy

Zasada działania transformatora jednofazowego

Transformator jednofazowy działa na zasadzie Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya . Zwykle za działanie transformatora w transformatorze elektrycznym odpowiada wzajemna indukcja między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.

Działanie transformatora jednofazowego

Transformator to statyczne urządzenie, które przekazuje energię elektryczną z jednego obwodu do innego obwodu o tej samej częstotliwości. Składa się z uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Ten transformator działa na zasadzie wzajemnej indukcyjności.

Kiedy uzwojenie pierwotne transformatora jest podłączone do źródła prądu przemiennego, prąd płynie w cewce i narasta pole magnetyczne. Ten stan jest znany jako wzajemna indukcyjność, a przepływ prądu jest zgodny z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Wraz ze wzrostem prądu od zera do wartości maksymalnej, pole magnetyczne wzmacnia się i jest wyrażane jako dɸ / dt.

Ten elektromagnes tworzy magnetyczne linie siły i rozszerza się na zewnątrz cewki, tworząc ścieżkę strumienia magnetycznego. Strumień magnetyczny łączy zwoje obu uzwojeń. Siła pola magnetycznego wytwarzanego w rdzeniu zależy od liczby zwojów uzwojenia i ilości prądu. Strumień magnetyczny i prąd są do siebie wprost proporcjonalne.

praca transformatora jednofazowego

Źródło: Wikimedia

Gdy magnetyczne linie strumienia przepływają wokół rdzenia, przechodzi on przez uzwojenie wtórne, indukując w nim napięcie. Prawo Faradaya służy do określenia napięcia indukowanego na cewce wtórnej i jest wyrażone wzorem:

N. dɸ / dt

gdzie,

„N” to liczba zwojów cewki

Częstotliwość jest taka sama w uzwojeniach pierwotnych i wtórnych.

Możemy zatem powiedzieć, że indukowane napięcie jest takie samo w obu uzwojeniach, ponieważ ten sam strumień magnetyczny łączy obie cewki razem. Ponadto całkowite indukowane napięcie jest wprost proporcjonalne do liczby zwojów cewki.

Załóżmy, że uzwojenie pierwotne i wtórne transformatora mają po jednym zwojach. Zakładając brak strat, prąd przepływa przez cewkę, wytwarzając strumień magnetyczny i indukując napięcie o wartości 1 wolta w obwodzie wtórnym.

Ze względu na zasilanie AC strumień magnetyczny zmienia się sinusoidalnie i jest podawany przez,

ɸ = ɸ_maxBez ωt

Zależność między indukowanym emf, E w uzwojeniach cewki N zwojów jest określona wzorem:

E = N (d∅) / dt

E = N * ω * ɸ_maxcosωtφ

Emax = Nωɸ_max

Erms = Nω / √2 * ɸ_max= 2π / √2 * f * N * ɸ_max

Erms = 4,44 fNɸ_max

Gdzie,

„F” jest częstotliwością w hercach podaną przez ω / 2π.

„N” to liczba zwojów cewki

„ɸ” to ilość strumienia w Weberach

Powyższe równanie jest równaniem transformatora EMF. Dla emf uzwojenia pierwotnego transformatora E, N będzie liczbą zwojów pierwotnych (NP), natomiast dla emf, E uzwojenia wtórnego transformatora, liczba zwojów N będzie wynosić (NS).

Budowa transformatora jednofazowego

Prosty transformator jednofazowy ma każde uzwojenie nawinięte cylindrycznie na ramieniu z miękkiego żelaza, aby zapewnić niezbędny obwód magnetyczny, który jest powszechnie nazywany „rdzeniem transformatora”. Zapewnia ścieżkę przepływu pola magnetycznego w celu indukowania napięcia między dwoma uzwojeniami.

Jak widać na powyższym rysunku, dwa uzwojenia nie są wystarczająco blisko, aby uzyskać wydajne sprzężenie magnetyczne. Zatem zbieżność i zwiększanie obwodu magnetycznego w pobliżu cewek może zwiększyć sprzężenie magnetyczne między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Należy zastosować cienkie laminaty stalowe, aby zapobiec stratom mocy z rdzenia.

W oparciu o sposób nawijania uzwojeń wokół centralnego rdzenia z laminatu stalowego, konstrukcja transformatora jest podzielona na dwa typy

Transformator rdzeniowy

W tego typu konstrukcji tylko połowa zwojów jest nawinięta cylindrycznie wokół każdej nogi transformatora w celu wzmocnienia sprzężenia magnetycznego, jak pokazano na poniższym rysunku. Ten typ konstrukcji zapewnia, że ​​magnetyczne linie siły przepływają przez oba uzwojenia jednocześnie. Główną wadą transformatora rdzeniowego jest strumień upływu, który występuje w wyniku przepływu niewielkiej części magnetycznych linii sił poza rdzeniem.

transformator rdzeniowy

Transformator typu Shell

W tego typu konstrukcji transformatora uzwojenia pierwotne i wtórne są umieszczone cylindrycznie na ramieniu środkowym, co daje dwukrotnie większą powierzchnię przekroju niż ramiona zewnętrzne. W tego typu konstrukcji istnieją dwie zamknięte ścieżki magnetyczne, a ramię zewnętrzne ma strumień magnetyczny ɸ / 2 płynący. Transformator typu Shell pokonuje strumień upływu, zmniejsza straty w rdzeniu i zwiększa wydajność.

jednofazowy transformatorowy typu płaszczowego

Aplikacje

Zastosowania transformatora jednofazowego opisano poniżej.

• Zmniejszanie sygnałów dalekosiężnych w celu obsługi zarówno domowych, jak i komercyjnych urządzeń elektronicznych
• W telewizorach do regulacji napięcia
• Aby zwiększyć moc inwerterów domowych
• Do zasilania obszarów pozamiejskich
• Aby odizolować elektrycznie dwa obwody, ponieważ pierwotny i wtórny są umieszczone daleko od siebie

FAQs

1). Co oznacza jednofazowy?

Jednofazowy system lub obwód, który wytwarza lub wykorzystuje pojedyncze napięcie przemienne

2). Czy domy korzystają z zasilania jednofazowego?

Generalnie domy są zasilane jednofazowo

3). Na jakich zasadach działa transformator jednofazowy?

Prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej i wzajemnej indukcji

4). Co to jest współczynnik obrotów transformatora?

NP / NS = VP / VS = n = Stosunek obrotów

5). Podaj dwa zastosowania transformatora jednofazowego

• W telewizorach do regulacji napięcia
• Aby zwiększyć moc inwerterów domowych

Tak więc transformator jednofazowy jest odpowiedni dla lżejszych urządzeń elektrycznych. Dostarczanie energii do obszarów pozamiejskich jest tańsze i wysoce preferowane. Ten artykuł podkreśla zasada działania transformatora , budowa i zastosowanie transformatora jednofazowego. Czytelnik może dowiedzieć się więcej o transformatorze jednofazowym z tego artykułu.