Transformatörün çalışma prensibi nedir? Akım transformatörleri - çalışma prensibi ve uygulaması

Trafo iki veya daha fazla endüktif olarak bağlanmış sargıya sahip olan ve elektromanyetik indüksiyon yoluyla bir veya daha fazla alternatif akım sistemini bir veya daha fazla alternatif akım sistemine dönüştürmek üzere tasarlanmış statik bir elektromanyetik cihazdır.

Transformatörler aşağıdaki amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elektrik enerjisinin iletimi ve dağıtımı için. Tipik olarak enerji santrallerinde alternatif akım jeneratörleri 6-24 kV voltajda elektrik enerjisi üretir.

Radyo ve televizyon ekipmanlarının çeşitli devrelerine güç vermek; iletişim cihazları, telemekanikte otomasyon, elektrikli ev aletleri; bu cihazların çeşitli elemanlarının elektrik devrelerini ayırmak; voltaj eşleştirmesi için

Ölçüm sınırlarını genişletmek ve elektriksel güvenliği sağlamak amacıyla yüksek gerilim elektrik devrelerinde veya büyük akımların geçtiği devrelerde elektriksel ölçüm aletleri ve röle gibi bazı cihazları dahil etmek. Bu amaçla kullanılan transformatörlere denir. Ölçme. Elektrikli ölçüm cihazları, röleler vb. tarafından tüketilen güç tarafından belirlenen nispeten düşük bir güce sahiptirler.

Transformatörün çalışma prensibi

Tek fazlı iki sargılı bir transformatörün elektromanyetik devresi, ferromanyetik malzemeden yapılmış kapalı bir manyetik devre üzerine yerleştirilmiş iki sargıdan (Şekil 2.1) oluşur. Ferromanyetik bir manyetik çekirdeğin kullanılması, sarımlar arasındaki elektromanyetik bağlantıyı güçlendirmeyi, yani makinenin manyetik akısının içinden geçtiği devrenin manyetik direncini azaltmayı mümkün kılar. Birincil sargı 1, alternatif bir akım kaynağına bağlanır - u 1 voltajına sahip bir elektrik ağı . Yük direnci ZH sekonder sargıya 2 bağlanır.

Daha yüksek gerilim sargısına denir yüksek gerilim sargısı (HV) ve düşük voltaj - alçak gerilim sargısı (NN). HV sargısının başlangıçları ve bitişleri harflerle gösterilir A Ve X; LV sargıları - harfler A Ve X.

Ağa bağlandığında birincil sargıda alternatif akım belirir Ben 1 , Bu, manyetik devre boyunca kapanan alternatif bir manyetik akı F yaratır. Akış F her iki sargıda da alternatif emk'leri indükler - e 1 Ve e 2 , Maxwell yasasına göre w1 dönüş sayısıyla orantılıdır ve w 2 İlgili sargı ve akı değişim hızı D F/ dt.

Böylece her sargıda indüklenen emk'nin anlık değerleri

e 1 = - w 1 d F/dt; e2= -w 2 dФ/dt.

Sonuç olarak, sargılardaki anlık ve etkili EMF oranı şu ifadeyle belirlenir:

Sonuç olarak, belirli bir U voltajında ​​​​sargı sarımlarının sayısının buna göre seçilmesi 1 istediğiniz voltajı U alabilirsiniz 2 . İkincil voltajın arttırılması gerekiyorsa, w2 dönüş sayısı w1 sayısından daha büyük alınır; böyle bir transformatör denir artan Voltajı azaltmanız gerekiyorsa sen 2 , bu durumda w2 dönüş sayısı w1'den az alınır; böyle bir transformatör denir aşağı doğru,

EMF oranı e EMF'ye göre daha yüksek voltajın HV sargıları e Alçak gerilim AG sargılarına (veya sarım sayılarının oranına) denir dönüşüm oranı

k= e VN / e NN = w VN / w NN

Katsayı k her zaman birden büyüktür.

Enerji iletim ve dağıtım sistemlerinde bazı durumlarda üç sargılı transformatörler, radyo elektroniği ve otomasyon cihazlarında ise çok sargılı transformatörler kullanılmaktadır. Bu tür transformatörlerde, manyetik çekirdek üzerine birbirinden izole edilmiş üç veya daha fazla sargı yerleştirilir ve bu, sargılardan birine güç verildiğinde iki veya daha fazla farklı voltajın alınmasını mümkün kılar. (U 2 ,U 3 ,U 4, vb.) iki veya daha fazla tüketici grubuna güç sağlamak için. Üç sargılı güç transformatörlerinde yüksek, alçak ve orta gerilim (OG) sargıları arasında ayrım yapılır.

Bir transformatörde yalnızca gerilimler ve akımlar dönüştürülür. Güç yaklaşık olarak sabit kalır (transformatördeki dahili enerji kayıpları nedeniyle bir miktar azalır). Buradan,

BEN 1 /BEN 2 ≈ sen 2 /U 1 ≈ w 2 /w 1 .

Transformatörün sekonder voltajı arttığında k birincil, mevcut ile karşılaştırıldığında zamanlar Benİkincil sargıdaki 2 buna göre azalır k bir kere.

Transformatör yalnızca alternatif akım devrelerinde çalışabilir. Bir transformatörün birincil sargısı bir doğru akım kaynağına bağlanırsa, manyetik telinde zaman içinde büyüklüğü ve yönü sabit olan bir manyetik akı oluşur. Bu nedenle kararlı durumdaki primer ve sekonder sargılarda EMF indüklenmez ve dolayısıyla elektrik enerjisi primer devreden sekondere aktarılmaz. Bu mod, EMF eksikliği nedeniyle transformatör için tehlikelidir. e 1 birincil sargı akımı BEN 1 =sen 1 R 1 oldukça büyük.

Otomasyon ve radyo elektronik cihazlarında kullanılan bir transformatörün önemli bir özelliği, yük direncini dönüştürebilmesidir. Bir AC kaynağına bir direnç bağlarsanız R dönüşüm oranına sahip bir transformatör aracılığıyla İle, daha sonra kaynak devresi için

R" = P 1 /BEN 1 2 ≈ P 2 /BEN 1 2 ≈ ben 2 2 Rİ 1 2 ≈ k 2 R

Nerede R 1 - transformatör tarafından alternatif bir akım kaynağından tüketilen güç, W; R 2 = ben 2 2 R≈ P 1 - direnç tarafından tüketilen güç R transformatörden.

Böylece, transformatör direnç değeri R'yi k'ye değiştirir 2 bir kere. Bu özellik, yük direncini elektrik enerjisi kaynaklarının iç direnciyle eşleştirmek için çeşitli elektrik devrelerinin geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılır.

Trafo genellikle bir voltajın alternatif akımını başka bir voltajın alternatif akımına dönüştürmek için tasarlanmış, iki (veya daha fazla) sargılı statik bir elektromanyetik cihazdır. Bir transformatördeki enerji dönüşümü, alternatif bir manyetik alan tarafından gerçekleştirilir. Transformatörler, elektrik enerjisinin uzun mesafelerde iletilmesinde, alıcılar arasında dağıtılmasında ve ayrıca çeşitli doğrultucu, yükseltici, sinyalizasyon ve diğer cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elektrik enerjisinin bir santralden tüketicilere iletilmesi sırasında hattaki akım gücü, bu hatta enerji kayıplarına ve cihazı için demir dışı metallerin tüketimine neden olur. Aynı iletilen güçle voltaj artarsa, akım gücü de aynı ölçüde azalacak ve bu nedenle daha küçük kesitli kabloların kullanılması mümkün olacaktır. Bu, bir enerji nakil hattı inşa ederken demir dışı metal tüketimini azaltacak ve içindeki enerji kayıplarını azaltacaktır.

Elektrik enerjisi santrallerde 11-20 kV voltajda senkron jeneratörler tarafından üretilir; bazı durumlarda 30-35 kV voltaj kullanılır. Bu tür voltajlar doğrudan endüstriyel ve evsel kullanım için çok yüksek olmasına rağmen, elektriğin uzun mesafelere ekonomik olarak iletilmesi için yeterli değildir. Güç hatlarındaki voltajın daha da arttırılması (750 kV'a kadar veya daha fazla), yükseltici transformatörler tarafından gerçekleştirilir.

Elektrik enerjisi alıcıları (akkor lambalar, elektrik motorları vb.) güvenlik nedeniyle daha düşük bir voltajı (110-380 V) kullanır. Ek olarak, yüksek voltaj için elektrikli cihazların, aletlerin ve makinelerin imalatı, önemli tasarım zorluklarıyla ilişkilidir, çünkü bu cihazların yüksek voltajda akım taşıyan parçaları, güçlendirilmiş yalıtım gerektirir. Bu nedenle, enerjinin iletildiği yüksek voltaj, alıcılara güç sağlamak için doğrudan kullanılamaz ve onlara düşürücü transformatörler aracılığıyla sağlanır.

AC elektrik enerjisinin üretildiği santralden tüketiciye ulaşana kadar 3-4 kez dönüştürülmesi gerekmektedir. Dağıtım şebekelerinde düşürücü transformatörler eş zamanlı olmayan şekilde ve tam kapasitede yüklenmez. Dolayısıyla elektriğin iletim ve dağıtımında kullanılan transformatörlerin toplam gücü, santrallerde kurulu jeneratörlerin gücünün 7-8 katı kadardır.

Bir transformatördeki enerji dönüşümü, manyetik bir çekirdek kullanılarak alternatif bir manyetik alan tarafından gerçekleştirilir.

Birincil ve ikincil sargıların voltajları genellikle aynı değildir. Primer voltajı sekonderden küçükse transformatöre yükseltici, sekonderden fazlaysa düşürücü denir. Herhangi bir transformatör hem yükseltici hem de düşürücü transformatör olarak kullanılabilir. Yükseltici transformatörler, elektriği uzun mesafelere iletmek için kullanılır ve düşürücü transformatörler, tüketiciler arasında dağıtmak için kullanılır.

Amaca bağlı olarak güç transformatörleri, gerilim ölçme transformatörleri ve akım transformatörleri bulunmaktadır.

Güç transformatörleri tüketicilere elektrik sağlamak için bir voltajın alternatif akımını başka bir voltajın alternatif akımına dönüştürün. Amaca göre artabilir veya azalabilir. Dağıtım ağlarında, kural olarak, 6 ve 10 kV gerilimleri 0,4 kV gerilime dönüştüren üç fazlı iki sargılı düşürücü transformatörler kullanılır. (Ana transformatör türleri TMG, TMZ, TMF, TMB, TME, TMGSO, TM, TMZH, TDTN, TRDN, TSZ, TSZN, TSZGL ve diğerleridir.)

Gerilim transformatörleri- Yüksek gerilimlerde ölçü aletlerinin devreye alınmasını sağlayan ara transformatörlerdir. Bu sayede ölçüm cihazları ağdan izole edilir, bu da standart cihazların (ölçekleri yeniden derecelendirilmiş olarak) kullanılmasını mümkün kılar ve böylece ölçülen gerilimlerin sınırlarını genişletir.

Gerilim transformatörleri hem voltajı, gücü, enerjiyi ölçmek hem de otomasyon devrelerine güç vermek, alarmlar ve güç hatlarının toprak arızalarından röle koruması için kullanılır.

Bazı durumlarda gerilim transformatörleri, düşük güçlü düşürücü güç transformatörleri veya yükseltici test transformatörleri (elektrikli cihazların yalıtımını test etmek için) olarak kullanılabilir.

Rusya pazarında aşağıdaki voltaj transformatörü türleri sunulmaktadır:

3NOL.06, ZNOLP, ZNOLPM, ZNOL.01PMI, 3xZNOL.06, 3xZNOLP, 3xZNOLPM, NOL.08, NOL.11-6.O5, NOL.12 OM3, ZNOL.06-35 (ZNOLE-35), ZNOL 35 , NOL 35, NOL-35 III, NAMIT-10 , ZNIOL, ZNIOL-10-1, ZNIOL-10-P, ZNIOL-20, ZNIOL-20-P, ZNIOL-35, ZNIOL-35-P, ZNIOL-35 -1, NIOL -20, NIOL-35, NOL-SESH -10, NOL-SESH -10-1, NOL-SESH-6, NOL-SESH-6-1, NOL-SESH-20, NOL-SESH-35 , 3xZNOL-SESH-6, 3xZNOL-SESH -10, NALI-SESH-10, NALI-SESH-6, NTMI 6, NTMI 10, NAMI 6, NAMI 10, NAMI 35, NAMI 110, ZNAMIT-6, ZNAMIT-10 , ZNOMP 35, NOM 6, NOM 10, NOM 35, NKF 110, NKF 150, NKF 220 ve diğerleri.

Gerilim ölçen transformatörler için birincil sargı 3000/√3, 6000/√3, 10000/√3, 13800/√3, 18000/√3, 24000/√3, 27000/√3, 35000/√3, 66000 /√3 , 110000/√3, 150000/√3, 220000/√3, 330000/√3, 400000/√3, 500000/√3 ve ikincil 100/√3 veya 110/√3.

Akım trafosu ikincil akımın pratik olarak birincil akımla orantılı olduğu ve alternatif akım elektrik devrelerindeki ölçüm aletlerini ve röleleri içerecek şekilde tasarlanmış yardımcı bir cihazdır.

Doğruluk sınıfıyla birlikte verilir: 0,5; 0.5S; 0,2; 0.2S.

Akım transformatörleri, herhangi bir değer ve voltajın akımını standart cihazlarla (5 A) ölçmek, rölelerin akım sargılarına güç sağlamak, cihazları ayırmak ve ayrıca cihazları ve bunların işletme personelini yüksek voltajdan izole etmek için uygun bir akıma dönüştürmek için kullanılır.

ÖNEMLİ! Akım trafoları aşağıdaki dönüşüm oranlarıyla mevcuttur: 5/5, 10/5, 15/5, 20/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 100/5, 150/5, 200/5, 300/5, 400/5, 500/5, 600/5, 800/5, 1000/5, 1500/5, 2000/5, 2500/5, 3000/5, 5000/5, 8000/ 5, 10000/5.
Rusya pazarındaki akım transformatörleri aşağıdaki modellerle temsil edilmektedir:

TOP-0,66, TShP-0,66, TOP-0,66-I, TShP-0,66-I, TShL-0,66, TNShL-0,66, TNSh-0,66, TOL-10, TLO-10, TOL-10-I, TOL-10- M, TOL-10-8, TOL-10-IM, TOL-10 III, TSHL-10, TLSH-10, TPL-10-M, TPOL-10 , TPOL-10M, TPOL-10 III, TL-10, TL-10-M, TPLC-10, TOLK-6, TOLK-6-1, TOLK-10, TOLK-10-2, TOLK-10-1, TOL-20, TSL-20-I, TPL-20, TPL-35, TOL-35, TOL-35-III-IV, TOL-35 II-7.2, TLC-35, TV, TLC-10, TPL-10S, TLM-10, TSHLP-10, TPK-10, TVLM -10, TVK-10, TVLM-6, TLK-20, TLK-35-1, TLK-35-2, TLK-35-3, TOL-SESH 10, TOL-SESH-20, TOL-SESH-35, TSHL-SESH 0,66, Ritz transformatörleri, TPL-SESH 10, TZLK(R)-SESH 0,66, TV-SESH-10, TV-SESH-20 , TV-SESH-35, TSHL-SESH-10, TSHL-SESH-20 , TZLV-SESH-10 ve diğerleri.

Gerilim transformatörlerinin sınıflandırılması

Gerilim transformatörleri farklıdır:

A) faz sayısına göre - tek fazlı ve üç fazlı;
b) sargı sayısına göre - iki sargılı, üç sargılı, dört sargılı.
Örnek 0.5/0.5S/10P;
c) doğruluk sınıfına göre, yani izin verilen hata değerlerine göre;
d) soğutma yöntemiyle - yağ soğutmalı (yağ), doğal hava soğutmalı (kuru ve döküm izolasyonlu) transformatörler;
e) kurulum türüne göre - iç mekan kurulumu için, dış mekan kurulumu için ve komple şalt sistemi için.

6-10 kV'a kadar olan gerilimler için gerilim trafoları kuru yani doğal hava soğutmalı olarak üretilmektedir. 6-10 kV'un üzerindeki gerilimler için yağlı gerilim transformatörleri kullanılır.

İç mekan transformatörleri, -40 ila +45°C arasındaki ortam sıcaklıklarında ve %80'e kadar bağıl nemde çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

İÇİNDE tek fazlı transformatörler 6 ila 10 kV arasındaki voltajlarda ağırlıklı olarak döküm izolasyon kullanılır. Dökme izolasyonlu transformatörler tamamen veya kısmen (tek sargı) izolasyon kütlesi (epoksi reçine) ile doldurulur. İç mekan kurulumu için tasarlanan bu tür transformatörler, yağlı transformatörlerden olumlu şekilde farklıdır: daha az ağırlığa ve genel boyutlara sahiptirler ve çalışma sırasında neredeyse hiç bakım gerektirmezler.

Üç fazlı iki sargılı transformatörler voltajlar geleneksel üç çubuklu manyetik devrelere ve üç sargılı - tek fazlı zırhlı devrelere sahiptir.
Üç fazlı üç sargılı transformatör sargıları uygun devreye göre bağlanan üç adet tek fazlı tek kutuplu üniteden oluşan bir gruptur. Eski serinin (1968-1969'dan önce) üç fazlı üç sargılı gerilim transformatörleri zırhlı manyetik çekirdeklere sahipti. Üç fazlı bir transformatör, üç tek fazlı transformatörden oluşan bir gruptan ağırlık ve boyut olarak daha küçüktür. Yedekleme için üç fazlı bir transformatör çalıştırırken, tam güçte başka bir transformatöre ihtiyacınız vardır.
Yağlı transformatörlerde ana yalıtım ve soğutma ortamı transformatör yağıdır.

Yağ transformatörü manyetik bir devre, sargılar, bir tank, girişli bir kapaktan oluşur. Manyetik çekirdek, birbirinden yalıtılmış (girdap akımlarından kaynaklanan kayıpları azaltmak için) soğuk haddelenmiş elektrikli çelik levhalardan birleştirilir. Sargılar bakır veya alüminyum telden yapılmıştır. Gerilimi düzenlemek için HV sargısında anahtara bağlı dallar bulunur. Transformatörler iki tür kademe anahtarlaması sağlar: yük altında - yükte kademe değiştirici (yükte düzenleme) ve yüksüz, transformatörün ağ ile bağlantısı kesildikten sonra - yüksüz anahtarlama (uyarılmamış anahtarlama). İkinci voltaj regülasyon yöntemi en basit olduğu için en yaygın olanıdır.

Yukarıda belirtilen yağ soğutmalı transformatörlere (Transformer TM) ek olarak transformatörler, yağın hava ile iletişim kurmadığı ve dolayısıyla hızlandırılmış oksidasyon ve nemlenmenin hariç tutulduğu sızdırmaz bir tasarımda (TMG) üretilmektedir. Kapalı bir tasarımdaki yağlı transformatörler tamamen transformatör yağı ile doldurulur ve genişleticiye sahip değildir ve ısıtma ve soğutma sırasında hacmindeki sıcaklık değişiklikleri, tank duvarlarının oluklarının hacmindeki değişikliklerle telafi edilir. Bu transformatörler vakum altında yağla doldurulur, bu da izolasyonlarının elektriksel mukavemetini arttırır.

Kuru transformatör Yağda olduğu gibi, koruyucu bir mahfaza içine alınmış manyetik bir çekirdekten, HV ve LV sargılarından oluşur. Ana yalıtım ve soğutma ortamı atmosferik havadır. Ancak hava, transformatör yağına göre daha az mükemmel bir yalıtım ve soğutma ortamıdır. Bu nedenle kuru transformatörlerde tüm izolasyon boşlukları ve havalandırma kanalları yağlı transformatörlere göre daha büyük yapılır.

Kuru transformatörler, B sınıfı ısı direnci (TSZ) cam izolasyonlu sargıların yanı sıra N sınıfı (TSZK) silikon vernik izolasyonu ile üretilir. Higroskopisiteyi azaltmak için sargılar özel verniklerle emprenye edilir. Sargılar için izolasyon olarak cam elyafı veya asbest kullanılması, sargıların çalışma sıcaklığını önemli ölçüde artırabilir ve pratik olarak yanmaz bir kurulum elde edilebilir. Kuru transformatörlerin bu özelliği, kurulumun yangın güvenliğinin sağlanmasının belirleyici bir faktör olduğu durumlarda, bunların kuru odalara kurulum için kullanılmasını mümkün kılar. Bazen kuru transformatörlerin yerini daha pahalı ve üretimi zor olan kuru transformatörler alır.

Kuru transformatörler, yağlı transformatörlere göre biraz daha büyük genel boyutlara ve ağırlığa (TSZ transformatör) ve daha düşük aşırı yük kapasitesine sahiptir ve bağıl nemi% 80'den fazla olmayan kapalı alanlarda çalışmak için kullanılır. Kuru transformatörlerin avantajları arasında yangın güvenliği (yağsız), tasarımın karşılaştırmalı basitliği ve nispeten düşük işletme maliyetleri yer alır.

Akım transformatörlerinin sınıflandırılması

Akım trafoları çeşitli kriterlere göre sınıflandırılır:

1. Amaçlarına göre akım trafoları ölçme (TOL-SESH-10, TLM-10), koruyucu, ara (röle korumasının akım devrelerine ölçüm aletlerini dahil etmek için, diferansiyel koruma devrelerindeki akımları eşitlemek için, vb.) ve laboratuvar (yüksek doğruluğun yanı sıra birçok dönüşüm oranıyla).

2. Kurulum türüne göre akım trafoları ayırt edilir:
a) açık şalt tesislerine monte edilen dış mekan kurulumu için (TLK-35-2.1 UHL1);
b) iç mekan kurulumu için;
c) elektrikli cihazlara ve makinelere yerleştirilmiş: anahtarlar, transformatörler, jeneratörler vb.;
d) havai - burcun üstüne yerleştirilir (örneğin, bir güç transformatörünün yüksek voltaj girişine);
e) taşınabilir (kontrol ölçümleri ve laboratuvar testleri için).

3. Birincil sargının tasarımına göre akım transformatörleri bölünmüştür:
a) çok turlu (bobin, ilmek sarımı ve sekiz şeklinde sarım);
b) tek dönüşlü (çubuk);
c) lastikler (TSh-0,66).

4. Kurulum yöntemine göre, iç ve dış kurulum için akım trafoları bölünmüştür:
a) kontrol noktaları (TPK-10, TPL-SESH-10);
b) destek (TLK-10, TLM-10).

5. İzolasyona bağlı olarak akım transformatörleri gruplara ayrılabilir:
a) kuru izolasyonlu (porselen, bakalit, döküm epoksi izolasyon vb.);
b) kağıt-yağ yalıtımlı ve kapasitör kağıt-yağ yalıtımlı;
c) bileşikle doldurulmuş.

6. Dönüşüm aşamalarının sayısına göre akım trafoları vardır:
a) tek aşamalı;
b) iki aşamalı (kademeli).

7. Transformatörler çalışma voltajına göre sınıflandırılır:
a) 1000 V'un üzerindeki nominal gerilim için;
b) 1000 V'a kadar nominal gerilim için.

Çeşitli sınıflandırma özelliklerinin kombinasyonu, alfabetik ve dijital parçalardan oluşan akım trafosu tipi tanımına girilir.

Akım transformatörleri anma akımı, gerilimi, doğruluk sınıfı ve tasarımı ile karakterize edilir. 6-10 kV voltajda, doğruluk sınıfı 0.2 olan bir veya iki ikincil sargıya sahip destek ve geçiş sargıları olarak yapılırlar; 0,5; 1 ve 3. Doğruluk sınıfı, akım trafosunun ölçüm sonuçlarına getirdiği maksimum hatayı gösterir. Minimum hataya sahip olan 0.2 doğruluk sınıfı transformatörler, laboratuvar ölçümleri için, 0.5 - güç sayaçları için, 1 ve 3 - rölelerin ve teknik ölçüm cihazlarının akım sargılarına güç vermek için kullanılır. Güvenli çalışma için sekonder sargılar topraklanmalı ve açık devre yapılmamalıdır.
6-10 kV gerilimli şalt cihazı kurarken, döküm ve porselen izolasyonlu akım trafoları ve 1000 V'a kadar gerilimler için döküm, pamuk ve porselen izolasyonlu akım trafoları kullanılır.

Bir örnek, 10 kV nominal gerilim için döküm yalıtımlı, tasarım versiyonu 11, ikincil sargılı TOL-SESH-10 referans 2 sargılı akım transformatörüdür:

Doğruluk sınıfı 0,5 ve yük 10 VA olan ölçüm devrelerini bağlamak için;
- doğruluk sınıfı 10P ve yük 15 VA olan koruma devrelerini bağlamak için;

JSC VolgaEnergoKomplekt'ten üretim siparişi verirken 150 Amper nominal birincil akım, 5 Amper nominal ikincil akım, iklim değişikliği “U”, GOST 15150-69'a göre yerleştirme kategorisi 2 için:

TOL-SESH-10-11-0.5/10R-10/15-150/5 U2 - nominal birincil akımla - 150A, ikincil - 5A.

Bir transformatörün çalışması karşılıklı endüksiyon olgusuna dayanmaktadır. Bir transformatörün birincil sargısı bir alternatif akım kaynağına bağlanırsa, içinden alternatif akım akacak ve bu da transformatör çekirdeğinde alternatif bir manyetik akı yaratacaktır. İkincil sargının dönüşlerine nüfuz eden bu manyetik akı, içinde bir elektromotor kuvveti (EMF) indükleyecektir. İkincil sargı herhangi bir enerji alıcısına kısa devre yapılırsa, indüklenen EMF'nin etkisi altında, bu sargıdan ve enerji alıcısından bir akım akmaya başlayacaktır.

Aynı zamanda birincil sargıda da bir yük akımı görünecektir. Böylece, dönüştürülen elektrik enerjisi, ikincil ağa bağlı enerji alıcısının tasarlandığı voltajda birincil ağdan ikincil ağ'a aktarılır.

Birincil ve ikincil sargılar arasındaki manyetik bağlantıyı geliştirmek için bunlar çelik bir manyetik çekirdek üzerine yerleştirilir. Sargılar hem birbirlerinden hem de manyetik devreden izole edilmiştir. Yüksek gerilim sargısına yüksek gerilim (HV) sargısı, düşük gerilim sargısına ise alçak gerilim (LV) sargısı denir. Elektrik enerjisi kaynağının ağına bağlı sargıya birincil denir; alıcıya enerjinin sağlandığı sargı ikincildir.

Tipik olarak birincil ve ikincil sargıların voltajları aynı değildir. Primer voltajı sekonderden küçükse transformatöre yükseltici, sekonderden fazlaysa düşürücü denir. Herhangi bir transformatör hem yükseltici hem de düşürücü transformatör olarak kullanılabilir. Yükseltici transformatörler, elektriği uzun mesafelere iletmek için kullanılır ve düşürücü transformatörler, tüketiciler arasında dağıtmak için kullanılır.

Üç sargılı transformatörlerde manyetik çekirdek üzerine birbirinden izole edilmiş üç sargı yerleştirilir. Sargılardan birinden beslenen böyle bir transformatör, iki farklı voltajın alınmasını ve iki farklı alıcı grubuna elektrik enerjisi sağlanmasını mümkün kılar. Üç sargılı transformatörde yüksek ve alçak gerilim sargılarının yanı sıra orta gerilim (OG) sargısı da bulunur.

Transformatör sargılarına, düşük akımlarda yuvarlak yalıtımlı bakır telden ve yüksek akımlarda dikdörtgen bakır çubuklardan yapılmış, ağırlıklı olarak silindirik bir şekil verilmiştir.

Alçak gerilim sargısı, manyetik çekirdeğe daha yakın yerleştirilmiştir, çünkü onu ondan izole etmek, yüksek gerilim sargısından daha kolaydır.

Alçak gerilim sargısı çubuktan bir miktar yalıtkan malzeme tabakasıyla yalıtılır. Yüksek ve alçak gerilim sargıları arasına aynı yalıtım contası yerleştirilir.

Silindirik sarımlarda, sarımların kapladığı alanda manyetik olmayan boşluk kalmaması için manyetik çekirdeğin kesitine yuvarlak bir şekil verilmesi tavsiye edilir. Manyetik olmayan boşluklar ne kadar küçük olursa, sarım dönüşlerinin uzunluğu ve dolayısıyla çelik çubuğun belirli bir kesit alanı için bakır kütlesi o kadar küçük olur.

Ancak yuvarlak çubuk üretmek zordur. Manyetik çekirdek ince çelik saclardan monte edilmiştir ve yuvarlak bir çubuk elde etmek için farklı genişliklerde çok sayıda çelik saca ihtiyaç duyulur ve bu da çok sayıda kalıbın üretilmesini gerektirir. Bu nedenle, yüksek güçlü transformatörlerde çubuk, adım sayısı 15-17'den fazla olmayan kademeli bir kesite sahiptir. Çubuğun kesitindeki adım sayısı, dairenin dörtte birindeki açıların sayısına göre belirlenir. Manyetik devrenin boyunduruğu, yani çubukları bağlayan kısmı da kademeli bir kesite sahiptir.

Daha iyi soğutma için, havalandırma kanalları, manyetik çekirdeklerin yanı sıra güçlü transformatörlerin sargılarına, çelik sacların düzlemine paralel ve dik düzlemlere monte edilir.
Düşük güçlü transformatörlerde telin kesit alanı küçüktür ve sargılar basitleştirilmiştir. Bu tür transformatörlerin manyetik çekirdekleri dikdörtgen bir kesite sahiptir.

Trafo değerleri

Bir transformatörün ısıtma koşullarına göre tasarlandığı faydalı güç, yani. sekonder sargısının tam (nominal) yükteki gücü, transformatörün nominal gücü olarak adlandırılır. Bu güç, görünen güç birimleriyle (volt-amper (VA) veya kilovolt-amper (kVA)) ifade edilir. Bir transformatörün aktif gücü, watt veya kilowatt cinsinden ifade edilir, yani elektrikten mekanik, termal, kimyasal, ışığa vb. dönüştürülebilen güç. Sargı tellerinin ve transformatörün tüm parçalarının kesitleri, Herhangi bir elektrikli aparat veya elektrikli makine gibi, akım veya aktif gücün aktif bileşeni tarafından değil, iletkenden geçen toplam akım ve dolayısıyla toplam güç tarafından belirlenir. Bir transformatörün tasarlandığı koşullar altında çalışmasını karakterize eden diğer tüm değerlere de nominal denir.

Her transformatör, atmosferik etkilere maruz kalmayan malzemeden yapılmış bir kalkanla donatılmıştır. Plaka, transformatör tankına görünür bir yere tutturulur ve işaretlerin dayanıklılığını sağlamak için kazınmış, kazınmış, kabartılmış veya başka bir şekilde derecelendirme verilerini içerir. Transformatör panelinde aşağıdaki veriler gösterilir:

1. Üreticinin markası.
2. Üretim yılı.
3. Seri numarası.
4. Tip tanımı.
5. Üretilen transformatörün karşılık geldiği standardın numarası.
6. Nominal güç (kVA). (Üç sargı için her sargının gücünü belirtiniz.)
7. Sargıların nominal gerilimleri ve dal gerilimleri (V veya kV).
8. Her bir sargının (A) nominal akımları.
9. Aşama sayısı.
10. Akım frekansı (Hz).
11. Transformatör sargılarının şeması ve bağlantı grubu.
12. Kısa devre voltajı (%).
13. Kurulum türü (dahili veya harici).
14. Soğutma yöntemi.
15. Transformatörün toplam kütlesi (kg veya t).
16. Petrol kütlesi (kg veya t).
17. Aktif parçanın kütlesi (kg veya t).
18. Sürücüsünde belirtilen konumları değiştirin.

Yapay hava soğutmalı bir transformatör için, gücü ayrıca soğutma kapatıldığında da gösterilir. Transformatörün seri numarası ayrıca korumanın altındaki tankın üzerine, A fazının HV girişi yakınındaki kapak üzerine ve manyetik devrenin boyunduruk kirişinin üst flanşının sol ucuna da damgalanmıştır. Transformatör sembolü alfabetik ve dijital bölümlerden oluşur. Harfler şu anlama gelir:

T - üç fazlı,
O - tek fazlı,
M - doğal yağ soğutması,
D - üflemeli yağ soğutma (yapay hava ve doğal yağ sirkülasyonlu),
C - bir su soğutucusu aracılığıyla cebri yağ sirkülasyonu ile yağ soğutması,
DC - patlamalı ve zorlamalı yağ sirkülasyonlu yağ,
G - yıldırıma dayanıklı transformatör,
Tanımın sonunda H - yük altında voltaj regülasyonu olan transformatör,
İkinci sırada H - yanıcı olmayan sıvı dielektrikle doldurulmuş,
Üçüncü sırada T, üç sargılı bir transformatördür.

Transformatörün harf tanımından sonraki ilk rakam, nominal gücü (kVA), ikinci rakam ise HV sargısının nominal gerilimini (kV) gösterir. Dolayısıyla TM 6300/35 tipi, 6300 kVA gücünde ve 35 kV YG sargı gerilimine sahip, doğal yağ soğutmalı, üç fazlı iki sargılı bir transformatör anlamına gelir. Transformatör tipi tanımındaki A harfi, ototransformatör anlamına gelir. Üç sargılı ototransformatörlerin tanımlanmasında A harfi ilk veya sonuncuya yerleştirilir. Ototransformatör devresi ana devre ise (YG ve OG sargıları bir ototransformatör oluşturur ve AG sargısı ektir), ilk önce A harfi yerleştirilir; ototransformatör devresi ek ise, A harfi en son yerleştirilir.

Transformatör elektrik mühendisliğinde vazgeçilmez bir cihazdır.

O olmasaydı enerji sistemi mevcut haliyle var olamazdı.

Bu unsurlar aynı zamanda birçok elektrikli cihazda da mevcuttur.

Onları daha iyi tanımak isteyenler, konusu transformatör olan bu makaleye davetlidir: çalışma prensibi ve cihaz çeşitleri ve amaçları.

Alternatif elektrik voltajının büyüklüğünü değiştiren cihaza verilen addır. Sıklığını değiştirebilen çeşitler vardır.

Birçok cihaz bu tür cihazlarla donatılmıştır ve bağımsız olarak da kullanılırlar.

Örneğin, elektrikli otoyollarda akımı iletmek için voltajı artıran tesisler.

Santralin ürettiği voltajı 35 - 750 kV'a yükseltiyorlar, bu da çifte fayda sağlıyor:

• tellerdeki kayıplar azalır;
• daha küçük kablolar gereklidir.

Kentsel elektrik şebekelerinde voltaj yine kullanılarak 6,1 kV'a düşürülür. Tüketicilere elektrik dağıtan dağıtım şebekelerinde voltaj 0,4 kV'a düşürülür (bu normal 380/'dir).

Çalışma prensibi

Bir transformatör cihazının çalışması, aşağıdakilerden oluşan elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır: iletkeni geçen manyetik alanın parametreleri değiştiğinde, ikincisinde bir EMF (elektromotor kuvvet) ortaya çıkar. Transformatördeki iletken, bobin veya sargı şeklinde bulunur ve toplam emk, her sarımın emf'sinin toplamına eşittir.

Normal çalışma için, dönüşler arasındaki elektrik temasını hariç tutmak gerekir, bu nedenle yalıtım kılıfında bir tel kullanılır. Bu bobine ikincil denir.

İkincil bobinde EMF oluşturmak için gereken manyetik alan başka bir bobin tarafından oluşturulur. Bir akım kaynağına bağlanır ve birincil olarak adlandırılır. Birincil bobinin çalışması, bir iletkenden akım geçtiğinde çevresinde bir elektromanyetik alan oluşması ve bir bobine sarılması durumunda güçlendirilmesi gerçeğine dayanmaktadır.

Bir transformatör nasıl çalışır?

Bobin içinden akarken elektromanyetik alanın parametreleri değişmez ve ikincil bobinde EMF oluşturamaz. Bu nedenle transformatörler yalnızca alternatif gerilimle çalışır.

Gerilim dönüşümünün doğası, sargılardaki (birincil ve ikincil) sarım sayısının oranından etkilenir. “Kt” - dönüşüm katsayısı olarak adlandırılır. Kanun yürürlüktedir:

Kt = W1 / W2 = U1 / U2,

• W1 ve W2 - birincil ve ikincil sargılardaki sarım sayısı;
• U1 ve U2 - terminallerindeki voltaj.

Bu nedenle, birincil bobinde daha fazla sarım varsa, ikincil bobinin terminallerindeki voltaj daha düşük olur. Böyle bir cihaza düşürme cihazı denir; Kt'si birden büyüktür. İkincil bobinde daha fazla sarım varsa, transformatör voltajı artırır ve yükseltici transformatör olarak adlandırılır. Kt'si birden küçüktür.

Büyük güç transformatörü

Kayıpları ihmal edersek (ideal transformatör), o zaman enerjinin korunumu yasasından şu çıkar:

P1 = P2,

burada P1 ve P2 sargılardaki mevcut güçtür.

Çünkü P=U*I, şunu elde ederiz:

• U1 * I1 = U2 * I2;
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / Kt.

Anlamı:

• düşürme cihazının birincil bobininde (Kt > 1), ikincil devreye göre daha az güçlü bir akım akar;
• yükseltici transformatörlerle (Kt< 1) все наоборот: сила тока в первичной катушке выше, чем в цепи вторичной.

Cihazların sargıları için tellerin kesitini seçerken bu durum dikkate alınır.

Tasarım

Transformatör sargıları, ferromanyetik, transformatör veya diğer yumuşak manyetik çelikten yapılmış bir manyetik çekirdek üzerine yerleştirilir. Birincil bobinden ikincil bobine kadar elektromanyetik alanın iletkeni olarak görev yapar.

Alternatif bir manyetik alanın etkisi altında, manyetik devrede akımlar da üretilir - bunlara girdap akımları denir. Bu akımlar enerji kayıplarına ve manyetik devrenin ısınmasına neden olur. İkincisi, bu olguyu en aza indirgemek için birbirinden izole edilmiş birçok plakadan oluşur.

Bobinler manyetik devreye iki şekilde yerleştirilir:

• yakın;
• birini diğerinin üzerine sarın.

Mikro transformatörlerin sargıları 20 - 30 mikron kalınlığında folyodan yapılmıştır. Oksidasyon sonucunda yüzeyi dielektrik haline gelir ve yalıtım görevi görür.

Trafo tasarımı

Uygulamada üç tür kayıp nedeniyle P1 = P2 oranına ulaşmak imkansızdır:

1. manyetik alan dağılımı;
2. tellerin ve manyetik devrenin ısıtılması;
3. histerezis.

Histerezis kayıpları, manyetik devrenin mıknatıslanmasının tersine çevrilmesi için gereken enerji maliyetleridir. Elektromanyetik alan çizgilerinin yönü sürekli değişmektedir. Her seferinde, bir önceki aşamada belirli bir şekilde sıralanan manyetik devrenin yapısındaki dipollerin direncini aşmanız gerekir.

Farklı manyetik çekirdek tasarımları kullanarak histerezis kayıplarını azaltmaya çalışıyorlar.

Yani gerçekte P1 ve P2 değerleri farklıdır ve P2/P1 oranına cihazın verimliliği denir. Bunu ölçmek için transformatörün aşağıdaki çalışma modları kullanılır:

• boşta hareket;
• kısa devre;
• yük ile.

Yüksek frekans gerilimiyle çalışan bazı transformatör türlerinde manyetik devre bulunmamaktadır.

Bekleme modu

Birincil sargı bir akım kaynağına bağlanır ve ikincil devre açıktır. Bu bağlantıyla, esas olarak reaktif mıknatıslama akımını temsil eden, bobinde yüksüz akım akar.

Bu mod şunları belirlemenizi sağlar:

• Cihaz verimliliği;
• dönüşüm oranı;
• manyetik devredeki kayıplar (profesyonellerin dilinde - çelikteki kayıplar).

Boş modda transformatör devresi

Kısa devre modu

İkincil sargının terminalleri yüksüz olarak (kısa devre) kapatılır, böylece devredeki akım yalnızca direnciyle sınırlanır. Gerilim, birincil kontaklara, ikincil sargı devresindeki akımın nominal değeri aşmaması için uygulanır.

Bu bağlantı, sargıların ısıtma kayıplarını (bakır kayıpları) belirlemenizi sağlar. Bu, gerçek bir transformatör yerine aktif direnç kullanan devreleri uygularken gereklidir.

Yükleme modu

Bu durumda, ikincil sargının terminallerine bir tüketici bağlanır.

Soğutma

Çalışma sırasında transformatör ısınır.

Üç soğutma yöntemi kullanılır:

1. doğal: düşük güçlü modeller için;
2. basınçlı hava (fan üfleme): orta güçlü modeller;
3. güçlü transformatörler sıvı (çoğunlukla yağ) kullanılarak soğutulur.

Yağ soğutmalı cihaz

Transformatör türleri

Cihazlar amacına, manyetik devre tipine ve gücüne göre sınıflandırılır.

Güç transformatörleri

En çok sayıda grup. Bu, elektrik şebekesinde çalışan tüm transformatörleri içerir.

Ototransformatör

Bu tip, birincil ve ikincil sargılar arasında bir elektrik kontağına sahiptir. Teli sararken birkaç sonuç çıkarılır - aralarında geçiş yaparken, dönüşüm oranını değiştiren farklı sayıda dönüş kullanılır.

• Verimliliği arttırmak. Bu, gücün yalnızca bir kısmının dönüştürülmesiyle açıklanmaktadır. Bu özellikle giriş ve çıkış voltajları arasındaki fark küçük olduğunda önemlidir.
• Düşük maliyetli. Bunun nedeni daha düşük çelik ve bakır tüketimidir (ototransformatörün kompakt boyutları vardır).

Bu cihazların, 110 kV veya daha fazla gerilime sahip, Kt'de 3-4'ten yüksek olmayan etkin topraklamalı ağlarda kullanılması avantajlıdır.

Akım trafosu

Güç kaynağına bağlı primer sargıdaki akımı azaltmak için kullanılır. Cihaz koruma, ölçme, sinyalizasyon ve kontrol sistemlerinde kullanılır. Şönt ölçüm devreleriyle karşılaştırıldığında avantajı, galvanik izolasyonun varlığıdır (sargılar arasında elektriksel temas yoktur).

Birincil bobin, seri olarak yük ile test edilen veya kontrol edilen alternatif akım devresine bağlanır. Sekonder sargının terminallerine bir çalıştırma gösterge cihazı, örneğin bir röle veya bir ölçüm cihazı bağlanır.

Akım trafosu

İkincil bobin devresinde izin verilen direnç, yetersiz değerlerle sınırlıdır - neredeyse kısa devre. Çoğu akım bobini için, bu bobindeki nominal akım 1 veya 5 A'dır. Devre açıldığında, içinde yalıtımı kırabilecek ve bağlı cihazlara zarar verebilecek yüksek bir voltaj üretilir.

Darbe transformatörü

Süresi onlarca mikrosaniye cinsinden ölçülen kısa darbelerle çalışır. Darbe şekli pratikte bozulmaz. Esas olarak video sistemlerinde kullanılır.

Kaynak transformatörü

Bu cihaz:

• gerginliği azaltır;
• sekonder sargı devresinde binlerce ampere kadar nominal akım için tasarlanmıştır.

Sürece dahil olan sargıların dönüş sayısını değiştirerek kaynak akımını düzenleyebilirsiniz (birkaç terminali vardır). Bu durumda endüktif reaktansın veya ikincil açık devre voltajının değeri değişir. Ek terminaller sayesinde sargılar bölümlere ayrılır, dolayısıyla kaynak akımı kademeli olarak ayarlanır.

Transformatörün boyutları büyük ölçüde alternatif akımın frekansına bağlıdır. Ne kadar yüksek olursa, cihaz o kadar kompakt olacaktır.

Kaynak transformatörü TDM 70-460

Modern invertör kaynak makinelerinin tasarımı bu prensibe dayanmaktadır. Bunlarda alternatif akım, transformatöre verilmeden önce işlenir:

• bir diyot köprüsü vasıtasıyla düzeltilir;
• invertörde - hızlı anahtar transistörlerine sahip, mikroişlemci kontrollü bir elektronik ünite - yine değişken hale gelir, ancak 60 - 80 kHz frekansıyla.

Bu kaynak makinelerinin bu kadar hafif ve küçük olmasının nedeni budur.

Anahtarlama tipi güç kaynakları da örneğin PC'lerde kullanılır.

İzolasyon transformatörü

Bu cihazın mutlaka galvanik izolasyonu vardır (birincil ve ikincil sargılar arasında elektrik teması yoktur) ve Kt bire eşittir. Yani izolasyon transformatörü voltajı değiştirmeden bırakır. Bağlantı güvenliğini artırmak gerekiyor.

Böyle bir transformatör aracılığıyla ağa bağlanan ekipmanın canlı elemanlarına dokunmak ciddi bir elektrik çarpmasına neden olmayacaktır.

Günlük yaşamda, elektrikli cihazları bağlamanın bu yöntemi nemli odalarda - banyolarda vb. uygundur.

Güç transformatörlerinin yanı sıra sinyal izolasyon transformatörleri de bulunmaktadır. Galvanik izolasyon için bir elektrik devresine monte edilirler.

Manyetik çekirdekler

Üç tür vardır:

1. Kamış. Kademeli kesitli bir çubuk şeklinde yapılmıştır. Özellikler arzulanan çok şey bırakıyor, ancak uygulanması kolaydır.
2. Zırhlı. Manyetik alanı çubuk olanlardan daha iyi iletirler ve ayrıca sargıları mekanik etkilerden korurlar. Dezavantajı: yüksek maliyet (çok fazla çelik gerektirir).
3. Toroidal. En etkili tip: Kayıpların azaltılmasına yardımcı olan tekdüze, konsantre bir manyetik alan oluştururlar. Toroidal manyetik çekirdeğe sahip transformatörler en yüksek verime sahiptir, ancak üretimin karmaşıklığı nedeniyle pahalıdırlar.

Güç

Güç genellikle volt amper (VA) cinsinden gösterilir. Bu kritere göre cihazlar şu şekilde sınıflandırılır:

• düşük güç: 100 VA'dan az;
• ortalama güç: birkaç yüz VA;

Binlerce VA ile ölçülen yüksek güçlü kurulumlar var.

Transformatörler amaç ve özellikler bakımından farklılık gösterir, ancak çalışma prensipleri aynıdır: bir sargı tarafından üretilen alternatif bir manyetik alan, büyüklüğü dönüş sayısına bağlı olan ikincisinde bir EMF'yi harekete geçirir.

Gerilimi dönüştürme ihtiyacı çok sık ortaya çıkar, bu nedenle transformatörler yaygın olarak kullanılır. Bu cihaz bağımsız olarak yapılabilir.

Transformatörün çalışma prensibi ünlü karşılıklı indüksiyon yasasına dayanmaktadır. Bunun birincil sargısını açarsanız, bu sargıdan alternatif akım akmaya başlayacaktır. Bu akım çekirdekte alternatif bir manyetik akı yaratacaktır. Bu manyetik akı, transformatörün sekonder sargısının dönüşlerine nüfuz etmeye başlayacaktır. Bu sargıda alternatif bir EMF (elektromotor kuvvet) indüklenecektir. İkincil sargıyı bir tür elektrik enerjisi alıcısına (örneğin, geleneksel bir akkor lambaya) bağlarsanız (kısa devre), o zaman indüklenen bir elektromotor kuvvetin etkisi altında, ikincil sargıdan alternatif bir elektrik akımı akacaktır. Alıcı.

Aynı zamanda yük akımı birincil sargıdan akacaktır. Bu, elektriğin, yükün tasarlandığı voltajda (yani ikincil ağa bağlı elektrik alıcısı) ikincil sargıdan birincil sargıya dönüştürüleceği ve iletileceği anlamına gelir. Transformatörün çalışma prensibi bu basit etkileşime dayanmaktadır.

Manyetik akı iletimini iyileştirmek ve manyetik bağlantıyı güçlendirmek için, transformatörün hem birincil hem de ikincil sargıları özel bir çelik manyetik çekirdek üzerine yerleştirilir. Sargılar hem manyetik devreden hem de birbirlerinden izole edilmiştir.

Transformatörün çalışma prensibi sargıların voltajına göre değişir. İkincil ve birincil sargıların voltajı aynıysa, birliğe eşit olacaktır ve bu durumda transformatörün ağdaki voltaj dönüştürücü olarak anlamı kaybolur. Ayrı düşürücü ve yükseltici transformatörler. Birincil voltaj ikincilden düşükse, böyle bir elektrikli cihaza yükseltici transformatör adı verilecektir. İkincil daha azsa, o zaman aşağı doğru. Ancak aynı transformatör hem yükseltici hem de düşürücü transformatör olarak kullanılabilir. Yükseltici bir transformatör, enerjiyi çeşitli mesafelerde, transit ve diğer şeyler için iletmek için kullanılır. Kademeli olanlar esas olarak elektriğin tüketiciler arasında yeniden dağıtılması için kullanılır. Hesaplama genellikle daha sonra voltaj düşürme veya yükseltme olarak kullanımı dikkate alınarak yapılır.

Yukarıda belirtildiği gibi transformatörün çalışma prensibi oldukça basittir. Ancak tasarımında bazı ilginç detaylar var.

Üç sargılı transformatörlerde, manyetik bir çekirdek üzerine üç yalıtımlı sargı yerleştirilir. Böyle bir transformatör iki farklı voltajı alabilir ve aynı anda iki grup elektrik alıcısına enerji iletebilir. Bu durumda üç sargılı bir transformatörde alçak gerilim sargılarının yanı sıra orta gerilim sargısının da bulunduğunu söylüyorlar.

Transformatör sargıları silindir şeklinde olup birbirlerinden tamamen yalıtılmıştır. Böyle bir sarım ile çubuğun kesiti, mıknatıslanmayan boşlukları azaltmak için yuvarlak bir şekle sahip olacaktır. Bu tür boşluklar ne kadar az olursa, bakırın kütlesi ve dolayısıyla transformatörün kütlesi ve maliyeti o kadar küçük olur.

Elektriğin endüstriyel kullanımının keşfi ve başlamasıyla birlikte, elektriğin dönüştürülmesi ve tüketicilere ulaştırılması için sistemler oluşturma ihtiyacı ortaya çıktı. Çalışma prensibi tartışılacak olan transformatörler bu şekilde ortaya çıktı.

Onların ortaya çıkışından önce, neredeyse 200 yıl önce büyük İngiliz fizikçi Michael Faraday tarafından elektromanyetik indüksiyon olgusunun keşfi geldi. Daha sonra o ve Amerikalı meslektaşı D. Henry, gelecekteki transformatörün bir diyagramını çizdi.

Faraday transformatörü

Bu fikrin demirde ilk uygulaması 1848'de Fransız tamirci G. Ruhmkorff'un bir endüksiyon bobini yaratmasıyla gerçekleşti. Rus bilim adamları da katkıda bulundu. 1872'de Moskova Üniversitesi profesörü A.G. Stoletov histerezis döngüsünü keşfetti ve bir ferromıknatısın yapısını tanımladı ve 4 yıl sonra seçkin Rus mucit P.N. Yablochkov, ilk alternatif akım transformatörünün icadı için patent aldı.

Transformatör nasıl çalışır ve nasıl çalışır?

Transformatörler, tek fazlı, üç fazlı, düşürücü, yükseltici, ölçülü ve daha birçok transformatör türünü içeren devasa bir “ailenin” adıdır. Temel amaçları, sabit bir frekansta elektromanyetik indüksiyona dayalı olarak bir veya daha fazla alternatif akım gerilimini diğerine dönüştürmektir.

Yani kısaca en basit tek fazlı transformatör nasıl çalışır. Üç ana unsurdan oluşur - birincil ve ikincil sargılar ve onları tek bir bütün halinde birleştiren, sanki üzerine dizildikleri manyetik devre. Kaynak yalnızca birincil sargıya bağlanırken, ikincil sargı zaten değiştirilmiş voltajı tüketiciye aktarır ve iletir.

Ağa bağlı birincil sargı, manyetik devrede alternatif bir elektromanyetik alan oluşturur ve sargılar arasında dolaşmaya başlayan ve içlerinde bir elektromotor kuvveti (EMF) indükleyen bir manyetik akı oluşturur. Değeri sargılardaki dönüş sayısına bağlıdır. Örneğin voltajı düşürmek için birincil sargıda ikincil sargıya göre daha fazla sarım olması gerekir. Düşürücü ve yükseltici transformatörler bu prensipte çalışır.

Transformatör tasarımının önemli bir özelliği, manyetik çekirdeğin çelik bir yapıya sahip olması ve genellikle silindirik şekilli sargıların bundan izole edilmiş olması, birbirine doğrudan bağlı olmaması ve kendi işaretlerine sahip olmasıdır.

Gerilim transformatörleri

Bu belki de transformatör ailesinin en çok sayıdaki türüdür. Özetle temel işlevi, santrallerde üretilen enerjinin çeşitli cihazlar tarafından tüketilebilir hale getirilmesidir. Bu amaçla yükseltici ve düşürücü trafo merkezleri ve enerji hatlarından oluşan bir enerji iletim sistemi bulunmaktadır.

İlk olarak, santral tarafından üretilen elektrik, yükseltici bir transformatör trafo merkezine (örneğin, 12'den 500 kV'a) sağlanır. Bu, uzun mesafelerde iletim sırasında kaçınılmaz elektrik kayıplarını telafi etmek için gereklidir.

Bir sonraki aşama, elektriğin alçak gerilim hattı üzerinden bir düşürücü transformatöre ve daha sonra 220 V'luk bir voltaj biçiminde tüketiciye sağlandığı bir aşağı inen trafo merkezidir.

Ancak transformatörlerin işi burada bitmiyor. Çevremizdeki elektrikli ev aletlerinin çoğunda (PC'ler, TV'ler, yazıcılar, otomatik çamaşır makineleri, buzdolapları, mikrodalga fırınlar, DVD'ler ve hatta enerji tasarruflu ampuller) düşürücü transformatörler bulunur. Bireysel bir "cep" transformatörünün bir örneği, bir cep telefonu (akıllı telefon) şarj cihazıdır.

Çok çeşitli modern elektronik cihazlar ve gerçekleştirdikleri işlevler, birçok farklı transformatör tipine karşılık gelir. Bu bunların tam bir listesi değildir: güç, darbe, kaynak, ayırma, eşleştirme, döndürme, üç fazlı, tepe transformatörleri, akım transformatörleri, toroidal, çubuk ve zırh.

Ne onlar, geleceğin transformatörleri mi?

Transformatör endüstrisinin oldukça muhafazakar olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, nanoteknolojinin kendisini giderek daha yüksek sesle duyurmaya başladığı elektrik mühendisliği alanındaki devrim niteliğindeki değişiklikleri de hesaba katması gerekiyor. Diğer birçok cihaz gibi onlar da giderek daha akıllı hale geliyor.

Transformatör ekipmanlarının daha yüksek güvenilirliğini sağlayabilecek yeni yapısal malzemeler (yalıtımlı ve manyetik) için aktif bir araştırma sürüyor. Bir yön, yangın güvenliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artıracak amorf malzemelerin kullanılması olabilir.

Elektrik yalıtım malzemelerini emprenye etmek için kullanılan klorlu bifenillerin yerini toksik olmayan sıvı, çevre dostu dielektriklerin alacağı patlamaya ve yangına dayanıklı transformatörler ortaya çıkacak.

Bunun bir örneği, soğutma sıvısının işlevinin güvenli olmayan transformatör yağı yerine yanıcı olmayan SF6 gazı, kükürt heksaflorür ile gerçekleştirdiği SF6 güç transformatörleridir.

Tüketicilerin ihtiyaçlarına göre voltajın düzenlenmesinin, özellikle yenilenebilir ve endüstriyel bağlantıların mümkün olacağı, elektronik kontrollü yarı iletken katı hal transformatörleriyle donatılmış "akıllı" güç şebekelerinin oluşturulması artık an meselesi. güç kaynaklarını ev ağına bağlayın veya tam tersine, gerekli olmadığında gereksiz olanları kapatın.

Gelecek vaat eden bir diğer alan ise düşük sıcaklıklı süper iletken transformatörlerdir. Yaratılışları üzerindeki çalışmalar 60'lı yıllarda başladı. Bilim adamlarının karşılaştığı temel sorun, sıvı helyum üretmek için gereken kriyojenik sistemlerin muazzam boyutudur. 1986 yılında yüksek sıcaklıkta süper iletken malzemeler keşfedildiğinde her şey değişti. Onlar sayesinde hantal soğutma cihazlarından vazgeçmek mümkün oldu.

Süper iletken transformatörler benzersiz bir kaliteye sahiptir: yüksek akım yoğunluklarında içlerindeki kayıplar minimum düzeydedir, ancak akım kritik değerlere ulaştığında sıfır seviyesinden direnç keskin bir şekilde artar.