Kaip veikia galios transformatoriai?
Galios transformatoriai perduoda elektros energiją per kintantį magnetinį lauką. Kintamoji įtampa, taikoma vienai apvijai, sukuria kintamąjį magnetinį srautą, kuris indukuoja įtampą kitoje apvijoje, susietoje su tuo srautu. Prijungus apkrovą, išėjimo grandinėje teka srovė, o transformatorius pasiima atitinkamą įėjimo galią kartu su jos nuostoliais.
The winding turns relationship determines the basic voltage ratio. It does not create extra energy. Šiame paaiškinime kaip pradinis taškas naudojamas įprastas kintamosios srovės dviejų apvijų transformatorius; practical designs add insulation, cooling and other features to keep that process within the equipment’s electrical and thermal limits.
Kaip kintamoji įtampa sukuria magnetinį srautą
Apvija, prijungta prie šaltinio, vadinama pirmine apvija. Kai įjungiama kintamoji įtampa, magnetinis srautas nuolat kinta. Įprastame transformatoriuje magnetinė šerdis suteikia kelią, kuris sujungia apvijas ir palaiko jų elektromagnetinę jungtį.
Seka lengviau suprantama kaip procesas: kintamosios srovės įtampa tiekiama į pirminį, kintamasis srautas sujungia apvijas, o įtampa indukuojama antrinėje. These are connected electromagnetic effects, not separate mechanical actions. Įprastame galios transformatoriuje nėra besisukančio generatoriaus.
The core’s role is magnetic. It is not a wire carrying the primary current into the secondary circuit. Įprastame transformatoriuje su atskiromis apvijomis energija perduodama per magnetinę jungtį, o izoliacinė sistema užtikrina suprojektuotą grandinių atskyrimą.
Kaip įtampa sukeliama kitoje apvijoje
Apvija, sujungta keičiantis magnetiniam srautui, sukuria indukuotą įtampą. The secondary winding therefore has a voltage at its terminals even before an external load draws current from it. Tinkamos apkrovos prijungimas užbaigia išėjimo grandinę ir leidžia transformatoriui tiekti maitinimą šiai apkrovai.
Šis skirtumas atskiria įtampą nuo tiekiamos galios. Maitinamas antrinis įrenginys be prijungtos apkrovos gali turėti įtampą, nesuteikdamas naudingos apkrovos galios. Jis neturi būti laikomas saugiu vien todėl, kad joks prietaisas ar grandinė nenaudoja srovės.
„Pagrindinis“ ir „antrinis“ nurodo įvesties ir išvesties vaidmenis paaiškinime. Jie automatiškai nereiškia aukštos įtampos ir žemos įtampos. Padidinus taikymą, įvesties apvija veikia esant žemesnei įtampai; laipsniško sumažinimo atveju jis veikia esant aukštesnei įtampai.
Kaip posūkių santykis keičia įtampą
Idealiame dviejų apvijų modelyje apvijos įtampos santykis atitinka posūkių santykį:
V2 / V1 = N2 / N1
V1 ir V2 yra pirminės ir antrinės apvijų įtampos; N1 ir N2 yra atitinkamas posūkių skaičius. More secondary turns give a higher secondary voltage. Mažiau antrinių posūkių suteikia mažesnę įtampą.
Grynai iliustruojantis idealus transformatorius, 2:1 pirminio ir antrinio apsisukimų santykis sumažintų 200 V pirminėje apvijoje iki 100 V antrinėje. Tai yra mokymo pavyzdys, o ne JSGK produkto įvertinimas ar dizaino rekomendacija.
Padidinimo ir sumažinimo operacija
| Santykiai | Įtampos rezultatas | Reikšmė |
|---|---|---|
| Daugiau antrinių posūkių nei pirminių | Didesnė antrinės apvijos įtampa | Padidinimo operacija |
| Mažiau antrinių posūkių nei pirminių | Žemutinė antrinės apvijos įtampa | Nuleidimo operacija |
| Posūkiai vienodi | Vienodos idealios apvijų įtampos | Šiame supaprastintame modelyje vardinės įtampos pokyčių nėra |
Realią gnybtų įtampą veikia varža, apkrova ir veikimo sąlygos. Trifazio transformatoriaus apvijų įtampų ir linijos įtampų santykis taip pat priklauso nuo apvijų jungčių. Netaikyti vienfazių apvijų formulės tiesiogiai linijai į eilutę, nepatikrinus jungties išdėstymo.
Kas pasikeičia prijungus apkrovą?
Kai antrinė srovė tiekia apkrovą, antrinė srovė sukuria magnetinį efektą, kuriam priešinasi papildomas pirminės srovės komponentas. Transformatorius naudoja daugiau įvesties srovės, kiek reikia apkrovai tiekti, atsižvelgiant į jo nominalus ir veikimo sąlygas.
Apkrova nustato, kiek srovės reikalaujama; transformatoriaus vardinės lentelės vardinė vertė yra riba tam tikromis sąlygomis, o ne srovė, kurią jis verčia į kiekvieną prijungtą grandinę. Lengvai apkrautas transformatorius nepertraukiamai tiekia visos vardinės galios.
| Būklė | Antrinė pusė | Pirminė pusė |
|---|---|---|
| Maitinamas be išorinės apkrovos | Gali būti įtampa, be išorinės apkrovos srovės | Išlieka žadinimo srovė ir realūs tuščiosios eigos nuostoliai |
| Krovinio tiekimas | Apkrovos srovė teka pagal prijungtą grandinę | Įvesties srovė apima poreikį, reikalingą apkrovai tiekti |
Kodėl aukštesnė įtampa nesukuria papildomos galios
Idealus transformatorius, įvesties ir išėjimo galios balansas. Didėjanti įtampa atitinka mažesnę srovę esant tokiai pačiai perduodamai galiai ir palyginamoms galios koeficiento sąlygoms. Faktinė išėjimo galia yra mažesnė už įėjimo galią, nes tikrieji transformatoriai turi nuostolių.
Transformatoriaus talpa paprastai išreiškiama kVA arba MVA, kurie apibūdina tariamąją galią. Šios vertės neturėtų būti laikomos tapačiomis kW arba MW, neatsižvelgiant į galios koeficientą. Vien įtampos santykio nepakanka norint apskaičiuoti reikiamą transformatoriaus galingumą.
Kodėl tikrieji transformatoriai turi nuostolių ir temperatūros ribas
Srovė, tekanti per apvijos varžą, gamina šilumą. Kintamasis magnetinis srautas taip pat sukelia šerdies nuostolius, įskaitant histerezę ir sūkurinių srovių efektus. Kiti nuostoliai priklauso nuo konstrukcijos ir eksploatavimo sąlygų.
Kai kurie nuostoliai išlieka, kai transformatorius maitinamas mažai apkrova arba be jo; kiti didėja kraunant. Štai kodėl praktinis transformatorius negali būti pavaizduotas tik idealia įtampos santykio lygtimi.
Aušinimas pašalina šilumą, todėl įranga gali veikti neviršijant nustatytų temperatūros ribų. Tai nepašalina elektros nuostolių ir nesudaro galimybės neribotai apkrauti. Leistinas krūvis priklauso nuo tikrojo transformatoriaus, jo aušinimo išdėstymo ir aplinkos. Kiekvienam galios transformatoriui netaikomas vienas efektyvumo ar temperatūros padidėjimo rodiklis.
Ar sauso tipo ir alyvoje panardinami transformatoriai veikia skirtingai?
Abi šeimos naudoja elektromagnetinę indukciją. Svarbūs jų skirtumai yra susiję su aktyvaus mazgo izoliacija, vėsinimu ir montavimu, o ne kitu pagrindiniu įtampos keitimo metodu.
Sausojo tipo transformatorius naudoja nurodytą kietosios izoliacijos ir su oru susijusią aušinimo sistemą. Aliejuje panardintame konstrukcijoje kartu su kieta izoliacija naudojamas izoliacinis skystis su konkrečiam dizainui šilumos perdavimo priemone. Tam tikros medžiagos, korpusas ir aušinimo įranga turi būti patikrintos patvirtintuose techniniuose dokumentuose.
The JSGK transformatoriaus apžvalga nurodo sauso tipo ir alyvoje panardintas šeimas kaip pagalbinę įrangą integruotiems elektros projektams. Šios nuorodos padeda suformuoti atrankos diskusiją; jie nėra patikrintas atskirų JSGK transformatorių gamybos modelių katalogas.
Ką tai reiškia pastotės projektui
Proceso supratimas padeda paaiškinti, kodėl projekto specifikacijose reikalaujama įtampą, dažnį, talpą, ryšio išdėstymą ir aušinimo sąlygas. Kiekvienas iš jų apibūdina skirtingą reikalingos veiklos dalį.
- Įėjimo ir išėjimo įtampos: apibrėžkite elektrinę sąsają kiekvienoje pusėje.
- Dažnis: turi atitikti numatytas įrangos eksploatavimo sąlygas.
- Talpa: nustato reikiamą apkrovos darbą nurodytomis sąlygomis.
- Jungtys: paveikti sistemos sąsają, įskaitant trifazius ryšius.
- Vėsinimas ir aplinka: paveikti leistiną šiluminę eksploatavimo funkciją.
JSGK dėžutės tipo pastotės konfigūracija pateikia transformatorių reikalavimus kartu su aukštos ir žemos įtampos spintomis, korpusu ir pagalbinėmis sistemomis. Transformatorius perduoda energiją tarp įtampos lygių; aplinkiniai įrenginiai atlieka savo perjungimo, apsaugos ir paskirstymo funkcijas.
Dažnai užduodami klausimai
Ar įprastas galios transformatorius gali veikti esant pastoviai DC?
Jis negali būti tiekiamas nuolatine nuolatine srove taip pat, kaip vardiniam kintamosios srovės tiekimui. Nuolatinė nuolatinė srovė nesuteikia nuolatinio kintamo srauto, reikalingo normaliam veikimui, ir gali sukelti žalingą srovę. Tai nereiškia, kad transformatoriniai elektroniniai keitikliai negali naudoti nuolatinės srovės šaltinio; tokie keitikliai perjungimo grandine sukuria besikeičiančią bangos formą.
Ar transformatorius keičia dažnį?
Įprastas kintamosios srovės transformatorius nekeičia maitinimo dažnio. Įtampos transformacija skiriasi nuo dažnio konvertavimo.
Ar visi transformatoriai yra elektra izoliuoti?
Ne. Atskirų apvijų konstrukcijos ir autotransformatoriai turi skirtingą grandinių išdėstymą. Nedarykite galvaninės izoliacijos išvados vien iš žodžio „transformatorius“; patikrinkite tikrąjį dizainą.
Prijunkite principą su reikalaujama pareiga
Galios transformatorius veikia keičiant srautą, indukuotą įtampą ir nuo apkrovos priklausomą energijos perdavimą. Tikrasis jo veikimas priklauso nuo konstrukcijos ir eksploatavimo sąlygų. Integruotam platinimo projektui aptarkite savo įtampos, talpos ir sistemos sąsajos reikalavimus su JSGK naudojant projekto vienos eilutės schemą ir patvirtintus techninius reikalavimus.