Jednofázový transformátor je elektrické zařízení, které přijímá jednofázové střídavé napájení a výstupy jednofázového střídavého proudu. Používá se při distribuci energie v mimoměstských oblastech, protože celková poptávka a související náklady jsou nižší než u třífázového distribučního transformátoru. Používají se jako sestupný transformátor ke snížení domácího napětí na vhodnou hodnotu bez změny frekvence. Z tohoto důvodu se běžně používá výkonové elektronické domácí spotřebiče. Tento článek pojednává o přehledu jednofázového transformátoru.
Co je jednofázový transformátor?
Definice: NA transformátor je zařízení, které převádí magnetickou energii na elektrickou energii. Skládá se ze dvou elektrických cívek nazývaných jako primární vinutí a sekundární vinutí. Primární navíjení transformátoru přijímá energii, zatímco sekundární vinutí dodává energii. Magnetický obvod železa zvaný „jádro“ se běžně používá k obalení těchto cívek. Ačkoli jsou tyto dvě cívky elektricky izolované, jsou magneticky propojeny.
Při průchodu elektrickým proudem přes primární část transformátoru se vytvoří magnetické pole, které indukuje napětí přes sekundární část transformátoru. Na základě typu aplikace se jednofázový transformátor používá buď ke zvýšení nebo snížení napětí na výstupu. Tento transformátor je obvykle a výkonový transformátor s vysokou účinností a nízkými ztrátami. Níže je uveden diagram jednofázového transformátoru.
jednofázový transformátor
Princip jednofázového transformátoru
Jednofázový transformátor pracuje na principu Faradayův zákon elektromagnetické indukce . Za provoz transformátoru v elektrickém transformátoru je obvykle odpovědná vzájemná indukce mezi primárním a sekundárním vinutím.
Práce s jednofázovým transformátorem
Transformátor je statické zařízení, které přenáší elektrickou energii v jednom obvodu do jiného obvodu se stejnou frekvencí. Skládá se z primárního a sekundárního vinutí. Tento transformátor pracuje na principu vzájemné indukčnosti.
Když je primární transformátor připojen k napájení střídavým proudem, proudí proud v cívce a zvyšuje se magnetické pole. Tento stav je znám jako vzájemná indukčnost a tok proudu je podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce. Jak proud stoupá z nuly na maximální hodnotu, magnetické pole zesiluje a je dáno dɸ / dt.
Tento elektromagnet vytváří magnetické silové linie a rozšiřuje se ven z cívky a vytváří cestu magnetického toku. Otáčky obou vinutí jsou spojeny tímto magnetickým tokem. Síla magnetického pole generovaného v jádře závisí na počtu závitů ve vinutí a množství proudu. Magnetický tok a proud jsou navzájem přímo úměrné.
zpracování jednofázového transformátoru
Zdroj: Wikimedia
Když magnetické linie toku proudí kolem jádra, prochází sekundárním vinutím a indukuje napětí přes něj. Faradayův zákon se používá k určení napětí indukovaného přes sekundární cívku a je dán vztahem:
N. dɸ / dt
kde,
„N“ je počet závitů cívky
Frekvence je stejná v primárním i sekundárním vinutí.
Můžeme tedy říci, že indukované napětí je v obou vinutích stejné, protože stejný magnetický tok spojuje obě cívky dohromady. Celkové indukované napětí je také přímo úměrné počtu závitů v cívce.
Předpokládejme, že primární a sekundární vinutí transformátoru mají na každém jednotlivém otočení. Za předpokladu, že nedojde ke ztrátám, protéká proud cívkou, aby vytvořil magnetický tok a indukoval napětí jednoho voltu přes sekundární.
Vzhledem k napájení střídavým proudem se magnetický tok mění sinusově a je dán vztahem
ɸ = ɸmaxBez ωt
Vztah mezi indukovaným emf, E ve vinutí cívky N závitů je dán vztahem,
E = N (d3) / dt
E = N * ω * ɸmaxcosωtφ
Emax = Nωɸmax
Erms = Nω / √2 * ɸmax= 2π / √2 * f * N * ɸmax
Erms = 4,44 fNɸmax
Kde,
„F“ je frekvence v Hertzích, daná ω / 2π.
„N“ je počet vinutí cívky
„ɸ“ je množství toku ve Webers
Výše uvedená rovnice je rovnice EMF transformátoru. Pro emf primárního vinutí transformátoru E bude N počet primárních závitů (NP), zatímco pro emf E sekundárního vinutí transformátoru bude počet závitů N (NS).
Konstrukce jednofázového transformátoru
Jednoduchý jednofázový transformátor má každé vinutí navinuté válcovitě na končetinu z měkkého železa samostatně, aby poskytlo potřebný magnetický obvod, který se běžně označuje jako „jádro transformátoru“. Nabízí cestu toku magnetického pole k indukci napětí mezi dvěma vinutími.
Jak je vidět na obrázku výše, obě vinutí nejsou dostatečně blízko, aby měla efektivní magnetickou vazbu. Sbližování a zvyšování magnetického obvodu v blízkosti cívek tedy může zlepšit magnetickou vazbu mezi primárním a sekundárním vinutím. Musí se použít tenké ocelové lamely, aby se zabránilo ztrátám energie z jádra.
Na základě toho, jak jsou vinutí navinuta kolem centrálního ocelového laminovaného jádra, je konstrukce transformátoru rozdělena na dva typy
Transformátor jádrového typu
U tohoto typu konstrukce je pouze polovina vinutí navinuta válcově kolem každé nohy transformátoru, aby se zlepšila magnetická vazba, jak je znázorněno na obrázku níže. Tento typ konstrukce zajišťuje, že magnetické silové linie protékají oběma vinutími současně. Hlavní nevýhodou transformátoru typu jádra je únikový tok, ke kterému dochází v důsledku toku malého podílu magnetických silových linií mimo jádro.
transformátor typu jádra
Transformátor mušlového typu
U tohoto typu konstrukce transformátoru je primární a sekundární vinutí umístěno válcovitě na střední končetině, což má za následek dvojnásobnou plochu průřezu než vnější končetiny. U tohoto typu konstrukce existují dvě uzavřené magnetické dráhy a na vnější končetině proudí magnetický tok 2/2. Transformátor typu shell překonává únikový tok, snižuje ztráty jádra a zvyšuje účinnost.
jednofázový transformátor-skořepinový typ
Aplikace
Níže jsou zmíněny aplikace jednofázového transformátoru.
- Sestupovat dálkové signály na podporu domácích i lehkých komerčních elektronických zařízení
- V televizorech pro regulaci napětí
- Zvýšení výkonu v domácích střídačích
- Dodávat energii mimoměstským oblastem
- Pro elektrickou izolaci dvou obvodů jako primárního a sekundárního jsou umístěny daleko od sebe
Časté dotazy
1). Co znamená jednofázová?
Jednofázový systém nebo obvod, který generuje nebo používá jedno střídavé napětí
2). Používají domy jednofázové napájení?
Domy jsou zpravidla dodávány s jednofázovým napájením
3). Na jakých principech funguje jednofázový transformátor?
Faradayův zákon elektromagnetické indukce a vzájemné indukce
4). Co je transformátor „Turns Ratio“?
NP / NS = VP / VS = n = poměr otáček
5). Poskytněte dvě použití jednofázového transformátoru
- V televizorech pro regulaci napětí
- Zvýšení výkonu v domácích střídačích
Jednofázový transformátor je tedy vhodný pro lehčí elektrická zařízení. Je levnější a vysoce výhodné dodávat energii do mimoměstských oblastí. Tento článek zdůrazňuje princip fungování transformátoru , konstrukce a aplikace jednofázového transformátoru. Čtenář se z tohoto článku může dozvědět podrobnější informace o jednofázovém transformátoru.
