Transformatory jednofazowesą najbardziej podstawowymi urządzeniami do konwersji napięcia w systemach zasilania. Chociaż ich zasada pracy nie jest skomplikowana, ich szczegóły projektu bezpośrednio wpływają na wydajność i stabilność transmisji mocy. Od urządzeń gospodarstwa domowego po małe urządzenia przemysłowe, transformatory jednofazowe odgrywają niezastąpioną rolę w scenariuszach o niskiej mocy.
I. Podstawowa struktura transformatorów jednofazowych
Transformatory jednofazowe składają się głównie z dwóch części: żelaznego rdzenia i uzwojenia.
(1) Żelazny rdzeń
Żelazny rdzeń jest częścią obwodu magnetycznego transformatora. Zwykle wykonuje się z ułożonych krzemowych arkuszy stali o wysokiej przepuszczalności magnetycznej. Arkusze stali silikonowej są od siebie izolowane, co może zmniejszyć straty wirowe. Funkcją żelaznego rdzenia jest zapewnienie niskiej ścieżki oporności magnetycznej strumienia magnetycznego, aby strumień magnetyczny może być skutecznie przenoszony między uzwojeniami. Wspólne struktury żelaza są typu rdzeniowego i powłoki. Żelazny rdzeń typu rdzenia charakteryzuje się uzwojeniem otaczającym kolumnę żelaza rdzenia. Struktura jest stosunkowo prosta, a montaż i izolacja uzwojenia są stosunkowo wygodne. Jest odpowiedni dla transformatorów o dużej pojemności; Żelazny rdzeń typu skorupy to żelazny rdzeń otaczający uzwojenie. Ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, ale montaż i izolacja uzwojenia są stosunkowo złożone. Jest ogólnie stosowany w przypadku transformatorów o małej pojemności.
(2) uzwojenia
Uzwojenie jest częścią obwodu transformatora, która jest na ogół ranna izolowanym drutem miedzianym lub drutem aluminiowym. Transformatory jednofazowe zwykle mają dwa uzwojenia, a mianowicie uzwojenie pierwotne i wtórne uzwojenie. Uzwojenie pierwotne jest podłączone do zasilania, aby odbierać wejściową energię elektryczną; Uzwojenie wtórne jest podłączone do obciążenia do wyjściowej energii elektrycznej do obciążenia. Liczba zakrętów uzwojenia określa współczynnik konwersji napięcia transformatora. Zgodnie z rozmieszczeniem uzwojeń uzwojenia można podzielić na typy koncentryczne i nakładające się na siebie. Koncentryczne uzwojenia mają koncentrycznie owinąć uzwojenie pierwotne i wtórne uzwojenie w kolumnie żelaznej rdzenia. Ta metoda uzwojenia ma prostą strukturę, jest łatwa do produkcji i jest szeroko stosowana; Nakładające się uzwojenia mają naprzemiennie owinąć uzwojenie pierwotne i wtórne uzwojenie w kolumnie żelaznej rdzenia, która jest najczęściej stosowana do transformatorów o niskim napięciu i wysokim prądem.
Ii. Zasada indukcji elektromagnetycznej - rdzeń działania transformatorów jednofazowych
DziałanieTransformatory jednofazoweopiera się na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Po zastosowaniu napięcia prądu przemiennego do obu końców uzwojenia pierwotnego, prąd prądu przemiennego zostanie wygenerowany w uzwojeniu. Ten prąd prądu przemiennego wygeneruje naprzemienny strumień magnetyczny w żelaznym rdzeniu.
Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej naprzemienny strumień magnetyczny przejdzie przez uzwojenie wtórne, generując w ten sposób indukowaną siłę elektromotoryczną w uzwojeniu wtórnym. Wielkość indukowanej siły elektromotorycznej jest proporcjonalna do szybkości zmiany strumienia magnetycznego i liczby zakrętów uzwojenia wtórnego. Innymi słowy, im szybszy zmienia się strumień magnetyczny, tym więcej zakrętów ma wtórne uzwojenie, a im większa indukowana siła elektromotoryczna.
Jednocześnie same uzwojenie pierwotne wygeneruje również samozwańczą siłę elektromotoryczną z powodu przejścia naprzemiennego strumienia magnetycznego. Kierunek samozwańczej siły elektromotorycznej zawsze utrudnia zmianę prądu. Jest on zrównoważony z przyłożonym napięciem, dzięki czemu prąd w uzwojeniu pierwotnym można ustabilizować w odpowiedniej wartości.
Iii. Sekret konwersji napięcia
Klucz do konwersji napięcia jednofazowego transformatora leży w stosunku zakrętu uzwojenia pierwotnego i uzwojenia wtórnego. Załóżmy, że liczba zakrętów uzwojenia pierwotnego wynosi N1, liczba zakrętów uzwojenia wtórnego wynosi N2, napięcie pierwotne wynosi U1, a napięcie wtórne wynosi U2.
Zgodnie z zasadą indukcji elektromagnetycznej i idealnym stanem transformatora (ignorując różne straty), można uzyskać wzór konwersji napięcia:
U1\/u 2= n1\/n2. (W rzeczywistych aplikacjach należy wziąć pod uwagę około 3-5 stratę.)
From this formula, it can be seen that when N1>N2, U1>U2, Transformer odgrywa rolę kroku; Kiedy n1
Na przykład w przesyłaniu mocy w celu zmniejszenia strat linii zwykle stosuje się transmisję wysokiego napięcia. Energia elektryczna wytwarzana przez elektrownię najpierw przechodzi przez transformator w górę, aby zwiększyć napięcie, a następnie przesyła go w odległe miejsce. Po osiągnięciu końca użytkownika napięcie jest zmniejszone do poziomu odpowiedniego dla użytkownika za pośrednictwem transformatora.
Iv. Związek między prądem a mocą
W idealnym transformatorze moc wejściowa jest równa mocy wyjściowej, to znaczy p 1= p2. Oraz ponieważ p=ui, u1i 1= u2i2. W połączeniu z wzorem konwersji napięcia
U1\/u 2= n1\/n2, bieżąca formuła konwersji można wyprowadzić: i1\/i 2= u2\/u1.
Oznacza to, że gdy napięcie wzrośnie, prąd odpowiednio spadnie; Gdy napięcie spadnie, prąd odpowiednio wzrośnie. Ta odwrotna zależność między prądem a napięciem umożliwia transformatorowi przekształcenie prądu podczas transformacji napięcia, tym samym spełniającym prądowe wymagania różnych obciążeń.
V. Straty i wydajność w rzeczywistej pracy
W rzeczywistych aplikacjach,Transformatory jednofazowenie są idealne, a pojawią się różne straty, w tym głównie utrata miedzi i utrata żelaza.
Utrata miedzi jest spowodowana istnieniem oporu uzwojenia. Gdy prąd przechodzi przez uzwojenie, będzie wytwarzane ciepło, zużywając w ten sposób część energii elektrycznej. Rozmiar utraty miedzi jest proporcjonalny do odporności uzwojenia i kwadratu prądu.
Utrata żelaza obejmuje utratę histerezy i utratę prądu wirowego. Utrata histerezy to utrata energii spowodowana ciągłym przewracaniem domen magnetycznych w żelaznym rdzeniu pod działaniem naprzemiennego pola magnetycznego; Utrata prądu wirowego wynika z naprzemiennego strumienia magnetycznego wytwarzającego indukowaną siłę elektromotoryczną w żelaznym rdzeniu, tworząc prądy wiru w żelaznym rdzeniu, a utrata ciepła wytwarzana przez prądy wiru na rezystancji rdzenia żelaza.
Wydajność transformatora odnosi się do stosunku mocy wyjściowej do mocy wejściowej, to znaczy η=p2\/p1 × 100%. Aby poprawić wydajność transformatora, należy podjąć szereg miar w celu zmniejszenia strat, takich jak stosowanie wysokiej magnetycznej przepuszczalności krzemowych arkuszy stalowych w celu utworzenia rdzenia i zmniejszenie odporności uzwojenia.
Jednofazowy transformatorRealizuje konwersję napięcia i transmisję mocy poprzez swoją unikalną strukturę i tryb pracy w oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej. Chociaż w rzeczywistej pracy występują straty, poprzez ciągłą poprawę techniczną i optymalizację, nadal odgrywa niezastąpioną rolę w systemie elektroenergetycznym, zapewniając stabilne i niezawodne wsparcie energetyczne dla naszego życia i produkcji.
Nasza firma jest producentem specjalizującym się w produkcji transformatorów jednofazowych i ma dokładne i głębokie zrozumienie przyszłych perspektyw rozwoju transformatorów jednofazowych. Tutaj szczerze zapraszamy do współpracy z Jiangsu Yawei Complete Electric Co., Ltd.
E-mail: luna@yawe-electric.com
WhatsApp: +86 15206275931
