Τι είναι ένας μετασχηματιστής; Όλα όσα πρέπει να ξέρετε
περιεχόμενο
Ξέρεις τι είναι ένας μετασχηματιστής? Σε καταλάβαμε!
Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή μεταφράσεις ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο ή περισσότερων κυκλωμάτων. Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για για μεγέθυνση or μείωση Τάση σήματος AC (εναλλασσόμενο ρεύμα).
Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτές τις εκπληκτικές συσκευές!
Η ιστορία του μετασχηματιστή
Ο μετασχηματιστής εφευρέθηκε από έναν Αμερικανό μηχανικό ουγγρικής καταγωγής με το όνομα Otto Blatti σε 1884 χρόνου.
Πιστεύεται ότι εμπνεύστηκε τη δημιουργία της συσκευής αφού είδε ένα αποτυχημένο πείραμα που αφορούσε τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από ένα μεταλλικό φύλλο.
Η αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή
Η αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή βασίζεται στην έννοια της επαγωγής. Όταν εφαρμόζεται ισχύς σε ένα πηνίο, δημιουργεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη στο άλλο πηνίο, η οποία προκαλεί μαγνητική πόλωση.
Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι επάγονται ρεύματα σε ένα κύκλωμα το οποίο δημιουργεί μια τάση η οποία στη συνέχεια αντιστρέφει την πολικότητα του.
Ποια είναι η χρήση ενός μετασχηματιστή;
Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται συνήθως για μείωση τάση στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Αυτό το καθιστά ασφαλέστερο για εξοπλισμό χαμηλής τάσης που βρίσκεται σε κοντινή απόσταση. ευαίσθητο ηλεκτρονικό συσκευές και επίσης αποτρέπει τη ζημιά στην οικιακή ηλεκτρική καλωδίωση.
Οι μετασχηματιστές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για διανομή ισχύς που είναι υπερφορτωμένη ή στερείται σταθερότητας αποσυνδέοντας το φορτίο από τη γραμμή τροφοδοσίας σε περιόδους αιχμής ζήτησης.
Ο μετασχηματιστής μπορεί να τοποθετηθεί σε διαφορετικά κυκλώματα ανάλογα με αυτά ανάγκη που διασφαλίζει ότι δεν υπάρχουν υπερφορτώσεις, ακόμη και αν ένα κύκλωμα έχει προβλήματα με τις απαιτήσεις τάσης.
Αυτό σας επιτρέπει επίσης ρυθμίζω πόση ενέργεια χρειάζεστε ανά πάσα στιγμή, ώστε το ηλεκτρικό σύστημα να μην δουλεύει πολύ σκληρά και να φθαρεί πρόωρα, επειδή υπάρχει πάντα κάποιο φορτίο σε όλους τους μετασχηματιστές.
Εξαρτήματα μετασχηματιστή
Ο μετασχηματιστής αποτελείται από ένα πρωτεύον τύλιγμα, ένα δευτερεύον τύλιγμα και ένα μαγνητικό κύκλωμα. Όταν εφαρμόζεται ισχύς στο πρωτεύον κύκλωμα, η μαγνητική ροή από αυτή τη φάση δρα στη δευτερεύουσα φάση, εκτρέποντας μερικά από αυτά τα ρεύματα πίσω σε αυτήν.
Αυτό δημιουργεί μια τάση που επάγεται στο δεύτερο πηνίο, το οποίο στη συνέχεια αντιστρέφει την πολικότητα του. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μαγνητική ροή κόβεται από το ένα πηνίο και εφαρμόζεται στο άλλο. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα επαγόμενο ρεύμα στο δευτερεύον κύκλωμα καθώς και τα επίπεδα εναλλασσόμενης τάσης.
Τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα πηνία μπορούν να συνδεθούν είτε σε σειρά είτε παράλληλα μεταξύ τους, γεγονός που επηρεάζει διαφορετικά τη μεταφορά ισχύος ανάλογα με τις ανάγκες του συγκεκριμένου κυκλώματος.
Αυτός ο σχεδιασμός μας επιτρέπει να χρησιμοποιούμε ένα κύκλωμα για πολλαπλούς σκοπούς. Εάν δεν υπάρχει ανάγκη για ενεργειακά επίπεδα σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, μπορούν να μεταφερθούν σε άλλο κύκλωμα που μπορεί να έχει μεγαλύτερη ανάγκη για αυτά.
Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής;
Η αρχή ενός μετασχηματιστή είναι ότι η ηλεκτρική ενέργεια διέρχεται από ένα πηνίο σύρματος, το οποίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο στη συνέχεια προκαλεί ρεύμα στα άλλα. Αυτό σημαίνει ότι το πρωτεύον τύλιγμα παρέχει ισχύ στο δευτερεύον πηνίο για να το κάνει να παράγει τάση.
Η διαδικασία ξεκινά όταν υπάρχει ένα εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) στο πρωτεύον πηνίο, το οποίο δημιουργεί μαγνητισμό με αντιστροφή πολικότητας μπρος-πίσω μεταξύ βορρά και νότου. Το μαγνητικό πεδίο στη συνέχεια κινείται προς τα έξω προς το δευτερεύον πηνίο και τελικά εισέρχεται στο πρώτο πηνίο του σύρματος.
Το μαγνητικό πεδίο κινείται κατά μήκος του πρώτου καλωδίου και αλλάζει πολικότητα ή κατεύθυνση, η οποία στη συνέχεια προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται όσες φορές υπάρχουν πηνία στον μετασχηματιστή. Η ισχύς της τάσης επηρεάζεται από τον αριθμό των στροφών τόσο στο πρωτεύον όσο και στο δευτερεύον κύκλωμα.
Το μαγνητικό πεδίο συνεχίζει να κινείται μέσα από το δευτερεύον πηνίο του σύρματος μέχρι να φτάσει στο άκρο και στη συνέχεια να επιστρέψει στο πρώτο πηνίο του σύρματος. Αυτό το κάνει έτσι ώστε το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας να πηγαίνει προς μία κατεύθυνση αντί για δύο διαφορετικές κατευθύνσεις, γεγονός που δημιουργεί εναλλασσόμενο ρεύμα (AC).
Επειδή η ενέργεια αποθηκεύεται στο μαγνητικό πεδίο του μετασχηματιστή, δεν υπάρχει ανάγκη για δεύτερη παροχή ρεύματος.
Για να λειτουργήσει η μεταφορά ισχύος από το πρωτεύον πηνίο στο δευτερεύον, πρέπει να συνδεθούν μεταξύ τους σε κλειστό κύκλωμα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια συνεχής διαδρομή, οπότε η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να περάσει και από τις δύο.
Η απόδοση ενός μετασχηματιστή εξαρτάται από τον αριθμό των στροφών σε κάθε πλευρά, καθώς και από το μέταλλο που είναι κατασκευασμένοι.
Ο σιδερένιος πυρήνας αυξάνει την ισχύ του μαγνητικού πεδίου, επομένως είναι ευκολότερο για το μαγνητικό πεδίο να περάσει μέσα από κάθε καλώδιο αντί να πιέζεται πάνω του και να κολλάει.
Επίσης, μπορούν να κατασκευαστούν μετασχηματιστές για να αυξάνουν την τάση ενώ μειώνουν το ρεύμα. Για παράδειγμα, ένα αμπερόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του αριθμού των αμπέρ που ρέουν μέσα από ένα καλώδιο.
Ένα βολτόμετρο χρησιμοποιείται για να μετρήσει πόση τάση υπάρχει σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Για το λόγο αυτό πρέπει να γίνονται μαζί για να λειτουργούν σωστά.
Όπως κάθε άλλη ηλεκτρονική συσκευή, οι μετασχηματιστές μπορεί μερικές φορές να αστοχήσουν ή να βραχυκυκλώσουν λόγω υπερφόρτωσης. Όταν συμβεί αυτό, μπορεί να σχηματιστεί μια σπίθα και να κάψει τη συσκευή.
Είναι σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι η ηλεκτρική ενέργεια δεν περνάει από τον μετασχηματιστή εάν κάνετε οποιαδήποτε συντήρηση. Αυτό σημαίνει ότι η παροχή ρεύματος πρέπει να είναι απενεργοποιημένη, για παράδειγμα από έναν διακόπτη κυκλώματος, για να διασφαλιστεί η ασφάλεια όλων.
Τύποι μετασχηματιστών
- ανεβοκατέβασμα μετασχηματιστή
- Μετασχηματιστής ισχύος
- Μετασχηματιστής διανομής
- Χρήση μετασχηματιστή διανομής
- Μετασχηματιστής οργάνων
- Μετασχηματιστής ρεύματος
- Δυνητικός μετασχηματιστής
- Μονοφασικός μετασχηματιστής
- Τριφασικός μετασχηματιστής
ανεβοκατέβασμα μετασχηματιστή
Ένας ανοδικός μετασχηματιστής έχει σχεδιαστεί για να παράγει τάση εξόδου υψηλότερη από την ηλεκτρική τάση εισόδου. Χρησιμοποιούνται όταν χρειάζεστε μεγάλη ποσότητα αποτελεσματικής ισχύος για μικρό χρονικό διάστημα, αλλά όχι συνεχώς.
Ένα παράδειγμα αυτού θα ήταν οι άνθρωποι που ταξιδεύουν σε ένα αεροπλάνο ή εργάζονται με ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούν πολύ ρεύμα. Αυτοί οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται επίσης για την τροφοδοσία κατοικιών που διαθέτουν ανεμογεννήτριες ή ηλιακούς συλλέκτες.
Οι μετασχηματιστές με βήμα προς τα κάτω έχουν σχεδιαστεί για να μειώνουν την τάση σε μια ηλεκτρική είσοδο, ώστε να μπορούν να παρέχουν ισχύ σε χαμηλότερη τάση εξόδου.
Αυτός ο τύπος μετασχηματιστή χρησιμοποιείται συχνά σε νοικοκυριά ή υπολογιστές όπου χρησιμοποιείται συνεχώς ενέργεια ή απλά μηχανήματα, όπως λαμπτήρες ή φανάρια.
Μετασχηματιστής ισχύος
Ένας μετασχηματιστής ισχύος μεταδίδει ισχύ, συνήθως σε μεγάλες ποσότητες. Χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις μέσω του ηλεκτρικού δικτύου. Ένας μετασχηματιστής ισχύος καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια χαμηλής τάσης και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης ώστε να μπορεί να διανύσει μεγάλες αποστάσεις.
Στη συνέχεια, ο μετασχηματιστής επιστρέφει σε χαμηλή τάση κοντά στο άτομο ή την επιχείρηση που χρειάζεται ρεύμα.
Μετασχηματιστής διανομής
Ο μετασχηματιστής διανομής έχει σχεδιαστεί για να δημιουργεί ένα ασφαλές σύστημα διανομής ηλεκτρικού ρεύματος. Χρησιμοποιούνται κυρίως για σπίτια, γραφεία, εργοστάσια και άλλες εγκαταστάσεις όπου οι ενεργειακές ανάγκες είναι σε διαφορετικά επίπεδα, απαιτώντας ομοιόμορφη ροή ισχύος.
Μειώνουν τις υπερτάσεις ισχύος ρυθμίζοντας τη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας στα σπίτια και τα κτίρια.
Ένας μετασχηματιστής διανομής δεν είναι πραγματικά μετασχηματιστής με την έννοια ότι παρέχει υψηλότερη τάση από την είσοδο, ωστόσο παρέχει ασφαλέστερη και αποτελεσματικότερη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας.
Αυτό γίνεται εφικτό από την κύρια λειτουργία του να μετατρέπει την ενέργεια από το ηλεκτρικό δίκτυο σε χαμηλότερη τάση, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια σε σπίτια και επιχειρήσεις.
Μετασχηματιστής οργάνων
Ένας μετασχηματιστής οργάνων θεωρείται ένας ειδικός τύπος συσκευής μετασχηματιστή. Έχει τις ίδιες λειτουργίες με έναν μετασχηματιστή διανομής, αλλά έχει σχεδιαστεί για ακόμη μικρότερο φορτίο.
Είναι μικρότεροι και λιγότερο ακριβοί από άλλους τύπους μετασχηματιστών, καθιστώντας τους ιδανικούς για χρήση με μικρές συσκευές όπως φορητά ηλεκτρικά εργαλεία ή φούρνους μικροκυμάτων.
Μετασχηματιστής ρεύματος
Ένας μετασχηματιστής ρεύματος είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να μετράτε την υψηλή τάση. Ονομάζεται μετασχηματιστής ρεύματος επειδή διοχετεύει ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος στη συσκευή και μετρά την ποσότητα της εξόδου DC ως αποτέλεσμα.
Οι μετασχηματιστές ρεύματος μετρούν ρεύματα που είναι 10-100 φορές χαμηλότερα από την ισχύ τάσης, καθιστώντας τους ιδανικά εργαλεία για τη μέτρηση ορισμένων ηλεκτρικών συσκευών ή συσκευών.
Δυνητικός μετασχηματιστής
Ένας μετασχηματιστής τάσης είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική τάση σε ένα πιο βολικό επίπεδο για μέτρηση. Η συσκευή εγχέει ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης και ως αποτέλεσμα μετρά την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλότερης τάσης.
Όπως και οι μετασχηματιστές ρεύματος, οι μετασχηματιστές τάσης επιτρέπουν να γίνονται μετρήσεις σε επίπεδα τάσης 10 έως 100 φορές χαμηλότερα από αυτά που χρησιμοποιούνται από τους μετασχηματιστές διανομής.
Μονοφασικός μετασχηματιστής
Ένας μονοφασικός μετασχηματιστής είναι ένας τύπος μετασχηματιστή διανομής που κατανέμει ισχύ 120 βολτ. Βρίσκονται σε κατοικημένες περιοχές, εμπορικά κτίρια και γιγάντιους σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
Οι μονοφασικοί μετασχηματιστές λειτουργούν σε τριφασικά κυκλώματα όπου η τάση εισόδου κατανέμεται σε δύο ή περισσότερους αγωγούς σε απόσταση 120 μοιρών μεταξύ τους για να φτάσει στις εγκαταστάσεις του πελάτη. Η τάση εισόδου που πηγαίνει σε έναν χαρταετό είναι συνήθως 120 έως 240 βολτ στη Βόρεια Αμερική.
Τριφασικός μετασχηματιστής
Ένας τριφασικός μετασχηματιστής είναι ένας τύπος μετασχηματιστή μετάδοσης ή διανομής που κατανέμει ισχύ 240 volt. Στη Βόρεια Αμερική, η τάση εισόδου κυμαίνεται από 208 έως 230 βολτ.
Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για την εξυπηρέτηση μεγάλων περιοχών όπου πολλοί καταναλωτές χρειάζονται ηλεκτρική ενέργεια. Μια περιοχή που εξυπηρετείται από έναν τριφασικό μετασχηματιστή θα έχει τρία σετ καλωδίων που ακτινοβολούν από αυτήν που απέχουν μεταξύ τους 120 μοίρες και κάθε σετ παρέχει διαφορετική τάση.
Ένας τριφασικός μετασχηματιστής έχει έξι δευτερεύουσες περιελίξεις. Χρησιμοποιούνται σε διάφορους συνδυασμούς για την επίτευξη της επιθυμητής τάσης για τη συγκεκριμένη περιοχή κάθε πελάτη.
Οι έξι δευτερεύουσες περιελίξεις χωρίζονται σε δύο τύπους: υψηλής και χαμηλής τάσης. Ένα παράδειγμα αυτού θα ήταν εάν υπήρχαν τρεις καταναλωτές σε μια ζώνη που τροφοδοτείται από έναν τριφασικό μετασχηματιστή διανομής.
Συμπέρασμα
Πιστεύουμε ότι τώρα καταλαβαίνεις τι είναι ένας μετασχηματιστής και γιατί δεν μπορούμε να ζήσουμε χωρίς αυτά.
