Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Middelspenningstransformator med oljekjøling (gjennomskåret)
En transformator (i fagkretser ofte forkortet til trafo) er en anordning som overfører energi fra en elektrisk krets til en annen ved hjelp av elektromagnetisk induksjon. Energi kan bare overføres i vekselfelt, transformatorer må derfor drives med vekselstrøm.
I energiteknikken brukes transformatorer til å tilpasse spenningen mellom kraftoverføringsnettet og forbrukernettet. Elektrisk kraftoverføring fra kraftverk skjer ved at man etter produksjon transformerer opp spenningen for å minske overføringstap (Effekten er U*I, med stor U blir I lav. Tapet er proposjonalt med I².). Når strømmen skal over på spredenettet og videre til forbruker senkes den til 230V eller 400V i Norge. Dette skjer i transformatorstasjoner, enkelte andre land bruker 110V i spredenettet.
I elektronikken brukes transformatorer for å tilpasse impedansen mellom to kretser, og for å skille kretser galvanisk fra hverandre. I elektronikken er transformatorer forholdsvis dyre, tunge og store og må ofte spesialtilpasses for forholdet. De er derfor bare i bruk der de virkelig trenges. I digital signaloverføring er de noe vanligere og standardtyper kan finnes.
Transformatorer har en lang rekke bruksfelt og kan veie mellom noen mg og flere hundre tonn, brukes mellom 10 Hz og 100 MHz og bredere.
Ungareren Ottó Bláthy regnes som en av oppfinnerne av transformatoren. Det amerikanske firmaet Westinghouse AC var de første til å tilby vekselstrøm på det amerikanske markedet. Thomas Edison var deres store konkurrent med sitt likespenningsnett (DC).
[rediger] Tørnforholdet
Kaller vi tørnforholdet = viklingsforholdet mellom primærsiden og sekundærsiden r får vi
og da gjelder tilnærmelsesvis i bruk
, der vi ser bort fra tap
Hvor
U er spenning i volt
I er strøm i ampere
Z er impedans som mål av aktuell U/I
P er effekttransport i Watt
p står for primær
s står for sekundær
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Fig. 1 Døme på små effekttransformatorar.
Transformator er ein elektomatnetisk komponent som vert nytta for impedansetransformasjon, som tilsvarar at spenninga eller straumen vert transformert opp eller ned. Om spenninga vert transformert opp vert straumen transformert ned, eller motsett.
[endre] Grunnleggande oppbygging og verkemåte
Fig. 2 Transformator.
Transformatorar er bygd opp med to galvanisk isolerte krinsar som er kopla saman med ein magnetisk fluks. Dei to krinsane, som vert kalla primærkrins og sekundærkrins, har kvar sin spole som er vikla rundt eit materiale med liten reluktans (kalla transformatorkjernen), som den magnetiske fluksen fyljer, Fig. 2.
Fluksen i den magnetiske krinsen
der N1 er vinningstalet i primærspolen, i er straumen i primærspolen og er reluktansen til transformatorkjernen. Fluksen fyljer den magnetiske leiaren (transformatorkjernen), slik at same fluksen går gjennom begge spolane. I sekundærkrinsen induserer fluksen (i fylje Faradys lov) ei spenning
der N2 er vinningstalet i sekundærviklinga og er den tidsderiverte av fluksen. Forholdet mellom spenningane i sekundær- og primærkrinsen kan difor uttrykkast
[endre] Ideell transformator
Ein ideell transformator er ein forenkla modell av ein transformator som ikkje har tap. Fig. 3 syner ein ideell transformator med ein lastimpedans ZL i sekundærkrinsen. Straumen i lastmotstanden
Ein ideell transformator har ikkje tap, så effekta i sekundærkrinsen må væra lik effekta i primærkrinsen:
P1 = P2,
som er det same som at
v1i1 = v2i2.
Ved å kombinera likningane kjem ein fram til fyljande samanhengar for ein ideell transformator:
Om N2 > N1 vert spenninga transformert opp (v2 > v1) og straumen vert transformert ned (i2 > i1).
Lastimpedansen sett frå primærsida kan uttrykkast
På same måte kan kildeimpedanse Zk sett frå sekundærsida uttrykkast
Ein ser at spenningar og straumar vert transformerte med omsettingsforholdet , medan impedansar vert transformerte med kvadratet av omsetningsforholdet.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Hoogspanningstransformator van een kathodestraalbuis
Een transformator (veelal afgekort tot trafo (NL) of transfo (B)) is een statisch (d.w.z. zonder bewegende onderdelen) elektrisch apparaat, bestaande uit magnetisch gekoppelde spoelen. Stuurt men een veranderlijke stroom door een van de spoelen, de primaire spoel genoemd, dan wordt in de andere spoel(en), de secundaire, een spanning opgewekt.
Een belangrijke toepassing is het omzetten van een hogere wisselspanning, zoals de netspanning, naar de gewenste lagere wisselspanning. De hogere wisselspanning op de primaire spoel met veel windingen veroorzaakt daarin een wisselstroom, die in de secundaire spoel met minder wikkelingen een lagere wisselspanning opwekt. De spanning is omlaag getransformeerd. Heeft de secundaire spoel meer wikkelingen dan de primaire dan wordt de spanning omhoog getransformeerd. De verhouding tussen het aantal windingen van de primaire spoel en de secundaire spoel geeft de factor waarmee de spanning omhoog, dan wel omlaag wordt getransformeerd. Dit noemt men de transformatieverhouding.
In het elektriciteitsnet worden transformatoren gebruikt om de in de centrale opgewekte energie te transformeren naar een hoge spanning. Bij deze hoge spanning wordt de energie door het net getransporteerd tot de punten waar de energie wordt afgenomen. Daar wordt de spanning weer omlaag getransformeerd en geleid naar transformatorhuisjes in de woonwijken, waar de spanning weer verder omlaag wordt getransformeerd. Omdat het vermogen aan de primaire zijde (op verliezen na) gelijk is aan het vermogen aan de secundaire zijde, kan bij hoge spanning de stroomsterkte relatief klein gehouden worden, zodat (bij een gegeven leidingweerstand) de transportverliezen beperkt blijven.
Schematische voorstelling
van een transformator
[bewerken] Geschiedenis
Het principe van de transformator werd al in 1831 gedemonstreerd door Michael Faraday, hoewel hij het alleen gebruikte om elektromagnetische inductie aan te tonen en hij geen praktische toepassing voorzag. Het zou tot 1880 duren voordat er wel een toepasbare transformator op de markt kwam. In minder dan 10 jaar zou de transformator definitief de strijd beslissen tussen gelijk- en wisselstroom en zorgde ervoor dat - tot op vandaag de dag - wisselstroom wordt gebruikt als onze elektrische energie.
De Russische ingenieur Pavel Jablochkoff vond in 1876 een verlichtingssysteem uit met booglampen en inductiespoelen. Hierbij waren de primaire windingen aangesloten op een wisselstroombron en zijn elektrische Jablochkoff-kaarsen op de secundaire windingen. Zijn inductiespoel werkte dus als een transformator. In 1882 toonden de Fransman Lucien Gaulard en de Engelsman John Dixon Gibbs in Londen als eersten een apparaat met een open ijzerkern die ze 'secondary generator' noemden. Ze verkochten hun idee aan het Amerikaanse bedrijf van George Westinghouse en lieten in 1884 ook hun uitvinding zien in Turijn waar het werd gebruikt voor elektrische verlichting.
In de Verenigde Staten bouwde William Stanley Jr., een technicus in dienst van Westinghouse, in 1885 het eerste commerciële apparaat nadat Westinghouse de patentrechten van Gibbs en Gaulard voor in de VS had gekocht. Zijn ontwerp was gemaakt van dunne overlappende metalen plaatjes en werd voor het eerste commercieel toegepast in 1886. In hetzelfde jaar, 1885, bouwden in Europa de Hongaarse ingenieurs Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy en Miksa Déri, allen werkzaam bij de Ganz fabrieken, de zeer efficiënte ZBD-transformator. Hun model met een gesloten ringvormige ijzerkern was ook gebaseerd op hetzelfde model van Gaulard en Gibbs. In hun patent werd voor het eerst het woord "transformator" gebruikt.
De Russische ingenieur Michail Doliwo-Dobrowolski ontwikkelde in 1889 de eerste driefasen transformator en in 1891 vond Nikola Tesla de Tesla-spoel uit, een transformator om zeer hoge spanningen mee op te wekken. Radio frequentie transformatoren werden gebruikt bij de eerste experimenten in de ontwikkeling van telefonie en radiografie.
[bewerken] Constructie
Schets van een transformator
Een transformator bestaat uit twee of meer spoelen, die zich in elkaars magnetisch veld bevinden. Soms zijn de spoelen uitgevoerd als één wikkeling met aftakkingen. Afhankelijk van de toepassing van de transformator worden de spoelen al dan niet gewikkeld rond een magnetiseerbare kern. Het wikkeldraad is meestal koper, dat is voorzien van een schellak isolatielaagje om sluiting tussen de wikkelingen te voorkomen.
Bij laagfrequenttypen, transformatoren voor lage frequenties (tot ca. 1 kHz) is de kern meestal van gelamelleerd, zacht Silicium-staal (= weekijzer), zgn. transformatorblik. De kern bestaat uit lamellen die van elkaar geïsoleerd zijn om het vermogensverlies in de kern ten gevolge van wervelstromen te beperken. De uitvoeringsvorm kan naar de vorm van de ijzerlamellen een E-I-, U-I-, U-U- of een ronde kern (ringkern) zijn. De spoelen worden op een kunststof of hars-gedrenkt kartonnen spoelvorm gewikkeld.
Bij hoogfrequenttypen (>1 kHz... ?MHz) is de magnetiseerbare kern vervaardigd uit ferriet (minuscule ijzerdeeltjes die met een keramische legering zijn vermengd en in de vorm van de kern zijn geperst).
[bewerken] Formules
Voor een transformator geldt de wet van behoud van energie. Al het aan de primaire kant opgenomen vermogen moet ergens blijven. Het grootste deel kan aan de secundaire kant weer afgenomen worden, ofwel
Een klein deel van de energie wordt in de transformator echter in warmte omgezet (gedissipeerd vermogen). Voor een ideale transformator, waar geen verliezen in optreden, geldt dus (met P = U * I)
De sterkte van het magnetische veld in de spoel is afhankelijk van het aantal windingen van die spoel en de sterkte van de elektrische stroom door die windingen. Heeft de primaire spoel n windingen en de secundaire m windingen, dan zullen de spanning U en stroom I aan in- en uitgang van de transformator zich verhouden als:
en
De fractie m / n wordt ook wel de transformatieverhouding genoemd.
[bewerken] Impedantietransformator
Bij gebruik als impedantietransformator (voor audioversterkers en hf-apparatuur) geldt voor de impedantie de formule:
[bewerken] Verliezen
In de praktijk treden altijd verliezen op die in bovenstaande formules niet verwerkt zijn. Oorzaken van verliezen zijn: warmteproductie in de spoelen (koperverliezen), geluidsproductie en magnetische verliezen (ijzerverliezen). Vooral warmteverliezen zijn kwantitatief belangrijk. Toch is met transformatoren meestal een hoog nuttig rendement te halen, in de orde van 90%. Bij goedkope adapters (voedingsapparaten met kleine transformators in een behuizing die in zijn geheel in het stopcontact wordt gestoken) wordt soms bezuinigd op de metalen lamellen van de kern. Het gevolg hiervan is, dat de overige lamellen sneller in magnetische verzadiging kunnen raken, waardoor er meer primaire stroom gaat lopen, met als gevolg meer warmteontwikkeling.
[bewerken] E-kern vs. ringkern
Kleine ringkerntransformator
De simpelste uitvoering van de transformator heet E- of E-I-kern transformator naar de vorm van het deel van het lamellenpakket waarover de spoelen worden geschoven. De spoelen worden over de middelste poot van de E geschoven. Hierna wordt een tweede, I-vormig pakket tegen het E-vormig pakket geschoven. Bij betere uitvoeringen zijn de lamellen om en om gestapeld. Een probleem bij de E-kern transformator is dat de lamellen van de kern niet één doorlopend geheel vormen, maar dat de kern uit twee delen bestaat die zo goed mogelijk tegen elkaar worden gedrukt. De kern van een ringkerntransformator bestaat uit één doorlopende band van weekijzer, die is opgerold tot een ring. Over deze ring worden de wikkelingen gelegd. Een ringkerntransformator heeft minder verliezen, maar is duurder om te maken vanwege de technische problemen bij het wikkelen van de spoelen. Ook heeft de ringkern een gunstiger gevormd magnetisch circuit waardoor het strooiveld kleiner is.
Een transformator die dubbel geïsoleerd is, heeft de primaire en secundaire wikkelingen op afzonderlijke kunststof vormen. Voor gewone transformator voor consumentengebruik is dat de beste manier. Vroeger werden de primaire en secundaire wikkelingen soms over elkaar heen gewikkeld. Als door hitte of mechanische beschadigingen de isolatie van de wikkelingen stuk ging, dan kon de secundaire wikkeling onder netspanning komen te staan.
Bij ringkerntransformators worden de wikkelingen meestal direct over elkaar heen gewikkeld wat het ontwerp energiezuiniger maakt. Het maakt de ringkerntransformator tegelijk relatief kwetsbaar en daardoor minder geschikt voor consumententoepassingen. Ringkerntrafo's zijn vaak te vinden in zwaardere (eind)versterkers.
[bewerken] Speciale uitvoeringen
Er zijn ook speciale soorten transformatoren:
Autotransformator. Deze bestaat uit alleen een primaire wikkeling die op een aantal punten 'afgetapt' kan worden.
Bobine. Een bobine is een speciale transformator die in het ontstekingssysteem van auto's met benzinemotor gebruikt wordt om het brandstofmengsel met een vonk te ontsteken.
Driefasentransformator. Speciaal voor het omvormen van driefasenspanningen bedoeld.
Lastransformator. Deze bevat een verschuifbare kern waarmee de maximale stroomsterkte is in te stellen. De uitgangsspanning is laag en de stroom hoog.
Variacs. Een variac is vaak een variant op de autotransformator waarbij de uitgangsspanning traploos geregeld kan worden. Variacs worden onder andere gebruikt om in testopstellingen netspanningsvariaties te simuleren. Soms wordt de variabele uitgangsspanning van een secundaire wikkeling afgenomen, waardoor het aangesloten apparaat niet rechtstreeks met de netspanning is verbonden. Dit is vooral van belang voor de veiligheid bij onderzoek- en reparatiewerkzaamheden.
Veiligheidstransformator. Primaire en secundaire spoelen van de veiligheidstrafo's zijn door een dubbele isolatielaag van elkaar gescheiden, om elektrocutiegevaar weg te nemen. De secundaire spanning is de ZLVS (Zeer Lage Veiligheids Spanning), d.w.z. maximaal 50 Volt. Veiligheidstransformatoren worden gebruikt in vochtige vertrekken, als voeding voor looplampen, elektrisch speelgoed, in medische toepassingen, e.d.
Scheidingstransformator. Net zoals bij de veiligheidstrafo zijn de primaire en secundaire spoelen hier met dubbele isolatie van elkaar gescheiden, maar de primaire spanning is gelijk aan de secundaire spanning (meestal 230 V). Scheidingstrafo's worden gebruikt om elektrocutiegevaar te verminderen als er geen ZLVS mogelijk is. Ook de meeste laboratoriumtoestellen, zoals de oscilloscoop, hebben omwille van veiligheidsredenen een ingebouwde scheidingstrafo.
Uitgangstransformator. Deze trafo wordt gebruikt in buizenversterkers om de wisselstroom die op de gelijkstroom uit de anode van een elektronenbuis staat gesuperponeerd, aan een luidspreker af te geven. De trafo gedraagt zich als een scheidingstransformator en als de boven beschreven impedantietransformator.
Verhuistransformator. Meestal voorzien van 230 V en 110 V aansluiting voor in- en uitgangen. Bedoeld om apparaten van het ene net op het andere aan te sluiten (bijvoorbeeld na een verhuizing naar een ander land of continent). Hiervoor gebruikt men meestal een "autotransformator"
Tokamak. De plasma stroom in een tokamak wordt op gang gebracht en gehouden door het transformatorprincipe, waarbij de plasma ring dienst doet als secundaire spoel. (Zie kernfusie)
Schuiftransformator. Schuiftransformators kunnen stroom of signalen van een vaste punt naar een bewegend onderdeel doorgeven. Zie ook de Lineaire Variabele Differentiële Transformator.
Meettransformatoren waaronder spanningstransformatoren en stroomtransformatoren. Deze transformatoren hebben niet tot doel een belasting te voeden maar om een meetsignaal te transformeren naar een meetbare waarde. Zij worden voornamelijk ingezet voor energiemeting en beveiliging van installaties.
Aardingstransformator die een driefasig net zonder nulpunt kan aarden om zwevende potentialen tegen te gaan.
Treintransformator is de transformator die de spanning van de bovenleiding van het spoorwegnet omlaag transformeert op niveau van de tractie motoren.
Vermogentransformator. Vermogentransformatoren worden in onderstations ondergebracht voor de distributie van elektriciteit. Ze hebben een zeer hoog rendement; beter dan 99%, en een zeer hoge impedantie om kortsluitstromen te beperken tot ongeveer een factor 5×Inom. Ze hebben doorgaans ook een regelschakelaar waardoor de netspanning constant kan gehouden worden bij veranderende belasting. We spreken over een vermogentransformator vanaf ongeveer 10MVA.
[bewerken] Geluidsproductie
Transformator in mast
De geluidsproductie van transformatoren wordt veroorzaakt door magnetostrictie, het verschijnsel dat de magneetkern krimpt en uitzet met de grootte van het magnetisch veld. De optredende trilling veroorzaakt het geluid dat rond een transformator hoorbaar is als een toon met de dubbele frequentie van de wisselspanning. Transformatoren in het lichtnet produceren hierdoor geluid van 100 Hz (brommen). Bij grotere transformatoren in de open lucht kan dit leiden tot geluidshinder. Doordat het optredende geluid een lage frequentie heeft en bovendien goed voorspelbaar is, kan het geluid van transformatoren met antigeluid worden bestreden. Het is hiermee in 2003 een van de weinige praktische toepassingen van antigeluid.
Een andere geluidsbron zijn de eventuele corona-ontladingen. Hierbij wordt dichtbij een geleider de doorslagveldsterkte van lucht overschreden, waardoor de lucht daar geïoniseerd raakt, en onder invloed van de aanwezige velden beweegt.
[bewerken] Toekomst
Weliswaar wordt de grote 50 / 60 Hz Blikpakket-transformator in sommige elektronische toestellen nog steeds toegepast, maar nieuwe technologieën hebben de toepassing sterk teruggedrongen. Tegenwoordig wordt de traditionele trafo met 2 spoelen verdrongen door de zogeheten schakelende voedingen, welke met een andere procedure voor een vergelijkbaar vermogen een veel klijnere Ferriet-kern transformator gebruiken, om toch de benodigde lage spanning te verkrijgen. Deze zijn kleiner en hebben een hoger rendement, maar zijn over het algemeen minder betrouwbaar door de grotere hoeveelheid componenten. Schakelende voedingen voor o.a. laptops, cameras, enz. Hebben meestal een gelijke uitgang bij een ingangspanning die mag variëren van 110 tot 240 volt.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
സാധാരണ 3 ഫേസ് സ്റ്റെപ് ഡൗണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മര്
താഴ്ന്ന വിദ്യുത്ധാരയും ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതയുള്ള വൈദ്യുതിയെ താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതും ഉയര്ന്ന ധാരയും ഉള്ള വൈദ്യുതിയാക്കാനും, തിരിച്ചും ചെയ്യുവാനുള്ള ഉപകരണമാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മര്. വൈദ്യുതി ഫലപ്രദമായി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതും താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതകളിലും, ഫലപ്രദമായി പ്രേഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത് ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതകളിലും ആണ് എന്ന വസ്തുത വൈദ്യുത വിതരണ സംവിധാനങ്ങളില് ട്രാന്സ്ഫോര്മര് സുപ്രധാനമായ ഉപകരണമാക്കുന്നു. പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ഒടുവില് കണ്ടെത്തിയ ഈ യന്ത്രം ഇന്നും എല്ലാ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങളിലും സുപ്രധാനമാണ്. വൈദ്യുതിയുടെ പിതാവായ ഫാരഡേ തന്നെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുള്ള വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണമാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റേയും അടിസ്ഥാന തത്വം.
[തിരുത്തുക] പ്രവര്ത്തനം
ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ മാതൃക
കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലൂടെ ചലിക്കുന്ന അഥവാ കാന്തിക ബലരേഖകളെ മുറിച്ചുകടക്കുന്ന ചാലകത്തില് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിക്കപ്പെടും. ചാലകം ചലിക്കുന്നതിനു പകരം വ്യതിയാനം വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രമായാലും മതി. വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണം എന്ന ഈ തത്വമനുസരിച്ചു തന്നെയാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറും പ്രവര്ത്തിക്കുന്നത്. ഒരു കമ്പിച്ചുരുളിലൂടെ വ്യതിയാനം വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന വൈദ്യുതധാര കടന്നു പോകുമ്പോള് അത് ചുരുളിനു ചുറ്റും ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനുള്ളിലിരിക്കുന്ന മറ്റൊരു കമ്പിച്ചുരുള് അക്കാരണം കൊണ്ട് വൈദ്യുതി പ്രേരണം ചെയ്യുന്നു. ഇതാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറില് സംഭവിക്കുന്നത്. രണ്ടാമത്തെ ചുരുളില് പ്രേരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന വോള്ട്ടത അതിലെ ചുറ്റിന്റെ എണ്ണത്തിനനുസരിച്ച് മാറുന്നു. അതായത് എണ്ണത്തിനു നേരനുപാതത്തില് ആയിരിക്കും വോള്ട്ടതയും. ആദ്യത്തെ കമ്പിച്ചുരുള് സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തിക ക്ഷേത്രം മിക്കവാറും പൂര്ണ്ണമായി രണ്ടാമത്തെ കമ്പിച്ചുരുളിലൂടെ കടന്നു പോകുന്നു എന്നുറപ്പാക്കാന് രണ്ടും ഒരേ കോര് ആയിട്ടാവും സൃഷ്ടിക്കുക. കാന്തികശീലത കൂടുതലുള്ള പച്ചിരുമ്പ് കോര് ആയിട്ട് ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു. ട്രാന്സ്ഫോര്മറില് പുറത്തുനിന്നും വൈദ്യുതി നല്കുന്ന ചുരുളിനെ പ്രാഥമിക ചുരുള് (Primary) എന്നും ഏതില് നിന്നാണോ വൈദ്യുതി പ്രേരണം ചെയ്യുന്നത് അതിനെ ദ്വിതീയ ചുരുള് (Secondary) എന്നും വിളിക്കുന്നു[1]. പച്ചിരുമ്പേല് ചുറ്റിയ ചാലക ചുരുളിലൂടെ വൈദ്യുതി കടന്നു പോകുമ്പോള് അതൊരു വൈദ്യുതകാന്തം ആവുകയും ഒരു കാന്തിക ക്ഷേത്രമുണ്ടാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കാന്തിക ക്ഷേത്രം ദ്വിതീയ ചുരുളിലൂടെ കടന്നു പോകുമ്പോള് വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണം സംഭവിക്കുന്നു. നല്കുന്ന വൈദ്യുതി പ്രത്യാവര്ത്തിധാരാ വൈദ്യുതി ആയതുകൊണ്ടാണ് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനു തുടര്ച്ചയായി മാറ്റം ഉണ്ടാകുന്നതും വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണം സംഭവിക്കുന്നതും. നേര്ധാരാ വൈദ്യുതി ആണുപയോഗിക്കുന്നതെങ്കില് വൈദ്യുതിയുടെ ഒഴുക്കിനു വ്യതിയാനം സൃഷ്ടിക്കാന് ധാരാ ബ്രേക്കര് (Current Braker) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് വലിയതോതില് ഉപയോഗിക്കുന്നത് പ്രത്യാവര്ത്തി ധാരാ വൈദ്യുതിക്കായാണ്.
100% കാര്യക്ഷമതയുള്ള ഒരു ഉത്തമ ട്രാന്സ്ഫോര്മറില് (Ideal Transformer) പ്രാഥമിക ചുരുളിലെ വോള്ട്ടേജ്(VP) കൊണ്ട് ദ്വിതിയ ചുരുളിലെ പ്രേരിത വോള്ട്ടേജിനെ (VS) ഹരിച്ചാല് അത് പ്രാഥമിക ചുരുളിന്റെ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം (NP) കൊണ്ട് ദ്വിതീയ ചുരുളിന്റെ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണത്തെ (NS) ഹരിക്കുന്നതിനു തുല്യമായിരിക്കും. അതായത് :
അതുകൊണ്ട് ചുരുളുകളുടെ എണ്ണം കൂട്ടിയും കുറച്ചും ആവശ്യാനുസരണം വോള്ട്ടത കൂട്ടാനും കുറയ്ക്കാനും സാധിക്കുന്നതാണ്. ഒരു ഉത്തമ ട്രാന്സ്ഫോര്മര് സാധാരണ രീതിയില് അസാധ്യമാണെന്നും അതിചാലകത ഉപയോഗിച്ച് മാത്രമേ സൃഷ്ടിക്കാനാകൂ എന്നും കരുതപ്പെടുന്നു. ഒരു ഉത്തമ ട്രാന്സ്ഫോര്മര് സൃഷ്ടിക്കാന് പ്രാഥമിക ചുരുള് സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രം പൂര്ണ്ണമായും ദ്വിതീയ ചുരുളിലൂടെ കടന്നു പോവുകയും വേണം, ഇതും ഏറെക്കുറേ അസാദ്ധ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് കാര്യക്ഷമതയില് മറ്റുപകരണങ്ങളേക്കാളും വളരെ മുന്നില് നില്ക്കുന്നു[2]. ചെറിയ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങളില് ഉപയോഗിക്കുന്ന ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളേക്കാളും വൈദ്യുതോത്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളിലും മറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്ന തരം വലിയ ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് കൂടുതല് കാര്യക്ഷമത കാണിക്കുന്നു. 99 ശതമാനത്തിനു മുകളില് കാര്യക്ഷമത ഇവയ്ക്കുണ്ടാകാറുണ്ട്[3].
[തിരുത്തുക] വിഭജനങ്ങള്
സ്റ്റെപ്-ഡൗണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ മാതൃക
പ്രവര്ത്തനത്തിനനുസരിച്ച് പൊതുവേ ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളെ സ്റ്റെപ്-അപ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള്, സ്റ്റെപ്-ഡൌണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതയില് സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയെ ഫലപ്രദമായ വിതരണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാനാണ് ആദ്യ വിഭാഗത്തെ കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതയില് പ്രസരണ നഷ്ടം കുറവായിരിക്കും പക്ഷേ ചാലകത്തിന്റെ സമീപത്തു ചെല്ലുന്നതുപോലും വൈദ്യുതാഘാതം ഏല്ക്കാനിടയായേക്കാം. അതുകൊണ്ട് ഇങ്ങിനെ കൊണ്ടുവരുന്ന വൈദ്യുതിയെ അപകടരഹിതമായി ദൈനംദിന ജീവിതാവശ്യങ്ങള്ക്ക് ഉപയോഗിക്കാന് പ്രാപ്തമായ വിധത്തില് വോള്ട്ടേജ് കുറക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. അങ്ങിനെ വോള്ട്ടേജ് കുറയ്ക്കാനായാണ് രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തെ പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പൊതുജനങ്ങള്ക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ വോള്ട്ടത പലരാജ്യങ്ങളിലും (ഭാരതത്തിലടക്കം) 220 വോള്ട്ട് ആണ്. വൈദ്യുതോപകരണങ്ങള്ക്കുള്ളില് ഉപകരണത്തിനനുസൃതമായി വൈദ്യുതധാരയുടെ വോള്ട്ടത നിയന്ത്രിക്കാന് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഉണ്ടായിരിക്കും. അവയും അധികവും സ്റ്റെപ്-ഡൌണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളായിരിക്കും.
[തിരുത്തുക] ചരിത്രം
വൈദ്യുതിയെക്കുറിച്ചുള്ള തന്റെ പ്രധാന പരീക്ഷണങ്ങള് നടത്തിയ 1831-ല് മെക്കേല് ഫാരഡേ തന്നെയാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ അടിസ്ഥാനതത്വങ്ങള് ആവിഷ്ക്കരിച്ചത്. എന്നാല് അന്നതത്ര ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടില്ല. 1836-ല് നിക്കോളാസ് കാല്ലന് എന്ന ഐറിഷുകാരന് ബാറ്ററികളില് നിന്നും മറ്റും നേര്ധാരാ വൈദ്യുതിയെ ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതയിലേക്ക് മാറ്റാനായി ഒരു വിദ്യുത്പ്രേരകത്തെ ഉപയോഗിച്ചു[4]. എന്നിരുന്നാലുമത്തരം ഉപകരണങ്ങള് ശാസ്ത്രനിരീക്ഷണങ്ങള്ക്കു മാത്രമേ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നുള്ളൂ. നേര്ധാരാ വൈദ്യുതിയായിരുന്നതിനാല് അവയ്ക്ക് ഒരു ധാരാ ബ്രേക്കറും ഉണ്ടായിരുന്നു. 1860 -ല് പ്രത്യാവര്ത്തിധാരാ വൈദ്യുതി നല്കുന്ന ഡൈനാമോ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു. തുടര്ന്ന് സര്. വില്യം ഗ്രോവ് പ്രത്യാവര്ത്തിധാരയും ട്രാന്സ്ഫോര്മറും ബന്ധിപ്പിച്ചു[1]. അദ്ദേഹത്തിന്റെ പരീക്ഷണ ശാലയില് ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടേജിലുള്ള വൈദ്യുതിയാവശ്യമായിരുന്നതിനാലാണ് അദ്ദേഹം അത്തരം പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. എന്നാല് ട്രാന്സ്ഫോര്മര് ഇന്നുപയോഗിക്കുന്ന രീതിയില് ഉപയോഗിച്ചു തുടങ്ങിയത് 1882-ല് തോമസ് ആല്വാ എഡിസണ് ആദ്യത്തെ വൈദ്യുത വിതരണ ശൃംഖല രൂപകല്പന ചെയ്തതോടെയാണ്[1]. ഏകദേശം ഇതേ കാലത്ത് ഇംഗ്ലണ്ടില് വൈദ്യുത വ്യൂഹങ്ങള്ക്കായി ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഉപയോഗിക്കാന് തുടങ്ങി. “സെക്കന്ഡറി ജനറേറ്റര്” (Secondary Generator) എന്നു വിളിക്കപ്പെട്ട ആ ഉപകരണങ്ങള് ജോണ് ഗിബ്സ്, ലൂസിയന് ഗ്വലാര്ദ് എന്നീ രണ്ടുപേരാണ് നിര്മ്മിച്ചത്. അവ അത്ര സാങ്കേതിക തികവാര്ന്നതോ, ഉപയോഗപ്രദമോ അല്ലായിരുന്നെങ്കില് പോലും ഗവേഷകരുടെ ശ്രദ്ധ അവയിലേക്കെത്താന് കാരണമായി. സെക്കന്ഡറി ജനറേറ്ററില് നിന്നും പ്രചോദനം കൊണ്ട് ഹംഗറിയിലെ ഗാന്സ് ആന്ഡ് കമ്പനിയിലെ മാക്സ് ദേരി, ഓട്ടോ ബ്ലാത്തി, കാള് സിപ്പര്നോവ്സ്കി എന്നിവര് ചേര്ന്ന് പലതരം ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് നിര്മ്മിച്ചു. തുടര്ന്ന് 1885-ല് ബുഡാപെസ്റ്റില് നടന്ന ഹംഗേറിയന് നാഷണല് എക്സിബിഷനില് ഇന്നത്തെ വൈദ്യുത വിതരണ ശൃംഖലയുടെ ആദ്യ മാതൃക അവര് അവതരിപ്പിച്ചു. 1067 എഡിസണ് ബള്ബുകള് തെളിയിക്കാനായി 75 ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഉള്പ്പെട്ട ഒരു സംവിധാനമായിരുന്നു അത്[1].
ഗിബ്സ്-ഗല്വാര്ദ് ദ്വയത്തില് നിന്നും പ്രചോദനം കിട്ടിയവരില് പ്രധാനിയായ മറ്റൊരാളാണ് അമേരിക്കക്കാരനായ ജോര്ജ് വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ്. ഒരു വലിയ നഗരത്തിനുള്ള വൈദ്യുതി വിതരണത്തിനു ഒന്നെങ്കില് ആരം കൂടിയ ചെമ്പ് കമ്പി ഉപയോഗിക്കണം അല്ലങ്കില് കൂടിയ പ്രസരണ നഷ്ടം വഹിക്കണം എന്ന സത്യം അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കിയിരുന്നു. അതിനുള്ള പോംവഴി കൂടിയ വോള്ട്ടതയില് വൈദ്യുതി വിതരണം ചെയ്യുകയാണെന്നും അദ്ദേഹം തിരിച്ചറിഞ്ഞു. വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് 1884-ല് വില്യം സ്റ്റാന്ലി എന്ന എഞ്ചിനീയറെ പ്രശ്നം പഠിക്കാനായി നിയോഗിക്കുകയും 1885-ഓടെ ട്രാന്സ്ഫോര്മര് ഉപയോഗിച്ച് പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാനുള്ള ഒരു രൂപരേഖയും സ്റ്റാന്ലി തയ്യാറാക്കി. തുടര്ന്ന് ഒലിവര് ഷാലന്ബര്ജര്, ആല്ബര്ട്ട് ഷ്മിഡ് എന്നീ മറ്റ് രണ്ട് എഞ്ചിനീയര്മാരുടെ സഹായത്തോടെ വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് H ആകൃതിയില് മുറിച്ച ഇരുമ്പുകഷണങ്ങള് ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഒരു ട്രാന്സ്ഫോര്മര് നിര്മ്മിച്ചു. ആദ്യമേ ചുറ്റിവച്ച ചുരുളുകള്ക്കകത്തേക്ക് കോര് കടത്തിവെക്കാനായി, സ്റ്റാന്ലി കോറിന്റെ രൂപം E ആകൃതിയിലാക്കി. ഇന്നും ഇത്തരത്തിലാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് നിര്മ്മിക്കുന്നത്[1]. 1886-ല് വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് ഇലക്റ്റ്രിക്ക് കമ്പനി നിലവില് വന്നു. ഗിബ്സും ഗല്വാര്ദും സൃഷ്ടിച്ച ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ പേറ്റന്റുകള് വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് ആദ്യമേ വാങ്ങിയിട്ടുണ്ടായിരുന്നു. തുടര്ന്ന് പുതിയ രൂപവും അത് എണ്ണയില് മുക്കിവച്ച് തണുപ്പിക്കുന്ന രീതിയുമെല്ലാം വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് കമ്പനിയുടെ പേറ്റന്റുകളായി. 1886-ല് തന്നെ പുതിയ വ്യൂഹം വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തില് ഉപയോഗിക്കാന് തുടങ്ങി[5]. നയാഗ്രയിലെ 5,000 കുതിരശക്തിയുള്ള വൈദ്യുത നിലയമൊക്കെ അതിനെ തുടര്ന്നുണ്ടായതാണ്. 2000 കെ.വി.എ. ശേഷിയുള്ള ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളും തുടര്ന്നുണ്ടായി[1].
പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടവസാനിച്ചപ്പോഴേക്കും ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഘടനയിലും സാങ്കേതികവിദ്യയിലും പൂര്ണ്ണത നേടിയിരുന്നു. കൂടുതല് ശേഷിയാണ് പിന്നീടവ കൈവരിച്ചത്. ഇന്നത്തെ ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള്ക്ക് 1000000 കെ.വി.എ. വരെ ശേഷിയുണ്ടാവാറുണ്ട്.
[തിരുത്തുക] ഭാവി
കൂടുതല് കാന്തികശേഷിയുള്ള അക്രിസ്റ്റലീയ ലോഹങ്ങള് ഉപയോഗിക്കാന് കഴിഞ്ഞാല് ട്രാന്സ്ഫോര്മര് കോറുകള്ക്ക് മാറ്റമുണ്ടായേക്കാം. ചുരുളുകളില് തീരെ പ്രതിരോധമില്ലാത്ത അതിചാലകതാവസ്ഥ സാധാരണ താപനിലയില് സാധിക്കാന് കഴിഞ്ഞാല് അതിചാലക ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് പരമ്പരാഗത ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളെ നീക്കം ചെയ്തേക്കാം. അതിചാലക ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് താണ താപനിലയില് ഇന്നു തന്നെ സാധ്യമായിട്ടുണ്ട്. സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് സാങ്കേതിക വിദ്യകളിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളുടെ ഉപയോഗം തന്നെ അനാവശ്യമാക്കിയേക്കാം എന്നും കരുതപ്പെടുന്നു[1].
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformators (latīņu: transformare - pārveidot) - maiņstrāvas ierīce, kas paredzēta strāvas un sprieguma amplitūdas izmainīšanai bez būtiskiem zudumiem. Transformators nesatur kustīgas detaļas. Transformators sastāv no vismaz diviem tinumiem (sk. induktivitātes spole), kas induktīvās saites nodrošināšanai uztīti uz speciālas serdes (magnētvada) no feromagnētiska materiāla. Autotransformatoriem ir tikai viens tinums. Īpašām vajadzībām izmanto arī transformatorus bez serdes.
Dažādas jaudas barošanas transformatori.
[izmainīt šo sadaļu] Transformatora darbības princips
Transformatora darbība pamatojas uz elektromagnētiskās indukcijas parādību. Kad vienam no tinumiem (to dēvē par primāro tinumu) pieslēdz ārēju sprieguma avotu, caur šo tinumu plūstošā maiņstrāva rada magnētvadā mainīgu magnētisko plūsmu. Savukārt mainīgā magnētiskā plūsma inducē visos transformatora tinumos (t. sk. arī primārajā) elektrodzinējspēku (EDS), kas tieši proporcionāls attiecīgā tinuma (sekundārā tinuma) vijumu skaita attiecībai pret primārā tinuma vijumu skaitu. Ja sekundārie tinumi nav pieslēgti slodzei (transformators darbojas tukšgaitā), primārajā tinumā inducējas tāds EDS, kas gandrīz pilnīgi kompensē ārējā barošanas avota spriegumu, tādēļ primārajā tinumā plūst samērā niecīga strāva (to nosaka primārā tinuma induktīvā pretestība.
Ja kādu no sekundārajiem tinumiem pieslēdz slodzei, šajā tinumā sāk plūst strāva, kas savukārt arī rada magnētisko plūsmu magnētvadā, turklāt šī plūsma vērsta pretēji primārā tinuma radītajai. Tā rezultātā spriegumu jeb EDS kompensācija primārajā tinumā tiek izjaukta un primārajā tinumā sāk plūst strāva, kas palielinās tik ilgi, kamēr magnētiskā plūsma sasniedz iepriekšējo lielumu. Strāva sekundārajā tinumā apgriezti proporcionāla tā vijumu skaita attiecībai pret primārā tinuma vijumu skaitu. Spriegumu attiecība pirmajā tuvinājumā saglabājas tāda pati kā tukšgaitas režīmā.
Tādējādi, ja sekundārajā tinumā ir vairāk vijumu nekā primārajā, tas dos lielāku spriegumu un mazāku strāvu, nekā ārējais avots, kas pieslēgts primārajam tinumam (tas būs paaugstinošais transformators). Savukārt, ja sekundārajā tinumā ir mazāk vijumu nekā primārajā, tas dos mazāku spriegumu un lielāku strāvu - tas būs pazeminošais transformators. Vienā un tai pašā transformatorā var vienlaicīgi var būt gan paaugstinošie, gan pazeminošie sekundārie tinumi. Tinumus, kas paredzēti lielākām strāvām, tin no resnāka vada. Dažkārt elektrotehnikā lieto arī tādus transformatorus, kam primārā un sekundārā tinuma vijumu skaits ir vienāds - tie ir atdalošie transformatori.
Jāatceras, ka ar transformatoru var pārveidot tikai maiņstrāvu, līdzstrāvas pārveidošanai tie nav derīgi. Pieslēdzot transformatoram līdzstrāvu, sekundārajā tinumā spriegums inducējas tikai strāvas atslēgšanas brīdī. Ja sekundārajā tinumā vijumu ir ļoti daudz, tajā rodas augstsprieguma impulss, kas var radīt elektrisko dzirksteli starp tinuma izvadiem - ierīces, kas izmanto šo parādību, sauc par indukcijas spolēm.
[izmainīt šo sadaļu] Transformatoru tipi
Paaugstinošais augstsprieguma transformators ar izolētu sekundāro tinumu.
Barošanas (spēka) transformatorus iedala pēc to jaudas. Lieljaudas transformatorus izmanto elektrotīklos, tos iedala sausajos un eļļas transformatoros pēc dzesēšanas veida. Elektroaparatūras barošanai lieto samērā nelielas jaudas transformatorus. Barošanas transformatori var būt vienfāzes un trīsfāžu.
Bez barošanas transformatoriem ir arī dažādi speciāli transformatori - salāgošanas transformatori, impulstransformatori, bezserdes transformatori (sk. Teslas transformators).
Transformatori var būt paredzēti dažādām frekvencēm. Barošanas transformatori parasti ir paredzēti rūpnieciskajai frekvencei 50 Hz. Speciālas aparatūras barošanai lieto paaugstinātās rūpnieciskās frekvences (400Hz vai 1000Hz) transformatorus. Radiotehnikā lieto arī augstfrekvences (līdz 10000 Hz un vairāk) transformatorus.
Pēc sprieguma transformatorus iedala zemvoltīgos (tiem jebkura tinuma spriegums nepārsniedz 1000 V) un augstsprieguma transformatoros (virs 1000 V).
Pēc tinumu skaita transformatorus iedala autotransformatoros, divtinumu un daudztinumu transformatoros.
Pēc magnētiskās serdes veida ir transformatori ar plāksnīšu serdi, lentes serdi un presēta materiāla (piemēram, ferīta) serdi. Zemfrekvences transformatoru serdes izgatavo no plānām plāksnītēm, lai samazinātu virpuļstrāvu radītos zudumus. Augstfrekvences transformatoru serdes mēdz izgatavot no sapresēta feromagnētiska pulvera.
Pēc konstruktīvā izpildījuma transformatori iedalās bruņu serdes, stieņu serdes un toroidālos (gredzenveida) transformatoros.
Radioaparatūrā dažkārt izmanto ekranētus transformatorus, kam ir metālisks ekrāns, kas novērš parazītiskas induktīvās saites starp transformatoru un citiem radioelementiem.
[izmainīt šo sadaļu] Transformatoru praktiskā pielietošana
Vislielākā nozīme transformatoriem ir elektrotīklos, kur tos izmanto strāvas pārveidošanai, lai varētu pārvadīt elektroenerģiju lielos attālumos ar iespējami maziem zudumiem. Tā kā enerģijas zudumi vados to sasilšanas dēļ ir proporcionāli strāvas kvadrātam, izdevīgāk ir pārvadīt augstsprieguma strāvu, kurai pie tās pašas jaudas caurplūstošās strāvas vērtība ir mazāka. Savukārt gala lietotājiem strāvas spriegums ir jāpazemina, jo augstspriegums ir pārāk bīstams praktiskai lietošanai. Šīm vajadzībām izmanto paaugstinošos un pazeminošos transformatorus. Atdalošos transformatorus elektrotīklos lieto drošības palielināšanai.
Transformatorus lieto arī elektro- un radioaparatūras barošanai. Piemēram, televizorā ir nepieciešami visdažādākie spriegumi no dažiem voltiem tranzistoru un mikroshēmu barošanai līdz desmitiem kilovoltu tā kineskopa anoda barošanai. Mūsdienās spēka transformatorus barošanai lieto reti (galvenokārt portatīvos mazjaudas barošanas blokos, piemēram, mobilo telefonu lādētājos). Tā vietā izmanto impulsu barošanas avotus, kuros tīkla maiņstrāvu vispirms pārveido līdzstrāvā (sk. taisngriezis), ar kuru darbina augstfrekvences impulsģeneratoru. Tā radītos impulsus padod uz augstfrekvences transformatoru, kurš pārveido tos vajadzīgajos spriegumos. Šāds impulstransformators ir daudz mazāks un vieglāks par spēka transformatoru, kurš būtu nepieciešams tās pašas jaudas pārveidošanai. Tomēr impulsu barošanas avotiem ir arī trūkumi - tie ir sarežģītāki, darbā nedrošāki un rada lielākus elektromagnētiskos traucējumus.
Salāgošanas transformatorus lieto elektrisko ķēžu pretestības salāgošanai. Piemēram, skaņas pastiprinātāja izejai ir samērā liela pretestība (it sevišķi, ja tas konstruēts uz lampām, bet skaļrunim pretestība ir tikai daži omi. Tādēļ skaļruni šādam pastiprinātājam pieslēdz caur transformatoru.
Ļoti mazu vai ļoti lielu spriegumu vai strāvu mērīšanai izmanto mērtransformatorus. Sk. arī strāvmaiņi.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Į stulpą įtaisytas trifazis žeminimo transformatorius
Transformatorius yra prietaisas, pernešantis elektros energiją iš vienos grandinės į kitą per turinčius elektrinius laidininkus. Pasikeitusi srovė pirmojoje grandinėje sukuria kintantį magnetinį lauką; šis magnetinis laukas savo ruožtu indukuoja kintančią įtampą antrojoje grandinėje. Padidinus krūvį antrojoje grandinėje, ši gali priversti srovę tekėti transformatoriuje, tokiu būdu pernešti energiją iš vienos grandinės į kitą.
Transformatorių sudaro metalinis žiedas su pora vielos ričių
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformatrum generis quod saepe in urbibus invenitur in polo electrico situm.
Transformatrum est apparatus electricus qui sinit transformare amplitudinem signi electrici quae in circuitis electricis fluit. Hoc apparatus persaepe in urbibus inveniuntur in polis electricis, ubi fluxiones tensionis altae in fluxiones tensionis dimissae transformant.
Transformatra specialiter per legem Faradayicam et legem Amperianam fungitur, quae transformationes inter confluctuantes campos electricos, campos magneticos, et fluxiones electricas gubernant. In apparato, fluxio electrica alternans cuiusdam amplitudinis A1 primi circuiti transformatur in novam fluxionem amplitudinis A2 alteri circuiti. Haec res efficitur per campum magneticum ex primo circuito coortum, qui fluxionem in altero circuito efficit.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
3상의 강압 변압기
변압기(變壓器)는 유도성 전기 전도체를 통해 전기 에너지를 한 회로에서 다른 회로로 전달하는 장치를 말한다. 처음 회로의 변화하는 전류는 변화하는 자기장을 만들어 낸다. 또, 이 자기장은 2차 회로에서 변화하는 전압을 유도한다. 2차 회로에 부하를 더함으로써 전압기에서 전류를 만들어 한 회로의 에너지를 다른 회로로 전달할 수 있다.
트랜스라는 낱말은 변압기의 영어 낱말 트랜스포머(transformer)에서 비롯한 것이며, 일상 생활에서 자주 쓰인다. 도란스라는 발음은 일본식 영어로 잘못 쓰이는 낱말이다.
[편집] 등가 회로
변압기의 등가 회로 그림
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
სამფაზა დამადაბლებელი ტრანსფორმატორი
ტრანსფორმატორი (ლათ. transformo — გარდამქმნელი) — არის სტატიკური ელექტრომაგნიტური მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება ელექტრომაგნუტური ინდუქციის საშუალებით ცვლადი დენის წრედში ერთი ძაბვის მეორე ძაბვად გარდაქმნისთვის, სიხშირის შეუცვლელად და მცირე სიმძლავრის დანაკარგებით.
ტრანსფორმატორი შედგება ერთი ან რამდენიმე კოჭისაგან, რომელზეც დახვეულია იზოლირებული გამტარები და მოქცეულია ერთიან მაგნიტურ ველში. ეს გამტარები დახვეულია მაგნიტურ გულანაზე, რომელიც დამზადებულია ფერომაგნიტური მასალისაგან. თუ ტრანსფორმატორი შედგება ერთი კოჭისაგან მას ავტოტრანსფორმატორი ეწოდება.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Simbolo circuitale del trasformatore
Il trasformatore è una macchina elettrica statica (perché non contiene parti in movimento) appartenente alla categoria più ampia dei convertitori. In particolare il trasformatore consente di convertire i parametri di tensione (simbolo V unità di misura [V] volt) e corrente (simboli I unità di misura [A] ampere) in ingresso rispetto a quelli in uscita, pur mantenendo costante la quantità di potenza elettrica (a meno delle perdite per effetto dell'isteresi e delle correnti parassite). Il trasformatore è una macchina in grado di operare solo in corrente alternata, perché sfrutta i principi dell'elettromagnetismo legati ai flussi variabili.
Il trasformatore ha importanza fondamentale nel mondo di oggi: senza di esso le grandi reti di trasporto dell'energia elettrica che collegano le centrali elettriche a milioni di industrie e di case non potrebbero funzionare. E' stato uno dei motivi principali della vittoria della corrente alternata di Tesla nella famosa guerra delle correnti contro Edison.
Introduzione [modifica]
Le enormi quantità di energia elettrica richieste dalla società moderna fanno sì che questa debba essere prodotta in grandi quantità presso centri di produzione denominati centrali elettriche. Un parametro utile per determinare la dimensione e la quantità di energia prodotta da una centrale è la potenza (simbolo P unità di misura W) la quale può variare dalle decine di kW (1 kW = 1000 W) di piccole centrali idroelettriche o solari alle centinaia di MW (1 MW = 1.000.000 W) delle grandi centrali termoelettriche e nucleari. Questa energia deve essere trasportata anche per centinaia di km. La potenza elettrica è legata in maniera diretta ai parametri di tensione e corrente, secondo la formula
dove , detto fattore di potenza, è il correttivo dovuto allo sfasamento.
Trasformatore di media tensione su palo in una zona rurale. Alla sommità del palo si vede l'arrivo dei tre fili della media tensione con isolatori in vetro,appena sotto si vedono gli scaricatori per le sovratensioni di origine atmosferica, alla cui altezza partono anche due cavi di uscita verso le utenze in bassa tensione. A sinistra sopra il trasformatore è visibile il serbatoio dell'olio di raffreddamento.
Ciò significa che a parità di potenza aumentando la tensione V diminuisce la corrente I (e si deve mantenere più vicino possibile al valore unitario. (Vedi la voce Rifasamento). Ciò è molto importante in quanto la corrente I genera al suo passaggio nei conduttori elettrici calore (Effetto Joule), più la corrente è alta e più calore si genera; per ovviare a questo bisogna aumentare la sezione dei conduttori, ma viene da sé che c'è un limite economico e tecnologico nel dimensionamento delle linee elettriche, legato anche al fenomeno della caduta di tensione delle linee stesse. Al fine quindi di abbassare la corrente I si effettua una trasformazione aumentando la tensione V a parità di potenza P. Naturalmente diminuendo le distanze da percorrere e la potenza da trasportare viene anche meno l'esigenza di avere tensioni alte, se a questo si associa l'altra esigenza che è quella di avere per l'uso domestico e industriale un livello di tensione compatibile con le esigenze di sicurezza ne conviene che dalla produzione alla distribuzione è opportuno effettuare un numero adeguato di trasformazioni verso tensioni più basse.
La macchina che si occupa di effettuare tali trasformazioni è appunto il trasformatore. A titolo di esempio citiamo alcune delle tensioni tipiche di esercizio degli impianti elettrici ovvero:
230 V - tensione per usi domestici
400 V - tensione per uso industriale
15/20 kV (15.000 ÷ 20.000 V) tensione di esercizio delle reti elettriche di distribuzione secondaria (Lunghezza alcune decine di km)
132/150/220/380 kV tensione di esercizio delle linee elettriche di distribuzione primaria (Lunghezza alcune centinaia di km)
0,5/1 MV tensione di esercizio delle linee elettriche di interconnessione su lunghissime percorrenze (Lunghezza alcune migliaia di km)
Invenzione [modifica]
Fra le principali tappe che hanno portato all'attuale trasformatore ricordiamo:
Michael Faraday inventò il 29 agosto 1831 l'anello a induzione, il primo trasformatore. Egli lo usò però solamente per dimostrare i principi dell'induzione elettromagnetica e non ne intravide un uso pratico.
Lucien Gaulard e John Dixon Gibbs presentarono a Londra nel 1881 un dispositivo chiamato generatore secondario e vendettero l'idea alla società americana Westinghouse. Fu il primo trasformatore di uso pratico, ma impiegava un nucleo lineare, abbandonato poi in favore del nucleo circolare. Fu anche presentato a Torino nel 1884, dove fu adottato per un sistema di illuminazione.
William Stanley, un ingegnere della Westinghouse, costruì un modello di trasformatore nel 1885 dopo che George Westinghouse acquistò l'invenzione di Gaulard e Gibbs. Egli utilizzò per il nucleo due ferri sagomati a forma di E ed il modello entrò in commercio nel 1886.
Ottó Bláthy, Miksa Déri e Károly Zipernowsky, ingegneri ungheresi della società Ganz di Budapest svilupparono nel 1885 un efficiente modello "ZBD" basato sul progetto di Gaulard e Gibbs.
Nikola Tesla nel 1891 inventò la bobina di Tesla, un trasformatore risonante con avvolgimenti sintonizzati in aria per produrre altissime tensioni ad alta frequenza.
Costruzione e principio di funzionamento [modifica]
Schema di principio
Il trasformatore più semplice è costituito da due conduttori elettrici (solenoidi) avvolti su un anello di materiale ferromagnetico detto nucleo magnetico. L'avvolgimento al quale viene fornita energia viene detto primario, mentre quello dalla quale l'energia è prelevata è detto secondario. I trasformatori sono macchine reversibili, per cui questa classificazione non corrisponde ad un avvolgimento fisico unico.
Quando sul primario viene applicata una tensione elettrica alternata sinusoidale, per effetto dell'induzione magnetica si crea nel nucleo un flusso magnetico con andamento sinusoidale. Per la legge di Faraday-Neumann-Lenz, questo flusso variabile induce nel secondario una tensione sinusoidale.
La tensione prodotta nel secondario è proporzionale al rapporto tra il numero di spire del primario e quelle del secondario secondo la relazione:
dove Vp è la tensione applicata sul primario, Vs la tensione indotta sul secondario, Np il numero di spire del primario e Ns il numero di spire del secondario, k0 è chiamato rapporto di trasformazione.
Per una tensione sinusoidale di ampiezza massima Em il valore efficace E vale:
Trascurando le perdite, la relazione tra tensione, numero di spire, intensità di flusso e sezione del nucleo è data dalla relazione:
Dove E è il valore efficace (RMS) della tensione indotta, f è la frequenza in Hertz, N è il numero di spire dell'avvolgimento al quale si fa riferimento, S è la sezione del nucleo (in m2) e B è il valore dell'induzione in Tesla.
Dal trasformatore ideale al reale [modifica]
Per trasformatore ideale in figura si assume la convenzione degli utilizzatori alla porta 1 (primario) e quella dei generatori alla porta 2 (secondario). Questo è governato dalle equazioni simboliche:
dove k0 è il rapporto di trasformazione.
Un trasformatore reale approssima quello ideale quando:
la riluttanza del nucleo è nulla (cioè, la permeabilità del nucleo è infinita)
le perdite nel nucleo sono nulle (cioè, le perdite nel ferro per correnti parassite e isteresi magnetica)
gli avvolgimenti hanno accoppiamento perfetto (assenza dei flussi dispersi)
le resistenze degli avvolgimenti sono nulle (assenza delle perdite per effetto Joule)
Riluttanza del nucleo non nulla [modifica]
Usiamo l'ipotesi di accoppiamento perfetto cosi da concatenare lo stesso flusso di induzione magnetica:
Le tensioni ai morsetti coincidono con le f.e.m. indotte valgono:
Considerando il funzionamento a vuoto, posso scrivere:
con I1μ detta corrente di magnetizzazione. Possiamo ricavare:
da cui considerando il funzionamento a carico, per il secondo principio di Kirchhoff
risolvendo e sostituendo la precedente equazione ottengo:
quindi la relazione che lega tensioni e correnti del trasformatore ideale diviene:
Perdite nel nucleo non nulle [modifica]
Oltre alla corrente di magnetizzazione va aggiunta la componente dovuta a perdite per isteresi e correnti parassite detta corrente a vuoto:
così la relazione che lega tensioni e correnti del trasformatore ideale diviene:
Per considerare le perdite per isteresi e correnti parassite che si producono nel nucleo.
Accoppiamento non perfetto tra gli avvolgimenti [modifica]
L'accoppiamento imperfetto tra gli avvolgimenti è dovuto a linee di flusso che abbandonano il nucleo per richiudersi attraverso percorsi in aria, si avranno cosi altri 2 flussi:
flusso di dispersione al primario Φ1d
flusso di dispersione al secondario Φ2d
posso definire:
reattanza di dispersione a primario
reattanza di dispersione a secondario
Resistenza degli avvolgimenti non nulle [modifica]
Considera la resistenza dei conduttori che costituiscono gli avvolgimenti R1 e R2 poste in serie con le perdite per accoppiamento non perfetto.
Schema completo equivalente [modifica]
Eliminate tutte le ipotesi di idealità, le f.e.m. indotte dal solo flusso di mutua induzione
mentre le differenze di potenziale effettivamente presente alle porte del trasformatore reale valgono:
ricordando il rapporto di trasformazione:
ottengo relazione che lega tensioni e correnti del trasformatore reale:
queste equazioni descrivono il comportamento del trasformatore reale.
Il trasformatore reale [modifica]
Trasfomatore trifase a bagno d'olio privo del contenitore
Il trasformatore converte la tensione entrante in un valore differente, ma senza aumentare la potenza. Il prodotto di tensione per corrente tra i due circuiti è uguale:
VpIp = VsIs
Fattori influenti sul rendimento [modifica]
Un trasformatore reale però non è una macchina perfetta e per questo presenta delle perdite, ovvero la potenza assorbita dal primario è sempre superiore a quella fornita dal secondario. I diversi motivi di perdita sono:
Effetto Joule prodotto dalla corrente che scorre negli avvolgimenti (dette perdite nel rame);
Induzione di correnti parassite nel nucleo che possono a loro volta dissipare energia per effetto Joule (dette perdite nel ferro);
Perdita di flusso magnetico al di fuori del nucleo che può indurre correnti su oggetti vicini al trasformatore;
Perdite per isteresi magnetica (sono perdite nel ferro);
Perdite per movimenti meccanici dovuti a forze magnetiche o magnetostrizione, solitamente percettibili come il classico ronzio del trasformatore;
Forme [modifica]
Piccolo trasformatore toroidale
La forma può essere quella di:
Toro trasformatori toroidali
Quadrata o di due rettangoli uniti per un lato, gli avvolgimenti sono posti sul lato comune
Accorgimenti [modifica]
Per ridurre l'effetto dei vari elementi che inficino il rendimento del trasformatore si:
Avvolgimenti come caratteristiche devono avere:
Minor numero di spire possibile
Lunghezza minore, il filo dell'avvolgimento deve essere di lunghezza minore possibile, generalmente questo è un dato dato dal nucleo, che deve cercare d'avere una sezione della colonna del nucleo, di sezione quadrata o (meglio ancora, dove possibile) circolare per minimizzare la lunghezza complessiva del filo.
Nucleo, come caratteristica devono avere:
Sezione adeguata
Una lunghezza minore possibile
Essere in materiale ferromagnetico che abbia una resistenza elettrica il più possibile alta, per minimizzare le perdite per effetto Joule e una forza coercitiva il più possibile bassa, per avere un ciclo di isteresi il più possibile stretto (e quindi delle perdite magnetiche minori possibili).
Struttura il nucleo per impedire che circolino correnti parassite non è realizzato in metallo compatto, ma è costituito da sottili lamierini (lamierini di acciaio magnetico al silicio) incollati a formare pacchetti, mentre nei trasformatori operanti a frequenze elevate, il nucleo è costituito da polveri metalliche agglomerate con collanti
Raffreddamento il raffreddamento è ricercato soprattutto nei trasformatori che devono fornire un'elevata energia e che pur avendo un rendimento elevatissimo, la potenza dissipata è comunque notevole e la si deve dissipare per evitare il surriscaldamento del trasformatore:
Aria, il trasformatore non ha nessun dispositivo per il raffreddamento, soluzione tipica dei normali trasformatori civili e per le piccole potenze.
Bagno d'olio lavorano in un bagno di olio dentro involucri metallici opportunamente sagomati per facilitare la dispersione del calore
Bagno d'olio forzata rispetto al sistema in bagno d'olio sono previste anche delle pompe per la circolazione forzata dell'olio e un sistema di ventilatori esterni per aumentare l'asportazione di calore
La potenza assorbita da queste funzioni accessorie è considerata tra le perdite.
Studio e prove sul trasformatore [modifica]
Funzionamento a vuoto [modifica]
Si ha quando non ci sono carichi alimentati dal circuito secondario, quindi I2 = 0 e quindi è anche nulla anche I12 mentre circola solo corrente nella prima parte del circuito primario quindi I1 = I10.
Ricordando lo schema di trasformatori reali dove:
definisco impedenza a vuoto al primario
si trascura:
tipicamente di un fattore 1000.
la resistenza e l'induttanza al secondario non sono attraversate da corrente quindi vengono sostituite con un corto circuito.
si ottiene così lo schema di funzionamento a vuoto (sopra riportato).
Questo schema ci da un'idea delle perdite nel ferro perché legate all'impedenza Z10 e quindi della relativa perdita di potenza che ci sarà utile per il calcolo del rendimento del trasformatore.
Funzionamento in corto circuito [modifica]
Si ha una configurazione di corto circuito quando si sostituisce il carico con un corto circuito: in questo caso si annullerà la tensione U2 = 0 e le correnti vengono chiamate correnti di cortocircuito (la tensione U1 dovrà essere opportunamente ridotta per non generare correnti che guastino il trasformatore):
Per l'analisi del trasformatore in corto circuito, partendo dalla configurazione di trasformatore reale, si riportano al primario la resistenza e l'induttanza del secondario, mettendole in parallelo con Z10 e in serie con R1 e jX1
Adesso prendiamo in considerazione la prima parte dello schema proposto e definiamo l'impedenza al primario:
dove:
R1C è definita resistenza in corto circuito a primario
X1C è definita reattanza in corto circuito a primario
le resistenze e le induttanze del primario sono considerate in serie:
ricordo che tipicamente di un fattore 1000 e quindi viene trascurata.
Considerando la parte di destra dello schema, possiamo trasportare l'impedenza del primario al secondario e ottenere:
dove:
R2C è definita resistenza in corto circuito a secondario
X2C è definita reattanza in corto circuito a secondario
In conclusione il funzionamento in corto circuito è dipendente dalle impedenze al primario e al secondario , , quindi la potenza assorbita dal trasformatore in corto circuito è legata alle perdite dovute alle resistenze quindi alle perdite nel rame; questa considerazione ci sarà utile per il calcolo del rendimento del trasformatore.
Prova a Vuoto [modifica]
La Prova a vuoto serve per determinare i componenti del circuito equivalente del ramo magnetizzante (trasversali), visti dal lato primario, le Perdite nel Ferro dovute al nucleo ferromagnetico e la caratteristica a vuoto della macchina.
Lo schema prevede l'utilizzo dei seguenti strumenti da collegare al primario:
Un Frequenzimetro, per controllare che la frequenza sia sempre quella nominale;
Un Variac, per regolare la tensione per ogni lettura da svolgere;
Tre Amperometri;
Un Voltmetro;
Due Wattmetri in inserzione Aron oppure tre wattmetri.
La prova viene svolta nel seguente modo:
Viene alimentato il trasformatore alla frequenza nominale e con una tensione leggermente superiore alla tensione nominale : ad esempio
Tramite un Variac o (Autotrasformatore) viene abbassata gradualmente la tensione di alimentazione fino al valore 0, effettuando per ogni tensione diverse letture di Corrente e Potenza, riportando il tutto in una tabella.
Con i dati ricavati è possibile costruire dei grafici e determinare graficamente il valore della
I grafici sono:
Dai grafici è possibile determinarsi i valori nominali di corrente, potenza e cos(φ) (tutti riferiti al funzionamento a vuoto) in corrispondenza del valore della tensione nominale di funzionamento. In particolare: il valore di potenza nominale a vuoto ricavato dal grafico è proprio il valore di Pf.
Perdite e rendimento [modifica]
I trasformatori reali presentato due tipi di perdite:
perdite nel rame dovute all'effetto Joule che si manifesta negli avvolgimenti percorsi da corrente:
perdite nel ferro dovute al nucleo ferromagnetico (perdite per isteresi e correnti parassite):
quindi definiamo il rendimento:
dove:
Pu potenza utile al secondario
Pd potenza disponibile al primario
Da ricordare che il rendimento è funzione della condizione di carico (vedi anche: Rifasamento, φ), ossia di quanto sia sfasata la corrente al secondario, l'angolo φ che forma con al tensione al secondario.
Il trasformatore è la macchina elettrica a maggiore rendimento, dove più un trasformatore è grande, maggiore è il suo rendimento: i trasformatori di potenza molto piccola (da 1 a 10 Watt) hanno una efficienza dell'80% appena, mentre i trasformatori più grandi (oltre i 20 kW) arrivano ad un rendimento del 99,98% circa, inoltre il rendimento massimo per ogni singolo trasformatore lo si ha ai 3/4 del suo carico massimo.
Configurazione in parallelo [modifica]
Porre due trasformatori in parallelo è giustificato da queste esigenze:
Variabilità del carico: non sarà sempre richiesta la potenza nominale di progetto sulla rete (es: esigenze domestiche o industriali sono variabili a seconda delle ore della giornata) così da abbassare sensibilmente il rendimento del trasformatore quando questo lavori lontano dalle condizioni di progetto.
Sicurezza: nel caso di guasto di uno dei due trasformatori non risulta compromessa del tutto l'erogazione della rete (black out)
Manutenzione: si possono effettuare operazioni di manutenzione sui trasformatori disattivandoli alternativamente senza dover interrompere completamente l'erogazione del servizio.
Condizioni di funzionamento in parallelo [modifica]
La configurazione di due trasformatori in parallelo impone:
Condizioni sulle tensioni e sulle correnti:
Che il trasformatore lavori più vicino alla condizione di massimo rendimento:
se
Dalla precedente condizione si ha che i due trasformatori lavorino entrambi alla loro potenza nominale, quella massima consentita di progetto:
Per poter verificare la precedente condizione si deve avere che le due correnti in uscita dai trasformatori siano in fase tra loro.
I due trasformatori debbono avere i rapporti di trasformazione uguali (condizione di utilizzo a vuoto)
Devono avere i triangoli di corto circuito uguali (condizione di funzionamento in corto circuito).
Tra i valori nominali di tensione e corrente sussistono le relazioni:
La potenza nominale è legata alle tensioni e correnti nominali dalle relazioni:
per il monofase
per il trifase
Tipi [modifica]
Un trasformatore raffreddato ad olio con primario a 10 kV e secondario a 220 V, risalente agli anni sessanta
Sebbene basati sullo stesso principio, esistono trasformatori di tutte le dimensioni, da quelli grandi pochi millimetri usati in elettronica a grandi macchine alte diversi metri e con potenze di gigawatt usati nella distribuzione di energia elettrica.
La classificazione può essere fatta in base alla potenza trasferita, al rapporto di trasformazione, al fatto che primario e secondari siano isolati, al tipo di segnale su cui operano.
Di tensione (TV) [modifica]
È il trasformatore classico descritto precedentemente. La tensione sul secondario è costante e determinata dal rapporto nel numero di spire. Si può ulteriormente suddividere questa categoria in trasformatori riduttori o elevatori a seconda che il rapporto di tensione sia in aumento o in diminuzione. Gli avvolgimenti possono avere prese intermedie che permettono di decidere all'installazione tra diversi rapporti, per esempio per utilizzare una apparecchiatura su reti elettriche a diversa tensione nominale. Le prese intermedie sul secondario, oppure avvolgimenti secondari aggiuntivi, permettono di avere a disposizione diversi valori di tensione contemporaneamente.
Di isolamento [modifica]
Sono trasformatori con rapporto unitario (o leggermente maggiore per compensare le perdite) ma con isolamento elettrico tra gli avvolgimenti particolarmente curato. Sono usati per disaccoppiare la massa di un apparecchio di misura dalla massa del circuito in esame quando entrambi siano messi a terra. La separazione tra gli avvolgimenti viene generalmente assicurata mediante doppio isolamento oppure per mezzo di uno schermo metallico messo a terra.
Possono essere anche usati per aumentare la sicurezza delle apparecchiature mediche connesse alla rete, ma in questo caso il trasformatore deve essere conforme anche alla norma IEC 65558-2-15, specifica per l'applicazione in locali adibiti ad uso medico. Tra le caratteristiche peculiari, la potenza di uscita non può superare 10 kVA e, se viene utilizzato per alimentare più di un apparecchio medicale contemporaneamente, deve essere dotato di un dispositivo di controllo permanente dell'isolamento non disinseribile.
Trasformatore trifase [modifica]
Sono macchine in grado di convertire una tensione trifase e sono comunemente usati nella rete di distribuzione elettrica. Possono essere costituiti da tre trasformatori monofasi indipendenti, ma spesso sono realizzati con tre avvolgimenti primari e tre secondari montati su un unico nucleo con tre rami paralleli. Gli avvolgimenti possono essere collegati a stella (sigla Y per alta tensione - sigla y per bassa tensione), a triangolo (sigla D per alta tensione - sigla d per bassa tensione) o a zig-zag (sigla Z per alta tensione - sigla z per bassa tensione). Vengono di solito abbinati a degli Isoltester o chiamati anche Controllori di isolamento che permettono di regolare tramite pannello sinottico le varie soglie di resistenza verso terra.
Nel caso si debbano mettere in parallelo due o più trasformatori trifase bisogna, preventivamente, accertarsi che appartengano antrambi al medesimo gruppo. Il gruppo di un trasformatore trifase si definisce come l'angolo di ritardo della bassa tensione rispetto all'alta tensione assumendo come senso antiorario in senso di rotazione dei vettori di tensioni. Solo in questo caso siamo certi di non collegare in cortocircuito i due trasformatori che vogliamo mettere in parallelo. Nei trasformatori commerciali i gruppi più utilizzati sono quattro. Elenchiamoli.
Gruppo 0 (nessun sfasamento tra primario e secondario)
Gruppo 5 (sfasamento di 150° tra primario e secondario)
Gruppo 6 (sfasamento di 180° tra primario e secondario)
Gruppo 11 (sfasamento di 330° tra primario e secondario)
Questo angolo di ritardo è dovuto al diverso montaggio degli avvolgimenti del trasformatore. Per fare un semplice esempio se gli avvolgimenti sono stati collegati a stella (sia del primario che del secondario) possiamo avere un trasformatore sia con gruppo 0 sia con gruppo 6. Nel caso uno dei due sia collegato a triangolo e l'altro a stella possiamo avere un trasformatore sia con gruppo 5 sia con gruppo 11.
Autotrasformatore [modifica]
Per approfondire, vedi la voce autotrasformatore.
È un trasformatore con un unico avvolgimento a più prese intermedie.
Trasformatore variabile
Trasformatore variabile o variac [modifica]
Sono autotrasformatori in cui la presa intermedia è un contatto strisciante sull'avvolgimento primario: questi apparecchi possono fornire in uscita una tensione regolabile praticamente con continuità tra zero e il valore massimo. Il Variac è un marchio registrato da General Radio.
Di corrente (TA) [modifica]
Forniscono sul secondario una corrente proporzionale alla corrente circolante nel primario. Sono spesso usati nei sistemi di misura per correnti elevate al fine di ridurle a valori più facilmente misurabili. Sono costituiti da un nucleo toroidale al cui interno passa il cavo (anche isolato) su cui compiere la misura e su cui è avvolto il filo del secondario. È importante che il secondario sia sempre in cortocircuito sullo strumento di misura per evitare la formazione di tensioni pericolosamente elevate. Sono usati nei sensori di una pinza amperometrica.
A corrente costante [modifica]
Questi trasformatori mantengono costante entro certi limiti la corrente fornita sul secondario piuttosto che la tensione. In pratica la tensione prodotta si regola automaticamente per mantenere una corrente costante sul carico. Sono costituiti da nucleo interrotto da un traferro la cui apertura è regolata da una sezione mobile del nucleo tirata da un contrappeso. La presenza del traferro determina un aumento della riluttanza, ovvero il rapporto tra la forza magnetomotrice generata dal primario e il flusso di induzione prodotto nel nucleo.
Quando il circuito secondario assorbe troppa corrente, le forze elettromagnetiche provocano l'allargamento del traferro, da cui ne deriva una diminuzione del flusso e quindi la diminuzione della tensione indotta.
Questi trasformatori sono usati per alimentare le lampade di illuminazione pubblica collegate in serie a corrente costante.
Versioni con traferro regolabile manualmente sono usati nelle saldatrici elettriche: in questo caso l'apertura del traferro non è automatica ma impostata dall'utilizzatore con una manopola. La corrente è quindi limitata ad un valore prefissato ma non regolata.
Risonante [modifica]
Un trasformatore risonante opera alla frequenza di risonanza di uno (o più) avvolgimenti, solitamente il secondario, sfruttando la capacità parassita fra una spira e l'altra dell'avvolgimento. Se il primario è alimentato con una tensione periodica ad onde quadre o dente di sega, ad ogni impulso viene fornita energia sul secondario, che sviluppa progressivamente una tensione molto elevata alla frequenza di risonanza del circuito oscillante. La tensione prodotta è limitata da fenomeni di scarica distruttiva fra le spire dell'avvolgimento risonante e la corrente è molto più elevata di quella ottenuta dai generatori elettrostatici come il Generatore Van de Graaff e il Generatore Wimshurst. Di solito questi trasformatori lavorano a frequenze piuttosto elevate, per cui non hanno bisogno di nucleo magnetico. La bobina di Tesla è un tipico trasformatore risonante.
Di impulso [modifica]
Un trasformatore di impulso è ottimizzato per trasferire un impulso rettangolare. Modelli di piccola potenza (detti di segnale) sono usati in elettronica digitale e telecomunicazioni, in genere per adattare i circuiti alle linee di trasmissione e per attivare triac o scr. Modelli di medie dimensioni sono usati per controlli su circuiti di potenza, come per esempio per innescare i flash fotografici.
Per limitare la distorsione nella forma dell'impulso, il trasformatore deve avere basse perdite, bassa capacità distribuita ed alta induttanza a circuito aperto. Nei modelli di potenza deve essere bassa la capacità di accoppiamento tra primario e secondario, per proteggere i circuiti collegati al primario dagli impulsi di elevata tensione creati dal carico. Per la stessa ragione deve essere elevato l'isolamento.
La qualità di un trasformatore di impulso è determinabile con il prodotto tra la tensione di picco e la durata dell'impulso (o più esattamente l'integrale dell'impulso). Più alto è il valore, maggiore è il costo del trasformatore.
D'uscita [modifica]
Questo tipo di trasformatore è utilizzato solitamente come adattatore d'impedenza. Normalmente è usato negli amplificatori audio valvolari per adattare l'alta impedenza dei tubi d'uscita con la bassa impedenza dell'altoparlante. Infatti, solitamente, per questo tipo di trasformatori non viene definito direttamente il rapporto di trasformazione N delle tensioni ma il rapporto delle impedenze tra primario e secondario. Dal punto di vista matematico risulta che:
con e le impedenze del primario e del secondario.
Inoltre, in questa specifica applicazione, svolge anche il compito di separare la componente continua da quella alternata. Dal punto di vista costruttivo è come un normale trasformatore monofase con degli accorgimenti particolari. Prima di tutto il materiale dei lamierini: si usano solitamente lamierini con percentuale di silicio, però a grani orientati, oppure altri materiali più costosi (permalloy, etc.). Un altro accorgimento che si pratica è quello di intercalare il primario con il secondario, in modo tale da aumentare l'accoppiamento tra gli avvolgimenti e diminuire la capacità parassita (e quindi estendere la banda passante) degli avvolgimenti. Nei trasformatori d'uscita per stadi single end occorre aggiungere del traferro (aria o carta) al nucleo in modo tale da evitare premature saturazioni, visto che in questa configurazione l'avvolgimento primario è attraversato dalla corrente continua del tubo in un solo senso e non in due (ma opposti) come in quelli per push-pull, i quali non richiedono il traferro. In un amplificatore audio è un componente fondamentale, in quanto se di scarsa qualità può limitare pesantemente le prestazioni.
Rotante [modifica]
Parte fissa di un trasformatore rotante a 6 canali usato in un videoregistratore a 6 testine.
Parte rotante del trasformatore, con visibili tre delle sei testine.
Un trasformatore rotante è un tipo specializzato di trasformatore, usato per accoppiare segnali elettrici tra due parti rotanti tra di loro. un trasformatore rotante permette di superare i difetti tipici degli anelli collettori, come attrito, frizione, intermittenza del contatto e limitazione della velocità di rotazione.
Un trasformatore rotante è costruito con gli avvolgimenti primari e secondari in metà separate, montate poi una di fronte all'altra. La connessione tra le due metà degli avvolgimenti è assicurata dal flusso magnetico che fornisce l'induttanza reciproca dal primario al secondario.
L'uso più comune dei trasformatori rotanti è nei videoregistratori, per la trasmissione dei segnali di pilotaggio delle testine video montate su un tamburo rotante. La maggior parte dei videoregistratori richiede più di un segnale, e in questo caso si usano trasformatori rotanti a più canali, con più avvolgimenti concentrici. Nella foto si vede un trasformatore rotante con 6 avvolgimenti individuali.
Un altro uso è per trasmettere segnali dai sensori di coppia sui motori elettrici, per controllarne la velocità e la coppia generata tramite feedback.
Ricerca [modifica]
Fino al 1965 è stata opinione scientificamente condivisa che il trasformatore in corrente continua fosse impossibile da realizzare, in quell'anno un gruppo di ricercatori della General Electric guidati dal premio Nobel (1973) Ivar Giaever riuscirono nell'impresa, come conseguenza di studi sulla superconduttività a bassa temperatura. L'applicabilità pratica e su larga scala di questa scoperta comunque non è ancora stata conseguita, gli studi intanto proseguono nel campo della superconduttività ad alta temperatura.
Voci correlate [modifica]
Relè di Buchholz
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Þriggja fasa spennubreytir á staur.
Spennubreytir eða straumbreytir, oft kallaður spennir, er raftæki sem notar riðstraum til að mynda span í rafrás, sem síðan er notað til að mynda rafspennu í annari rafrás. Þannig flyst orka milli rafrása, sem vinna á misjafnri spennu, t.d. er algengt að raftækjum fylgi spennubreytir, sem lækkar netspennuna, 230 volt í 9 eða 12 volt, sem raftækið vinnur með. Reynt er að hanna spennubreyta þ.a. sem minnst af orkunni tapist sem varmi.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Sebuah transformator (atau yang lebih dikenal dengan nama trafo) adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Utcai transzformátor Melbourne-ben (Ausztrália)
A transzformátor egy villamos gép, amely két áramkör között, elektromágneses úton energiát közvetít. A két áramkör közül azt, ahonnan az energia érkezik, primer áramkörnek, vagy primer oldalnak nevezzük, a másik áramkör a szekunder áramkör vagy szekunder oldal. Mozgó alkatrészt nem tartalmaz.
Működése során a transzformátor primer oldalán a váltakozó áram a nyitott vagy zárt vasmagban váltakozó mágneses fluxust kelt, ami a szekunder áramkörben feszültséget indukál. A szekunder oldalra villamos terhelést kapcsolva megindul a szekunder áram, és ezzel valósul meg az energiaátvitel. A működés alapfeltétele a primer oldali váltakozóáramú táplálás, mivel csak a változó mágneses fluxus képes a szekunder oldalon feszültséget kelteni.
A működési alapelvekből adódik az is, hogy a két áramkörben a frekvencia azonos, míg a primer és szekunder oldali feszültségek aránya igen jó közelítéssel a megfelelő oldali tekercsek menetszámainak arányával egyezik meg. A transzformátorok hatásfoka a gyakorlatban is közel 100%, így a primer és szekunder oldali teljesítmények szinte megegyeznek. Ebből adódik, hogy a primer és szekunder oldali áramok aránya nagyon jó közelítéssel a menetszámáttétel reciprokával arányos.
A transzformátort leggyakrabban a nagy teljesítményű (erőátviteli) villamos hálózatokban használják a feszültségszint megváltoztatására. Ennek jelentősége abban áll, hogy azonos teljesítményt magasabb feszültségű átviteléhez kisebb áramra van szükség, így az átviteli hálózat ohmos veszteségei jelentősen csökkenthetők, és így lehetővé válik a villamos energia nagy távolságokra történő gazdaságos továbbítása. További fontos alkalmazás két áramkör galvanikus leválasztása, illetve az impedancia megváltoztatása.
Kidolgozása [szerkesztés]
Michael Faraday 1831-ben határozta meg az elektromágneses indukció törvényeit.
Az első energia-átvitelre alkalmas transzformátort Bláthy Ottó, Zipernowsky Károly és Déri Miksa szabadalmaztatta 1885-ben. A ZBD jelű transzfomátorok a Ganz gyárban készültek Budapesten.
1 fázisú transzformátor felépítése
Elvi felépítés [szerkesztés]
Két tekercs helyezkedik el egy közös vasmagon. A bemenő oldalit primer; a kimenő oldalit szekunder tekercsnek nevezik.
A transzformátort burkolat védi, amely elszigeteli a környezettől; viszont rontja annak hőelvezetését. A tekercsek közötti szigetelés fontos szerepe, hogy megakadályozza a menetek zárlatát.
Az ideális működés [szerkesztés]
A kölcsönös indukció elvén alapul. Ideális esetben a primer és a szekunder tekercsek között a csatolás tökéletes, azaz mindkét tekercs ugyanazt a mágneses fluxust (Φ) veszi körül. Ekkor a Faraday-féle indukciós törvény alapján (Maxwell II. egyenlete) az N2 menetű szekunder tekercsbe indukált feszültség:
A primer tekercs is ugyanezt a fluxust veszi körül, azaz
A második egyenletet az elsővel elosztva kapjuk azt, hogy a két feszültség hányadosa mindenkor a két menetszám hányadosával egyezik meg, azaz
Az ideális transzformátor áramáttételét Maxwell I. egyenlete alapján határozhatjuk meg. Ez kimondja, hogy bármely zárt térbeli hurokra a mágneses térerősség vonalmenti integrálja megegyezik a zárt hurok által meghatározott felületen átfolyó áramok összegével. (Feltételeztük, hogy az úgynevezett eltolási áramok elhanyagolhatóak.) Ideális csatoláshoz közel végtelen permeabilitású vasra van szükség, így feltételezhetjük, hogy a mágneses térerősség a vason belül közel zérus. Ezzel egy tetszőleges, mindenhol a vasban futó zárt hurokra felírt egyenlet a következő alakra egyszerűsödik:
N1 * I1 + N2 * I2 = 0
Ebből pedig:
A primer és szekunder oldali teljesítmények megegyeznek, de ellentétes előjelűek. Az ideális transzformátor tehát veszteségmentes átalakító.
A transzformátor működése a gyakorlatban [szerkesztés]
Toroid transzformátor
A gyakorlatban a tökéletes csatolás nem valósítható meg, mindig van néhány tizedszázaléknyi úgynevezett szórt fluxus, ami vagy csak a primer, vagy csak a szekunder tekerccsel kapcsolódik. Emiatt a primer és szekunder feszültségek aránya még terheletlen transzformátor esetén is kismértékben eltér a menetszámok arányától.
Amennyiben a szekunder oldalt terheljük, a tekercsekben megindul a szekunder és a primer áram. Ez az áram a tekercsek ohmos ellenállásán feszültségesést hoz létre, ami tovább növeli a primer és szekunder feszültségek arányának eltérését a menetszámáttételtől. A szórt fluxus hatása is feszültségesésekben jelentkezik mind a primer, mind pedig a szekunder oldalon, ez azonban veszteséggel nem járó meddő teljesítmény.
A gyakorlatban tehát üzemszerű állapotban a szekunder feszültség kisebb, mint az ideális, a primer és szekunder feszültségek aránya a menetszámáttételtől néhány (akár 6-10) százalékkal eltérhet. Nagyobb transzformátoroknál az eltérés kisebb.
Az ellenállások és a szórt fluxust reprezentáló úgynevezett szórási reaktanciák határozzák meg a a transzformátor rövidzárási áramát (rövidrezárt szekunder oldal). A tervezés során ezért mindig ügyelnek arra, hogy legyen valamennyi szórt fluxus a rövidzárási áram csökkentése érdekében.
A veszteségek [szerkesztés]
A valóságos transzformátorok mind veszteségesek. Ezek okai:
Rézveszteség /rövidzárási veszteség/ – A tekercsek ohmos ellenállása miatt.
Vasveszteség /üresjárási veszteség/ – A vasmagban kialakuló örvényáramok és a hiszterézis veszteség miatt.
Valóságos transzformátorok [szerkesztés]
A megvalósított transzformátorok több primer/szekunder tekercsből állhatnak; így többféle feszültség is kivezethető belőlük; illetve többfázisú betáplálásuk lehet.
A lemezelt vasmagú transzformátoroknál a forrasztás az I és E mag határán a zaj csökkentésére szolgál, mivel a nagyfrekvencián kialakuló rezgések a magok érintkezésénél zajt keltenek.
Speciális transzformátorok [szerkesztés]
A transzformátorok szekunder oldalának rövidrezárása általában tiltott; mert az így kialakuló "végtelen" nagy áramerősség tönkreteszi a berendezést. Kivételek a villamos mérőműszerek méréshatárát kiterjesztő áramváltók és a ívhegesztő berendezések szabályozható légrésű transzformátorai.
A transzformátorral nem lehet [szerkesztés]
Egyenfeszültséget átalakítani.
Egyenfeszültséget váltakozó feszültséggé alakítani (se fordítva).
A feszültség frekvenciáját módosítani.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformator
Transformator je statički električni uređaj u kojem se električna energija iz jednog ili više izmjeničnih krugova koji napajaju primarne namote transformatora prenosi u jedan ili više izmjeničnih krugova napajanih iz sekundarnih namota transformatora s izmijenjenim iznosima jakosti struje i napona, te nepromijenjenom frekvencijom.
Namjena transformatora [uredi]
Budući da snaga električne struje zavisi od umnoška U x I, podizanjem napona moguće je prenijeti istu snagu s manjim jakostima struje. Struja manje jakosti omogućuje smanjenje presjeka vodiča (tj. manji utrošak bakra ili aluminija) i uzrokuje manje padove napona na dugačkim vodovima, jer je pad napona proporcionalan jakosti struje kroz vodič. Zbog toga, u elektranama se električna energija isporučuje na vrlo visokom naponu od nekoliko desetaka ili stotina kV (kilovolta), te visokonaponskim dalekovodima prenosi do mjesta potrošnje. Ovdje se energija mora transformirati na napon gradske mreže (380/220 V kod trofaznih, odnosno 220 V kod monofaznih mreža). Trofazni transformator za takvu namjenu prikazan je na gornjoj slici. Vidljivi su visokonaponski porculanski priključci, te rebra za hlađenje i ekspanziona posuda za transformatorsko ulje u koje su potopljeni namotaji zbog efikasnijeg hlađenja i izolacijskih svojstava toga ulja.
Jednako je važna primjena transformatora za pretvorbu napona gradske mreže u manje opasan napon između 12 i 48 V za razne radioničke, upravljačke ili druge uređaje, (u pravilu s galvanski odvojenim sekundarom od primara), ili u mnogobrojnim elektroničkim uređajima koji rade na istosmjernom naponu od nekoliko volti. U posljednjem slučaju, transformatoru se prigrađuje i prikladan ispravljač za pretvorbu izmjenične struje sekundara u istosmjernu. Druga slika prikazuje takav transformator male snage s ispravljačem integriran sa šuko-utikačem.
Način rada [uredi]
Rad transformatora zasniva se na Faradayevom zakonu elektromagnetske indukcije prema kojem vremenska promjena magnetskog toka ulančanog vodljivom petljom inducira u petlji napon, dok struja uzrokovana tim naponom stvara magnetski tok koji se, u skladu s Lentzovim zakonom, opire promjeni toka koji je inducirao napon.
Jednostavnije rečeno, izmjenična struja primara koja tokom vremena jakost mijenja po sinusoidi, u željeznoj jezgri transformatora proizvodi isto tako promjenjiv magnetski tok. Umetne li se u tako stvoreno promjenjivo magnetsko polje u okolici jezgre drugi namotaj (sekundar), u njemu će se po pravilima elektromagnetske indukcije pobuditi također sinusoidalni izmjenični napon. Zbog pojave samoindukcije, posljedično induciranoj struji sekundara, opirat će se induktivni otpor namotaja.
Kod idealnog transformatora su odnosi napona u namotima primara i sekundara proporcionalni, a odnosi jakosti struja obrnuto proporcionalni omjeru broja navoja. Ako na primjer sekundarni namotaj ima deset puta više navoja od primarnog namota, napon sekundara bit će deset puta viši, a jakost struje deset puta manja nego u primaru. Matematski se ovaj odnos može iskazati izrazom:
Us / Up = Zs / Zp iz čega slijedi:
Us = Up x Zs / Zp
U svim izrazma, indeks p odnosi se na primar, a s na sekundar.
Transformator može imati i više sekundarnih namota, koji mogu biti galvanski odvojeni a mogu biti realizirani i tako da jedan sekundarni namot ima više izvoda. Zbroj svih snaga na sekundarnoj strani u idealnom transformatoru jednak je električnoj snazi koju transformator troši iz izvora električne energije (npr. iz gradske mreže).
Iz jednakosti snaga primara i sekundara Ps = Pp ili Us x Is = Up x Ip slijedi:
Is = Ip x Up / Us
Stvarne izvedbe transformatora karakteriziraju međutim gubici, koje čini energija potrebna za magnetiziranje feromagnetske (ili druge) jezgre, gubici zbog vrtložnih struja, gubici u bakru (omski gubici u žicama od kojih su namotani namoti), itd. Zbog tih gubitaka je korisna snaga sekundara nerijetko i nekoliko desetaka posto manja od utrošene snage primara.
Gubici uslijed vrtložnih struja u željeznoj jezgri smanjuju se pakiranjem jezgre iz međusobno (lakom ili papirom) izoliranih transformatorskih limova posebnog sastava (s dodatkom silicija) od feromagnetskog materijala koji imaju dobru magnetsku provodljivost i osiguravaju dobru magnetsku spregu između namota. Transformatori za vrlo visoke frekvencije gdje bi gubitci snage u jezgri bili veći od gubitaka u namotima uzrokovanih slabom spregom imaju jezgre od posebnih keramičkih materijala (feriti) ili sinterovane željezne prašina u izolirajućoj masi.
Kod malih transformatora, namoti se motaju žicom koja je izolirana lakom (tzv. "lak-žica"), dok se kod velikih transformatora koriste i druge vrste izolacija.
Približni proračun transformatora [uredi]
Uvijek su uz napon izvora (npr. gradske mreže) zadani i željeni napon i snaga (ili jakost struje) sekundara. Pretpostavljajući uobičajenu frekvenciju europskih mreža od 50 Hz, gustoću magnetskog toka u željeznoj jezgri od 12 000 Gausa, dopušteno opterećenje žice namotaja 2,4 - 2,5 A/mm2 i gubitke u željezu i bakru od 25%, približna potreba snage na primaru iznosit će:
Pp = 1,25 Us x Is (W)
Za približni proračun nadalje važe iskustvene formule:
presjek srednjeg stupa jezgre (monofaznih transformatora): SFe = √Pp cm2 (Pp u W)
Broj zavoja po 1 voltu: n = 40 / SFe zavoja/V (SFe u cm2), odnosno:
Zp = Up x n zavoja u primaru i:
Zs = 1,1 x Us x n zavoja u sekundaru (1,1 kompenzira padove napona)
Promjeri žice: dp = √(Ip/2) i ds = √(Is/2) mm (Ip i Is u A)
poveznice [uredi]
Magnetski učinak električne struje
Elektromagnetska indukcija
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
त्रि-फेजी, पोल पर कसा हुआ ट्रान्सफार्मर
ट्रान्सफार्मर या परिणामित्र एक वैद्युत मशीन है जिसमें कोई चलने या घूमने वाला अवयव नहीं होता। [[विद्युत उपकरणों में सम्भवतः ट्रान्सफार्मर सर्वाधिक व्यापक रूप से प्रयुक्त विद्युत साषित्र (अप्लाएन्स) है। यह किसी एक विद्युत परिपथ (circuit) से अन्य परिपथ में विद्युत प्रेरण द्वारा परस्पर जुडे हुए चालकों के माध्यम से विद्युत उर्जा स्थान्तरित करता है। ट्रान्स्फार्मर केवल प्रत्यावर्ती धारा या विभवान्तर के साथ कार्य कर सकता है, एकदिश (direct) के साथ नहीं। ट्रान्स्फार्मर एक-फेजी, तीन-फेजी या बहु-फेजी हो सकते है। ट्रान्स्फार्मर, सभी विद्युत नशीनों में सर्वाधिक दक्ष (एफिसिएंट) मशीन है।
किसी ट्रान्सफार्मर में एक, दो या अधिक वाइन्डिंग हो सकती हैं। दो वाइंडिंग वाले ट्रान्सफार्मर के प्राथमिक (प्राइमरी) एवं द्वितियक (सेकेण्डरी) वाइण्डिंग के फेरों (टर्न्स) की संख्या एवं उनके विभवान्तरों में निम्नलिखित सम्बन्ध होता है।:
इस सूत्र से स्पष्ट है कि प्राइमरी वोल्टता के दिये हुए मान के लिये प्राइमरी एवं सेकेणडरी वाइण्डिंग के फेरों की संख्या का उचित चयन करके हम द्वितीयक वाइंडिंग में इच्छित विभवान्तर प्राप्त कर सकते हैं। जब द्वितीयक वाइंडिंग का विभवान्तर प्राथमिक वाइंडिंग के विभवान्तर से अधिक होता है तो ऐसे ट्रन्स्फार्मर को स्टेप-अप ट्रान्सफार्मर कहते हैं। इसके विपरीत जब द्वितीयक वाइंडिंग का विभवान्तर प्राथमिक वाइंडिंग के विभवान्तर से कम होता है तो ऐसे ट्रन्स्फार्मर को स्टेप-डाउन ट्रान्सफार्मर कहते हैं।
[संपादित करें] उपयोग
आदर्श ट्रान्सफार्मर उर्जा या शक्ति उत्पन्न नहीं करता न ही शक्ति का परावर्धन (एम्प्लिफिकेशन) करता है। ट्रान्स्फार्मर का मुख्य उपयोग विद्युत शक्ति को अधिक वोल्टता या कम वोल्टता (जहाँ, जैसी आवश्यकता हो) में बदलना है। ऐसा करने से विद्युत उर्जा के उपयोग में सुविधा और दक्षता आती है।
[संपादित करें] ट्रान्स्फार्मर के भाग
ट्रान्सफार्मर के मुख्यतः दो भाग होते हैं:
१) कोर - जो किसी चुम्बकीय पदार्थ की बनायी जाती है। (किन्तु विशेष परिस्थितियों में वायु-क्रोडी ट्रान्सफार्मर भी बनाये जाते हैं)
२) वाइंडिंग - जो ताँबा, अलमुनियम या किसी अन्य सुचालक के तारों अथवा 'बस-बार से बनायी जाती है।
इसके अतिरिक्त कुचालक (इन्सुलेटर) आदि भी प्रयोग किये जाते हैं जो वाइण्डिंग के फेरों को आपस में या कोर से छुने से रोकते हैं।
[संपादित करें] वाह्य सूत्र
Transformer Learning Centre - Learn more about Transformers and how they work
Inside Transformers from Denver University
Understanding Transformers: Characteristics and Limitations from Conformity Magazine
Indian Transformer Manufacturers Association
ट्रान्सफार्मर का जावा अप्प्लेट
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
שנאי על עמוד חשמל
שנאי (בלעז - טרנספורמטור) הוא מכשיר שמעביר אנרגיה חשמלית ממעגל חשמלי אחד לשני באמצעות שדה מגנטי משותף. זרם משתנה במעגל הראשון (ראשוני) יוצר שדה מגנטי משתנה; בתורו, השדה המגנטי משרה מתח במעגל השני (המשני). הוספת עומס על המעגל המשני, ניתן לגרום בו ליצירה של זרם חשמלי, ועל ידי כך להעביר אנרגיה ממעגל אחד למעגל השני.
יישום מקובל של שנאים הוא מערך של שני סלילים מלופפים סביב ליבת ברזל משותפת. ובכך משתפים את השדות המגנטיים שלהם בשיעור גבוה. ליבת השנאי לא בנויה מגוף אחיד אלא מחלקים מחוברים וזאת משום שאם תהיה ליבה אחידה ההשראות והזרמים הגבוהים שיווצרו ישרפו את הליבה. התצורה הזאת מאפשרת העברת אנרגיה חשמלית מהסליל הראשוני לסליל המשני כמעט ללא הפסדים - תוך שינוי רמת המתח החשמלי במוצא הסליל המשני. השנאי מאפשר העברת זרם חילופין בלבד (AC), ואינו מסוגל להעביר זרם ישר (DC).
השנאים מהווים רכיב מרכזי ברשת החשמל הארצית, באפשרם המרת מתח התמסורת הכלל ארצית (161/400 קילוולט - נקרא "מתח עליון") למתחי רחוב (22 קילוולט - נקרא "מתח גבוה") ולמתח המתאים לשימוש במכשירים חשמליים (220/380 וולט - נקרא "מתח נמוך").
בשנאים נעשה גם שימוש במעגלי טלפוניה (לבידוד הקו מהמכשיר לצרכי בטיחות בין השאר), במעגלי תקשורת קווית ואלחוטית (המרת עכבות ובידוד) ובמעגלים אנלוגיים אחרים.
בשנאי אידאלי אין איבודי הספק ולכן ההספק שנכנס שווה להספק שיוצא:
Pp = IPVP = Ps = ISVS
יחס ההשנאה:
שנאי
כאשר:
Vp המתח הראשי(בכניסה) בשנאי.
Vs המתח המשני(במוצא) בשנאי.
Np מספר הכריכות בראשי.
Ns מספר הכריכות במשני.
Ip הזרם בראשי.
Is הזרם במשני.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformador.
Denomínase transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar ou diminuír a voltaxe e a intensidade dunha corrente alterna.
Os transformadores son dispositivos baseados no fenómeno da indución electromagnética e están constituídos, na súa forma máis simple, por dúas bobinas enroladas sobre un núcleo cerrado de ferro doce. Estas bobinas ou enrolamentos denomínanse primario e secundario.
[editar] Funcionamento
Se se aplica unha forza electromotriz alterna no enrolamento primario, as variacións de intensidade e senso da corrente alternada crearán un campo magnético variábel dependendo da frecuencia da corrente. Este campo magnético variábel orixinará, por indución, a aparición dunha forza electromotriz nos extremos do enrolamento secundario.
A relación entre a forza electromotriz indutora (Ep), a aplicada ao enrolamento primario e a forza electromotriz inducida (Es), a obtida no secundario, é directamente proporcional ao número de espiras dos enrolamentos primario (Np) e secundario (Ns) .
Así, se o número de espiras (voltas) do secundario é 100 veces maior que o do primario se aplicamos unha tensión alterna de 100 voltios no primario obteremos 10000 voltios no secundario. Á relación entre o número de voltas ou espiras do primario e as do secundario chámaselle relación de voltas do transformador ou relación de transformación.
Esquema de un transformador mostrando o fluxo magnético no núcleo.
Agora ben, como a potencia aplicada no primario, no caso dun transformador ideal, debe ser igual á obtida no secundario, o produto da forza electromotriz pola intensidade (potencia) debe ser constante, no caso do exemplo se a intensidade circulante polo primario é de 10 amperios, a do secundario será de só 0,1 amperios.
Esta particularidade ten a súa utilidade para o transporte de enerxía eléctrica a larga distancia, ao permitir efectuar un transporte a altas tensións e pequenas intensidades e por tanto pequenas perdas.
Outra aplicación frecuente en circuítos de radio é a de transformador de impedancias.
Se se coloca no secundario unha impedancia de valor Z, e chamamos m a Ns/Np, como:
e
a impedancia vista desde o primario será:
Así, conséguese transformar unha impedancia de valor Z noutra de Z/m².
Colocando o transformador ao revés, o que facemos é elevar a impedancia nun factor m².
[editar] Circuíto equivalente
ircuíto equivalente do transformador Ideal
Se se considerar o transformador como ideal (sen perdas), cumprese a relación:
realmente sempre existen perdas e quedas de tensión, nomeadamente:
Perdas por efecto Joule: tanto no enrolamento primario como no secundario, ao circular corrente disipase enerxía en forma de calor
Perdas por histérese e correntes de Foucault: No circuíto magnético
Para modelizar mellor o transformador realizanse dous ensaios que nos dan os parámetros necesarios para obter un circuíto equivalente mais aproximado:
Ensaio en vacío
Ensaio en curtocircuíto
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Un transformateur électrique est un convertisseur permettant de modifier les valeurs de tension et d'intensité du courant délivrées par une source d'énergie électrique alternative, en un système de tension et de courant de valeurs différentes, mais de même fréquence et de même forme. Il effectue cette transformation avec un excellent rendement. Il est analogue à un engrenage en mécanique (le couple sur chacune des roues dentées étant l'analogue du courant et la vitesse de rotation étant l'analogue de la tension).
On distingue les transformateurs statiques et les commutatrices. Dans un transformateur statique, l'énergie est transférée du primaire au secondaire par l'intermédiaire du circuit magnétique que constitue la carcasse du transformateur. Ces deux circuits sont alors magnétiquement couplés. Ceci permet de réaliser un isolement galvanique entre les deux circuits. Dans une commutatrice, l'énergie est transmise de manière mécanique entre une génératrice et un moteur électrique.
Vue en coupe d'un transformateur triphasé.
Invention [modifier]
Les principes du transformateur ont été établis en 1831 par Michael Faraday, mais celui-ci ne s'en servi que pour démontrer le principe de l'induction électromagnétique et n'en prévit les applications pratiques .
Lucien Gaulard, jeune électricien français, présente à la Société française des Electriciens, en 1884, un « générateur secondaire », dénommé depuis transformateur.
En 1883, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs réussissent à transmettre pour la première fois, sur une distance de 40 km, du courant alternatif sous une tension de 2000 volts à l'aide de transformateurs avec un noyau en forme de barres.
En 1884 Lucien Gaulard met en service une liaison bouclée de démonstration (133 Hz) alimentée par du courant alternatif sous 2000 volts et allant de Turin à Lanzo et retour (80 km). On finit alors par admettre l'intérêt du transformateur qui permet d'élever la tension délivrée par un alternateur et facilite ainsi le transport de l'énergie électrique par des lignes à haute tension. La reconnaissance de Gaulard interviendra trop tardivement.
Entre-temps, des brevets ont été pris aussi par d'autres. Le premier brevet de Gaulard en 1882 n'a même pas été délivré en son temps, sous prétexte que l'inventeur prétendait pouvoir faire « quelque chose de rien » ! Gaulard attaque, perd ses procès, est ruiné, et finit ses jours dans un asile d'aliénés. Le transformateur de Gaulard de 1886 n'a pas grand chose à envier aux transformateurs actuels, son circuit magnétique fermé (le prototype de 1884 comportait un circuit magnétique ouvert, d'où un bien médiocre rendement) est constitué d'une multitude de fils de fer annonçant le circuit feuilleté à tôles isolées.
Ainsi, en 1885, les Hongrois Károly Zipernowsky, Miksa Déry et Otto Titus Bláthy mettent au point un transformateur avec un noyau annulaire commercialisé dans le monde entier par la firme Ganz à Budapest. Aux USA, W. Stanley développe des transformateurs.
Constitution [modifier]
Il est constitué de deux parties essentielles, le circuit magnétique et les enroulements.
Le circuit magnétique [modifier]
Le circuit magnétique d'un transformateur est soumis à un champ magnétique variable au cours du temps. Pour les transformateurs reliés au secteur de distribution, cette fréquence est de 50 ou 60 Hertz. Le circuit magnétique est généralement feuilleté pour réduire les pertes par courants de Foucault, qui dépendent de l'amplitude du signal et de sa fréquence. Pour les transformateurs les plus courants, les tôles empilées ont la forme de E et de I, permettant ainsi de glisser une bobine à l'intérieur des fenêtres du circuit magnétique ainsi constitué.
Les circuits magnétiques des transformateurs « haut de gamme » ont la forme d'un tore. Le bobinage des tores étant plus délicat, le prix des transformateurs toroïdaux est nettement plus élevé.
Les enroulements [modifier]
Les enroulements sont en général concentriques pour minimiser les fuites de flux
Le conducteur électrique utilisé dépend des applications, mais le cuivre est le matériau de choix pour toutes les applications à fortes puissances. Les fils électriques de chaque tour doivent être isolés les uns des autres afin que le courant circule dans chaque tour. Pour des petites puissances, il suffit d'utiliser des conducteurs magnétiques émaillés pour assurer cette isolation; dans les applications à plus fortes puissance on entoure les conducteurs de papier diélectrique imprégné d'huile minérale. Pour les plus fortes puissances on utilise des conducteurs multi-brins pour limiter l'effet de peau ainsi que les pertes par courants de Foucault.
Le système de refroidissement [modifier]
Dans le domaine de l'électricité en basse tension et dans le domaine de l'électronique, la dissipation thermique des transformateurs s'effectue par simple convection naturelle de l'air autour des enroulements primaires et secondaires.
Dans le cadre des circuits électriques à haute tension et de forte puissance, les transformateurs peuvent être équipés de divers dispositifs de refroidissement :
ailettes métalliques fixées tout autour de la cuve du transformateur qui évacuent la chaleur par convection naturelle ;
ailettes fixes associées à un condenseur à circulation forcée de l'huile d'isolation galvanique du transformateur ;
pour les transformateurs les plus puissants, par exemple ceux des grandes lignes THT de la RTE de 400 à 150 kV, on utilise des systèmes de ventilation forcée d'un important flux d'air associé ou non à un échange thermique avec l'huile de la cuve. Le dispositif de refroidissement est toujours couplé à un système de capteurs de température faisant office de thermostat (commande automatique de la mise en route de la ventilation).
L'huile contenue dans la cuve joue un double rôle : caloporteur et diélectrique. Les PCB ont été longtemps utilisés, mais depuis leur interdiction en 1987 (décret 87-59 du 2 février 1987, référence NOR ENVP8700002D), on utilise essentiellement de l'huile minérale
Enfin signalons que dans le domaine de la radiodiffusion de forte puissance, les transformateurs d'impédance et les transformateurs d'accord sont parfois constitués d'une immense self rigide en cuivre creux dans lequel circule de l'eau pure (l'eau pure est un isolant électrique). Des blocs émetteurs de TDF à Allouis dans le Cher et à St-Aoustrille près d'Issoudun dans l'Indre ont utilisé cette technologie de dissipation thermique.
Fonctionnement du transformateur monophasé [modifier]
Transformateur parfait ou idéal [modifier]
Transformateur monophasé idéal
C'est un transformateur virtuel sans aucune perte. Il est utilisé pour modéliser les transformateurs réels. Ces derniers sont considérés comme une association d'un transformateur parfait et de diverses impédances.
Dans le cas où toutes les pertes et les fuites de flux sont négligées, le rapport du nombre de spires primaires sur le nombre de spires secondaires détermine totalement le rapport de transformation du transformateur.
Exemple: Un transformateur dont le primaire comporte 230 spires alimenté par une tension sinusoïdale de 230 V de tension efficace, le secondaire qui comporte 12 spires présentera à ses bornes une tension sinusoïdale dont la valeur efficace sera égale à 12 V. (Attention en général 1 spire n'est pas égale à 1 V)
Comme on néglige les pertes, la puissance est transmise intégralement, c'est pourquoi l'intensité du courant dans le secondaire sera dans le rapport inverse soit près de 19 fois plus importante que celle circulant dans le primaire.
De l'égalité des puissances apparentes : , soit : on tire : .
Les pertes de puissance d'un transformateur [modifier]
Les pertes par effet Joule [modifier]
Les pertes par effet Joule dans les enroulements sont appelées également « pertes cuivre », elles dépendent de la résistance de ces enroulements et de l'intensité du courant qui les traverse : avec une bonne approximation elles sont proportionnelles au carré de l'intensité. avec la résistance de l'enroulement i et l'intensité du courant qui le traverse.
Les pertes magnétiques [modifier]
Ces pertes dans le circuit magnétique, également appelées « pertes fer », dépendent de la fréquence et de la tension d'alimentation. À fréquence constante on peut les considérer comme proportionnelles au carré de la tension d'alimentation. ces pertes ont deux origines physiques :
Les pertes par courants de Foucault. Elles sont minimisées par l'utilisation de tôles magnétiques vernies, donc isolées électriquement les unes des autres pour constituer le circuit magnétique, ce en opposition à un circuit massif.
Les pertes par hystérésis, minimisées par l'utilisation d'un matériau ferromagnétique doux.
Mesure des pertes [modifier]
La méthode des pertes séparées consiste à placer le transformateur dans deux états :
Un état pour lequel les pertes Joules sont élevées (fort courant) et les pertes magnétiques très faibles (faible tension). La mise en court-circuit du transformateur (essai en court-circuit) avec une alimentation en tension réduite permet de réaliser ces deux conditions. Les pertes du transformateur sont alors quasiment égales aux pertes Joules.
Un état pour lequel les pertes magnétiques sont élevées (forte tension) et ou les pertes joules sont très faibles (faible courant). Le fonctionnement à vide (essai à vide), c’est-à-dire sans récepteur relié au secondaire, correspond à ce cas. La puissance consommée au primaire du transformateur est alors quasiment égale aux pertes magnétiques.
On dit que l'on a deux états qui permettent « une séparation » des pertes d'où l'expression « méthode des pertes séparées ». Elles ont également l'avantage de permettre la mesure du rendement avec une consommation de puissance réduite, sans faire l'essai en fonctionnement réel. Ceci est intéressant lorsqu'on réalise les tests d'un transformateur de forte puissance et que l'on ne dispose pas dans l'atelier de la puissance nécessaire pour l'alimenter à son régime nominal. Mis à part pour les plates-formes d'essai chez les constructeurs, cette méthode n'a donc pas grand intérêt pour uniquement connaître le rendement car, dans ce contexte, une mesure directe à puissance nominale (normale) est bien souvent suffisante.
En revanche, dans le cadre de l'électrotechnique théorique, elle est importante car elle permet de déterminer les éléments permettant de modéliser le transformateur.
Les différents types de transformateurs [modifier]
Ces distinctions sont souvent liées aux très nombreuses applications possibles des transformateurs
Autotransformateur [modifier]
Symbole d'un autotransformateur.
1 indique le primaire; 2 le secondaire
Il s'agit d'un transformateur sans isolement entre le primaire et le secondaire.
Dans cette structure, le secondaire est une partie de l'enroulement primaire. Le courant alimentant le transformateur parcourt le primaire en totalité et une dérivation à un point donné de celui-ci détermine la sortie du secondaire. Le rapport entre la tension d'entrée et la tension de sortie est identique à celui du type isolé.
A rendement égal, un autotransformateur occupe moins de place qu'un transformateur ; cela est dû au fait qu'il n'y a qu'un seul bobinage, et que la partie commune du bobinage unique est parcourue par la somme des courants primaire et secondaire. L'autotransformateur n'est intéressant que lorsque les tensions d'entrée et de sortie sont du même ordre de grandeur : par exemple, 230V/115V. Une de ses principales applications est pour utiliser dans un pays un matériel électronique prévu pour un pays où la tension du secteur est différente (États-Unis, Japon...). Il présente cependant l'inconvénient de ne pas présenter d'isolation galvanique entre le primaire et le secondaire (c’est-à-dire que le primaire et le secondaire sont directement connectés), ce qui peut présenter des risques du point de vue de la sécurité des personnes.
Transformateur variable - variac - alternostat [modifier]
Il s'agit d'une variété d'auto-transformateur, puisqu'il ne comporte qu'un seul bobinage. La dérivation de sortie du secondaire peut se déplacer grâce à un contact glissant sur les spires du primaire.
Transformateur d'isolement [modifier]
Le transformateur d'isolement est uniquement destiné à créer un isolement électrique entre plusieurs circuits pour des raisons bien souvent de sécurité ou de résolution de problèmes techniques. Tous les transformateurs à enroulement primaire isolé du (des) secondaire(s) devraient être considérés comme des transformateurs d'isolement ; toutefois, en pratique, ce nom désigne des transformateurs dont la tension de sortie a la même valeur efficace que celle de l'entrée.
Le transformateur d'isolement comporte deux enroulements presque identiques au primaire et au secondaire :
le nombre de spires du secondaire est souvent très légèrement supérieur au nombre de spires du primaire afin de compenser la faible chute de tension en fonctionnement,
les sections de fil au primaire et au secondaire sont identiques car l'intensité des courants est la même.
Ils sont, par exemple, largement utilisés dans les blocs opératoires : chaque salle du bloc est équipée de son propre transformateur d'isolement, pour éviter qu'un défaut qui y apparaîtrait n'engendre des dysfonctionnements dans une autre salle.
Un autre intérêt est de pouvoir changer de régime de neutre (cas d'utilisation de matériel informatique et/ou d'équipements électroniques sensibles dans une installation IT).
Transformateur d'impédance [modifier]
Le transformateur est toujours un transformateur d'impédance, mais les électroniciens donnent ce nom aux transformateurs qui ne sont pas utilisés dans des circuits d'alimentation.
Le transformateur d'impédance est principalement destiné à adapter l'impédance de sortie d'un amplificateur à sa charge.
Ce genre de transformateur était en particulier employé dans la restitution sonore, pour adapter la sortie d'un amplificateur audio à lampes (haute impédance), avec les haut-parleurs destinés à la restitution du son et caractérisés par une impédance basse.
En électronique audio professionnelle, on utilise toujours des transformateurs pour les entrées et sorties d'appareils haut de gamme, ou bien dans la fabrication de « Di-box » ou boîte de direct. Le transformateur est alors utilisé, non seulement pour adapter l'impédance et le niveau de sortie des appareils (synthétiseurs, basse électrique, etc) aux entrées micro de la console de mixage mais en outre pour symétriser la sortie des appareils connectés.
En technique des hautes fréquences, on utilise également des transformateurs dont le circuit magnétique est en ferrite ou sans circuit magnétique (aussi appelé transformateur sans noyau) pour adapter les impédances de sortie d'un amplificateur, d'une ligne de transmission et d'une antenne. En effet, pour un transfert optimal de puissance de l'amplificateur vers l'antenne, il faut que le taux d'ondes stationnaires (TOS) soit égal à 1.
De tels montages présentent en outre l'avantage de rendre les appareils connectés beaucoup plus résistants aux perturbations électromagnétiques par une augmentation significative du CMRR (Common Mode Rejection Ratio) ou taux de réjection du mode commun.
Transformateur de mesure [modifier]
Article détaillé : Transformateur de mesure .
Les transformateurs de mesure font l'interface entre le réseau électrique et un appareil de mesure. La puissance disponible au secondaire est définie en fonction des besoins de l'appareil de mesure.
Ce type de transformateur, appelé aussi transformateur de courant, est dédié à l'adaptation des courants mis en jeu dans des circuits différents mais fonctionnellement interdépendants.
Un tel transformateur autorise la mesure des courants alternatifs élevés. Il possède une spire au primaire, et plusieurs spires secondaires : le rapport de transformation permet l'usage d'un ampèremètre classique pour mesurer l'intensité au secondaire, image de l'intensité au primaire pouvant atteindre plusieurs kiloampères (kA).
Transformateur de tension [modifier]
Article détaillé : Transformateur de tension.
Ce transformateur est l'un des moyens pour mesurer des tensions alternatives élevées. Il s'agit d'un transformateur qui a la particularité d'avoir un rapport de transformation étalonné avec précision, mais prévu pour ne délivrer qu'une très faible charge au secondaire, correspondant à un voltmètre. Le rapport de transformation permet de mesurer des tensions primaires s'exprimant en kilovolts (kV). On le rencontre en HTA et HTB. D'autres technologies existent, comme celle du diviseur capacitif.
Transformateur haute fréquence [modifier]
Circuit magnétique des transformateurs HF [modifier]
Les pertes par courants de Foucault au sein du circuit magnétique sont directement proportionnelles au carré de la fréquence mais inversement proportionnelles à la résistivité du matériau qui le constitue. Afin de limiter ces pertes, le circuit magnétique des transformateurs HF est réalisé à l'aide de matériaux ferromagnétiques isolants :
les ferrites douces : oxydes mixtes de fer et de cuivre ou de zinc ;
les matériaux nanocristallins.
Transformateur d'impulsions [modifier]
Ce type de transformateur est utilisé pour la commande des thyristors, triacs et des transistors. Il présente, par rapport à l’opto-coupleur, les avantages suivants: fonctionnement possible à fréquence élevée, simplification du montage, possibilité de fournir un courant important, bonne tenue en tension.
Transformateur triphasé [modifier]
Justification [modifier]
Dans les réseaux électriques triphasés, on pourrait parfaitement envisager d'utiliser 3 transformateurs, un par phase. Dans la pratique, l'utilisation de transformateurs triphasés (un seul appareil regroupe les 3 phases) est généralisée : cette solution permet la conception de transformateurs bien moins coûteux, avec en particulier des économies au niveau du circuit magnétique. Les transformateurs monophasés ne sont en fait guère utilisés, sauf pour de très grosses puissances apparentes (typiquement supérieures à 500 MVA), où le transport d'un gros transformateur triphasé est problématique et incite à l'utilisation de 3 unités physiquement indépendantes.
Couplages existants [modifier]
Pour un transformateur triphasé, il existe 3 types de couplage d’enroulement :
Le couplage étoile, définit par la lettre Y.
Le couplage triangle, définit par la lettre D ou Δ.
Le couplage zig-zag, définit par la lettre Z.
Indice de couplage [modifier]
C'est la caractéristique d'un transformateur triphasé indiquant le type de couplage réalisé au primaire et au secondaire ainsi que le déphasage entre le système de tensions primaires et le système de tensions secondaires. Les systèmes triphasés de tension sont : « triangle » (D ou d) et « étoile » (Y ou y). La première lettre de l'indice de couplage est toujours en majuscule et indique le système triphasé à tension la plus élevée ; la deuxième lettre est en minuscule et indique le système à tension la plus basse. Dans le système « étoile », le « neutre » (point central de l'étoile) peut être sorti au bornier du transformateur : ceci est indiqué par la présence de la lettre N (ou n) dans l'indice de couplage. Il existe également le couplage zig-zag (z), utilisé majoritairement au secondaire ; il possède un neutre. Ce couplage permet, lors de la perte d'une phase au primaire, d'avoir au secondaire une tension pratiquement identique sur les trois phases. Enfin, l'indice de couplage est complété par un « indice horaire » qui donne, par pas de 30°, le déphasage horaire en 12èmes de tour (comme sur une montre) entre le primaire et le secondaire du transformateur (ex.: 11= 11x30° = 330° en sens horaire ou 30° en sens anti-horaire).
Par exemple, un indice de couplage « Dyn11 » définit donc un transformateur dont :
le système triphasé de tension élevé est en « triangle » ;
le système triphasé de tension basse est en « étoile » avec neutre sorti (indiqué par le « n ») ;
le décalage entre les deux systèmes est de 330° (= - 30° ou bien 11 * 30°).
les couplages les plus utilisés sont : Yyn0, Yyn6, Yzn5, Yzn11, Dyn5, Dyn11.
Transformateur biphasé-triphasé [modifier]
Transformateurs de Scott [modifier]
Diagramme des transformateurs de Scott
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Muuntajan toimintaperiaate
Tyypillinen suurjännitekolmivaihemuuntaja jollaisia käytetään muuntamaan suurjännite pienemmäksi, kiinteistöihin jaettavaksi jännitteeksi. Kuoren halkileikkauksesta näkyvät käämitykset.
Muuntaja on laite, joka muuttaa vaihtosähkön jännitteen tai virran toiseksi samantaajuiseksi jännitteeksi tai virraksi. Sen välityksellä energia siirtyy virtapiiristä toiseen. Yksinkertaisimmassa muuntajassa on kaksi toisistaan eristettyä käämiä, ensiökäämi ja toisiokäämi, saman rautasydämen ympärillä. Ensiökäämissä kulkeva vaihtovirta synnyttää rautasydämeen muuttuvan magneettivuon. Se puolestaan indusoi toisiokäämin napoihin sen kierrosmäärää vastaavan jännitteen.
Sisällysluettelo
[piilota]
1 Muuntosuhde
2 Muuntajat energiatekniikassa
3 Muuntajien muita sovelluksia
4 Erilaisia muuntajia
[muokkaa] Muuntosuhde
Muuntosuhteella tarkoitetaan muuntajan ensiö- ja toisiokäämien jännitteiden suhdetta, joka häviöttömässä muuntajassa on yhtä suuri kuin käämien kierroslukujen suhde tai virtojen suhteen käänteisarvo:
missä U1 on ensiökäämin jännite, U2 toisiokäämin jännite, N1 ensiökäämin kierrosten lukumäärä, N2 toisiokäämin kierrosten lukumäärä, I1 on ensiökäämin virta ja I2 toisiokäämin virta.
Muuntosuhde on siis käytännöllisesti katsoen sama kuin ensiö- ja toisiokäämien johdinkierrosten lukumäärien suhde. Piireissä kulkevien virtojen suhde on tähän nähden käänteinen.
Ideaalisessa muuntajassa muuntajan ensiöpuolelle syötetty teho, eli virran ja jännitteen tulo, on yhtä suuri kuin toisiopuolelta otettu teho. Kaavana tämä ilmaistaan muodossa
misssä P1 ja P2 ovat ensiö- ja toisioteho.
Käytännön muuntajissa osa tehosta menee mm. lämpöhäviöihin ja muuntaja lämpenee vähän. Energiansiirtoon käytetyissä muuntajissa hyötysuhde on kuitenkin melko hyvä.
Usein rautasydän kootaan toisistaan eristetyistä muuntajalevyistä (dynamolevyistä). Muuntajalevyt eristetään toisistaan koska näin sydämeen indusoituvat pyörrevirrat vähenevät, muuntaja lämpenee vähemmän ja hyötysuhde paranee.
[muokkaa] Muuntajat energiatekniikassa
Koska virtajohtimissa tapahtuvat lämpöhäviöt ovat verrannollisia virran voimakkuuden neliöön, sähköenergian siirrossa on edullista käyttää mahdollisimman pientä virtaa ja vastaavasti suurta jännitettä, etenkin siirrettäessä energiaa pitkiä matkoja. Siksi energialaitoksissa tuotettava sähköenergia muunnetaan generaattorin muodostamasta muutamasta kilovoltista ylöspäin jopa useaan sataan kilovolttiin. Tällainen suurjännite voidaan voimalinjoja pitkin siirtää pitkiäkin matkoja vähähäviöisesti.
Jakeluverkossa voimalinjat taas päätyvät muuntoasemille, joissa suurjännite muunnetaan pienemmäksi, kotitalouksien käyttöön sopivaksi verkkojännitteeksi.
[muokkaa] Muuntajien muita sovelluksia
Elektroniikassa muuntajia voidaan teholähteiden lisäksi käyttää myös impedanssitasojen sovittamiseen mm. audio- ja radiotekniikassa.
Sähkötekniikassa muuntajia käytetään myös erottamaan virtapiirejä galvaanisesti toisistaan. Tällaisia muuntajia kutsutaan suojaerotusmuuntajiksi. Suojaerotusmuuntaja on hyödyllinen laite esimerkiksi sähkökokeita suoritettaessa, koska galvaanisesti verkosta erotettetun jännitteen ja maan (esimerkiksi vesijohdot) välillä ei ole potentiaalieroa, eikä suojaerotusmuuntajan antamasta jännitteestä voi saada sähköiskua koskettaessa yhtäaikaa maahan ja jännitteiseen johtimeen.
Tavanomaisten jännitemuuntajien lisäksi käytetään myös erityisiä virtamuuntajia. Virtamuuntajissa toisiopiiriä käytetään kuormitettuna lähes oikosulussa. (Esim. hitsausmuuntaja)
[muokkaa] Erilaisia muuntajia
Kolmivaihesuurjännitemuuntajan käämitys
Erilaisia pienjännitemuuntajia
110kV suurjännitemuuntajia muuntoasemalla
220V - 440V suurjännitesovelluksen virroitusmuuntaja jolta saadaan mm. 220V ja 24V jännitteet. Kyseistä muuntajaa voidaan käyttää myös suojaerotusmuuntajana.
Suurjännitesovelluksen virroitusmuuntaja. Kuvassa alla ensiökäämityksen sisääntulojännitteet ja yllä ulostulo 220V ja 24V.
Katodisädeputken (televisio) juovamuuntajia.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformaator ehk trafo on elektromagnetiline seade (elektrimasin), mis võimaldab muuta vahelduvvoolu voolutugevust ja pinget voolusagedust muutmata. Transformaatori nimetus on tulnud ladinakeelsest sõnast transformare ehk muundama.
Transformaatorite võimsus võib olla väga erinev murdosast V A kuni GV A ja pingega kuni sadade kilovoltideni.
[redigeeri] Transformaatorite liigid
Jõutrafod
Ühefaasilised jõutrafod
Kolmefaasilised jõutrafod – kasutatakse elektriülekandel
Eriotstarbelised trafod
Autotrafod ehk latterid ehk säästetrafod – ühemähiseline trafo – võimaldab sujuvalt pinget reguleerida.
Eraldustrafod
Impulsstrafod
Keevitustrafod
Kõrgsagedustrafod
Mõõtetrafod
Pingetrafod
Sulatusahjude trafod
Sobitustrafo
Teimtrafod
Voolutrafod
[redigeeri] Transformaatorite ehitus
Madalsagedustel töötav trafo koosneb elektrotehnilisesest lehtterasest südamikust. Südamik on pöörisvoolude tõttu tekkivate kadude vähendamiseks kokku pandud õhukestest, oksiidikihiga kaetud teraslehtedest. Elektrotehnilisest plekist südamikud jagunevad trafoplekist stantsitud südamikeks ja lintsüdamikeks.
Kõrgsagedustel kasutatakse trafo südamiku materjalina ferriiti.
Ühefaasilise trafo südamikule on keritud üks või mitu mähist: primaarmähis ja sekundaarmähis, kui trafo on mõeldud ühele sisend ja ühele väljundpingele. Kui on tegemist mitmemähiselise trafoga, võib nii primaar-, kui ka sekundaarmähiseid olla mitu, vastavalt kasutatavatele pingetele.
Kolmefaasilise trafo puhul on tegemist kolme ühesuguse keerdude arvuga mähiste gruppidega, mis on keritud kolmele südamikule ja paigaldatud ühele E kujulisele trafosüdamikule. Selline õlivannis trafo on kujutatud pildil.
[redigeeri] Transformeerimisprotsess
Vastavalt mähiste keerdude arvule pinge kas tõuseb või langeb.
Näiteks on primaarmähises 100 keerdu, sekundaarmähises aga 300 keerdu. Sel juhul tõuseb pinge 3 korda ehk võrdeliselt keerdude arvude suhtega.
Kuna aga võimsus peab nii primaar- kui ka sekundaarmähises ligikaudu võrdne olema (energia jäävuse seadus), siis muutub voolutugevus pöördvõrdeliselt nii pinge kui ka keerdude arvuga. Kui pinge kasvab näiteks 3 korda, siis voolutugevus kahaneb 3 korda.
Primaarmähises ja sekundaarmähises on aktiivvõimsus ligikaudu võrdne. Seega võib ühefaasilise trafo aktiivvõimsust arvutada järgmise valemi järgi:
Kolmefaasilise trafo puhul on aktiivvõimsus:
kus P - vahelduvvoolu aktiivvõimsus (W), U - pinge (V), I - voolutugevus (A).
Trafode kasutegur on sageli 98–99%, suurtel trafodel ka üle 99%.
[redigeeri] Transformaatorite kuumenemine ja lubatud koormused
Väikese võimsusega trafodel on neid läbivad voolud ja sellest tulenevalt ka pöörisvoolud suhteliselt väikesed ja kuumenemisega üldiselt probleemi pole.
Suuremate jõutrafo puhul eraldub soojus trafo südamikus pöörisvoolude ja ümbermagneetumise tõttu.
Trafo südamikus eralduv soojus ei sõltu trafo koormusest ja on tühijooksul sama, mis koormmatud trafo korral.
Trafo koormamisel eraldub trafo mähises soojus nagu igas voolujuhis, võrdeliselt läbiva voolu ruudu ja takistuse korrutisega. Kui eraldunud soojus kuumutab trafo üle isolatsioonimaterjali temperatuuritaluvuse piiri, siis isolatsioon söestub ja võib tekkida lühis.
Trafo koormamist piirab ka puisteinduktiivsus, mis avaldub nagu oleks järjestikku ühendatud lisainduktiivsus.
[redigeeri] Eelmagneetimisvool
Eelmagneetimisvool on koguvoolu komponent, mis sõltub primaarmähise induktiivsusest, pingest ja sagedusest ja tekitab trafos muutuva magnetvälja. Kui trafol koormus puudub, on kogu sisenev vool üldiselt kahjulik eelmagneetimisvool. Selle voolu vähendamiseks tuleb suurendada induktiivsust kas keerdude arvu või südamiku ristlõike suurendamisega, mis tõstab trafo hinda ja massi ja ka mähiste takistust ning vastavalt kadusid.
Toitetrafode puhul on tegemist suuremate vooludega ja ka eelmagneetimisvool võib suurem olla. Sellisel juhul osutub määravaks südamiku materjalist sõltuv magneetiline küllastus. Küllastus avaldub induktiivsuse vähenemises ja tühijooksuvoolu järsus suurenemises kõrgemal pingel kui normaalne tööpinge. Toitetrafol, mis on ette nähtud töötama võrgusagedusel 50 Hz, tekib praktiliselt küllastus umbes siis, kui mähise keerdude arv ühe voldi kohta korrutatud südamiku ristlõikega ruutsentimeetrites on alla 60 tavalise pehme raudpleki puhul alla 45 keskmiste elektrotehniliste plekkide puhul ja parematest sulamitest plekkide puhul alla 28. Võimalik, et on juba leitud või leitakse veelgi paremaid magneetilisi materjale ja siis saab teha sama võimsusega kergemaid toitetrafosid.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformatoro (aŭ transformilo) estas aparato, kiu transformas alternan kurenton kaj tension sen perdo de povumo (ideale) per elektra induktado. Ĝi havas kelkajn dratajn buklarojn (volvaĵojn, bobenojn). La volvaĵoj kovras kernon ĝenerale el magneta materialo.
[redakti] Bazaj Principoj
La transformatoro baziĝas je du principoj: unue, elektra kurento povas krei magnetan kampon kaj, due, varianta magneta kampo trapasanta elektran bobenon induktas tension inter la ekstremoj de tiu bobeno. Do, kiam oni varias la kurenton de la unua bobeno, tiam oni varias ankaŭ la intensecon de ties magneta kampo; ĉar la dua bobeno estas volvinta la saman magnetan cirkviton, tiel tensio estas induktata en ĝi.
Se la dua bobeno estus konektita al iu konsumanto, kiu ebligus flui kurenton, elektra povumo estus transmisiata de la unua cirkvito al la dua cirkvito. Ideale, la transformatoro estas perfekte efika: kiom da energio eniranta, tiom eliranta. Tiel kondiĉe, la jena ekvacio validas:
kondukante al la ekvacio de la ideala transformatoro
Do, se la tensio pliiĝas ( VD > VU ), tiel la kurento malpliiĝas ( ID < IU ) per la sama faktoro. Praktike, la plejmulto el la realaj transformatoroj estas tre efikaj, tial tiu formulo estas sufiĉe preciza ĝenerale.
Per disvolviĝo de tiu ekvacio, oni konstatas, ke la efekto de impedanco tra la transformilo varias laŭ la dua potenco de la volvo-faktoro. Ekzemple, se impedanco ZD konektiĝas al la terminaloj de la dueca bobeno, ĝi ŝajniĝas al la unueca flanko kiel
Kaj tiu interrilato estas reciproka, tio estas, se oni dezirus scii kiel ŝajnas impedanco ZU de la unueca flanko, rigardata de la dueca flanko, tiel oni aplikus:
[redakti] Eksteraj ligiloj
Transformatoroj: Teorio, funkciado, konstruado kaj kalkulado de parametroj kompilita far Kristály Tibor, en formo PDF.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Τριφασικός μετασχηματιστής υποβιβασμού τάσης, αναρτημένος σε στύλο
Ο μετασχηματιστής είναι μια συσκευή η οποία μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ δύο κυκλωμάτων, διαμέσου επαγωγικά συζευγμένων ηλεκτρικών αγωγών. Οι μετασχηματιστές είναι ανάμεσα στις πιο αποδοτικές ηλεκτρικές μηχανές,[1] με κάποιες μεγάλες μονάδες να αποδίδουν έως και το 99.75% της ισχύος εισόδου τους στην έξοδό τους.[2] Οι μετασχηματιστές κατασκευάζονται σε ευρεία γκάμα μεγεθών, που κυμαίνονται από μέγεθος νυχιού (όπως αυτοί που βρίσκονται μέσα σε ένα μικρόφωνο) έως τεράστιες μονάδες με βάρος εκατοντάδων τόνων που χρησιμοποιούνται για τη διασύνδεση τμημάτων των εθνικών δικτύων ηλεκτροδότησης. Όλοι λειτουργούν με βάση τις ίδιες αρχές, αν και υπάρχει πληθώρα διαφορετικών υλοποιήσεων.
Ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό ρεύμα στο πρώτο κύκλωμα (το "πρωτεύον") δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτό το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο επάγει μεταβαλλόμενη τάση στο δεύτερο κύκλωμα (το "δευτερεύον"). Το φαινόμενο αυτό καλείται αμοιβαία επαγωγή.
Αν ένας ηλεκτρικός καταναλωτής[3] είναι συνδεδεμένος στο δευτερεύον κύκλωμα, τότε θα υπάρξει ροή ηλεκτρικού φορτίου στο δευτερεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή. Αυτό το φορτίο θα μεταφέρει ενέργεια από το πρωτεύον κύκλωμα, στον καταναλωτή που είναι συνδεδεμένος στο δευτερεύον κύκλωμα.
Η επαγόμενη τάση VS στο δευτερεύον ενός ιδανικού μετασχηματιστή, είναι ανάλογη της τάσης VP στο πρωτεύον κατά ένα συντελεστή ίσο με το λόγο του αριθμού Ν των περιελίξεων του σύρματος στα αντίστοιχα τυλίγματα:
Οι δείκτες S,P προέρχονται από τις αγγλικές λέξεις secondary, primary, οι οποίες σημαίνουν αντίστοιχα δευτερεύον και πρωτεύον.
Με κατάλληλη επιλογή του αριθμού των περιελίξεων, ένας μετασχηματιστής επιτρέπει την ανύψωση μιας εναλλασσόμενης τάσης (αν NS > NP) ή τον υποβιβασμό της (αν NS < NP).
[Επεξεργασία] Ιστορία
Η αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή διατυπώθηκε το 1831 από τον Μάικλ Φαραντέι, αν και την χρησιμοποίησε μόνο για επίδειξη των αρχών της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, χωρίς να προβλέψει την πρακτική της σημασία. Ο πρώτος μετασχηματιστής σε ευρεία χρήση ήταν το πηνίο επαγωγής, το οποίο εφηύρε ο Ιρλανδός κληρικός Νίκολας Κάλαν το 1836.[4] Ήταν ένας από τους πρώτους που κατάλαβαν την αρχή πως όσο περισσότερες περιελίξεις έχει το τύλιγμα ενός μετασχηματιστή, τόσο μεγαλύτερη ηλεκτρεγερτική δύναμη παράγει. Τα πηνία επαγωγής δημιουργήθηκαν από τις προσπάθειες των επιστημόνων για παροχή υψηλότερων τάσεων από μπαταρίες. Δεν τροφοδοτούνταν από εναλλασσόμενο ρεύμα, αλλά από συνεχές, προερχόμενο από μπαταρίες, το οποίο διακόπτονταν από ένα δονούμενο διακοπτικό μηχανισμό. Μεταξύ 1830-1870 οι προσπάθειες για δημιουργία καλύτερων επαγωγικών πηνίων, κυρίως με τη μέθοδο της συνεχούς δοκιμής (trial and error), αποκάλυψαν σταδιακά τις βασικές αρχές της λειτουργίας του μετασχηματιστή. Αποδοτικοί σχεδιασμοί δεν ανακαλύφθηκαν παρά μετά το 1880,[5] όμως μέσα σε λιγότερο από μια δεκαετία, ο μετασχηματιστής αποδείχτηκε ουσιώδης στην επικράτηση των συστημάτων εναλασσόμενου ρεύματος έναντι αυτών του συνεχούς, θέση την οποία κρατούν μέχρι και σήμερα.[5]
Το πηνίο του Κάλαν, 1836
Ο Ρώσος μηχανικός Πάβελ Γιαμπλότσκοφ εφηύρε το 1876 ένα σύστημα φωτισμού, βασισμένο σε ένα σύνολο από πηνία επαγωγής, όπου τα πρωτεύοντα τυλίγματα ήταν συνδεδεμένα σε πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος, ενώ τα δευτερεύοντα μπορούσαν να συνδεθούν σε αρκετά "κεριά Γιαμπλότσκοφ" (είδος ηλεκτρικού λαμπτήρα τόξου). Στην πατέντα ισχυριζόταν ότι το σύστημα μπορούσε να "παρέχει ανεξάρτητα ισχύ σε διάφορους λαμπτήρες, με διαφορετική ισχύ φωτεινότητας, από μία πηγή ηλεκτρικής ισχύος". Προφανώς, το πηνίο επαγωγής σε αυτό το σύστημα λειτουργούσε ως μετασχηματιστής.
Οι Λουσιέν Γκολάρ και Τζον Ντίξον Γκιμπς επέδειξαν πρώτοι το 1882 στο Λονδίνο μια συσκευή με ανοιχτό πυρήνα σιδήρου που αποκαλούσαν "δευτερεύουσα γεννήτρια", ιδέα που πούλησαν στη συνέχεια στην αμερικανική εταιρεία Ουέστινγκχαους.[6] Την ίδια συσκευή επέδειξαν και το 1884 στο Τορίνο, όπου υιοθετήθηκε για ένα ηλεκτρικό σύστημα φωτισμού.
Οι Ούγγροι μηχανικοί Κάρολι Ζιπερνόφσκι, Όττο Μπλάθι και Μίκσα Ντέρι, από την εταιρεία Γκαντζ στην Βουδαπέστη δημιούργησαν το αποδοτικό μοντέλο κλειστού πυρήνα "ZBD" το 1885, βασισμένοι σε ένα σχέδιο των Γκολάρ και Γκιμπς.
Ένας φυσικός της Ουέστινγκχαους, ο Ουίλλιαμ Στάνλεϊ, δημιούργησε την πρώτη εμπορική υλοποίηση μετασχηματιστή το 1885, μετά την αγορά από τον Τζορτζ Ουέστινγκχαους των πατεντών των Γκολάρ και Γκιμπς. Ο πυρήνας ήταν κατασκευασμένος από πλάκες σιδήρου σχήματος "Ε", οι οποίες έμπαιναν η μία μέσα στην άλλη. Αυτό το σχέδιο χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στο εμπόριο το 1886.[5] Η αίτηση ευρεσιτεχνίας έκανε για πρώτη φορά αναφορά στη λέξη "μετασχηματιστής".[6] Ο Ρώσος μηχανικός Μικαΐλ Ντόλιβο-Ντομπροβόλσκι ανέπτυξε τον πρώτο τριφασικό μετασχηματιστή το 1889. Το 1891 ο Νίκολα Τέσλα εφηύρε το πηνίο Τέσλα, ένα μετασχηματιστή συντονισμού με πυρήνα αέρα, για την παραγωγή πολύ υψηλών τάσεων σε υψηλές συχνότητες. Μετασχηματιστές ακουστών συχνοτήτων χρησιμοποιήθηκαν για τα πρώτα πειράματα της ανάπτυξης του τηλεφώνου.
Παρότι νέες τεχνολογίες έχουν καταστήσει τους μετασχηματιστές παρωχημένους για ορισμένες ηλεκτρονικές εφαρμογές, μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται ακόμα σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές. Οι μετασχηματιστές είναι επίσης βασικοί στην μετάδοση ρευμάτων υψηλής τάσης, τεχνική που κάνει οικονομικά βιώσιμη τη μετάδοση ηλεκτρικής ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις.
[Επεξεργασία] Βασικές αρχές
Ο μετασχηματιστής βασίζεται σε δύο αρχές: πρώτον, ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να παράγει ένα μαγνητικό πεδίο (ηλεκτρομαγνητισμός) και, δεύτερον, ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο σε ένα τυλιγμένο σύρμα ("τύλιγμα"), επάγει διαφορά δυναμικού στα άκρα του τυλίγματος (ηλεκτρομαγνητική επαγωγή). Μεταβάλλοντας το ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα, αλλάζει η ένταση του μαγνητικού του πεδίου. Εφόσον το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο εκτείνεται και στο δευτερεύον τύλιγμα, επάγεται διαφορά δυναμικού στα άκρα του δευτερεύοντος.
Ένας ιδανικός μετασχηματιστής υποβιβασμού τάσης με επισημασμένη την μαγνητική ροή στον πυρήνα του
Στο σχήμα φαίνεται ένα απλοποιημένο διάγραμμα μετασχηματιστή. Ηλεκτρικό ρεύμα περνάει μέσα από το πρωτεύον τύλιγμα δημιουργώντας μαγνητικό πεδίο. Τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον τύλιγμα περιελίσσονται γύρω από ένα μαγνητικό πυρήνα πολύ υψηλής μαγνητικής διαπερατότητας, π.χ. από σίδηρο. Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται ότι όσο το δυνατόν περισσότερες γραμμές του μαγνητικού πεδίου που παράγει το πρωτεύον ρεύμα, βρίσκονται εντός του πυρήνα και περνούν τόσο από το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον τύλιγμα.
[Επεξεργασία] Νόμος επαγωγής
Το δυναμικό που επάγεται στα άκρα του δευτερεύοντος μπορεί να υπολογιστεί από το νόμο της επαγωγής του Φάραντεϊ, ο οποίος δηλώνει πως:
όπου VS είναι η στιγμιαία τάση, NS είναι ο αριθμός των περιελίξεων (στροφών) στο δευτερεύον και Φ η μαγνητική ροή σε μία περιέλιξη του τυλίγματος. Αν οι στροφές του τυλίγματος είναι προσανατολισμένες κάθετα προς τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου, η ροή είναι το γινόμενο της έντασης B του μαγνητικού πεδίου και της επιφάνειας Α μέσα από την οποία διέρχεται. Η επιφάνεια είναι σταθερή και ίση με την διατομή του πυρήνα του μετασχηματιστή, ενώ το μαγνητικό πεδίο μεταβάλλεται με το χρόνο, ανάλογα με την διέγερση του πρωτεύοντος.
Καθώς σε έναν ιδανικό μετασχηματιστή η ροή που περνά μέσα τόσο από το πρωτεύον όσο και από το δευτερεύον είναι ίδια,[1] η στιγμιαία τάση στα άκρα του πρωτεύοντος τυλίγματος ισούται με:
Αν διαιρέσουμε τις δύο πιο πάνω σχέσεις κατά μέλη, παίρνουμε την βασική εξίσωση[7] για την ανύψωση ή τον υποβιβασμό της τάσης:
[Επεξεργασία] Ιδανική εξίσωση ισχύος
Ο ιδανικός μετασχηματιστής ως στοιχείο κυκλώματος
Αν το δευτερεύον είναι συνδεδεμένο σε φορτίο που επιτρέπει την ροή ρεύματος, τότε έχουμε μετάδοση ισχύος από το πρωτεύον κύκλωμα στο δευτερεύον κύκλωμα. Ιδανικά ο μετασχηματιστής έχει τέλεια αποδοτικότητα, δηλαδή όλη η εισερχόμενη ενέργεια μεταφέρεται από το πρωτεύον, μέσω του μαγνητικού πεδίου, στο δευτερεύον. Αν αυτή η συνθήκη ισχύει, η εισερχόμενη ηλεκτρική ισχύς πρέπει να ισούται με την εξερχόμενη ισχύ.
Pincoming = IPVP = Poutgoing = ISVS
δίνοντας την εξίσωση του ιδανικού μετασχηματιστή
Αν η τάση αυξηθεί (ανυψωθεί) (VS > VP), τότε το ρεύμα μειώνεται (υποβιβάζεται) (IS < IP) κατά τον ίδιο συντελεστή. Οι μετασχηματιστές έχουν υψηλή αποδοτικότητα, οπότε αυτός ο τύπος αποτελεί ρεαλιστική προσέγγιση.
Η αντίσταση στο ένα κύκλωμα μετασχηματίζεται ανάλογα με το τετράγωνο του λόγου περιελίξεων.[1] Για παράδειγμα, αν μια αντίσταση ZS είναι συνδεδεμένη στα άκρα του δευτερεύοντος, εμφανίζεται στο πρωτεύον να έχει αντίσταση . Αυτή η σχέση είναι αμφίδρομη, οπότε η αντίσταση ZP του πρωτεύοντος εμφανίζεται στο δευτερεύον ως .
[Επεξεργασία] Ισοδύναμο κύκλωμα
Δείτε το πιο κάτω διάγραμμα
Οι φυσικοί περιορισμοί των πραγματικών μετασχηματιστών μπορούν να συνοψιστούν σε ένα μοντέλο ισοδύναμου κυκλώματος, το οποίο "χτίζεται" γύρω από το μοντέλο του ιδανικού, χωρίς απώλειες, μετασχηματιστή.[8] Η απώλεια ισχύος στα τυλίγματα εξαρτάται από το ρεύμα και αναπαρίσταται με τις σε σειρά συνδεδεμένες αντιστάσεις RP και RS. Η απώλεια ροής οδηγεί στην πτώση κλάσματος της εφαρμοζόμενης τάσης, πτώση η οποία δεν συνεισφέρει στην αμοιβαία σύζευξη και, κατά συνέπεια, μπορεί να μοντελοποιηθεί με τις επαγωγικές αντιδράσεις XP και XS, συνδεδεμένες σε σειρά με την τέλεια συζευγμένη περιοχή.
Οι απώλειες του πυρήνα οφείλονται κυρίως στην υστέρηση και στις επιπτώσεις των δινορευμάτων στον πυρήνα, ενώ είναι ανάλογα του τετραγώνου της ροής του πυρήνα για λειτουργία σε συγκεκριμένη συχνότητα.[9] Καθώς η ροή στον πυρήνα είναι ανάλογη της εφαρμοζόμενης τάσης, οι απώλειές του μπορούν να εκφραστούν με μια αντίσταση RC τοποθετημένη παράλληλα με τον ιδανικό μετασχηματιστή.
Ένας πυρήνας με πεπερασμένη διαπερατότητα απαιτεί ένα ρεύμα μαγνητισμού IM για να διατηρήσει την αμοιβαία ροή σε αυτόν. Το ρεύμα μαγνητισμού είναι συμφασικό με τη ροή. Φαινόμενα κορεσμού οδηγούν στην μη γραμμικότητα της σχέσης μεταξύ των δύο, για λόγους απλότητας όμως αυτό το φαινόμενο τείνει να αγνοείται στα περισσότερα ισοδύναμα κυκλώματα.[9] Με ένα ημιτονοειδές τροφοδοτικό, η ροή του πυρήνα υστερεί της επαγόμενης ΗΕΔ κατά 90ο και αυτό το φαινόμενο μπορεί να μοντελοποιηθεί ως αντίδραση μαγνητισμού XM παράλληλα με το στοιχείο απώλειας του πυρήνα. Οι RC και XM μερικές φορές αναφέρονται από κοινού ως ο "κλάδος μαγνητισμού" του μοντέλου. Αν το δευτερεύον είναι ανοιχτοκυκλωμένο, το ρεύμα I0 που λαμβάνουμε στον κλάδο μαγνητισμού, αναπαριστά το ρεύμα κενού φορτίου του μετασχηματιστή.[8]
Η δευτερεύουσα σύνθετη αντίσταση RS και XS συχνά ανάγεται στην πλευρά του πρωτεύοντος, αφού πολλαπλασιαστεί με τον τελεστή .
Ισοδύναμο κύκλωμα μετασχηματιστή, με τις δευτερεύουσες σύνθετες αντιστάσεις ανηγμένες στην πλευρά του πρωτεύοντος
Η ανάλυση μπορεί να απλοποιηθεί περαιτέρω μεταφέροντας τον κλάδο μαγνητισμού στα αριστερά της σύνθετης αντίστασης του πρωτεύοντος, μια έμμεση παραδοχή ότι το ρεύμα μαγνητισμού είναι χαμηλό, και με την άθροιση στη συνέχεια των σύνθετων αντιστάσεων του πρωτεύοντος και του ανηγμένου δευτερεύοντος, καταλήγοντας σε μια ισοδύναμη σύνθετη αντίσταση.
Οι παράμετροι του ισοδύναμου κυκλώματος ενός μετασχηματιστή μπορούν να υπολογιστούν από τα αποτελέσματα δύο δοκιμών στον μετασχηματιστή: της δοκιμής ανοιχτού κυκλώματος και της δοκιμής βραχυκυκλώματος.
[Επεξεργασία] Παραπομπές
↑ 1,0 1,1 1,2 Flanagan, William M. (1993-01-01). Handbook of Transformer Design and Applications. McGraw-Hill Professional. ISBN 0070212910, Chap. 1, p. 1–2.
↑ ENERGIE (1999). The scope for energy saving in the EU through the use of energy-efficient electricity distribution transformers (PDF).
↑ Με τον όρο "ηλεκτρικός καταναλωτής" εννοούμε κάθε συσκευή που καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια
↑ Fleming, John Ambrose (1896). The Alternate Current Transformer in Theory and Practice, Vol.2. The Electrician Publishing Co.. p.16-18
↑ 5,0 5,1 5,2 Coltman, J. W. (January 1988), "The Transformer", Scientific American: 86–95
↑ 6,0 6,1 Allan, "Power transformers – the second century", Power Engineering Journal
↑ Winders. Power Transformer Principles and Applications, pp. 20–21.
↑ 8,0 8,1 Daniels, A. R.. Introduction to Electrical Machines, pp. 47–49.
↑ 9,0 9,1 Say, M. G. (February, 1984). Alternating Current Machines, Fifth Edition. Halsted Press. ISBN 0470274514, pp. 142–143.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
VEW Transformatorstation Recklinghausen
Ölgefüllter Transformator für Mittelspannung (ohne Öl, angeschnittenes Gehäuse
Ein 30 VA-Netztransformator für eine Spannung von 12 V an der Sekundärseite (Breite etwa 60 mm)
Ein Transformator, kurz Trafo, ist ein Bauteil in der Elektrotechnik, das elektrische Energie oder Information zwischen induktiv gekoppelten Stromkreisen verlustarm überträgt. Transformatoren arbeiten mit Wechselspannung. Eine Gleichspannung kann nicht transformiert werden. In der Energiewirtschaft wird er auch als ruhende elektrische Maschine bezeichnet, da er im Gegensatz zu motorisch betriebenen Spannungsumformern keine mechanisch bewegten Teile besitzt.
Grundlagen
Die Spulen, oder Wicklungen, eines Transformators sind in der Regel galvanisch voneinander getrennt und nur magnetisch miteinander gekoppelt. Um diese Kopplung zu erhöhen, sind die Spulen meist auf einem gemeinsamen Eisen- oder Ferritkern angeordnet, dem Transformatorkern.
Die an der Primärwicklung angelegte Wechselspannung kann in der Sekundärwicklung erhöht oder verringert werden. Die Spannungsübersetzung richtet sich dabei nach dem Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen. Eingangs- und Ausgangsleistung sind aufgrund des in der Regel hohen Wirkungsgrades nahezu gleich.
Transformatoren zur Energieübertragung mit der Frequenz des Stromnetzes nennt man Umspanner (Bestandteil des Stromnetzes) oder Netztransformatoren (Bestandteil von Geräten und Anlagen, die am Stromnetz arbeiten). Transformatoren für messtechnische Zwecke sind Messwandler oder Stromwandler und jene für die Signalübertragung in der Nachrichtentechnik sowie auch in Schaltnetzteilen nennt man oft Übertrager.
Mit Transformatoren lässt sich elektrische Energie so umwandeln (hochtransformieren), dass sie über Hochspannungsleitungen über weite Strecken wirtschaftlich übertragen werden kann. In Netzteilen stellen sie Betriebsspannungen für elektronische Geräte zur Verfügung und sorgen für eine sichere Trennung vom Stromnetz. Bei der Übertragung von Signalen werden mit ihnen Impedanzen angepasst.
Die grundsätzliche Struktur dieses Artikels bedarf einer Überarbeitung. Näheres ist auf der Diskussionsseite: Die grundsätzliche Struktur angegeben. Hilf mit, ihn zu verbessern, und entferne anschließend diese Markierung.
Geschichte
Transformator von Zipernowsky, Déry und Bláthy
Patentzeichnung von William Stanley 1886
Die Erscheinung der Magnetfelderzeugung aus dem elektrischen Stromfluss und umgekehrt der Stromerzeugung aus einem veränderlichen Magnetfeld war seit Michael Faradays Entdeckungen 1831 bekannt. Aber erst in den achtziger Jahren des selben Jahrhunderts wurde das Transformator-Prinzip entwickelt.
Die Ungarn Károly Zipernowsky und Miksa Déri ließen 1882 die selbsterregende Wechselstrommaschine eintragen und beide entwickelten 1884 den aus zwei Maschinen (Generator und Motor) kombinierten Einankerumformer (siehe Umformer), aus dem nach der Einbeziehung von Ottó Titusz Bláthy die gemeinsame Erfindung, der Transformator wurde.
1885 ließen sich die Ungarn Károly Zipernowsky, Miksa Déri und Ottó Titusz Bláthy ein Patent auf den Transformator erteilen. Dieser war mechanisch nach dem umgekehrten Prinzip der heutigen Transformatoren aufgebaut; die Leiterspulen waren um einen soliden Kern aus unmagnetischem Material gewunden, darüber wurden dicke Eisendraht-Lagen gelegt, die eine ferromagnetische Schale bildeten. Dieser Transformator wurde von der Firma Ganz & Cie in Budapest weltweit vertrieben.
Wesentlichen Anteil an der Verbreitung des Wechselstromsystems und mit ihm des Transformators hatte der US-Amerikaner George Westinghouse, der ansonsten durch die Erfindung der Druckluftbremse berühmt wurde. Westinghouse erkannte die Schwächen der damals von Edison betriebenen und favorisierten Gleichstrom-Energieverteilung und setzte vorrangig auf Wechselstrom. 1885 importierte Westinghouse eine Anzahl Gaulard-Gibbs-Transformatoren und einen Siemens-Wechselspannungsgenerator für die elektrische Beleuchtung in Pittsburgh. William Stanley führte im gleichen Jahr als Chefingenieur von Westinghouse in Pittsburgh wesentliche Verbesserungen an Lucien Gaulards und John Gibbs’ Gerät durch.
Westinghouse installierte 1886 in Great Barrington, Massachusetts, einen Wechselspannungsgenerator, dessen 500 Volt Wechselspannung zur Verteilung auf 3000 Volt hochtransformiert und dann zum Betrieb der elektrischen Beleuchtung an den Anschlussstellen wieder auf 100 Volt heruntertransformiert wurde.
Der dann zunehmende Einsatz von Transformatoren führte in Verbindung mit der Schaffung von Wechselstrom-Stromnetzen zur weiten Verbreitung der Elektroenergie, weil nur Hochspannungsleitungen den Transport von den Energielieferanten über große Entfernungen ohne allzu große Energieverluste ermöglichen.
Physikalische Grundlagen
Darstellung der baulichen und physikalischen Komponenten
Schaltbild eines Transformators mit Eisenkern; mit elektrischen Primär- (p) und Sekundärgrößen (s)
Ein geöffneter 100-VA-Trafo. Oben die Primärwicklung (230 V), unten die zwei Sekundärwicklungen (9 V).
Für die Wirkweise eines Transformators sind zwei physikalische Erscheinungen wesentlich:
Ein von elektrischem Strom durchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld (Elektromagnetismus)
Wenn sich der magnetische Fluss in einer Spule ändert, wird in ihr eine Spannung induziert.
Eine an die erste Spule („Primärspule“) im Primärstromkreis angelegte Wechselspannung erzeugt dem Induktionsgesetz folgend ein veränderliches Magnetfeld im Kern. Dieses Feld durchsetzt die zweite Spule („Sekundärspule“) in einem zweiten Stromkreis und erzeugt hier durch Induktion wiederum eine Spannung („Sekundärspannung“).
Eine primäre Wechselspannung wird dabei mit Hilfe des magnetischen Wechselfeldes in eine zu ihr proportionale sekundäre Spannung transformiert, wobei das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärspannung (im Idealfall) gleich dem Windungszahlverhältnis der beiden Spulen ist.
Da in der Sekundärspule nur dann eine Spannung induziert wird, wenn der sie durchsetzende magnetische Fluss sich ändert, ist das magnetische Wechselfeld und damit die primäre Wechselspannung als Betriebsspannung unerlässlich.
Soll eine Gleichspannung mittels Transformatoren auf eine andere Spannungsebene umgesetzt werden, ist die Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom mittels Wechselrichter nötig, um anschließend transformiert werden zu können. Danach ist eine Gleichrichtung notwendig.
Kleinere kostengünstige Transformatoren bedingen hohe Frequenzen. So wird eine Wechselspannung über eine Gleichspannung in eine hochfrequente Spannung gewandelt. Diese Techniken finden beispielsweise bei Schaltnetzteilen Anwendung.
Die maximale Höhe der induzierten Spannung hängt neben der Eingangsspannung von der Windungszahl der Sekundärspule ab, die maximale Höhe des Stromes von deren Leiterquerschnitten und von den Kühlungsbedingungen.
In obiger Beschreibung wird kein (gemeinsamer) Eisenkern der Spulen erwähnt, trotzdem besitzen fast alle Transformatoren einen Kern aus Eisenblechen, Eisendrähten oder Ferrit. Der Grund liegt darin, dass bei tiefen Frequenzen (50 Hz) ohne Eisenkern extrem viele Windungen erforderlich wären, um den „Leerlaufstrom“ bei geringer Belastung ausreichend klein zu halten. Das würde erstens einen unwirtschaftlich hohen Kupferanteil erfordern, andererseits werden bei höheren Strömen in diesem sehr langen Draht enorme Ohmsche Verluste (= Erwärmung) erzeugt. Außerdem konzentriert der Eisenkern das Magnetfeld und verringert Streuverluste, die in der Praxis so gut wie immer dadurch auftreten, dass nicht alle Feldlinien des primären Magnetfeldes die Sekundärspule durchsetzen. Minimieren kann man diese durch ideal ineinander gewickelte Ringspulen (Toroidspulen), was aber nur bei speziellen Anwendungen Verwendung findet.
Beides kann man stark verringern, indem die Induktivität der Primärspule durch einen Eisenkern um ein Vielfaches vergrößert wird. Je höher die Betriebsfrequenz ist, desto kleiner kann der Eisenkern sein, bei einigen 100 kHz wie im Tesla-Transformator darf er vollständig entfallen.
Prinzipielle Ausführung
Spulen
Die Ausführung eines Transformators aus ausgestreckt nebeneinanderliegenden Leitern würde bewirken, dass ein großer Teil des Magnetfeldes als wirkungsloses Streufeld in der Umgebung entsteht. Dieses Streufeld würde einen großen Leerlaufstrom erfordern, der nicht für den eigentlichen Übertragungsvorgang zur Verfügung steht.
Daher werden die Leiter in Form von Spulen angelegt. Um den Verlust durch Streufelder möglichst klein zu halten, werden die Primär- und Sekundärspulen möglichst klein und eng ineinandergeschachtelt. Eine Nebenbedingung ist hierbei, dass die Leiter und auch die Spulen als Ganzes gegeneinander elektrisch isoliert sind, wozu meistens lackierte Drähte und die nachfolgende Lack- oder Gießharztränkung im Vakuum angewendet werden. Der Spulenkörper ist ein aus nichtmagnetischem Material, meistens aus Kunststoff bestehendes Formteil, das die Wicklungen aufnimmt, ihnen mechanische Stabilität gibt und sie nötigenfalls auch voneinander isoliert.
Die Spule für die Eingangsspannung wird Primärspule oder Primärwicklung genannt, die Spule, in der die Ausgangsspannung induziert wird, heißt Sekundärspule oder Sekundärwicklung. Das Verhältnis der Spannungen an den beiden Spulen ist theoretisch exakt das Verhältnis ihrer Windungszahlen, in der Praxis ist die Spannung an der Sekundärspule aufgrund von Streufeldern und Verlusten kleiner als der theoretische Wert.
Beispiel
Ein Transformator mit 1000 Windungen auf der Primärwicklung, 100 Windungen auf der Sekundärwicklung und 230 Volt Primärspannung erzeugt in der Sekundärwicklung eine Leerlaufspannung von 23 Volt. Diese Spannung entsteht im Leerlauf-Betrieb des Transformators. Die tatsächlich nutzbare Betriebs- oder Nennspannung sinkt jedoch mit zunehmender Belastung durch die Last, weil der Ausgangsstrom in den Spulen einen ohmschen Spannungsabfall bewirkt und sich das Streufeld erhöht.
Auslegung der Spulenwicklungen
Wie schon oben erwähnt, ist die Ausgangsspannung der Transformator-Sekundärspule theoretisch exakt so groß, wie es das Windungszahlverhältnis zwischen den Wicklungen und die Primärspannung vorgeben.
Es gilt:
mit
U1 – Primärspannung
U2 – Sekundärspannung
n1 – Primärwindungszahl
n2 – Sekundärwindungszahl
Dies gilt jedoch nur für den Leerlauf bzw. den unbelasteten Zustand. Sobald in der Sekundärspule ein Strom zu einem äußeren Verbraucher fließt, teilt sich die Leerlaufspannung auf die inneren elektrischen Widerstände des Transformators und des Verbrauchers auf. Die Streuinduktivität führt ebenfalls zu einer Verringerung der Spannung.
Wenn also eine bestimmte Spannung bei einer bestimmten Leistung entnommen werden soll, muss die Windungszahl der Sekundärspule für eine entsprechend höhere Leerlaufspannung ausgelegt werden. Die Spannung, die der Spule bei Nennleistung entnommen werden kann, wird „Nennspannung“ genannt. Die Nennleistung ist die für den regulären Dauerbetrieb vorgesehene Abgabeleistung auf der Sekundärseite. Rechnerisch kann stattdessen auch mit dem Nennstrom gearbeitet werden.
Beispiel: Für einen Transformatortyp ist von der Größe und vom Material her ein Leistungsverlust bei der Übertragung von 10 % bekannt. Bei der vorgesehenen Nennleistung soll die Sekundärspule genau 240 Volt abgeben. Die Windungszahl wird daher für eine Leerlaufspannung von
ausgelegt.
Bei Nennleistung liefert die Sekundärspule dann eine Spannung von
Ein Transformator kann statt einer einzelnen auch mehrere getrennte Sekundärwicklungen für unterschiedliche Spannungen oder für getrennte Stromkreise haben. Die Sekundärwicklungen können eine oder mehrere Anzapfungen haben: so kann man auch mit einem Transformator mit nur einer Sekundärwicklung mehrere unterschiedlich hohe Sekundärspannungen erhalten.
Wicklungsanordnung
Bei Netztransformatoren mit nur einer Wickelkammer ist die Primärwicklung meist zuunterst gewickelt – bei niedrigeren Ausgangsspannungen schützt so der meist dickere Draht der Sekundärwicklung den dünnen Draht der Primärwicklung. Bei hoher Ausgangsspannung wird durch diesen Wicklungsaufbau die Isolation zum Kern erleichtert.
Audio-Transformatoren (Übertrager und Ausgangstransformatoren) haben oft ineinander greifende (sog. verschachtelte) Wicklungen, um die Streuinduktivität zu verringern und so die Übertragung hoher Frequenzen zu verbessern.
Bei Sicherheitstransformatoren sind Primär- und Sekundärwicklung in getrennten Kammern des aus Isolierstoff bestehenden Wickelkörpers untergebracht, um sie sicher voneinander zu isolieren.
Anzapfungen
Die Primärwicklung kann mehrere Anzapfungen haben; damit ist ein solcher Transformator für unterschiedlich hohe Primärspannungen geeignet, wobei dennoch auf gleiche Ausgangsspannungen transformiert wird.
Ein Transformator, der sowohl für den amerikanischen (120 Volt) als auch den europäischen Markt (230 Volt) einsetzbar sein soll, kann z. B. mit einer Anzapfung der Primärwicklung am Netztransformator und einem Umschalter versehen sein. Oft werden hierzu jedoch zwei Wicklungen für je 120 Volt aufgebracht, die wahlweise parallel oder in Reihe geschaltet werden können. Dadurch kann man die geringe Spannungsabweichung zugunsten des geringeren Kupferbedarfes meistens in Kauf nehmen. Auch die Sekundärwicklung kann Anzapfungen besitzen, um den Transformator zum Beispiel an unterschiedliche Belastungsfälle anzupassen oder mehrere Spannungen mit gleichem Bezug zu erzeugen.
Bei der Stromversorgung werden Netztransformatoren häufig mit schaltbaren Anzapfungen an der Primär- oder Sekundärwicklung ausgestattet. Die Anzapfungen können unter Last mit speziellen Lastschaltern je nach Erfordernis (Spannungs- oder Leistungsänderung) frei gewählt werden, beispielsweise bei elektrischen Lichtbogenöfen oder Bahnfahrzeugen. Eine Stromunterbrechung wird dabei durch kleine Hilfs-Stelltransformatoren vermieden.
Eine Sonderbauart ist der Spartransformator, der nur eine Spule besitzt, die eine oder mehrere zusätzliche Anzapfungen aufweist. Infolge Fehlens galvanischer Trennung der einzelnen Spannungsebenen ist seine Verwendung auf Spezialeinsätze beschränkt.
Beim Spartransformator ist nur eine einzige Wicklung mit einer oder mehreren Anzapfungen vorhanden – bei dieser Bauform ist nur Spannungsanpassung, jedoch keine galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgangsspannung gegeben. Sein Vorteil ist die bei gleicher Übertragungsleistung geringere Masse – Eisen- und Kupferbedarf sind bei gleicher Nennlast wesentlich geringer.
Mittenanzapfung
Schaltzeichen eines Transformators mit Mittenanzapfung
Wird die Wicklung der Sekundärseite nach der Hälfte der Gesamtanzahl der Windungen aufgetrennt und nach außen geführt, so wird dies als Mitten- oder Mittelanzapfung bezeichnet. So stehen drei Spannungen im Verhältnis 1:1:2 zur Verfügung. Solche Transformatoren werden als Treiber- oder Ausgangsübertrager von Gegentakt-Endstufen sowie zur Speisung einer Zweiwege-Gleichrichtung eingesetzt. Eine solche „Mittelanzapfung“ kann man auch schaffen, indem man zwei Wicklungen mit gleicher Anzahl von Windungen auf die Sekundärseite aufbringt und diese polrichtig in Reihe schaltet. Dadurch erhält man zwei gleiche Spannungen, die sich addieren.
Lufttransformator bzw. eisenloser Transformator
Die kernlose Ausführung (Lufttransformator) ist bei niedrigen Frequenzen nicht effizient bzw. realisierbar. Ursache ist, dass die Primärspule dann extrem viele Windungen besitzen müsste, um die erforderliche hohe Primärinduktivität zu erzeugen. Der dann erforderliche sehr lange Draht hätte aber so großen Widerstand, dass darin ein Großteil der zugeführten Leistung in Wärme verwandelt würde.
Das von einem stromdurchflossenen Leiter erzeugte Magnetfeld ist in der Luft oder im Vakuum mit einer Flussdichte von relativ geringer Stärke verbunden, magnetische Kopplung und Induktivität der Spulen sind gering und würden sehr hohe Betriebsfrequenzen erfordern.
Lufttransformatoren haben den Vorteil, in der Sekundärspule eine Spannung mit exakter Nachbildung der zeitlichen Veränderung des Primärstroms zu liefern, auch wenn der Primärwechselstrom relativ hohe Frequenzen enthält. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Frequenzanteile des Stromes sich über eine große Bandbreite erstrecken. Daher werden für manche Zwecke Lufttransformatoren als Übertrager verwendet.
Beispiele sind der Teslatransformator, Koppel- und Anpassspulen in der Hochfrequenztechnik und die Rogowskispule.
Eisenkerntransformator
Ölgekühlter Transformator ohne Gehäuse
Das Öl im Transformatorgehäuse dient sowohl der Isolation der Wicklungen als auch dem Kühlen. Der Querschnitt der Wickelungsdrähte wird aus Kostengründen so klein wie möglich gehalten, was eine starke Erwärmung zur Folge hat. Nachteilig ist die Entflammbarkeit des Öls bei hohen Temperaturen. Insofern ergibt sich eine hohe Brandlast. Daher werden derzeit zunehmend Transformatoren mit Epoxydharz-isolierten Wicklungen gebaut. Diese werden als Trockentransformatoren bezeichnet (Beispiel: Geafol).
Es ist möglich, die Flussdichte erheblich zu steigern, indem das magnetische Feld der Spulen in einem geschlossenen magnetischen Kreis aus ferromagnetischem Material, bei Netztransformatoren z. B. Eisen – dem Transformatorkern – geführt wird. Für Netztransformatoren (Betriebsfrequenz 50 oder 60 Hz) verwendet man überwiegend Eisen-Silizium-Legierungen, kornorientertes Elektroblech (Texturblech) nach DIN EN 10107. Bei Signalübertragern werden auch die höherwertigen Eisen-Nickel-Legierungen und bei hohen Frequenzen (z. B. Schaltnetzteil-Übertrager) weichmagnetische Ferritkerne eingesetzt.
Die Steigerung der Flussdichte bei ferromagnetischen Werkstoffen beruht darauf, dass sich mit zunehmender Stärke eines von außen angelegten Magnetfeldes die regellos ausgerichteten magnetischen Kristallbereiche (Weiss-Bezirke) in eine gemeinsame Richtung umordnen. Diese magnetische Polarisation M des Werkstoffes liefert einen 1000 bis 100.000 mal höheren Beitrag zur Flussdichte B als die magnetische Feldstärke H. Diese Verhältniszahl nennt man Magnetische Suszeptibilität χ, es gilt
Für die magnetische Flussdichte B gilt
und daraus schließlich
ist die magnetische Feldkonstante.
Die dimensionslose Zahl μr = 1 + χ wird relative Permeabilitätskonstante oder Permeabilitätszahl genannt und ist werkstoffspezifisch.
Für die Leistungsübertragung im Stromnetz verwendete Transformatoren haben immer einen geschlossenen Eisenkern, auf den die Spulen aufgebracht werden. Der Querschnitt des Eisenkerns wird so gewählt, dass die Flussdichte möglichst im gesamten Eisen-Kern konstant ist und nicht zu nahe an die magnetische Sättigungsflussdichte kommt. Kerne für einphasige Transformatoren aus drei Schenkeln mit Primär- und Sekundärspule auf dem Mittelschenkel (M-Kerne) haben daher Außenschenkel mit dem halben Querschnitt des Mittelschenkels.
Die maximale Flussdichte liegt bei Eisen je nach Spezifikation bei 1,5…2 T. Bei Ferriten liegt sie bei etwa 400 mT.
Bei der Auslegung des Eisenkerns und der Windungszahl n sind folgende Zusammenhänge unter bestimmten Randbedingungen (sinusförmige Spannungsform, homogener luftspaltloser magnetischer Kreis) gültig:
(1)
mit
n – Windungszahl
ΔB – Induktionsamplitude (Flussdichteänderung) in Tesla
U – Effektivwert der Spannung in Volt
AFe – magnetischer Kernquerschnitt in cm2
f – Frequenz in Hz
An manche Transformatoren werden besonders hohe Anforderungen an die Linearität der Strom-Spannungs-Kennlinie gestellt oder sie dienen gleichzeitig der Zwischenspeicherung magnetischer Energie (Sperrwandler). Dies kann durch einen Luftspalt im magnetischen Kreis erreicht werden (quasi eine Mischform von Lufttransformator und Eisenkerntransformator). Der Feldstärkebedarf und damit der Magnetisierungsstrom steigen, die Kennlinie wird geschert bzw. linearisiert. Die im Luftspalt gespeicherte magnetische Energie vergrößert die Blindleistung, wird jedoch fast verlustfrei wieder abgegeben.
Luftspalte vergrößern den Streufluss, der möglicherweise anderswo, z. B. im Trafokessel, zu Verlusten und Störungen führt.
Luftspalte werden bei Gleichstrom-Anteilen im Primärstrom (siehe Ausgangsübertrager) und bei Sperrwandler-Übertragern benötigt.
Flachtransformator zur Montage auf Leiterplatten
Leistungstransformatoren für Frequenzen unterhalb von etwa 1 kHz haben meistens Kerne, die aus elektrisch gegeneinander isolierten Eisenblechen (Elektroblech) bestehen. Die Kerne müssen geblecht sein, weil unter dem Einfluss des Magnetfeldes im Eisen als leitendem Material genauso wie in der Sekundärspule Spannungen induziert werden, die im Vollmaterial zu Wirbelströmen führen. Diese Wirbelströme erzeugen Verluste, die umso höher sind, je besser die elektrische Leitfähigkeit des Kernes ist. Der Stromweg wird durch die Verwendung von dünnen Blechen, die voneinander isoliert sind, unterbrochen. Eine Beschädigung der Isolierung der einzelnen Blechpakete kann bei großen Transformatoren zu einer erheblichen lokalen Erwärmung des Paketes führen.
Der Eisenkern verursacht weiterhin Ummagnetisierungsverluste, die durch die fortwährende Umpolung der magnetischen Domänen (Weiss-Bezirke) entstehen und auch bei Leerlauf auftreten. Silizium-Eisen-Legierungen mit spezieller Textur haben bei Blechdicken von etwa 0,2 bis 0,3 mm bei 50 Hz Verluste von etwa 0,5 bis 1 W/kg je nach der Stärke des Magnetfelds, das durch die Spulen induziert wird.
Das Magnetisierungsverhalten des Eisens ist bis zur Sättigungsflussdichte weitgehend linear. Durch das lineare Verhalten bleibt der aufgenommene Leerlauf-Wechselstrom weitgehend sinusförmig. Bei der Transformation bleibt die Kurvenform der Eingangsspannung weitestgehend erhalten – lediglich Oberwellen werden aufgrund der Streuinduktivität gedämpft, was jedoch bei Netztransformatoren sogar erwünscht ist.
Eisen hat wie andere ferromagnetische Werkstoffe eine Grenze für die Linearität zwischen Feldstärke und magnetischem Fluss, die dann erreicht wird, wenn alle Weiss-Bezirke seiner Struktur einheitlich ausgerichtet sind. Bei dieser Sättigungsmagnetisierung kann das Eisen keiner weiteren Verstärkung der Feldstärke folgen, der Primärstrom steigt dann steil an. Bei der Konstruktion des Transformators muss daher der Kern möglichst exakt so bemessen werden, dass das Eisen sich auch bei Überspannungen im Stromnetz noch im linearen Bereich seiner Hysterese-Kennlinie befindet.
Ob ein Transformatorkern in die unerwünschte magnetische Sättigung gerät, hängt von der Höhe der Primärspannung ab – ist die Primärspannung in Bezug zu Kernquerschnitt bzw. Kernmaterial, Windungszahl und Frequenz zu hoch, gerät der Transformator in die Sättigung. Die Stromaufnahme steigt steil an. Die magnetische Sättigung setzt bei Belastung des Transformators bei etwas höherer Spannung ein, da die magnetische Feldstärke aufgrund des Spannungsabfalles am ohmschen Widerstand der Primärwicklung etwas abnimmt. Eine starke Belastung oder gar ein Kurzschluss der Sekundärseite führt zu einer wesentlich geringeren magnetischen Feldstärke im Kern und gleichzeitig zu einem starken Streufeld. Dieses kann zum Auslösen eines Kurzschlussschutzes (magnetische Sicherung) genutzt werden.
Die Hysterese-Kennlinie bildet den Zusammenhang zwischen Magnetfeldstärke und Erregerfeld bei dessen Anstieg und Rückgang ab. An ihr kann man sowohl die Sättigungsinduktion als auch die Ummagnetisierungsverluste erkennen.
Für Transformatoren für höhere Frequenzen werden für die Kerne statt Eisen auch andere weichmagnetische Werkstoffe wie z. B. Ferrite, amorphe Metallbandkerne oder Pulverkerne verwendet.
Kernbauformen
Ringkerntransformator
Datei:Kern und Ringkerntrafo 100VA.JPG
Kern und daraus hergestellter 100-VA-Ringkerntrafo
Transformatoren mit Ringkernen haben bei gleicher Masse, verglichen mit anderen Kernbauformen, den höchsten Wirkungsgrad, da aufgrund der geschlossenen, luftspaltfreien Ringkernform die Leerlaufverluste, davon hauptsächlich die Ummagnetisierungsverluste, minimal und bis zu 40-mal geringer als bei eckigen Kernbauformen sind.
Trafo-Ringkerne können aus ferromagnetischem Blech und für höhere Frequenzen aus Ferriten oder sintermetallurgisch aus ferromagnetischen Pulvern hergestellt werden.
Eisen-Ringkerne bestehen aus einzelnen Blechlagen, die durch ein zu einem Ring aufgewickeltes Band gebildet werden. Das dünne Band, meist aus kornorientiertem Weicheisenblech, wird so gewickelt, dass in der Mitte ein Kernloch zur Durchführung der Kupferwicklungen freibleibt. Die Windungen aller Wicklungen werden möglichst gleichmäßig auf dem Eisenring verteilt, um Streufelder zu vermeiden. Dazu wird der Drahtvorrat einer Wicklung zunächst auf ein Magazin gewickelt, welches dann zum Aufbringen der Wicklung maschinell durch das Kernloch um den Kernring herum geführt wird.
Ringkerntransformatoren können mit höherer magnetischer Flussdichte und geringeren Hystereseverlusten arbeiten, wenn texturierte, also kornorientierte Blechbänder verwendet werden. Auch dies trägt maßgeblich zur Verringerung der Baugröße bei. Anders als bei einem gestanzten Blechschnitt für beispielsweise einen EI-Kern-Transformator liegt die Kornorientierung für alle Teile des Kerns in der für die Magnetfeldlinien günstigen Vorzugsrichtung. Ringkerne werden auch für Stelltransformatoren verwendet. Bei diesen kontaktiert ein drehbar gelagerter Schleifer die einzelnen Spulenwindungen. Zur Kontaktgabe für den Schleifer sind die Windungen der Spule an den Außenseiten freigelegt, wobei die Isolierung der Lackdrähte abgeschliffen wird.
Trotz ihrer Vorteile kommen Ringkerntransformatoren für 50 Hz erst in den letzten Jahren mehr und mehr zum Einsatz, weil u. a. die Bewicklung eines geschlossenen Ringkerns aufwendiger ist. Inzwischen kann man jedoch Kerne bis zu 100 kW Leistung mit Automaten bewickeln.
Aufgrund der wertvollen Materialien für den Kern und die Wicklung besitzt der Ringkerntransformator gegenüber anderen Bauformen Vorteile, da er bei gegebener Leistung die geringsten Materialmengen benötigt. Seine Fertigung ist jedoch aufwendiger.
Ringkerntransformatoren lassen sich gut in Anwendungen einsetzen, wo es auf geringste Standby-Verluste ankommt. Durch Überdimensionieren des Transformators lassen sich darüber hinaus auch bei Belastung die Kupfer-Verluste verringern; sie betragen bei 50% Teillast nur noch 1/4 derjenigen bei Nennlast.
Beispiel
Ein 1-kVA-Ringkerntrafo hat ca. 6 Watt Eisenverluste (entspricht etwa dem Leerlaufverlust), ein 1-kVA-EI-Trafo hat dagegen ca. 45 Watt Eisenverluste. Die Kupferverluste sind bei beiden Trafotypen bei 1kVA Größe mit ca. 24 Watt etwa gleich. Wählt man für diese Anwendung einen 2-kVA-Transformator, entwickelt die Ringkern-Bauform bei 1 kW Last
12 + 24/4 = 18 Watt,
ein Trafo mit EI-Kern dagegen
90 + 24/4 = 96 Watt
Verlustleistung.
Ringkerntransformatoren verursachen aufgrund der hohen Remanenz im Kern beim Einschalten große Stromspitzen, weil ihr Kern dabei leichter als bei anderen Transformatoren in Sättigung geraten kann. Diese Stromspitzen lassen sich durch Sanftanlaufgeräte oder Transformatorschaltrelais völlig vermeiden oder mit Einschaltstrombegrenzern (NTC) soweit verringern, dass Schalter und Sicherungen geschont werden.
Ringkerntransformatoren werden für spezielle Anwendungen auch mit amorphen und nanokristallinen Bändern hergestellt.
Schnittbandkern
Eine Kompromisslösung stellen Schnittbandkerne dar: ein Blechband (Dicke 0,025–0,3 mm) wird auf einen Dorn mit rechteckigem Querschnitt aufgewickelt und verklebt. Anschließend wird der Wickel in der Mitte quer zerteilt und die Trennflächen werden poliert. Die Hälften werden dann in die bewickelten Spulenkörper gesteckt und verklebt. Für Schnittbandkerne werden ebenfalls auch texturierte Blechbänder eingesetzt.
Schnittbandkerne haben aufgrund ihrer Restluftspalte eine kleine Remanenz und damit kleinere Einschaltströme als Ringkerntransformatoren. Durch die beiden Rest-Luftspalte im Kern und dessen rechteckige Form ist die Materialausnutzung jedoch nicht so hoch wie beim Ringkerntransformator.
Schnittbandkerne haben dennoch ähnlich gute Eigenschaften wie Ringkerne, die Wicklungsherstellung ist gegenüber jenen einfacher, die Schnittbandkern-Herstellung ist jedoch etwas teurer gegenüber anderen Kernbauformen.
Baureihen: SM, SE, SU, SG, S3U
Siehe auch: DIN 41309 und IEC 329
Gestapelte Blechkerne
Die meisten Transformatoren für Netzfrequenz und bis etwa 400 Hz (bei Übertragern bis 20 kHz) bestehen aus gestapelten Eisenblechen. Folgende Formen sind gebäuchlich:
EI-Kern: gleichsinnig (Luftspalt!) oder wechselseitig geschichteter Stapel aus Blechen in E- und I-Form; die Außenschenkel der E-Bleche sind halb so breit wie der Mittelschenkel; ein Wickel auf dem Mittelschenkel. Der Luftspalt (gleichsinnige Montage) ist bei der Montage durch Zwischenlagen variierbar.
M-Kern: Blechform in der Form eines unten geschlossenen M, der Mittelteil ist am Ende unterbrochen, um die Bleche in den Wickel stapeln zu können, ein Wickel auf dem Mittelschenkel. M-Kerne bzw. -Bleche können einen Luftspalt aufweisen. Der Mittelschenkel ist doppelt so breit wie die Außenschenkel.
UI-Kern: wechselseitig gestapelte Bleche in der Form eines U und eines I; zwei Spulenwickel auf den langen Seiten des U.
LL-Kern: zwei L-förmige Bleche werden jeweils umgekehrt gegeneinander gelegt und wechselseitig orientiert gestapelt. Zwei Wickel auf den langen Seiten. LL-Kerne können eine Jochverstärkung aus rechteckigen Blechen neben den Wickeln aufweisen, wenn längs der Wickel texturierte (kornorientierte) Bleche zum Einsatz kommen.
Die Bleche von Kernen für die jeweils drei Spulensätze von Drehstromtransformatoren sind rechteckig mit speziellen Maßen zugeschnitten und ineinander geschachtelt oder sie bestehen aus E-förmigen Blechen gleicher Schenkelbreiten sowie zugehörigen, die "E"-Enden überbrückenden I-Blechen für das Joch.
Der aus drei einzelnen "Stromphasen" bestehende Drehstrom lässt sich prinzipiell mit drei gleichen Einphasentransformatoren übertragen. Effizienter ist es jedoch, die drei Eisenkerne zu einem gemeinsamen Kern mit drei Schenkelteilen zusammenzufassen. Die Schenkel sind in der praktischen Ausführung nebeneinander angeordnet und oben und unten mit jeweils einem Kern-Joch von gleicher Stärke wie die Schenkel verbunden.
In den Schenkelkernen sind die magnetischen Flüsse wirksam, die sich gemäß der jeweils zugeordneten Wechselstromphase verändern. Der Phasenwinkel zwischen den drei einzelnen Wechselströmen beträgt jeweils ±120°, sodass sich die Magnetfelder in den verbindenden Jochen im Idealfall zu Null hin aufheben.
Drehstromtransformatoren werden mit Nennleistungen von etwa 100 VA bis 1100 MVA gebaut.
Die Formel für das Übersetzungsverhältnis ü = n1/n2 gilt für Drehstromtransformatoren nur bei gleicher Schaltung von Ober- und Unterspannungsseite wie etwa bei der Schaltgruppe Yy0.
Bei besonders großen Transformatoren können zur besseren Transportierbarkeit drei Einphasentransformatoren zu einer „Drehstrombank“ zusammengesetzt werden. Hierbei müssen jedoch die Stufenschalter und viele Meldeeinrichtungen jeweils dreifach vorhanden sein, so dass diese Anordnung eher selten ausgeführt wird.
Vertiefende Themen
Modellbetrachtungen
→ Hauptartikel: Modell des Transformators
Die verschiedenen Modellbetrachtungen beschreiben, meist vereinfacht, die elektrischen und magnetischen Verhältnisse eines Transformators. Das Ziel ist durch die vorgenommenen Vereinfachungen und Beschränkungen auf wesentliche Einflussfaktoren Zusammenhänge und Gesetzmässigkeiten zu bilden und im Rahmen einer Theorie allgemein beschreiben zu können.
Einschaltstromstoß
→ Hauptartikel: Einschalten des Transformators
Das Einschalten eines Eisenkern-Transformators, also zum Beispiel eines Netztransformators, erzeugt meistens einen Einschaltstromstoß. Dabei gerät das Transformatoreisen mehr oder weniger in Sättigung und kann durch die anliegende Netzspannung für den Rest der Spannungshalbschwingung nicht mehr weiter magnetisiert werden. Der Strom, der dann zum Beispiel bei einem Einphasentransformators in die Primärspule hineinfließt, wird dann nur noch durch den Kupferwiderstand derselben begrenzt und kann dann einige Perioden lang einen erhöhten Wert und zu Beginn das etwa fünf- bis achtzigfache des Nennstromes betragen. Je höher die Effizienz des Transformators, desto höher kann dieser Wert sein.
Anwendungen
Geöffneter Transformator einer Elektrolokomotive, erkennbar sind die Anzapfungen für verschiedene Schaltstufen
Normen und geltende Richtlinien für Transformatoren
Ein Transformator, der mit Spannungen bis 1000 Volt betrieben wird, darf innerhalb der Europäischen Union nur dann in den Handel und in den Betrieb gebracht werden, wenn er entsprechend der europäischen Niederspannungsrichtlinie beschaffen ist. In Deutschland wird dies mit der Anwendung der Ersten Verordnung zum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz umgesetzt.
Neben der allgemein für alle elektrische Geräte geltenden Niederspannungsrichtlinie muss ein Transformator in Europa noch mit weiteren spezielleren Regelungen übereinstimmen, speziell der jeweiligen nationalen Fassung der Norm EN 61558 IEC 61558.
Die Übereinstimmung des Transformators mit den europäischen Richtlinien wird mit der CE-Kennzeichnung dokumentiert. Der Transformator kann dann ohne weitere Kontrollen und Prüfungen innerhalb der EU in den Verkehr gebracht werden. In Teil 1 der EN 61558 IEC 61558 werden allgemeine Anforderungen und Prüfungen beschrieben. Im Teil 2 sind die speziellen Transformatortypen wie z. B. Sicherheitstransformatoren (Teil 2–6) oder Schaltnetzteiltransformatoren (Teil 2–17) jeweils als eigene Norm aufgeführt, die sich jedoch auf Teil 1 für die grundlegenden Anforderungen beziehen.
Deutsche DIN-Fassung der Europäischen Norm EN 61558 IEC 61558 (bzw. die entsprechenden VDE-Richtlinien-Dokumente) für Transformatoren sind:
DIN EN 61558-2-1 (VDE 0570 Teil 2-1): 1998-07, Sicherheit von Transformatoren, Netzgeräten, Besondere Anforderungen an Netztransformatoren für allgemeine Anwendungen
DIN EN 61558-2-2 (VDE 0570 Teil 2-2): 1998-10, Besondere Anforderungen an Steuertransformatoren
DIN EN 61558-2-3 (VDE 0570 Teil 2-3): 2000-09, Besondere Anforderungen an Zündtransformatoren für Gas- und Ölbrenner
DIN EN 61558-2-4 (VDE 0570 Teil 2-4): 1998-07, Besondere Anforderungen an Trenntransformatoren für allg. Anwendungen
DIN EN 61558-2-6 (VDE 0570 Teil 2-6): 1998-07, Besondere Anforderungen an Sicherheitstransformatoren für allgemeine Anwendungen
DIN EN 6158-2-8 (VDE 0570 Teil 2-8): 1999-06, Besondere Anforderungen an Klingel- und Läutewerkstransformatoren
DIN EN 61558-2-13 (VDE 0570 Teil 2-13): 2000-08, Besondere Anforderungen an Spartransformatoren für allg. Anwendungen
DIN EN 61558-2-15 (VDE 0570 Teil 2-15): 2001-11, Anforderungen für Trenntransformatoren zur Versorgung medizinischer Räume
DIN EN 61558-2-17 (VDE 0570 Teil 2-17): 1998-07, Besondere Anforderungen an Transformatoren für Schaltnetzteile
DIN EN 61558-2-19 (VDE 0570 Teil 2-19): 2001-09, Besondere Anforderungen an Störminderungstransformatoren
DIN EN 61558-2-20 (VDE 0570 Teil 2-20): 2001-04, Besondere Anforderungen an Kleindrosseln
Siehe auch
Nachwirkungsverlust
Buchholz-Relais
Magnetostriktion
Literatur
Hans-Ulrich Giersch, Hans Harthus, Norbert Vogelsang: Elektrische Maschinen. 5 Auflage. Teubner Verlag, 2003, ISBN 3-519-46821-2.
Rudolf Janus: Transformatoren. VDE-Verlag, ISBN 3-8007-1963-0.
Helmut Vosen: Kühlung und Belastbarkeit von Transformatoren. VDE-Verlag, ISBN 3-800-72225-9.
Rolf Fischer: Elektrische Maschinen. 12 Auflage. Hanser, ISBN 3-446-22693-1, S. 408.
Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme – Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Springer-Verlag, 2006, ISBN 3-540-29664-6.
Weblinks
Wiktionary: Transformator – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
Rupprecht-Gymnasium, Physik-Web 10. Klasse: Versuche und Aufgaben zum Transformator
TU-Ilmenau: Lernprogramm Transformator
Reimer Haß: Informationsseite mit interaktiven Übungen zum Transformator
National High Magnetic Field Laboratory der Florida State University: Simulation eines Transformators (Java-Applet, engl.)
Lehrgang „Grundlagen der Elektrotechnik, Transformator“ der Uni-Dortmund von 2003
Deutsches Kupferinstitut: Auswahl und Berechnung von Klein-Transformatoren (PDF)
M. Konstanzer: Erklärung der Vorgänge im Transformator und der Transformator Physik, die mittels Messkurven anschaulich belegt wird (PDF)
Wikibook von emeko, „Vom Umgang mit Einphasentransformatoren“
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Lavfrekvens-transformatorer (laveffekt). Formålet med kobberfolien om transformatoren til venstre er at dæmpe den magnetiske udstråling, den er ikke en egentlig vikling. Bemærk jern-lamineringen.
En transformator, transformer eller trafo er et arrangement af mindst 2 magnetisk tæt koblede spoler, hvoraf mindst én fødes med vekselstrøm med en vis strømstyrke og spænding - og resten (mindst én) leverer en vekselstrøm ved en anden strømstyrke og spænding. Transformatorer designes til at have en høj virkningsgrad.
Transformator stregtegning. Til venstre (Primær spole) kommer vekselstrøm ind, i eksemplet er det 12 volt og 1 ampere, det er altså 12 watt. Til højre (sekundær spole) kommer der også vekselstrøm ud, nu er det dog 24 volt og 0,5 ampere, altså stadigvæk 12 watt.
[redigér] Sådan virker en transformator
I en "almindelig" transformator er to lange elektriske ledere ("ledninger", som regel tråde af kobber belagt med en elektrisk isolerende "lak") viklet op omkring den samme kerne.
De to frie ender af den ene trådvikling, den såkaldte primærvikling ell. primærspolen, tilsluttes en vekselstrømskilde - derved danner denne vikling et magnetfelt som skifter retning og styrke med samme frekvens som vekselstrømmen.
I den anden trådvikling, sekundær-viklingen ell. sekundærspolen, inducerer det vekslende magnetfelt en elektrisk strøm, og derved kommer sekundærviklingen i sig selv til at fungere som en vekselstrømskilde - selv om der ikke er nogen "direkte" (galvanisk) forbindelse mellem den oprindelige vekselstrømskilde og transformatorens sekundære trådvikling.
[redigér] Mål og egenskaber for en transformator
En sort-hvid TV højspændingstransformator.
En af transformatorens primære anvendelser er at omsætte vekselstrøm ved én spænding og strømstyrke, til vekselstrøm ved en anden spænding og strømstyrke. Dette opnås ved at have forskellige antal vindinger (antal gange tråden er ført rundt om kernen) i hhv. primær og sekundærviklingen, idet spændingerne over de to tråde er ligefrem proportionale med antallet af vindinger.
For at overholde den klassiske fysiks lov om energiens bevarelse, skal den elektriske effekt der omsættes i primær- og sekundær-kredsløbet være lige store i den ideelle, tabsfri transformator (I en praktisk transformator er der altid en lille smule tab, som viser sig ved at transformatoren bliver "håndlun" eller decideret varm når den har arbejdet i nogen tid). Som en følge af energiens bevarelse samt primær- og sekundær-spændingernes proportionalitet med antallet af vindinger, er strømstyrken i primær- og sekundær-kredsløbene omvendt proportionale med antallet af vindinger.
50 Hz LF-effekttransformatorer til elnettet og HF-effekttransformatorer til SMPS (10–500 kHz):
Her er det primære VA (voltampere) opgivelsen, hvilket er produktet af max. spænding og max. strøm for et givet transformatorkernetværsnitsareal. For en given spole med n vindinger og en magnetisk kerne, vil kernetværsnitsareal og materialevalget sætte en øvre grænse for strømmen. Overskrides strømmen (og dermed spændingen) vil selvinduktionen og dermed reaktansen for den givne frekvens falde fordi kernen mættes.
En 60/10 kilovolt transformer, der forsyner et mindre bysamfund i Danmark.
LF-audio transformatorer er noget af det sværeste at designe fordi den i princippet skal kunne formidle fra 20–20.000 Hz med:
Lav forvrængning.
Rimelig høj VA ved lave frekvenser.
Problemet er bl.a. at ved lave frekvenser fordres mange vindinger for at høj reaktans kan opnås, men som bieffekt fås en stor kondensatorvirkning mellem spolens vindinger - og for høje frekvenser lav kondensatorvirkning.
Laveffekts HF-svingningskredstransformatorer:
Det forsøges også at minske spolernes egenkondensatorvirkning.
Designes til en høj Q-faktor, hvilket betyder lave tab ved mindre effekter. De lave tab opnås ved at:
Vælge en isoleret trådtykkelse som er mindre en fortrængningsdybden.
Trådens isolationsmateriale skal have lave tab ved det frekvensområde svingningskredsen skal anvendes ved.
Vælge og udforme et kernemateriale så lave tab opnås ved det frekvensområde svingningskredsen skal anvendes ved.
Vælge en spoleholder, som har lave tab ved det frekvensområde svingningskredsen skal anvendes ved.
Lave en metalklokke eller anden afskærmning med god elektrisk ledeevne (kobber, aluminium), så omgivelserne ikke indvirker.
En simpel tommelfingerregel for beregning af spændingen i sekundærspolen er: spændingen følger viklingerne. Det betyder, at hvis antallet af viklinger i sekundærspolen er dobbelt så stort som i primærspolen, så er volttallet i sekundærspolen dobbelt så stort som i primærspolen. Amperetallet halveres så i henhold til den fysiske lov om energiens bevarelse (hvis man ser bort fra varmetab mm.
Et eksempel: Der føres 12V og 1 amp ind i primærspolen, det er i alt 12 watt. I primærspolen er der 200 viklinger, i sekunderspolen er der 400. Antallet af viklinger fordobles altså, så fordobles volttallet også, så der nu er 24V, og da watt-tallet stadig skal være 12 halveres antallet af ampere, så der nu kun er 0,5 amp.
[redigér] Begrænsning af hvirvelstrømstab
I mange transformatorer er kernen udformet som en "blok" af talrige tynde plader af jern i samme facon, som ved hjælp af en isolerende "lak" holdes mekanisk sammen, men elektrisk isoleret fra hinanden.
Havde man brugt en massiv jernblok som kerne i transformatoren, ville der dannes hvirvelstrømme - elektriske strømme der "løber i ring" inde i den elektrisk ledende jernkerne. Dette hvirvelstrømstab (der giver sig til kende ved at transformatoren bliver varm) begrænses, men elimineres ikke helt, af at kernen deles op i tynde, elektrisk isolerede plader.
[redigér] Transformatorer i radioudstyr
HF spoler og transformatorer. Den nederste transformator er en kombineret langbølge- og mellembølge-transformator som bliver koblet som svingningskreds. Den fungerer også som antenne, da den kobler til LB og MB elektromagnetiske signaler via magnetisk kobling fordi ferritstaven ikke er lukket i en sluttet kurve.
I radioteknisk udstyr bruges transformatorer også til impedanstilpasning - disse transformatorer arbejder dog ved så høje frekvenser, at metoden med den lagdelte kerne ikke fungerer, fordi de dannede hvirvelstrømme her kan "cirkulere" inden i de enkelte, isolerede jernplader.
Skal en transformator til brug ved høje frekvenser forsynes med en kerne, laves denne ofte af ferrit, som er pulveriseret jern indstøbt i et elektrisk isolerende stof. De enkelte jernkorn er for små til at selv højfrekvente hvirvelstrømme kan dannes, men tilsammen forbedrer de den magnetiske induktion mellem de to trådviklinger.
[redigér] Litzetråd
Den kombinerede langbølge(venstre)- og mellembølge(højre)-transformator/radioantenne på billedet er viklet med litzetråd. Litzetråd er mange individuelt isolerede tynde kobbertråde, som samlet er omspundet med f.eks. bomuld eller pålagt teflon.
Formålet med litzetråd er at tage højde for strømfortrængningen for vekselstrømme, ved at øge ledningens yderzone. Strømfortrængning er et fysisk fænomen, som har den virkning, at strømmen hovedsageligt løber i yderzonen af en leder. For f.eks. 50 Hz løber 95% af strømmmen i de yderste 7-9 mm kobber.
En massiv kobberstang med f.eks. en radius på 50 mm er ligesågod en leder for 50 Hz som et kobberrør med samme radius, men med en godstykkelse på 7-9 mm.
For langbølgesignaler på ca. 100-500 kHz er strømmens indtrængningsdybde langt mindre, end for 50 Hz.
De 3 spoler foroven til venstre i billedet, er også vilket med litzetråd.
[redigér] Krydsviklede spoler
I billedet ses også at langbølge-transformatorens "store" spole er krydsviklet, hvilket har det formål at minske en spoleviklings utilsigtede egenkondensatorvirkning fra vinding til vinding.
[redigér] Se også
Elektrisk spole
Elektromagnetisme
Elektronik
Impedanstilpasning
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
VN transformátor z televizního přijímače s výstupním napětím 25KV.
Transformátor jednofázový - schematická značka
Transformátor je elektrický netočivý stroj, který umožňuje přenášet elektrickou energii z jednoho obvodu do jiného pomocí vzájemné elektromagnetické indukce. Používá se většinou pro přeměnu střídavého napětí (např. z nízkého napětí na vysoké) nebo pro galvanické oddělení obvodů.
[editovat] Rozdělení transformátorů
jednofázový
trojfázový
vícefázový
…
plášťový
jádrový
toroidní
…
rozptylový (s magnetickým bočníkem…)
speciální
bezpečnostní pro napájení například dětských hraček
….
Transformátor pracuje na principu elektromagnetické indukce časovou změnou magnetického toku. Primární cívka ve svém obvodu působí jako spotřebič, sekundární jako zdroj. Do primárního vinutí přivedeme střídavé napětí a protože je uzavřený obvod, tak prochází proud střídavý. Okolo primární cívky se vytvoří magnetické pole charakterizované magnetickým tokem Φ [Fí] a ten je také střídavý. Tento tok se uzavírá převážně jádrem transformátoru a svými účinky zasahuje vinutí sekundární cívky. Vlivem časové změny magnetického toku se v sekundárních vodičích indukuje střídavé napětí.
[editovat] Magnetické obvody a ztráty v transformátoru
[editovat] Ztráty nakrátko („v mědi“)
Transformátor nakrátko je napájen do vstupního vinutí proudem obvykle harmonického průběhu (tj. sinusového průběhu) a současně má svorky jednoho výstupního vinutí spojeny napřímo = nakrátko.
Na svorkách zkratovaného výstupního vinutí můžeme naměřit proud, odpovídající velikosti napájecího proudu, přepočteného obrácenou hodnotou závitového převodu (z důvodu rozptylů je menší).
Napájecí proud má takovou velikost, aby byla dosažena hodnota jmenovitého proudu v napájecím nebo zkratovaném vinutí (rozhoduje menší hodnota).
Napětí na vstupním vinutí je malé.
Z výstupních vinutí není odebíráno žádné napětí ani výkon.
Ztráty nakrátko (výkon odebíraný z napájecího zdroje) jsou využívány na pokrytí ztrát Jouleova tepla ve vinutích transformátoru. Magnetické toky jsou malé, ztráty v magnetickém obvodu (vířivé proudy) jsou zanedbatelné. Proto se onačují „ztráty nakrátko = ztráty v mědi“.
[editovat] Ztráty naprázdno („v železe“)
Transformátor naprázdno je napájen do vstupního vinutí jmenovitým napětím, obvykle harmonického průběhu (tj. sinusového průběhu) a současně má všechny ostatní svorky rozpojeny = bez zátěže.
Na svorkách výstupních vinutí můžeme naměřit napětí odpovídající velikosti napájecího napětí přepočteného závitovým převodem (z důvodu rozptylů je menší).
Proud vstupního vinutí je malý.
Z výstupních vinutí není odebírán žádný proud ani výkon.
Ztráty naprázdno (výkon odebíraný z napájecího zdroje) jsou využívány na magnetizaci jádra (vytvoření magnetického toku) a krytí ztrát v magnetickém obvodu (vířivé proudy). Proto se označují „ztráty naprázdno = ztráty v železe“.
V jádru transformátoru dochází v důsledku přiloženého napětí k jevu magnetostrikce - malým změnám rozměrů jako funkce napětí. Tyto periodické změny jsou pak dobře slyšitelné jako tichý tón o frekvenci budícího napětí.
[editovat] Vinutí
Vinutí pro síťové transformátory jsou zhotovována z emailovaných drátů různého průměru. Cívka se navíjí na cívkové tělísko závit po závitu a jednotlivé vrstvy vinutí jsou prokládány impregnovaným papírem. Povrch cívky je izolován lepenkou nebo plátnem. Čím je vinutí dimenzováno na vyšší napětí a větší proudy, tím je výroba cívek obtížnější.[zdroj?]
[editovat] Řízení napětí
[editovat] Autotransformátory
Autotransformátory jsou transformátory, u kterých se pro primární i sekundární vinutí používá stejná cívka. Z mechanického hlediska jde vlastně o cívku na železném jádře s odbočkou pro primární a pro sekundární vinutí. Nevýhodou je, že při takové konstrukci přicházíme o galvanické oddělení primárního a sekundárního vinutí. Odbočka sekundárního vinutí může být realizována pomocí pohyblivého jezdce, přičemž nastavením tohoto jezdce je pak možné regulovat velikost sekundárního napětí. Tento jezdec může být nastavován elektrickým pohonem - odtud zřejmě pochází název autotransformátor - ve smyslu automatický transformátor. Autotransformátory často najdeme v elektrických laboratořích, kde se používají jako regulovatelné zdroje střídavého napětí. Používá se také v dopravě při pohonu trakčních kolejových vozidel (elektrických lokomotiv), kde se využívá především menší hmotnost tohoto typu transformátoru.
[editovat] Hodinový úhel
Charakteristická vlastnost zapojení trojfázového transformátoru. Jedná se o fázový posuv odpovídajících si napětí měřených od fázoru vyššího napětí k nižšímu ve smyslu sledu fází. Udává se v hodinách přičemž 1h odpovídá 30°.
[editovat] Chlazení transformátorů
Malé transformátory jsou obvykle chlazeny vzduchem. Velké transformátory se chladí olejem, protože voda je i při nepatrném znečištění vodivá a vířivými proudy se rozkládá na vodík a kyslík.
[editovat] Druhy chladiv a jejich označení
O - oleje
A - vzduch
W - voda
L - nehořlavá izolační kapalina
G - plyn
S - pevný izolant
[editovat] Označení způsobu oběhu chladiva
N - přirozený
F - nucený neřízený
D - nucený řízený
[editovat] Druhy zkoušek transformátorů
Zkouší se, zda stroj vyhovuje požadavkům kladeným na jakost materiálu, konstrukci rozměry, vlastnost a zároveň vhodnost zdroje pro dané použití.
[editovat] Rozdělení zkoušek
podle rozsahu
podle účelu
podle počtu
podle opakování
[editovat] Druhy zkoušek
měření izolačního odporu
měření odporu vinutí za studena
měření převodu napětí
kontrola fází
zkouška přiloženým napětím
zkouška indukovaným napětím
měření ztrát naprázdno
měření charakteristiky naprázdno
měření netočivé impedance
měření ztrát nakrátko
oteplovací
nárazovým napětím plnou vlnou
zkratová odolnost
nárazovým napětím kusou vlnou
měření kapacity vinutí
měření hluku
elektrické pevnosti oleje
mechanická (přepínače odboček)
[editovat] Trendy vývoje transformátoru
Transformátor může pracovat pouze se střídavým proudem, pro stejnosměrný proud je nutné použít měnič (např. rotační, nebo polovodičový měnič s oscilátorem). Transformátor se skládá z primární a sekundární cívky, které bývají pro zvýšení účinnosti navinuty na společném feromagnetickém jádru. Jádro bývá vyrobeno z tenkých plíšků.
Poměr počtu závitů primární a sekundární cívky udává poměr vstupního napětí k výstupnímu.
Pro laboratorní získávání vysokého napětí se využívá speciální Teslův transformátor.
Transformátoru se konstrukcí podobá tlumivka, která je zařazována jako indukční zátěž do obvodů a někdy se využívá i jako zdroj magnetického pole pro rušení magnetických záznamů.
[editovat] Související články
Elektrické napětí - napěťové hladiny v ČR, jež jsou vzájemně oddělené pomocí transformátorů
Svařovací transformátor
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Un transformador sobre un pal elèctric
Alguns transformadors de mida petita
Imatge d'un gran transformador
Un transformador és una màquina elèctrica estàtica (sense parts en moviment) d'inducció electromagnètica que permet convertir els valors de tensió i d'intensitat de corrent subministrat per una font de corrent altern en un o més sistemes de corrent altern amb valors de tensió i intensitat de corrent diferents però de la mateixa freqüència. En resum, els transformadors són uns aparells que converteixen energia elèctrica d'unes característiques en energia elèctrica amb d'altres característiques, essent una de les màquines elèctriques més eficients que existeixen.
Un transformador acostuma a constar de tres parts:
Un nucli de material ferromagnètic que forma un circuit magnètic tancat.
Un enrotllament o debanament primari al qual s'aplica un corrent elèctric.
Un enrotllament o debanament secundari que proporcionarà un corrent elèctric de sortida. En alguns casos hi pot haver més d'un secundari.
El corrent altern aplicat al primer circuit, el primari, crea un camp magnètic variable; aquest camp magnètic indueix una força electromotriu al segon circuit, el secundari. Entre el circuit primari i el secundari no hi ha cap connexió, l'energia es transmet a través del flux magnètic que es crea dins del nucli.
El voltatge induït al secundari VS és proporcional al que s'ha aplicat al primari VP segons una raó relacionada amb el nombre de voltes de fil elèctric (espires) en cada bobinat, idealment seria:
El nombre d'espires que componen les bobines determinarà la relació de variació entre les tensions d'entrada i de sortida. Això implica que fent una selecció adequada del nombre de voltes o espires que componen els bobinats primari i secundari podrem determinar el voltatge que ens proporcionarà el secundari.
Els transformadors tenen una importància cabdal a la nostra societat, sense ells no es podria fer el transport d'energia a grans distàncies com les que que hi ha entre les centrals elèctriques productores d'electricitat i els consumidors. I, a una altra escala, són imprescindibles per al funcionament de la majoria dels aparells que funcionen amb electricitat atès que necessiten voltatges molt més petits que els que ens arriben a casa, un ordinador o un televisor tenen un transformador per poder funcionar. Paral·lelament a la varietat d'utilitzacions, domèstiques o industrials, hi ha una gran variació de tipus, formes, mides i prestacions, poden anar de pocs mil·límetres i pocs grams de pes fins a metres i centenars de tones, però tots els transformadors es basen en els mateixos principis de funcionament.
[edita] Història
El principi sobre el que es fonamenta el funcionament del transformador va ser demostrat per Michael Faraday el 1831, l'anell d'inducció que va crear va ser el primer transformador, però es va limitar a utilitzar-lo per a demostrar el fenomen de la inducció electromagnètica i mai li va donar cap aplicació pràctica.
El 1876, l'enginyer rus Pavel Yablochkov va inventar un sistema d'il·luminació basat en un conjunt de bobines d'inducció i unes làmpades de la seva invenció (Làmpada Yablochkov), les bobines funcionaven com un transformador. Aquest sistema va tenir força èxit comercial i fins i tot es va utilitzar als carrers de París el 1881.
Lucien Gaulard i John Dixon Gibbs van desenvolupar entre 1881 i 1884 un ginys que anomenaren generador secundari que no era altra cosa que un transformador. El primer prototip utilitzava un nucli de ferro obert i era poc eficient. El 1883 van utilitzar un nucli de barres per a transportar corrent altern de 2000 volts a una distància de 40 Km. El darrer model patentat per Gaulard el 1886, ja amb un circuit magnètic tancat, té poc a envejar als dissenys actuals. El 1885 la companyia nord-americana "Westinghouse Electric Corporation" es va interessar pels transformadors de Gaulard i va comprar-ne els drets per als Estats Units.
Després que George Westinghouse va comprar les patents de Gaulard, l'enginyer William Stanley, un enginyer de la companyia Westinghouse, va dissenyar el primer transformador comercial el 1886 amb un nucli fet amb plaques de ferro en forma de E.
El 1885 els enginyers hogaresos Zipernowsky, Bláthy i Déri de la companyia Ganz de Budapest van crear a partir dels dissenys de Gaulard i Gibbs un transformador molt eficient anomenat "ZBD" amb un nucli tancat. La seva patent va ser la primera que va utilitzar el mot "transformador".
El 1889 l'enginyer rus Mikhail Dolivo-Dobrovolsky va desenvolupar el primer transformador trifàsic.
El 1891 Nikola Tesla va inventar la bobina Tesla, un transformador amb nucli d'aire composat per una sèrie de circuits ressonants acoblats que pot generar corrents a molt alta tensió i freqüència. La idea inicial de Tesla era aconseguir de transmetre l'energia elèctrica sense necessitat de conductors, però no va reeixir perquè la transmissió es feia en totes direccions. Aquesta idea ha estat represa el 2006 per un equip d'investigadors del Massachusetts Institute of Technology sota el nom de witricity[1].
Tot i les noves tecnologies han substituït la utilització dels transformadors en algunes aplicacions electròniques, encara són utilitzats en moltes d'altres i jugant un paper essencial en el transport d'energia elèctrica, fent-la possible i econòmicament rendible. Els transformadors van ser un factor essencial en l'adopció del corrent altern front el corrent continu en fer possible el transport a grans distàncies.
[edita] Principi de funcionament
El corrent d'intensitat I1 i voltatge U1) aplicat al primari N1 crea un camp magnètic variable, el flux magnètic Φ al llarg del circuit magnètic indueix un corrent elèctric a l'enrotllament secundari N2 d'intensitat I2 i voltatge U2.
El funcionament del transformador es basa en dos principis:
un corrent elèctric pot produir un camp magnètic
un camp magnètic canviant a un bobinat de fil elèctric indueix un corrent elèctric als seus extrems
En canviar el corrent de l'enrotllament primari canvia la força del camp magnètic, quan el camp magnètic variable afecta l'enrotllament secundari s'hi indueix una diferència de potencial elèctric.
La imatge de la dreta representa l'esquema del funcionament d'un transformador simplificat. El marc quadrangular representa un nucli ferromagnètic d'alta permeabilitat magnètica, com el ferro, sobre el qual hi ha dos enrotllaments o bobinats de fil esmaltat, el de l'esquerra és el primari perquè és el que rebrà l'aplicació d'un corrent elèctric; el de l'esquerra és el secundari perquè és al que s'induirà una diferència de potencial als seus extrems. Noti's que no hi ha connexió entre el primari i el secundari, l'esmalt que cobreix el fil elèctric utilitzat fa que no hagi contacte entre les diferents voltes o espires ni amb el material del nucli
El corrent d'intensitat I1 i voltatge U1 aplicat passa pel bobinat primari (N1, a l'esquerra) genera un camp magnètic (que serà variable perquè apliquem un corrent altern) i s'estableix un flux magnètic Φ al llarg del circuit magnètic que es crea dins del nucli que transporta energia del primari al secundari de manera que s'indueix un corrent al secundari (N2, a la dreta) d'intensitat I2 i voltatge U2.
[edita] La llei de la inducció
El voltatge induït pot ser calculat amb la llei de Faraday, que estableix que
on
ε és la força electromotriu (fem) induïda
N és en nombre de voltes del bobinat
dΦ/dt és la taxa de canvi al llarg del temps del flux magnètic Φ.
Si les voltes o espires del bobinat són orientades de manera perpendicular a les línies del camp magnètic, el flux serà igual al producte de la força del camp magnètic B i l'àrea que talla. L'àrea és constant, essent igual a la secció del nucli magnètic del transformador, per tant el camp magnètic canviarà amb el temps d'acord amb la variació del corrent. El signe negatiu de la fórmula, la direcció de la força electromotriu, va ser introduït per la llei de Lenz i indica que és contrària a la causa que crea la fem.
Seguint l'exemple de l'esquema, tindrem que el corrent altern aplicat (U1) produirà en el circuit primari una intensitat que generarà un flux magnètic tancat (Φ) a través del nucli magnètic. Al seu torn aquest flux magnètic Φ induirà una fem ε1 a l'enrotllament primari
i una altra fem ε2en el secundari:
Si dividim les dues expressions anteriors arribarem a l'equació que relaciona les tensions d'entrada i sortida amb el nombre de voltes del primari i del secundari:
Si es tractarà d'un transformador que redueix la tensió d'entrada. Si es tractarà d'un transformador que augmenta la tensió d'entrada. Podem tenir transformadors que redueixin la tensió d'entrada i d'altres que l'augmentin.
[edita] Classificació i aplicacions
Podem classificar els transformadors tenint en compte varis criteris:
Segons el tipus de nucli, és a dir, segons la forma del circuit magnètic: columnes, cuirassat,
toroïdal, etc.
Segons l’aplicació:
a) De potencia, utilitzats per a distribuir energia entre centrals generadores i substacions transformadores; per tant, treballen en alta i mitjana tensió. Potencies entre 1 MVA i 20 MVA.
b) De distribució, utilitzats per al l’alimentació d’edificis, empreses, centres comercials,etc. Treballen amb potencies menors a 1 MVA i en mitjana tensió.
c) De baixa potencia, a sovint utilitzats com a reductors de tensió per a fonts d’alimentació o per a funcions de seguretat.
d) De mesura i protecció, es fan servir per a reduir els nivells de tensió o corrent de manera que en sigui possible la mesura amb voltímetres i amperímetres convencionals o també per a protegir conta excessos de corrents o tensions (mitjançant relés de protecció).Dos tipus:
Transformadors de tensió
Transformadors de corrent
Els transformadors de potencia i distribució es poden classificar, considerant diferents aspectes:
Funció: Elevador, reductor o estabilitzador.
Nombre de fases: Monofàsics, trifàsics o polifàsics.
Ubicació: Instal•lació exterior o interior.
Ventilació: natural o forçada.
Agent refrigerant: refrigeració en sec o per oli.
S’utilitza aquesta connexió quan es desitgen mínimes interferències en el sistema. A més, si es té càrregues desequilibrades, compensa l’equilibri, ja que els corrents de la càrrega es distribueixen uniformement en cadascun dels debanaments.
La connexió delta-delta s’utilitza generalment en sistemes els voltatges dels quals no són molt elevats especialment en aquells que s’ha de mantenir la continuïtat d’uns sistemes. Aquesta connexió s’empra tant per a elevar la tensió com per a reduir-la.
Connexió estrella-estrella
Els corrents en els debanaments en estrella són iguals als corrents en la línia. Si les tensions entre línia i neutre estan equilibrades i són sinuositats, el valor eficaç de les tensions respecte al neutre és igual al producte de pel valor eficaç de les tensions entre línia i línia i existeix un desfasament de 30º entre les tensions de línia a línia i de línia a neutre més pròxima.
Les tensions entre línia i línia dels primaris i secundaris corresponents en un banc estrella-estrella, estan gairebé en concordança de fase.
Per tant, la connexió en estrella serà particularment adequada per a debanaments d’alta tensió, en els quals l’aïllament és el problema principal, ja que per a una tensió de línia determinada les tensions de fase de l’estrella només serien iguals al producte per les tensions en el triangle.
Connexió delta-estrella
La connexió delta-estrella, de les més emprades, s’utilitza en els sistemes de potència per a elevar voltatges de generació o de transmissió, en els sistemes de distribució (a 4 fils) per a alimentació de força i enllumenat.
Connexió estrella-delta
La connexió estrella-delta és contrària a la connexió delta-estrella; per exemple en sistema de potència, la connexió delta-estrella s’usa per a elevar voltatges i la connexió estrella-delta per a reduir-los.
En ambdós casos, els debanaments connectats en estrella es connecten al circuit de més alt voltatge, fonamentalment per raons d’aïllament. En sistemes de distribució aquesta connexió és poc usual, tret en algunes ocasions per a distribució a tres fils.
[edita] Vegeu també
Electromagnetisme
Inductor
Transformador d'impedància (balun)
Llei de Faraday
Nucli magnètic
Circuit magnètic
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformator je statički elektrotehnički aparat koji, pomoću elektromagnetne indukcije, pretvara jedan sistem naizmeničnih struja u jedan ili više sistema naizmeničnih struja iste učestanosti i obično različitih vrijednosti struja i napona. Uloga transformatora u elektroenergetskom sistemu je veoma značajna jer on omogućuje ekonomičnu, pouzdanu i bezbijednu proizvodnju, prenos i distribuciju električne energije pri najprikladnijim naponskim nivoima. Dakle, njegovom primijenom se, uz veoma male gubitke energije,rješavaju problemi raznih naponskih nivoa i međusobne izolovanosti kola koje se nalaze na različitim naponskim nivoima. Ovdje će, prije svega, biti riječi o energetskim transformatorima.
Transformator treba da bude projektovan i izrađen tako da izdrži moguća naprezanja kojima je izložen tokom svog životnog vijeka. Naprezanja u osnovi možemo da svrstamo u tri glavne grupe: električna, mehanička i toplotna. Kod električnih naprezanja prije svega treba obratiti pažnju na prenapone koji se javljaju kao poslijedica prekidanja u kolu, atmosferskih pražnjenja, lukova prema zemlji, kratkih spojeva, kao i ispitnih napona. Pojave praćene velikim strujama u odnosu na naznačene (nominalne, nazivne), (kratki spojevi u mreži), opasne su sa stanovišta mehaničkih i toplotnih naprezanja (ova naprezanja su proporcionalna sa kvadratom struje). Do povećanih toplotnih naprezanja dolazi i kod preopterećenja transformatora. Također treba obratiti pažnju i na buku transformatora.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Orta gərginlikli transformator
Transformator - bir parametrli (gərginlik və cərəyanlı) elektrik enerjisini tezlik və gücü sabit saxlamaqla digər parametrli (gərginlik və cərəyanlı) elektrik enerjisinə çevirən statik qurğudur. Sabit cərəyanın öütürlüməsi mümkün olamdığından transformator dəyişən cərəyanla işləyir. Enerji sahəsində bunlara həm də sakit elektrik maşınları deyilir.
Transformator maqnit axını ilə əhatə olunmuş, bir və ya bir neçə izolə edilmiş məftil dolaqlarından ibarət ola bilir. Məftillər maqnit keçiricisi, yəni ferromaqnit materialdan olan içlik ətrafında dolanır.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
محول
المحوّل (بالإنجليزية: Transformer) جهاز في الهندسة الكهربائية، مؤلف من ملفين من الأسلاك المنفصلة الملفوفة حول قضبان حديدية فقط بمسافة بسيطة، يسمى الطرف المرتبط بالمولد الكهربي بالملف الإبتدائي بينما يطلق على الطرف المرتبط بالحمل مسمى الثانوي ، و يستخدم المحول لتغيير قيمة الجهد الكهربي في نظام نقل الطاقة الكهربائية الذي يعمل على التيار المتردد حيث لا يمكن أن يعمل المحول في أنظمة التيار المستمر. فإذا كان جهد الطرف الثانوي أقل من جهد الإبتدائي كان المحول خافضا للجهد أما لو كان جهد الثانوي أعلى من جهد الإبتدائي كان المحول رافعا للجهد
[عدل] المبدأ
يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة المحركة الكهربائية (الجهد الكهربائي) تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي و لهذا السبب فإن المحول لا يعمل في أنظمة التيار المستمر لإن التيار المستمر يخلق مجالا مغناطيسيا ثابتا مقدار تغيره يساوي الصفر فلا يمكن خلق جهد كهربي حينها بطريقة الحث و هذا أحد الأسباب الرئيسية لتفضيل التيار المتردد على المستمر في الذي لا يوجد له حتى طريقة عملية و اقتصادية لتحوير قيمة الجهد .
حينما يسري تيار كهربائي في لفلفات الطرف الإبتدائي ينتج فيض مغناطيسي يمكن تحديد اتجاهه عن طريق قاعدة اليد اليمنى فعندما تشير أصابع اليد اليمنى إلى اتجاه اللفلفات فإن الإبهام يشير إلى اتجاه التدفق المغناطيسي
و بما أنه لا يوجد أي اتصال أو تلامس بين الطرفين الإبتدائي و الثانوي فإن الفيض المغناطيسي يسري في دائرة مغناطيسية بين الطرفين و وقتما يصل الفيض للفلفات الطرف الثانوي يبدأ جريان تيار في هذه اللفلفات يمكن تحديد اتجاهه بالطريقة المذكورة أعلاه لكن هذه المرة بجعل اتجاه الإبهام أولا موافقا لاتجاه الفيض المغناطيسي و حينها تكون الأصابع مشيرة إلى اتجاه جريان التيار في اللفلفات .
[عدل] الدائرة المكافئة
أثنا تحليل أنظمة يتم استبدال المحول الكهربي بإحدى طريقتين من الدوائر المكافئة وذلك للتخلص من الدائرة المغناطيسية التي تنشأ بين طرفيه و الدائرتين هما :
دائرة مكافئة دقيقة
دائرة مكافئة تقريبية
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Transformator 25KV.
'n Transformator is 'n statiese elektriese toestel (d.w.s. geen bewegende onderdele) wat deur middel van elektromagnetiese koppeling energie oordra van een stroombaan na 'n ander. 'n Transformator bestaan uit twee of meer spoele wat in meeste gevalle om 'n magnetiese kern gewikkel is. Die magnetiese kern konsentreer die magnetiese vloed in die spoele. 'n Wisselstroom in een van die spoele, die primêre spoel, induseer 'n wisselende magnetiese vloed in die kern op. Hierdie vloed induseer dan 'n spanning op in die ander, sekondêre, spoele.
Transformators word gebruik vir omskakeling tussen hoë en lae spannings, om impedansie te verander, en om elektriese isolasie te bied tussen stroombane.
[wysig] Basiese beginsels
[wysig] Koppeling deur wedersydse induksie
'n Eenvoudige transformator bestaan uit twee geleiers wat in 'n spoel gedraai word. Een van die spoel windings word die primêre spoel genoem en die ander spoel winding word die sekondêre winding genoem. Die geleiers word met 'n dun lagie isolator bedek om kortsluiting tussen die windings te voorkom. Wanneer 'n tydvarieërende stroom deur die primêre windings vloei, word 'n tydvarieërende magnetiese vloed om beide van die spoele gevorm. Die tydvarieërende magnetiese veld induseer 'n spanningsval oor die sekondêre spoel. Hierdie effek word wedersydse induksie genoem.
[wysig] Eenvoudige analise
Wanneer 'n tyd varieërende spanning vP, oor die primêre winding van draaie geplaas word, word 'n tyd varieërende stroom in die spoel geïnduseer. Die tyd varieërende stroom induseer 'n magneto-motoriese krag (MMK). Net soos 'n elektromotoriese krag (EMK) die stroom deur 'n elekriese stroombaan dryf, so ook probeer die MMK die magnetiese vloed dryf in 'n magnetiese stroombaan. Die primêre MMF induseer 'n varieërende magnetiese vloed in die transformator kern. Met 'n oopbaan sekondêre winding word 'n teen EMK in teenstelling met vP geïnduseer. In verband met Faraday se wet van induktansie word die spanning oor die spoele geïnduseer in verhouding met die verandering in magnetiese vloed:
and
waar
vP en vS die spanningsval oor onderskeidelik die primêre en sekondêre spoel is,
NP en NS die aantal windings in onderskeidelik die primêre en sekondêre spoel is,
dΦP / dt and dΦS / dt die tyd afgeleide vloed geïnduseer in onderskeidelik die primêre en sekondêre spoel.
As daar geen verliese tussen die primêre en sekondêre vloed is nie is die transformator koppeling perfek, dan sal . Vervang dit in die bogenoemde vergelyking dan sal:
waar
vP en vS die spanningsval oor onderskeidelik die primêre en sekondêre spoel is,
NP en NS die aantal windings in onderskeidelik die primêre en sekondêre spoel is.
Vir 'n ideale transformator sal die verhouding tussen die primêre spanning en sekondêre spanning gelyk wees aan die verhouding tussen die primêre en sekondêre spoel windings. Anders gestel, die spanning per spoel winding is dieselfde in beide windings. Die verhouding tussen die primêre en sekondêre stroom is omgekeerd eweredig aan die winding verhouding. Dit lei tot die mees algemeenste gebruik van transformators, om tussen hoë en lae spanning on te skakel.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Vp是輸入方的電壓(Primary Voltage)；
Vs是輸出方的電壓(Secondary Voltage)；
Np是輸入方的線圈圈數(Numbers of turns in the Primary Winding)；
Ns則是輸出方的電流圈數(Numbers of turns in the Secondary Winding)。
變壓器的這個性質使它成為轉換電壓的重要設備。
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Текущая версия (не проверялась)
Перейти к: навигация, поиск
Линейные электронные фильтры
Фильтр Баттерворта
Фильтр Чебышёва
Эллиптический фильтр
Фильтр Бесселя
Фильтр Гаусса
Фильтр Лежандра
Фильтр Габора
Править
Фильтр Баттерво́рта — один из типов электронных фильтров. Фильтры этого класса отличаются от других методом проектирования. Фильтр Баттерворта проектируется так, чтобы его амплитудная частотная характеристика была максимально гладкой на частотах полосы пропускания.
Подобные фильтры были впервые описаны британским инженером Стефаном Баттервортом в статье «О теории фильтрующих усилителей» (англ. On the Theory of Filter Amplifiers), в журнале Wireless Engineer в 1930 году.
[править] Обзор
АЧХ фильтра Баттерворта максимально гладкая на частотах полосы пропускания и снижается практически до нуля на частотах полосы подавления. При отображении частотного отклика фильтра Баттерворта на логарифмической АФЧХ, амплитуда снижается к минус бесконечности на частотах полосы подавления. В случае фильтра первого порядка АЧХ затухает со скоростью −6 децибел на октаву (-20 децибел на декаду) (на самом деле все фильтры первого порядка независимо от типа идентичны и имеют одинаковый частотный отклик). Для фильтра Баттерворта второго порядка АЧХ затухает на −12 дБ на октаву, для фильтра третьего порядка — на −18 дБ и так далее. АЧХ фильтра Баттерворта — монотонно убывающая функция частоты. Фильтр Баттерворта — единственный из фильтров, сохраняющий форму АЧХ для более высоких порядков (за исключением более крутого спада характеристики на полосе подавления) тогда как многие другие разновидности фильтров (фильтр Бесселя, фильтр Чебышева, эллиптический фильтр) имеют различные формы АЧХ при различных порядках.
В сравнении с фильтрами Чебышева I и II типов или эллиптическим фильтром, фильтр Баттерворта имеет более пологий спад характеристики и поэтому должен иметь больший порядок (что более трудно в реализации) для того, чтобы обеспечить нужные характеристики на частотах полосы подавления. Однако фильтр Баттерворта имеет более линейную фазо-частотную характеристику на частотах полосы пропускания.
АЧХ для фильтров Баттерворта нижних частот порядка от 1 до 5. Наклон характерстики — 20n дБ/декаду, где n — порядок фильтра.
Как и для всех фильтров при рассмотрении частотных характеристик используют фильтр нижних частот, из которого легко можно получить фильтр высоких частот, а, включив несколько таких фильтров последовательно, — полосовой фильтр или режекторный фильтр.
Амплитудно-частотная характеристика фильтра Баттерворта -го порядка может быть получена из передаточной функции :
где
— порядок фильтра
— частота среза (частота на которой амплитуда равна −3dB)
— коэффициент усиления по постоянной составляющей (усиление на нулевой частоте)
Легко заметить, что для бесконечных значений АЧХ становится прямоугольной функцией, и частоты ниже частоты среза будут пропускаться с коэффициентом усиления , а частоты выше частоты среза будут полностью подавляться. Для конечных значений спад характеристики будет пологим.
С помощью формальной замены представим выражение в виде :
Полюсы передаточной функции расположены на круге радиуса равноудалённо друг от друга в левой полуплоскости. То есть передаточную функцию фильтра Баттерворта можно определить лишь определением полюсов его передаточной функции в левой полуплоскости s-плоскости. -й полюс определяется из следующего выражения:
откуда
Передаточную функцию можно записать в виде:
Аналогичные рассуждения применимы и к цифровым фильтрам Баттерворта, с той лишь разницей, что соотношения записываются не для s-плоскости, а для z-плоскости.
Знаменатель этой передаточной функции называется полиномом Баттерворта.
[править] Нормированные полиномы Баттерворта
Полиномы Баттерворта могут записываться в комплексной форме, как показано выше, однако обычно они записываются в виде соотношений с вещественными коэффициентами (комплексно-сопряжённые пары объединяются с помощью умножения). Нормируются полиномы по частоте среза: . Нормированные полиномы Баттерворта, таким образом, имеют следующую каноническую форму:
, — чётно
, — нечётно
Ниже представлены коэффициенты полиномов Баттерворта для первых восьми порядков:
Коэффициенты полиномов
1
2
3
4
5
6
7
8
[править] Максимальная гладкость
Приняв и , производная амплитудной характеристики по частоте будет выглядеть следующим образом:
Она монотонно убывает для всех так как коэффициент усиления всегда положителен. Таким образом, АЧХ фильтра Баттерворта не имеет пульсаций. При разложении амплитудной характеристи в ряд, получим:
Другими словами, все производные амлитудно-частотной характерситики по частоте до 2n-й равны нулю, из чего следует «максимальная гладкость».
[править] Спад характеристики на высоких частотах
Приняв , найдём наклон логарифма АЧХ на высоких частотах:
В децибелах высокочастотная асимптота имеет наклон −20n дБ/декаду.
[править] Проектирование фильтра
Существует ряд различных топологий фильтра, с помощью которых реализуются линейные аналоговые фильтры. Эти схемы отличаются только значениями элементов, структура же остаётся неизменной.
[править] Топология Кауэра
Топология Кауэра использует пассивные элементы (ёмкости и индуктивности). Фильтр Баттеворта с заданной передаточной функцией может быть построен с в форме Кауэра 1 типа. k-й элемент фильтра задаётся соотношением:
; k чётно
; k нечётно
[править] Топология Саллена-Кея
Топология Саллена-Кея использует помимо пассивных также и активные элементы (операционные усилители и ёмкости). Каждый каскад схемы Саллена-Кея представляет собой часть фильтра, математически описываемую парой комплексно-сопряжённых полюсов. Весь фильтр получается последовательным соединением всех каскадов. В случае, если попадается действительный полюс, он должен быть реализован отдельно, обычно в виде RC-цепочки, и включён в общую схему.
Передаточная функция каждого каскада в схеме Саллена-Кея имеет вид:
Нужно, чтобы знаменатель представлял собой один из множителей полинома Баттерворта. Приняв , получим:
и
Последнее соотношение даёт две неизвестных, которые могут быть выбраны произвольно.
[править] Сравнение с другими линейными фильтрами
Рисунок ниже показывает АЧХ фильтра Баттерворта в сравнении с другими популярными линейными фильтрами одинакового (пятого) порядка:
Из рисунка видно, что спад АЧХ фильтра Баттерворта самый медленный из четырёх, однако он имеет и самую гладкую АЧХ на частотах полосы пропускания.
[править] Пример
Аналоговый фильтр Баттерворта нижних частот (топология Кауэра) с частотой среза со следующими номиналами элементов: фарад, ом, и генри.
Логарифмический график плотности передаточной функции H(s) на плоскости комплексного аргумента для фильтра Баттерворта третьего порядка с частотой среза . Три полюса лежат на круге единичного радиуса в левой полуплоскости.
Рассмотрим аналоговый низкочастотный фильтр Баттерворта третьего порядка с фарад, ом, и генри. Обозначив полное сопротивление ёмкостей C как 1/Cs и полное сопротивление индуктивностей L как Ls, где — комплексная переменная, и используя уравнения для расчёта электрических схем, получим следующую передаточную функцию для такого фильтра:
АЧХ задаётся уравнением:
а ФЧХ задаётся уравнением:
Групповая задержка определяется как минус производная фазы по круговой частоте и является мерой искажений сигнала по фазе на различных частотах. Логарифмическая АЧХ такого фильтра не имеет пульсаций ни в полосе пропускания, ни в полосе подавления.
График модуля передаточной функции на комплексной плоскости ясно указывает на три полюса в левой полуплоскости. Передаточная функция полностью определяется расположением этих полюсов на единичном круге симметрично относительно действительной оси.
и групповая задержка фильтра Баттерворта третьего порядка с частотй среза
[править] См. также
Электронный фильтр
Цифровая обработка сигналов
Цифровая обработка изображений
[править] Библиография
Лукас В. А. Теория автоматического управления. — М.: Недра, 1990. — 416 с.: ил.
Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники. Ред. Кривицкий Б. Х. Том 2. М.,: Энергия, 1977, с. 305—308.
Steven W. Smith, The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, Second Edition, 1999, California Technical Publishing
C. Britton Rorabaugh, DSP Primer, McGraw-Hill, 1999.
Richard J. Higgins, Digital Signal Processing in VLSI, Prentice-Hall, 1990.
A. V. Oppenheim and R. W. Schafer, Digital Signal Processing, Prentice-Hall, 1975.
L. R. Rabiner and B. Gold, Theory and Application of Digital Signal Processing, Prentice-Hall, 1975.
John G. Proakis and Dimitris G. Manolakis, Introduction to Digital Signal Processing, MacMillian, 1988.
Fredrick J. Harris, On the Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform, Proc. IEEE, Vol. 66, No. 1, 1978 pp. 51-83.
B. Widrow and S.D. Stearns, Adaptive Signal Processing, Prentice-Hall, 1985.
S. Haykin, Adaptive Filter Theory, 3rd Edition, Prentice-Hall, 1996.
Michael L. Honig and David G. Messerschmitt, Adaptive Filters — Structures, Algorithms, and Applications, Kluwer Academic Publishers, Hingham, MA 1984.
J.D. Markel and A.H. Gray, Jr., Linear Prediction of Speech, Springer-Verlag, New York, NY, 1976.
L.R. Rabiner and R.W. Schafer, Digital Processing of Speech Signals, Prentice-Hall, 1978.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Ir para: navegação, pesquisa
A resposta em frequência de um filtro Butterworth passa-baixas de primeira ordem
O filtro Butterworth é um tipo de projeto de filtros eletrônicos. Ele é desenvolvido de modo a ter uma resposta em frequência o mais plana o quanto for matematicamente possível na banda passante.
Os filtros Butterworth foram descritos primeiramente pelo engenheiro britânico S. Butterworth (cujo primeiro nome acredita-se ser Stephen) em sua publicação "On the Theory of Filter Amplifiers", Wireless Engineer (também chamada de Experimental Wireless and the Radio Engineer), vol. 7, 1930, pp. 536-541.
[editar] Visão Geral
Filtros passa-baixas Butterworth de ordens 1 a 5
A resposta em frequência de um filtro Butterworth é muito plana (não possui ripple, ou ondulações) na banda passante, e se aproxima do zero na banda rejeitada. Quando visto em um gráfico logarítmico, esta resposta desce linearmente até o infinito negativo. Para um filtro de primeira ordem, a resposta varia em −6 dB por oitava (−20 dB por década). (Todos os filtros de primeira ordem, independentemente de seus nomes, são idênticos e possuem a mesma resposta em frequência.) Para um filtro Butterworth de segunda ordem, a resposta em frequência varia em −12 dB por oitava, em um filtro de terceira ordem a variação é de −18 dB, e assim por diante. Os filtros Butterworth possuem uma queda na sua magnitude como uma função linear com ω.
Exemplo de um filtro passa-baixas Butterworth de segunda ordem
O Butterworth é o único filtro que mantém o mesmo formato para ordens mais elevadas (porém com uma inclinação mais íngreme na banda atenuada) enquanto outras variedades de filtros (Bessel, Chebyshev, elíptico) possuem formatos diferentes para ordens mais elevadas.
Comparado com um filtro Chebyshev do Tipo I/Tipo II ou com um filtro elíptico, o filtro Butterworth possui uma queda relativamente mais lenta, e portanto irá requerer uma ordem maior para implementar um especificação de banda rejeitada particular. Entretanto, o filtro Butterworth apresentará uma resposta em fase mais linear na banda passante do que os filtros Chebyshev do Tipo I/Tipo II ou elípticos.
[editar] Função de transferência
Como em todos os gêneros de filtros, o modelo típico é o filtro passa-baixas, que pode ser modificado para se tornar um filtro passa-altas, ou colocado em série com outros filtros para formar filtros passa-faixa ou rejeita-faixa, e versões de ordem mais elevadas destes.
A magnitude da resposta em frequência de um filtro passa-baixas de ordem n pode ser definida matematicamente como:
aonde:
G é o ganho do filtro
H é a função de transferência
j é o número imaginário
n é a ordem do filtro
ω é a frequência angular do sinal em radianos por segundo,
ωc é a frequência de corte (frequência com −3 dB de ganho).
Normalizando a expressão (fazendo a frequência de corte ωc = 1), tem-se:
[editar] Roll Off de altas frequências
Desse modo, o roll off para altas frequências = 20n dB/década
[editar] Implementação do filtro
Dada uma função de transferência, o filtro Butterworth pode ser implementado utilizando a forma Cauer - 1: O elemento k é dado por:
[editar] Polinomiais Butterworth normalizados
n
Fatores de polinomiais Bn(s)
Grafico de magnitude para um exemplo de filtro Butterworth passa-baixas de segunda ordem
[editar] Comparação com outros filtros lineares
As imagens abaixo mostram a resposta em frequência do filtro Butterworth junto com outros tipos de filtros comuns obtidos com o mesmo número de coeficientes:
Pode-se constatar nessas imagens que o filtro Butterworth é mais plano que os outros e não mostra ondulações (ripple).
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Filtr Butterwortha – filtr charakteryzujący się maksymalnie płaską charakterystyką amplitudową w paśmie przenoszenia. Częstotliwość graniczną filtru wyznacza spadek sygnału o 3 dB. Nachylenie charakterystyki w paśmie zaporowym wynosi: n*6 dB na oktawę, gdzie n – rząd filtru.
Filtr Butterwortha określony jest funkcją transmitancji:
Filtr ten działa w dziedzinie częstotliwości.
Zobacz też [edytuj]
filtr
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
バターワースフィルタは1930年、イギリスの技術者 スティーブン・バターワースが論文 "On the Theory of Filter Amplifiers" で発表した（Experimental Wireless and the Radio Engineer, vol. 7, 1930, pp. 536-541）。
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Vai a: Navigazione, cerca
Il filtro Butterworth (o "massimamente piatto") è uno dei più semplici filtri elettronici. Il suo scopo è ottenere una risposta in frequenza il più possibile piatta (in modulo) nella banda passante.
Il primo a descriverli fu l'ingegnere inglese S. Butterworth nel suo articolo "On the Theory of Filter Amplifiers", Wireless Engineer (anche chiamato Experimental Wireless and the Radio Engineer), vol. 7, 1930, pp. 536-541.
Il più semplice filtro Butterworth è il filtro passa-basso standard di primo ordine, che può essere modificato per ottenere un filtro passa-alto, e combinato in serie con altri per ottenere filtri passa-banda, filtri elimina-banda, e versioni di ordine superiori di questi.
Come già accennato, la risposta in frequenza di questi filtri è quella maggiormente piatta ottenibile nella banda passante (priva di ondulazioni in banda), mentre fuori banda ha una funzione di trasferimento monotona, tendente a zero.
Osservata su un diagramma di Bode, la risposta in frequenza fuori banda ha fianchi che scendono linearmente verso .
Per un filtro di primo ordine l'attenuazione è pari a 6 dB/ottava (20 dB/decade); per un filtro di secondo ordine è 12 dB/ottava (40 dB/decade) e così via.
Tutti i filtri di primo ordine sono identici ed hanno la medesima risposta (normalizzata) in frequenza.
Il filtro Butterworth è l'unico filtro che mantiene la medesima risposta anche con ordini superiori (i fianchi saranno semplicemente più ripidi). Altri tipi di filtri (Bessel, Chebyshev, ellittico) presentano risposte differenti passando ad ordini superiori.
La risposta in frequenza di un filtro di ordine n può essere definita matematicamente come:
ove G è il trasferimento del filtro, n è l'ordine del filtro, ω è il rapporto tra la frequenza del segnale e la frequenza di taglio che si vuole imporre con il filtro.
La risposta in frequenza di un filtro Butterworth passa-basso di primo ordine
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
