Ένας μονοφασικός μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική συσκευή που δέχεται μονοφασική ισχύς AC και εξάγει μονοφασικό AC. Αυτό χρησιμοποιείται για την κατανομή ισχύος σε μη αστικές περιοχές καθώς η συνολική ζήτηση και το κόστος είναι χαμηλότερα από τον μετασχηματιστή διανομής 3 φάσεων. Χρησιμοποιούνται ως μετασχηματιστής προς τα κάτω για τη μείωση της τάσης του σπιτιού σε κατάλληλη τιμή χωρίς αλλαγή συχνότητας. Για το λόγο αυτό, συνηθίζεται συνήθως ηλεκτρονική δύναμη συσκευές σε κατοικίες. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση ενός μονοφασικού μετασχηματιστή.
Τι είναι ένας μονοφασικός μετασχηματιστής;
Ορισμός: ΠΡΟΣ ΤΗΝ μετασχηματιστής είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη μαγνητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Αποτελείται από δύο ηλεκτρικά πηνία που ονομάζονται πρωτεύουσα περιέλιξη και δευτερεύουσα περιέλιξη. Ο πρωτεύον κούρδισμα ενός μετασχηματιστή λαμβάνει ισχύ, ενώ η δευτερεύουσα περιέλιξη παρέχει ισχύ. Ένα μαγνητικό κύκλωμα σιδήρου που ονομάζεται «πυρήνας» χρησιμοποιείται συνήθως για την περιτύλιξη αυτών των πηνίων. Αν και αυτά τα δύο πηνία είναι ηλεκτρικά απομονωμένα, συνδέονται μαγνητικά.
Ένα ηλεκτρικό ρεύμα όταν διέρχεται μέσω του πρωτεύοντος μετασχηματιστή τότε δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο προκαλεί τάση κατά μήκος του δευτερεύοντος μετασχηματιστή. Με βάση τον τύπο της εφαρμογής, ο μονοφασικός μετασχηματιστής χρησιμοποιείται για να ανεβεί ή να μειώσει την τάση στην έξοδο. Αυτός ο μετασχηματιστής είναι συνήθως α μετασχηματιστής ισχύος με υψηλή απόδοση και χαμηλές απώλειες. Το διάγραμμα μονοφασικού μετασχηματιστή φαίνεται παρακάτω.
μονοφασικός μετασχηματιστής
Αρχή του μονοφασικού μετασχηματιστή
Ο μονοφασικός μετασχηματιστής λειτουργεί βάσει της αρχής του Ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday . Συνήθως, η αμοιβαία επαγωγή μεταξύ πρωτογενών και δευτερευόντων περιελίξεων είναι υπεύθυνη για τη λειτουργία του μετασχηματιστή σε έναν ηλεκτρικό μετασχηματιστή.
Εργασία μονοφασικού μετασχηματιστή
Ένας μετασχηματιστής είναι μια στατική συσκευή που μεταφέρει ηλεκτρική ισχύ σε ένα κύκλωμα σε άλλο κύκλωμα της ίδιας συχνότητας. Αποτελείται από πρωτογενείς και δευτερεύουσες περιελίξεις. Αυτός ο μετασχηματιστής λειτουργεί βάσει της αρχής της αμοιβαίας επαγωγής.
Όταν το πρωτεύον του μετασχηματιστή συνδέεται με τροφοδοσία AC, το ρεύμα ρέει στο πηνίο και η συσσώρευση μαγνητικού πεδίου. Αυτή η κατάσταση είναι γνωστή ως αμοιβαία επαγωγή και η ροή του ρεύματος είναι σύμφωνα με τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται από το μηδέν στη μέγιστη τιμή του, το μαγνητικό πεδίο ενισχύεται και δίνεται από dɸ / dt.
Αυτός ο ηλεκτρομαγνήτης σχηματίζει τις μαγνητικές γραμμές δύναμης και εκτείνεται προς τα έξω από το πηνίο σχηματίζοντας μια διαδρομή μαγνητικής ροής. Οι στροφές και των δύο περιελίξεων συνδέονται με αυτήν τη μαγνητική ροή. Η ισχύς ενός μαγνητικού πεδίου που παράγεται στον πυρήνα εξαρτάται από τον αριθμό των στροφών στην περιέλιξη και την ποσότητα του ρεύματος. Η μαγνητική ροή και το ρεύμα είναι άμεσα αναλογικά μεταξύ τους.
μετασχηματιστής μονής φάσης
Πηγή: Wikimedia
Καθώς οι μαγνητικές γραμμές ροής ρέουν γύρω από τον πυρήνα, διέρχεται από τη δευτερεύουσα περιέλιξη, προκαλώντας τάση πέρα από αυτήν. Ο νόμος του Faraday χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της τάσης που προκαλείται στο δευτερεύον πηνίο και δίνεται από:
Ν. Dɸ / dt
που,
«N» είναι ο αριθμός των στροφών πηνίου
Η συχνότητα είναι η ίδια σε πρωτογενείς και δευτερεύουσες περιελίξεις.
Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι η τάση που προκαλείται είναι η ίδια και στις δύο περιελίξεις καθώς η ίδια μαγνητική ροή συνδέει και τα δύο πηνία μεταξύ τους. Επίσης, η συνολική τάση που προκαλείται είναι ανάλογη του αριθμού των στροφών στο πηνίο.
Ας υποθέσουμε ότι οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή έχουν απλές στροφές. Υποθέτοντας ότι δεν υπάρχουν απώλειες, το ρεύμα ρέει μέσω του πηνίου για να παράγει μαγνητική ροή και να προκαλεί τάση ενός βολτ κατά μήκος του δευτερεύοντος.
Λόγω της τροφοδοσίας AC, η μαγνητική ροή ποικίλλει ημιτονοειδώς και δίνεται από,
ɸ = ɸΜέγιστηΧωρίς ωt
Η σχέση μεταξύ του επαγόμενου emf, E στις περιελίξεις πηνίων των N στροφών δίνεται από,
E = N (d∅) / dt
E=N*ω*ɸΜέγιστηcosωtφ
Emax = ΝωɸΜέγιστη
Erms = Nω / √2 * ɸΜέγιστη= 2π / √2 * f * N * ɸΜέγιστη
Erms = 4,44 fNɸΜέγιστη
Που,
«F» είναι η συχνότητα σε Hertz, που δίνεται από ω / 2π.
«N» είναι ο αριθμός των περιελίξεων των πηνίων
«ɸ» είναι το ποσό της ροής στο Webers
Η παραπάνω εξίσωση είναι η εξίσωση μετασχηματιστή EMF. Για emf μιας πρωτεύουσας περιέλιξης ενός μετασχηματιστή E, N θα είναι ο αριθμός των πρωτογενών στροφών (NP), ενώ για το emf, E μιας δευτερεύουσας περιέλιξης ενός μετασχηματιστή, ο αριθμός των στροφών, N θα είναι (NS).
Κατασκευή μονοφασικού μετασχηματιστή
Ένας απλός μονοφασικός μετασχηματιστής έχει κάθε τύλιγμα τυλιγμένο κυλινδρικά σε ένα μαλακό σίδερο σκέλος ξεχωριστά για να παρέχει ένα απαραίτητο μαγνητικό κύκλωμα, το οποίο συνήθως αναφέρεται ως «πυρήνας μετασχηματιστή». Προσφέρει μια διαδρομή για τη ροή του μαγνητικού πεδίου για την πρόκληση τάσης μεταξύ δύο περιελίξεων.
Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, οι δύο περιελίξεις δεν είναι αρκετά κοντά ώστε να έχουν αποτελεσματική μαγνητική σύνδεση. Έτσι, η σύγκλιση και αύξηση του μαγνητικού κυκλώματος κοντά στα πηνία μπορεί να ενισχύσει τη μαγνητική σύζευξη μεταξύ πρωτογενών και δευτερευόντων περιελίξεων. Χρησιμοποιούνται λεπτές ελασματοποιήσεις από χάλυβα για την αποφυγή απώλειας ισχύος από τον πυρήνα.
Με βάση το πώς τυλίγονται οι περιελίξεις γύρω από τον κεντρικό ελασματοποιημένο πυρήνα από χάλυβα, η κατασκευή του μετασχηματιστή χωρίζεται σε δύο τύπους
Μετασχηματιστής πυρήνα
Σε αυτόν τον τύπο κατασκευής, μόνο οι μισές περιελίξεις τυλίγονται κυλινδρικά γύρω από κάθε σκέλος ενός μετασχηματιστή για την ενίσχυση της μαγνητικής σύζευξης όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Αυτός ο τύπος κατασκευής διασφαλίζει ότι οι μαγνητικές γραμμές δύναμης ρέουν ταυτόχρονα και στις δύο περιελίξεις. Το κύριο μειονέκτημα του μετασχηματιστή πυρήνα είναι η ροή διαρροής που συμβαίνει λόγω της ροής ενός μικρού ποσοστού μαγνητικών γραμμών δύναμης έξω από τον πυρήνα.
μετασχηματιστής τύπου πυρήνα
Μετασχηματιστής τύπου κελύφους
Σε αυτόν τον τύπο κατασκευής μετασχηματιστή, οι πρωτογενείς και δευτερεύουσες περιελίξεις τοποθετούνται κυλινδρικά στο κεντρικό άκρο με αποτέλεσμα τη διπλή επιφάνεια διατομής από τα εξωτερικά σκέλη. Υπάρχουν δύο κλειστές μαγνητικές διαδρομές σε αυτόν τον τύπο κατασκευής και το εξωτερικό άκρο έχει τη ροή μαγνητικής ροής ɸ / 2. Ο μετασχηματιστής τύπου Shell ξεπερνά τη ροή διαρροών, μειώνει τις απώλειες πυρήνα και αυξάνει την απόδοση.
μονοφασικός μετασχηματιστής-κέλυφος
Εφαρμογές
Οι εφαρμογές ενός μονοφασικού μετασχηματιστή αναφέρονται παρακάτω.
- Για να κατεβάσετε σήματα μεγάλων αποστάσεων για υποστήριξη τόσο οικιακών όσο και ελαφρών εμπορικών ηλεκτρονικών συσκευών
- Σε τηλεοράσεις για ρύθμιση τάσης
- Για να αυξήσετε την ισχύ στους μετατροπείς σπιτιού
- Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε μη αστικές περιοχές
- Η απομόνωση δύο κυκλωμάτων ηλεκτρικά ως πρωτογενής και δευτερεύουσα τοποθετούνται μακριά το ένα από το άλλο
Συχνές ερωτήσεις
1). Τι σημαίνει μονοφασικό;
Ένα μονοφασικό σύστημα ή κύκλωμα που παράγει ή χρησιμοποιεί μια εναλλασσόμενη τάση
2). Τα σπίτια χρησιμοποιούν μονοφασική παροχή;
Γενικά, τα σπίτια τροφοδοτούνται με μονοφασική παροχή
3). Σε ποιες αρχές λειτουργεί ο μονοφασικός μετασχηματιστής;
Ο νόμος του Faraday Ηλεκτρομαγνητικής Επαγωγής και Αμοιβαίας Επαγωγής
4). Τι είναι ο μετασχηματιστής 'Turns Ratio';
NP / NS = VP / VS = n = Αναλογία στροφών
5). Δώστε δύο χρήσεις ενός μονοφασικού μετασχηματιστή
- Σε τηλεοράσεις για ρύθμιση τάσης
- Για να αυξήσετε την ισχύ στους μετατροπείς σπιτιού
Έτσι, ένας μονοφασικός μετασχηματιστής είναι κατάλληλος για ελαφρύτερες ηλεκτρικές συσκευές. Είναι λιγότερο ακριβό και προτιμάται ιδιαίτερα η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μη αστικές περιοχές. Αυτό το άρθρο τονίζει την αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή , κατασκευή και εφαρμογές ενός μονοφασικού μετασχηματιστή. Ο αναγνώστης μπορεί να μάθει σε βάθος για μονοφασικό μετασχηματιστή από αυτό το άρθρο.
