Transformatör nasıl düzenlenir ve çalışır, çalışma sırasında hangi özellikler dikkate alınır?

Güç mühendisliği, elektronik ve uygulamalı elektrik mühendisliğinin diğer dallarında, elektromanyetik enerjinin bir türden diğerine dönüşümlerinde büyük rol verilir. Çeşitli üretim görevleri için oluşturulan çok sayıda transformatör cihazı bu konuyla ilgilenir.

Örneğin, en karmaşık tasarıma sahip olan bazıları, örneğin güçlü yüksek voltaj enerji akışlarının dönüşümünü gerçekleştirir. 330 ve 110 kV veya ters yönde 500 veya 750 kilovolt.

Diğerleri, küçük ev aletleri, elektronik cihazlar, otomasyon sistemleri cihazlarının bir parçası olarak çalışır. Ayrıca yaygın olarak kullanılırlar. mobil cihazların çeşitli güç kaynaklarında.

Transformatörler sadece farklı frekanslardaki alternatif voltaj devrelerinde çalışır ve diğer tipte dönüştürücüler kullanan DC devrelerinde kullanılmak üzere tasarlanmamıştır.

Transformatörler iki ana gruba ayrılır: tek fazlı, tek fazlı alternatif akım şebekesi ile çalışır ve üç fazlı, üç fazlı alternatif akım şebekesi ile çalışır.

Transformatörlerin tasarımı çok çeşitlidir. Transformatörün ana elemanları şunlardır: kapalı bir çelik çekirdek (manyetik çekirdek), sargılar ve manyetik devreyi ve bobinleri sargılarla bağlamak ve transformatörü doğrultucu cihaza monte etmek için kullanılan parçalar. Çekirdek boru manyetik akı için kapalı bir yol oluşturmak üzere tasarlanmıştır.

Manyetik devrenin sargıların bulunduğu kısımlarına çubuk denir ve üzerinde sargısı olmayan ve manyetik devrede manyetik akıyı kapatmaya yarayan parçalara boyunduruk denir. Transformatör manyetik devresi için malzeme sac elektrik çeliğidir (transformatör çeliği). Bu çelik çeşitli kaliteler, kalınlıklar, sıcak ve soğuk haddeleme olabilir.

Transformatörlerin genel çalışma prensipleri

Elektromanyetik enerjinin ayrılmaz olduğunu biliyoruz. Ancak bunu iki bileşende temsil etmek gelenekseldir:

1. elektrik;

2. manyetik.

Meydana gelen olayları anlamak, süreçleri tanımlamak, hesaplamalar yapmak, çeşitli cihazları ve devreleri tasarlamak daha kolaydır. Elektrik mühendisliğinin tüm bölümleri, elektrik ve manyetik devrelerin çalışmasının ayrı analizlerine ayrılmıştır.

Manyetik akım gibi elektrik akımı sadece dirençli kapalı bir devre boyunca (elektrik veya manyetik) akar. Harici uygulanan kuvvetler tarafından oluşturulur - karşılık gelen enerjilerin voltaj kaynakları.

Ancak, transformatör cihazlarının çalışma prensipleri göz önüne alındığında, bu faktörlerin her ikisini de aynı anda incelemek ve güç dönüşümü üzerindeki karmaşık etkilerini dikkate almak gerekecektir.

En basit transformatör, içinden elektrik akımının geçtiği yalıtımlı bir telin bobinleri ve manyetik akı için bir hat sarılması ile yapılan iki sargıyı içerir. Genellikle çekirdek veya manyetik çekirdek olarak adlandırılır.

U1 elektrik güç kaynağından gelen voltaj bir sargının girişine uygulanır ve ikincinin terminallerinden U2'ye dönüştürüldükten sonra bağlı yük R'ye verilir.

İlk sargıdaki U1 voltajının etkisi altında, bir I1 değeri, iki bileşenden oluşan Z empedansına bağlı olan kapalı bir devreden akar:

1. sargı tellerinin aktif direnci;

2. endüktif karaktere sahip reaktif bileşen.

Endüktansın büyüklüğü, transformatörün çalışması üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.

Akım I1 biçiminde birincil sargıdan akan elektrik enerjisi, manyetik alanı yüklerin hareketine veya tel dönüşlerinin konumuna dik olarak yönlendirilen elektromanyetik enerjinin bir parçasıdır. Transformatör çekirdeği düzleminde bulunur - manyetik akının F içinden geçtiği manyetik devre.

Bütün bunlar açıkça resme yansıtılır ve üretim sırasında kesinlikle gözlenir. Manyetik devrenin kendisi de kapalıdır, ancak belirli amaçlar için, örneğin manyetik akıyı azaltmak için, içindeki manyetik direnci artırarak boşluklar yapılabilir.

Birincil akımın sarımdan akışı nedeniyle, elektromanyetik alanın manyetik bileşeni manyetik devreye nüfuz eder ve içinden dolaşır ve çıkış direncine R kapalı ikincil sargının dönüşlerini geçer.

Manyetik akının etkisi altında, sekonder sargıda bir elektrik akımı I2 indüklenir. Değeri, uygulanan manyetik bileşen gücünün değerinden ve bağlı yük R dahil devrenin empedansından etkilenir.

Transformatör manyetik devrenin içinde çalışırken, ortak bir manyetik akı F ve bileşenleri F1 ve F2 oluşturulur.

Otomatik transformatör nasıl düzenlenir ve çalışır

Transformatör cihazları arasında, ayrı ayrı yapılmış iki farklı sarım değil, bir ortak, bölümlere ayrılmış olan basitleştirilmiş yapılar özellikle popülerdir. Bunlara ototransformerler denir.

Böyle bir devrenin çalışma prensibi pratikte aynı kalmıştır: giriş elektromanyetik enerjisi çıkışa dönüştürülür. Primer akımlar I1, sargının W1 sargılarından ve ikincil I2 ise W2'den akar. Manyetik devre, manyetik akı F için bir yol sağlar.

Otomatik transformatör, giriş ve çıkış devreleri arasında galvanik bir bağlantıya sahiptir. Kaynağın tüm uygulanan gücü dönüştürülmediği, ancak sadece bir kısmı dönüştürüldüğünden, geleneksel bir transformatörden daha yüksek bir verimlilik yaratılır.

Bu tür tasarımlar malzemelerden tasarruf edebilir: manyetik devre için çelik, sargılar için bakır. Daha az ağırlık ve maliyete sahiptirler. Bu nedenle, 110 kV ve üstü enerji sisteminde etkili bir şekilde kullanılırlar.

Transformatör ve ototransformatörün çalışma modlarında neredeyse hiçbir özel fark yoktur.

Trafo Çalışma Modları

Çalışma sırasında, herhangi bir transformatör aşağıdaki durumlardan birinde olabilir:

• işsiz;

• anma modu;

• rölanti;

• kısa devre;

• overexertion.

Kapatma Modu

Bunu oluşturmak için, elektrik güç kaynağının besleme voltajını birincil sargıdan çıkarmak ve böylece elektrik akımının içinden geçmesini sağlamak yeterlidir, bu da her zaman benzer cihazlarla başarısız olurlar.

Bununla birlikte, pratikte, karmaşık trafo yapıları ile çalışırken, bu önlem tam olarak güvenlik önlemleri sağlamaz: sargılar üzerinde voltaj kalabilir ve ekipmana zarar verebilir, mevcut deşarjlara yanlışlıkla maruz kalması nedeniyle personeli tehlikeye sokabilir.

Bu nasıl olabilir?

Üst fotoğrafta gösterildiği gibi, güç kaynağı olarak çalışan küçük boyutlu transformatörler için, aşırı voltaj herhangi bir zarara neden olmaz. Oradan alacak hiçbir yeri yok. Ve güç ekipmanında dikkate alınmalıdır. İki yaygın nedeni analiz edeceğiz:

1. harici bir elektrik kaynağının bağlanması;

2. indüklenen gerilim etkisi.

İlk seçenek

Karmaşık transformatörlerde, bir değil, farklı devrelerde kullanılan birkaç sargı kullanılır. Hepsinin gerilimi kesilmelidir.

Buna ek olarak, sürekli çalışan personel olmadan otomatik modda çalışan trafo merkezlerinde, trafo 0.4VV elektrik gücüyle kendi trafiğini sağlamak için güç transformatörlerinin otobüslerine ek transformatörler bağlanır.Güç korumaları, otomasyon cihazları, aydınlatma, ısıtma ve diğer amaçlar için tasarlanmıştır.

Bunlara TSN veya yardımcı transformatörler denir. Gerilim, güç transformatörünün girişinden çıkarılır ve ikincil devreleri açıksa ve TSN üzerinde çalışma yapılırsa, düşük taraftaki 220 voltluk voltaj, bağlı güç otobüsleri aracılığıyla yüksek olana geçtiğinde ters dönüşüm olasılığı vardır. Bu nedenle, kapatılmaları gerekir.

Endüklenen voltaj hareketi

Voltaj altında çalışan yüksek voltajlı bir hat, kapalı transformatörün otobüslerinin yanından geçerse, içinden akan akımlar otobüslerde voltaj oluşturabilir. Çıkarmak için önlemler uygulamak gerekir.

Nominal çalışma modu

Bu, transformatörün oluşturulduğu işlem sırasında normal durumudur. Sargılardaki akımlar ve bunlara uygulanan voltajlar hesaplanan değerlere karşılık gelir.

Nominal yük modundaki transformatör, kendisine sağlanan kaynağın tamamı için tasarım değerlerine karşılık gelen kapasiteleri tüketir ve dönüştürür.

Bekleme modu

Transformatöre güç kaynağından voltaj verildiğinde ve yük, çıkış sargısının terminallerinde kesildiğinde, yani devre açık olduğunda oluşturulur. Bu, sekonder sargıdan akım akışını ortadan kaldırır.

Boş moddaki transformatör, tasarım özellikleriyle belirlenen mümkün olan en düşük gücü tüketir.

Kısa devre modu

Transformatöre bağlı yükün kısa olduğu, çok düşük elektrik dirençli zincirler tarafından sıkıca sarıldığı ve voltaj kaynağının tüm güç kaynağının üzerinde çalıştığı durum budur.

Bu modda, büyük kısa devre akımlarının akışı neredeyse sınırsızdır. Muazzam bir termal enerjiye sahiptirler ve kabloları veya ekipmanları yakabilirler. Ayrıca, ikincil veya birincil sargıdaki güç devresi yanana kadar en zayıf noktada kırılana kadar hareket ederler.

Bu, transformatörün çalışması sırasında ortaya çıkabilecek en tehlikeli moddur ve herhangi bir zamanda, en beklenmedik andır. Görünüşü öngörülebilir ve gelişme sınırlı olmalıdır. Bu amaçla, yük üzerindeki izin verilen akımların fazlasını izleyen ve mümkün olan en kısa sürede kapatan korumalar kullanırlar.

Aşırı gerilim modu

Transformatör sargıları, belirli bir voltaj altında çalışmak için oluşturulan bir yalıtım tabakası ile kaplıdır. Çalışma sırasında, hem elektrik sistemi içinde hem de atmosferik olaylara maruz kalmanın bir sonucu olarak ortaya çıkan çeşitli nedenlerle aşılabilir.

Fabrikada, birkaç saate kadar yalıtım üzerinde etkili olabilecek izin verilen aşırı voltajın değeri ve ekipmanın değiştirilmesi sırasında geçici akımların oluşturduğu kısa süreli aşırı gerilimler belirlenir.

Etkilerini önlemek için, acil bir durumda, otomatik modda devreden gücü kapatan veya deşarj pulslarını sınırlayan aşırı gerilime karşı koruma oluştururlar.

Makalenin devamı:Transformatör tasarımlarının ana türleri

Comments

[#1 Ruslan]

Çok şaşırtıcı!