Principe van Transformer:alles wat u moet weten

Het principe van de transformator is een van de belangrijkste elektrische componenten in een wisselstroomsysteem. Tegenwoordig gebruiken veel circuits transformatoren die essentieel zijn en de ruggengraat vormen van hoe we alles van stroom voorzien.
Dit artikel leert u over het werkingsprincipe, de basisstructuur en toepassingen, zodat u de juiste transformator voor uw behoeften kunt vinden!

Dit artikel leert u over het werkingsprincipe, de basisstructuur en toepassingen, zodat u de juiste transformator voor uw behoeften kunt vinden!

1. Wat is een transformator?

Een transformator is een elektrisch apparaat dat wordt gebruikt om elektrische energie van het ene elektrische circuit naar het andere over te brengen. Bovendien houdt het de arbeidsfactor op één en zorgt het ervoor dat de spanningsniveaus in beide circuits ongewijzigd blijven.

2. Soorten transformatoren:

De classificaties van transformatoren zijn als volgt:

(Transformatordiagrammen)

Gebaseerd op constructie

1. Kerntype transformator- De kerncomponenten kunnen bestaan ​​uit gelamineerde staalplaten, siliciumstaalplaten of ijzerlegeringen zoals -siliciumstaal. Heeft ook cilindrische draadspoelen als wikkelingen met laagspanningswikkelingen die dichter bij de kern zijn geplaatst.
2. Shell-type transformator - is er een waarin alle kern, spoel en isolatie in een aluminium of stalen schaal zijn ondergebracht. Heeft meestal de rechthoekige vorm.

Op basis van het type levering

1. Eenfasige transformator - Dit type is een apparaat met één wikkeling waarbij één spoel is aangesloten op de primaire zijde en een andere op de secundaire zijde van een transformator.
2. Driefasige transformator - Bestaat uit drie spoelen die aan elke kernzijde zijn bevestigd. Bovendien is elke spoelverbinding zo gemaakt dat ze onderling loodrechte magnetische velden produceren.
3. Autotransformator - Dit type gebruikt twee wikkelingen aan weerszijden voor zowel step-up als step-down spanningstransformatie.

(Olie gevulde transformator)

Gebaseerd op type koeling

1. Met olie gevulde transformatoren- Het voert de warmte af die wordt gegenereerd door de elektrische stroom door het medium van olie.
2. Luchtkerntransformator - een waarin het de warmte die wordt gegenereerd door de elektrische stroom door de lucht afvoert.

Op basis van hun gebruik

1. Stroomtransformator- Gebruikt om zeer hoge stromen te meten bij de transmissie van elektrische energie.
2. Potentiële transformator- Meet zeer hoge wisselspanningen.

Gebaseerd op het doel

1. Step-up transformator - biedt de functie om het spanningsniveau van laag naar hoog te veranderen
2. Trap-down transformator - biedt de functie om het spanningsniveau van hoog naar laag te veranderen

(Hoogspanningstransformator)

3. Toepassingen van transformatoren

Transformers-applicaties zijn in:

• Ten eerste, industrieel en laboratoriumgebruik en spanningsregeling in voedingssystemen om de voedingsspanning te verhogen of te verlagen.
• Ten tweede, elektrische stroom opwekking en distributie, en mijnbouw, olie- en gasindustrieën.
• Ten derde, verhoog of verlaag de wisselspanning van elektrische voedingslijnen.
• Gebruik van radiotechnologie om hoogfrequente signalen te verhogen of te verlagen voor verzending over langere afstanden zonder verlies van signaalsterkte. Gebruikelijk in audiotransformatoren en commerciële transformatoren.
• Ten slotte, vermogenselektronica-circuits waar ze kunnen werken als automatische spanningsregelaars.

4. Basisstructuren van een transformator

(Transformatorstructuren)

De structuren van een basistransformator omvatten:

• Gelamineerde kern; samengesteld uit gelamineerde ijzeren stukken die zo zijn gerangschikt dat ze een minimaal pad voor magnetische flux bieden. Ook fungeert de kern als een gesloten magnetisch circuit.
• Primair kronkelend; geplaatst rond de kern in beide richtingen en geïsoleerd van de kern. De spoelen zijn koperdraden.
• Secundaire wikkeling; geplaatst rond de primaire en er van geïsoleerd, zowel in dezelfde richting of met omgekeerde polariteit als die van de primaire.

Basistransformatorconstructie :

Een transformator bestaat uit twee of meer spoelen (wikkelingen) die om een ​​gelamineerde stalen kern zijn gewikkeld. De ingangswikkelingen (primaire wikkeling) worden aangesloten op één aansluiting van de stroombron. En uitgangswikkelingen (secundaire wikkeling) worden over het belastingscircuit aangesloten.

(Hand werken aan componenten)

Dit zijn de basisstappen in de constructie van een transformator:

• Eerst maken van primaire en secundaire spoelen – Gebruik isolatietape of emaille coating om de wikkelingen van deze spoelen van elkaar te scheiden.
• Vervolgens bestaat de montage van deze spoelen op een gemeenschappelijke zachte ijzeren kern uit sterk gelamineerde siliciumstaalplaten omwikkeld met isolatietape om wervelstroomverliezen te verminderen. De verbinding van deze transformatorkernlamellen is in de vorm van strips. Belangrijk is dat de vellen een hoog siliciumgehalte moeten hebben om hysterese verlies. Verder is de primaire spoel verbonden met het ene uiteinde van de kern, terwijl de andere is bevestigd aan de secundaire spoel. U hebt ook geschikte bussen nodig bij het isoleren en verwijderen van klemmen uit de transformatortank.
• Afschermspoelen - Gebruikt om de primaire wikkeling te beschermen tegen elektromagnetische effecten die worden veroorzaakt door geïnduceerde spanningen in transformatoren die catastrofale transformatorstoringen kunnen veroorzaken. Op dezelfde manier wordt dit gedaan door extra isolatietapes aan beide zijden van deze spoelen te wikkelen.

5. Werkingsprincipe van een transformator

Het basisprincipe dat betrokken is bij de werking van transformatoren is de wet van Faraday van elektromagnetische inductie:N*dΦ/dt (de wet van Faraday), waarbij N het aantal spoelwindingen is.

(Wet van Faraday)

De wet stelt dat een elektrische flux wordt geïnduceerd in een gesloten circuit wanneer de magnetische flux die ermee verbonden is, verandert. Dit fenomeen is het gevolg van de wederzijdse inductantie van stromen die door deze twee circuits aanwezig zijn. Hier is de uitleg:

Wanneer een elektrische stroom door de primaire wikkeling vloeit, creëert deze een magnetisch veld rond deze wikkeling. Produceert dus een magnetische flux rond de primaire spoel ook. Vervolgens biedt de transformatorkern een pad voor deze flux om de wikkelingen te verbinden. Niet alle flux is echter verbonden met de secundaire wikkeling en wordt daarom lekflux genoemd. Daarna vindt een inductie van spanning op de secundaire spoel plaats. Dit komt door onderlinge inductie tussen spoelen gewikkeld op een gemeenschappelijke ijzeren kern door koppeling in de magnetische kern.

Dit proces creëert geïnduceerde emf terwijl het probeert zich te verzetten tegen de stroom die er doorheen gaat en vice versa. De geïnduceerde spanning in de secundaire spoel fungeert als een belasting voor de primaire wikkeling.

NB; Een transformator is een statisch apparaat; dus de veranderende spanningsniveaus treden op als gevolg van magnetische inductie, niet door de beweging van de vaste materialen.

Laten we nu eens kijken naar belangrijke termen bij het omgaan met transformatoren.

(Koperen wikkelingen)

Draaiverhouding in transformatoren

De verhouding van het aantal windingen in de primaire wikkeling tot dat in de secundaire spoel. Dit getal geeft aan hoe vaak het spanningsniveau in het primaire circuit daalt nadat het door de transformator is gestapt.

De weergave ervan is X/Y. 'X' geeft het aantal windingen in de primaire spoel (Np) aan en 'Y' geeft het aantal windingen in de secundaire spoel (Ns) aan. Ervan uitgaande dat het een ideale transformator is.

Formule; Np/Ns=n=Draaiverhouding

Als er bijvoorbeeld 100 windingen zijn in de primaire spoel en 50 windingen in de secundaire, wordt deze verhouding uitgedrukt als 100/50.

Dit betekent dat een transformator met een step-up-verhouding minder windingen aan de secundaire kant zal hebben dan aan de primaire. Het tegenovergestelde geldt echter voor een transformator met een step-down ratio.

(transformatorwikkelingen)

Transformatorverhouding

De verhouding van secundaire spanning tot primaire spanning is de transformatorverhouding. De uitdrukking van de spanningstransformatieverhouding is in volt/volt of amp/ampère, en dit hangt af van het type belastingsweerstand dat is aangesloten op de secundaire spoel.

De berekeningsformule;

Transformatorverhouding =(V/V of V/A secundaire belastingsweerstand)/(V primair of A primair)

Bijvoorbeeld; De spanning over een secundaire wikkeling is 100 volt en de stroom die er doorheen gaat is 20 ampère. Dan is de transformatorverhouding van dat specifieke circuit 100/20.

NB; Het maximale stroomniveau of de maximale spanning over een secundaire wikkeling in een transformator verwijst naar de nominale stroom of spanning. Deze classificatie van het secundaire circuit bepaalt de maximale werkcapaciteit. En bepaalt of het geschikt is voor toepassingen met hoge of lage stroomsterkte.

(De transformator en elektrische componenten)

Transformator-efficiëntie

Dit is de verhouding van het werk gedaan door een transformator op ingangsvermogen aan dat gegenereerd in de secundaire wikkeling.

De uitdrukking is in procenten.

De formule is:

Efficiëntie =(Uitgangsvermogen/Ingangsvermogen) x 100

Denk bijvoorbeeld aan het ingangsvermogen van een transformator 100 watt en secundaire wikkeling genereert 80 watt. Dan zal het transformatorrendement van dat specifieke circuit 80% zijn.

Dit betekent dat er 20% energieverlies is wanneer stroom van de primaire-secundaire kant van de transformator stroomt.

Merk op dat de ingangs- en uitgangsvermogensniveaus van beide transformatoren hetzelfde moeten zijn om deze verhouding geldig te houden. Dat wil zeggen, en zowel primaire als secundaire stromen moeten dezelfde waarde hebben.

Als de ingangsstroom groter is dan de uitgang, is het rendement van de transformator minder dan 100% en vice versa.

(emf)

Elektromotorische krachtvergelijking van een transformator

Elektromotorische kracht (emf) is eenvoudigweg de verhouding tussen ingangsspanning en uitgangsspanning in een transformator.

De uitdrukking is in termen van volt/volt of ampère/amp.

Beschouw bijvoorbeeld de ingangsspanning van de transformator als 100 volt en de uitgangsspanning is 95 volt. Dan is de back-emf van dat specifieke circuit 95/100 of 0,95 keer de ingangsspanning.

Dit betekent dat er een energieverlies van 0,05 volt is wanneer de stroom van de primaire naar de secundaire kant van de transformator stroomt.

De formule voor het vinden van emf over een secundaire spoel van een transformator is:

E=N*delta/bochten^n

Waar,

E:elektromotorische kracht in volt.

N:aantal windingen in de primaire wikkeling.

Delta/Turns^n:windingenverhouding van primaire en secundaire spoelen.

Je kunt de bovenstaande vergelijking schrijven als E=N*Turns^(n-x)

Waarbij 'n' het aantal windingen in de secundaire spoel aangeeft, en 'x' gelijk is aan (N-n).

Deze vergelijking laat zien dat emf over een secundaire wikkeling recht evenredig is met primaire windingen en omgekeerd evenredig met (N-n).

(Spanningstransformator)

Elektrische voeding in een transformator

Het berekenen van het elektrisch vermogen in een transformator is eenvoudig, met behulp van de formule:Vermogen =Spanning x Stroom.

Waar 'Power' staat voor het ingangsvermogen en 'Spanning' en 'Current' voor ingangsspanning en stroom.

Bijvoorbeeld:beschouw het vermogen van de transformator als 100 watt en de spanning over de primaire wikkeling is 400 volt. Dan zal de stroom die er doorheen gaat 0,25 ampère zijn als vermogen =spanning x stroom.

Zoals je hier kunt zien, is de stroom die door een transformator wordt getrokken erg klein in vergelijking met het nominale vermogen.

6. Samenvatting

In deze blogpost hebben we informatie gegeven over wat transformatoren doen en hoe ze werken. Als u meer wilt weten over uw transformatorgerelateerde project, neem dan contact met ons op! Ons team beantwoordt graag al uw vragen.