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En 1831, el físico inglés Michael Faraday descubrió un evento de inducción electromagnética. Formó la base del funcionamiento del convertidor eléctrico. Al hacer una investigación en el campo de la electricidad, Faraday describió en sus notas una experiencia en la que atornilla quince centímetros y dos centímetros de espesor en un anillo de hierro con dos cables de cobre de quince y dieciocho centímetros de largo.

La historia del transformador.

La imagen del transformador futuro en el diagrama se descubrió por primera vez en 1831 en las obras de M. Faraday y D. Henry. Más tarde, G. Rumkorf inventó una bobina de inducción de un diseño especial, que fue, de hecho, el primer transformador.

Los hermanos Hopkinson crearon la teoría de los circuitos electromagnéticos. Primero aprendieron a contar magnetochains. Pero no entendieron una cosa: este dispositivo tiene la propiedad de cambiar el voltaje y la corriente, es decir, cambiar la corriente alterna a corriente continua, que es lo que hace el transformador. Upton, el asistente de Edison, recomendó que los núcleos se convirtieran en diamantes, a partir de láminas de metal individuales, de modo que las corrientes de Foucault se localizaran.

El enfriamiento con aceite afectó el funcionamiento confiable del convertidor para mejor. Swinburn bajó el transformador a un recipiente de cerámica lleno de aceite, lo que aumentó considerablemente la confiabilidad del devanado aislante.

En 1928, se inició la producción de transformadores de potencia en la URSS en la Planta de Transformadores de Moscú. A principios de la década de 1900, el científico metalúrgico R. Hedfield, basándose en sus experimentos, descubrió que varios aditivos afectan las propiedades del hierro. En el transcurso de experimentos adicionales, desarrolló la primera sonda de acero, que incluía silicio. El siguiente paso en la producción de núcleos fue establecer el hecho de que con el efecto combinado de laminar y calentar acero que contiene silicio, aparecen nuevas propiedades magnéticas elementales: el enriquecimiento magnético aumentó en un 50%, el gasto en histéresis disminuyó 4 veces y la penetración magnética aumentó en 5 veces

Propósito y aplicación

Un transformador es un transductor electromagnético estático con dos o más devanados estacionarios, que está diseñado para convertir parámetros eléctricos mediante la inducción electromagnética. Los transformadores se utilizan en sistemas de energía en la transmisión de electricidad de una planta de energía a un consumidor y en una variedad de instalaciones eléctricas para obtener voltajes del valor deseado.

Este artículo proporciona un ejemplo de un transformador simple de baja potencia, que a menudo se utiliza en dispositivos de automatización, equipos de medición y computación y varios dispositivos.

Dispositivo transformador

La figura 1 Circuito electromagnético de un transformador monofásico en modo de operación .

Bobinado primario y secundario.

El transformador tiene dos devanados:

  • primario (I) - al que suministramos energía eléctrica;
  • secundaria (II) - a la que adjuntamos el receptor de potencia.

Puede ser alto (vn) y bajo (n.) Voltaje

En el caso de que la tensión secundaria sea menor que la tensión primaria, el transformador reductor convierte la electricidad de 380 V a 220 V, si sucede lo contrario, entonces el transformador elevador.

Veamos más de cerca lo que está haciendo el transformador y cómo está organizado, como se muestra en la Figura 1.

Principio de funcionamiento

Aplicamos una tensión alterna U1 al devanado de campo, ya que el devanado de campo tiene resistencia y se genera una corriente eléctrica. La corriente, que pasa a través de las bobinas, induce una fuerza magnetomotriz, y la fuerza magnetomotriz induce un flujo magnético. El flujo magnético atraviesa el núcleo, pasando todas las vueltas de los devanados primario y secundario. En este caso, el flujo magnético (FT) es el principal, es decir, el de trabajo. La segunda parte (más pequeña) del flujo se cierra con aire, pasando solo a través de las vueltas del devanado primario, y es el flujo de disipación Фs1.

Si el circuito secundario (alimentado desde el devanado secundario (II)) está abierto, entonces, por supuesto, no hay corriente, no hay posibilidad de que se forme un campo magnético. Pero aquí cerramos (II) el circuito, la corriente lo atravesó. Esto significa que se forma un campo magnético que, a su vez, crea dos flujos magnéticos:

  • 1 flujo - en el núcleo;
  • 2 arroyos - cierra el aire.

Esto significa que también se induce un flujo de dispersión alrededor de (II) devanados. Los flujos de disipación son similares al flujo magnético de autoinducción, que crea una corriente en una u otra bobina de inductancia y un cable diferente. Las corrientes son dañinas. Al aplicar las reglas de la inducción electromagnética cuando se cambia el flujo magnético principal, se induce la fem (E) E1 y en los devanados (II) E2.

Dado que a lo largo de la espiral (I) con el número de giros w1 y (II) de la espiral con el número de giros w2, pasa el mismo flujo principal, luego, en cada giro de ambas espirales, se induce un EMF de valor igual. Por lo tanto, Es1 = ew1 y Еs2 = ew2, se deduce de esto que K es el coeficiente de cambio del transformador.

El flujo de disipación induce una fuerza de disipación electromotriz en el devanado primario Es 1. Por lo tanto, el voltaje aplicado a (I) el devanado del transformador U1 debe corresponder a la caída de voltaje en la resistencia actual I1 r1 (I) del devanado, la fuerza electromotriz Esl disipación y la EMF del flujo principal.

Con un circuito desconectado (II), Es 1 e I1, r1 es despreciable, lo que significa que la fuerza electromotriz E1 inducida en el devanado (I) justifica completamente la tensión aplicada U1. Cuando se abre el circuito EMF E2 (II), la corriente eléctrica deja de fluir, pero si cierra el devanado (II) conectando receptores eléctricos, entonces bajo la influencia de (II) el EMF (II) del circuito, la corriente que va al transformador (I) cambia la potencia (II). ) y aplicada a los receptores de electricidad.

Si no tiene en cuenta la pérdida, puede suponer que una potencia adecuada E1 I1 es casi igual a (II) potencia E2 I2 (I1 e I2 - (I) e (II) corrientes de transformador). Es decir, al cambiar (I) y (II), las corrientes son aproximadamente inversamente proporcionales a los números de los devanados correspondientes. (Ii) La corriente I2, que fluye en espiral, crea un amperio-espiral I2 w2, que pasa en el mismo circuito del transformador que el amperio-giro (I) de la hélice. Esto significa que bajo carga, el flujo electromagnético principal estará orientado hacia la acción conjunta de los giros de amperios l1 w1 (I) y los giros de amperios I2 w2 (II) de los devanados.

De acuerdo con la ley de Joule-Lenz, la corriente de inducción eléctrica en el devanado secundario se concentra de tal manera que disminuye el cambio en el enlace de flujo electromagnético. El cambio del flujo electromagnético se desencadena por los giros de amperios primarios de l1 w1. Es necesario que la corriente II fluya en una dirección tal que los amperios espirales formados trabajen en la dirección opuesta a la del devanado. La caída del flujo magnético principal debido a la pérdida de la acción magnética de los amperios espirales II provocará una disminución de la fuerza de inducción y electromotriz en el primer devanado.

En el caso en que la tensión suministrada a los terminales I del devanado es constante, cuando cae, no iguala la tensión, debido a esto, la corriente aumenta hasta los parámetros a los que se reanuda la igualdad de las tensiones. En este caso, el flujo magnético principal debe mantener los parámetros iguales a la magnitud del flujo principal en el curso libre. Bajo cualquier carga del convertidor, la tensión U1 debe corresponder a la fuerza electromotriz E1 (la caída de tensión en el devanado se ignora).

Es necesario que el flujo electromagnético principal Ft permanezca constante en diferentes cargas de transformador. La corriente I1 en (I) el devanado debe compensar el impacto de los giros de amperio que se producen cuando la corriente I2 en (II) devanado. El voltaje en los terminales (I) del devanado siempre es menor que el EMF E2 como resultado de una disminución en el voltaje en la contraacción activa y reactiva del devanado secundario.

Clasificación y variedades.

Los transformadores están libres de aceite y libres de aceite . En los dispositivos que contienen aceite, la parte de trabajo (sistema de bobinado y magnético) se encuentra en un tanque lleno de fluido de transformador. La parte de trabajo de los transformadores secos se enfría con la ayuda del aire ambiente. La escala de potencia del aceite de potencia es de 10 kVA a 630 mil kVA, y la escala seca es de unidades VA a 1600 kVA.

Los transformadores monofásicos de potencia con una capacidad de 4 kVA y menos y trifásico: 5 kVA y menos están relacionados con dispositivos de baja potencia. A menudo se utilizan en equipos de transformación, electrodomésticos, equipos electrónicos.

Marcas de aceite

  • TM - aceite, trifásico;
  • O - tiene una fase;
  • H: existe la capacidad de controlar el voltaje durante la operación;
  • P - la presencia de un devanado separado;
  • D - enfriamiento con soplado de aceite (soplando intercambiadores de calor de transformadores con ventiladores);
  • C: rotación del aceite de enfriamiento a través de su extracción del tanque y enfriamiento con aire o agua.

Luego, escribe los números que indican la potencia y el primer voltaje.

Supongamos que: TM - 1000/10 es un transformador que funciona con aceite, con una capacidad (P) de 1 mil kVA, 10 kV. Los transformadores secos son designados:

  • TSZ - el transformador tiene tres fases, seco, protegido. Están disponibles en capacidades que van desde 10 a 1600 kVA;
  • HV (alto voltaje) - 380, 500, 660, 10 mil V;
  • LV (baja tensión) - 230 y 400 V.

Los dispositivos de pequeña potencia salen a la venta, teniendo un gran número de series, tipos y tamaños. Los transformadores que miden la corriente y el voltaje a menudo se incluyen con la energía. Con la ayuda de transformadores de corriente es posible garantizar el funcionamiento seguro de los circuitos de protección de relé y determinar cualquier cantidad de corriente con dispositivos especiales. Su pasaporte de corriente secundaria es 1 y 5 a.

La corriente primaria está en el rango de 5 A a 24000 A con el trabajo duro de esta red de 0.4 a 24 kV. Los transformadores de corriente y voltaje se producen en las series 35, 110, 220, 330, 500, 750 kV.

Notación básica:

  • T - transformador de corriente;
  • P - pasando
  • L - aislamiento de resina de una pieza;
  • M - ocupa poco espacio;
  • O - monocatenario;
  • H - montado;
  • W - utilizando neumáticos;
  • Y es poderoso;
  • K - incrustado en estaciones transformadoras complejas.

Los TN se utilizan en circuitos de corriente no constante con un voltaje de 0, 4 a 1150 kV para alimentar los dispositivos de definición y los circuitos de protección de relé. Los HP de hasta 35 kV se aplican de manera inclusiva en redes con neutro protegido. Clase de confiabilidad 0.5; 1 y 3 corresponde al error más grande en% de voltaje de pasaporte medido 0.5%; 1%; 3%.

TN se dividen en seco y aceite . Leyenda TN:

  • H - transformador de voltaje;
  • O - sola fase;
  • C - ejecución en seco;
  • M - enfriado con aceite;
  • З - puesta a tierra por la salida del devanado primario;
  • K - compensación del error angular del transformador;
  • L - ejecución con aislamiento de fundición;
  • E - para la instalación en excavadoras.

Transformadores tipo NOS, NOL, ZNOL - secos, NOM, NOME, NTMK, NTMI, ZNOM - enfriados por aceite mediante enfriamiento natural.

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