¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

El descubrimiento en 1831 por el gran científico Faraday del principio de la inducción electromagnética hizo posible echar un nuevo vistazo a muchas leyes de la ingeniería eléctrica. Se basó en la interacción de los campos electromagnéticos, 45 años después de que el gran científico ruso P.N. Yablochkov recibió una patente por la invención de un transformador. La definición clásica es: un transformador es un dispositivo eléctrico que convierte la corriente del devanado primario de un voltaje en la corriente del devanado secundario con un voltaje diferente.

El efecto de inducción se forma cuando el campo electromagnético cambia, por lo tanto, para que el transformador funcione, es necesario tener un voltaje con corriente alterna. La transformación (transmisión) se lleva a cabo convirtiendo la energía eléctrica del devanado primario en un campo magnético, y luego, en el devanado secundario, se produce la transformación inversa del campo magnético en energía eléctrica. Si el número de vueltas del devanado secundario excede el número de vueltas del devanado primario, entonces el dispositivo se denominará transformador elevador. Cuando los bobinados están conectados en orden inverso, se obtiene un dispositivo de descenso.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

Estructuralmente, el dispositivo de transformación de voltaje consta de un núcleo y dos devanados . El núcleo se ensambla a partir de placas de chapa de acero eléctrica. Los bobinados primarios y secundarios están enrollados en él, a partir de alambre de cobre de varios diámetros. El grosor del cable del devanado del transformador depende directamente de su potencia de salida.

El núcleo del dispositivo puede ser pivotal o blindado. Cuando se utiliza el producto en redes de voltaje de baja frecuencia, los cables de imán de varilla son los más utilizados, que en su forma pueden ser:

  • En forma de u
  • En forma de w
  • Toroidal

Los núcleos están hechos de hierro de transformador especial, en las características de calidad de las que dependen muchos parámetros generales del dispositivo. Se dibuja un núcleo de placas de hierro delgadas, que están aisladas unas de otras con una capa de laca u óxido para reducir las pérdidas debido a las corrientes de Foucault. Se puede usar y terminar las mitades, que están hechas de bandas de hierro sólido.

Ventajas y desventajas de los núcleos.

  • Mecanografiado más a menudo usado para los circuitos magnéticos del dispositivo con una sección transversal arbitraria, limitado solo por el ancho de las placas. Los mejores parámetros son los transformadores de tensión con sección transversal cuadrada. La desventaja de este tipo de núcleo es la necesidad de apretar las placas, un pequeño factor de llenado del espacio de la bobina, así como una mayor dispersión del campo magnético del dispositivo.
  • Los núcleos retorcidos son mucho más fáciles de tipear en el ensamblaje. El núcleo de tipo W completo consta de cuatro partes, y el tipo en forma de U tiene solo dos partes en su diseño. Las características técnicas de dicho transformador son mucho mejores que el dial-up. Las desventajas incluyen la necesidad de un espacio mínimo entre las partes. Con el impacto físico de la placa, las partes pueden desprenderse, y en el futuro es muy difícil lograr un ajuste perfecto.
  • Los núcleos toroidales tienen la forma de un anillo que se retuerce de la cinta de hierro del transformador. Tales núcleos tienen las mejores características técnicas y la eliminación casi completa de la dispersión del campo magnético. La desventaja es la complejidad del bobinado, especialmente los cables con una gran sección transversal.

En los transformadores de tipo W, todos los devanados se hacen generalmente en una barra central. En el dispositivo en forma de U, el devanado secundario puede enrollarse en una varilla y el primario en la otra. Particularmente a menudo, hay soluciones constructivas, cuando los devanados se dividen por la mitad y se enrollan en ambas varillas, y luego se interconectan en serie. Al mismo tiempo, el consumo de alambre para un transformador se reduce significativamente, y se mejoran las características técnicas del dispositivo.

Especificaciones tecnicas

Las principales características del funcionamiento del transformador son:

  • Voltaje de entrada.
  • La magnitud de la tensión de salida.
  • Dispositivo de energía.
  • Corriente y tensión al ralentí.

La relación de los voltajes en la entrada y salida del dispositivo se denomina relación de transformación. Esta relación depende solo del número de giros en los devanados y permanece sin cambios en cualquier modo de funcionamiento del dispositivo.

La potencia del transformador, que en el lado del devanado primario es igual a la suma de las potencias de los devanados secundarios, con la excepción de las pérdidas, depende directamente del diámetro de los cables y del tipo de núcleo.

La tensión recibida en el devanado de salida del dispositivo, sin conectar la carga, se denomina tensión sin carga. La diferencia entre este indicador y el voltaje con la carga indica la magnitud de las pérdidas debidas a la diferente resistencia de los cables de bobinado.

El valor de la corriente sin carga depende completamente de los indicadores de calidad del núcleo del transformador. En el caso ideal, la corriente del devanado primario en el núcleo del dispositivo crea un campo magnético de valor variable, cuya mayor fuerza electromotriz es igual a la corriente sin carga y opuesta en la dirección. Pero en realidad, la magnitud de la fuerza electromotriz es siempre menor que el voltaje en la entrada, debido a posibles pérdidas en el núcleo.

Por eso, para reducir la magnitud de la corriente sin carga, necesita un material de alta calidad en la fabricación del núcleo y el espacio mínimo entre sus placas. Los núcleos toroidales corresponden a tales condiciones en mayor medida.

Tipos de dispositivos

Dependiendo de la potencia, el diseño y el alcance de su aplicación, existen estos tipos de transformadores:

  • El autotransformador está diseñado como un solo devanado con dos terminales, así como en los puntos intermedios del dispositivo hay varios terminales en los que se encuentran las bobinas primaria y secundaria.
  • El transformador de corriente incluye devanados primarios y secundarios, un núcleo de material magnético, sensores ópticos y resistencias especiales que permiten acelerar los métodos de regulación de voltaje.
  • Un transformador de potencia es un dispositivo que transmite corriente, por inducción de un campo electromagnético, entre dos circuitos. Dichos transformadores pueden ser elevadores o reductores, secos o con aceite.
  • Los transformadores antiresonantes pueden ser monofásicos o trifásicos. El principio de funcionamiento de tal dispositivo no es muy diferente de los transformadores del tipo de energía. Estructuralmente, es un dispositivo de tipo fundido con buena protección térmica y una estructura semicerrada. Los transformadores de tipo antiresonante se utilizan para la transmisión de señales en largas distancias y bajo cargas pesadas. Ideal para su uso en todas las condiciones climáticas.
  • Transformadores a tierra (cargables) . Una característica de este tipo es la ubicación de los devanados en forma de estrella o zigzag. A menudo se utilizan dispositivos conectados a tierra para conectar el medidor de energía eléctrica.
  • Pico : los transformadores se utilizan en dispositivos de comunicación por radio y en tecnologías de producción asistidas por computadora, basadas en el principio de separación de corriente continua y alterna. El diseño de un transformador de este tipo se simplifica: un devanado con un cierto número de vueltas está ubicado alrededor de un núcleo de material ferromagnético.
  • Se aplica un transformador doméstico aislado cuando se transfiere la alimentación de CA a otro dispositivo o equipo, al tiempo que se bloquean las capacidades de la fuente de alimentación. En un entorno doméstico, tales dispositivos proporcionan regulación de voltaje y aislamiento galvánico. Más a menudo se utiliza para suprimir el ruido eléctrico en dispositivos sensibles y proteger contra los efectos nocivos de la corriente eléctrica.

Servicio y reparación

Es recomendable que una persona que no conozca el principio de funcionamiento de los dispositivos eléctricos, no se dedique al trabajo de reparación de este equipo, debido a la posibilidad de descarga eléctrica. En la reparación y el mantenimiento de los dispositivos de transformación, lo único que se puede arreglar, sin consecuencias inaceptables, es rebobinar el transformador.

Antes de iniciar cualquier reparación, es necesario verificar el transformador:

  • En primer lugar, es necesario evaluar el estado del dispositivo mediante una inspección visual, ya que las áreas oscuras e hinchadas indican directamente la falla del devanado del transformador.
  • Determinación de la correcta conexión del dispositivo. Un circuito eléctrico que genere un campo magnético debe estar conectado al devanado primario del dispositivo. Pero el segundo circuito que consume energía del transformador debe incluirse en el devanado de voltaje de salida.
  • La filtración de la señal de salida de la fase se define como para diodos y condensadores en el devanado secundario del dispositivo.
  • El siguiente paso es preparar el instrumento para el control de la medición de los parámetros, es decir, quitar los paneles y cubiertas de protección para obtener acceso libre a los elementos del circuito. Con la ayuda de un probador, necesita medir más el voltaje del transformador.
  • Para las mediciones, debe aplicar energía al dispositivo de circuito. La medición de los parámetros del devanado primario se lleva a cabo por el probador en modo AC. Si el valor obtenido es inferior al 80% del valor esperado, entonces la falla puede estar en el transformador mismo o en el circuito de todo el dispositivo.
  • Compruebe que el devanado de salida se realiza mediante un comprobador. Al mismo tiempo, verificamos el devanado tanto por la posibilidad de giros en cortocircuito como por una rotura de cable en el devanado de bobina, de acuerdo con el principio de medición de resistencia (si la resistencia es baja, existe la posibilidad de giros en cortocircuito, y en el caso de que la resistencia del devanado sea alta, se rompe).

Después de rebobinar el transformador de voltaje de subida, en caso de un mal funcionamiento del devanado, es necesario ensamblarlo en orden inverso, con especial atención al ajuste más apretado de las placas de núcleo.

La fabricación o reparación independiente del dispositivo se realiza mediante un proceso muy complejo y que requiere mucho tiempo. Para realizar dicho trabajo se requerirá la disponibilidad de los materiales necesarios, así como la capacidad de realizar algunos cálculos especiales. En particular, será necesario calcular con precisión el número de vueltas en el devanado del transformador, el diámetro de los cables para el devanado, así como la sección transversal y el tipo de núcleo del dispositivo.

Por lo tanto, es mejor aplicar estas operaciones a una persona calificada que esté familiarizada con los conceptos básicos y las propiedades de la ingeniería eléctrica y los cálculos de las fórmulas necesarias.

¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

Categoría:

Instrumentos