- Poco sobre las etapas de desarrollo.
- Tipos de transformadores
- Componentes principales
- Aplicacion de transformador
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Un transformador (transformar, transformar ) es un dispositivo electromagnético de tipo estático que contiene dos o más devanados que están acoplados inductivamente. El uso del método de inducción electromagnética convierte la corriente alterna en corriente continua. Consiste en alambre aislado o bobinas de cinta (bobinas), expuestas a un flujo magnético, enrolladas en un núcleo de material blando ferromagnético.
Poco sobre las etapas de desarrollo.
Por la producción de transformadores se utilizan propiedades de los materiales: metal, magnético, no metálico. Para la producción de equipos modernos, muchos investigadores de los últimos años aplicaron sus conocimientos y descubrimientos. A. G. Stoletov reveló un bucle de histéresis y una estructura especial de la aleación ferromagnética. La teoría de los circuitos electromagnéticos fue desarrollada por los hermanos Hopkinson.
Inducción electromagnética descubierta por M. Faraday, este fenómeno es la base de la acción del transformador. El esquema del primer transformador apareció por primera vez en las obras de Henry y Faraday en 1831. Pero los científicos entonces no consideraron el dispositivo como un convertidor de corriente alterna.
El mecánico francés en 1848 patentó la bobina de inducción, que se convirtió en el prototipo del transformador. En 1876 por primera vez inventó el transformador Yablochkov P. N. El dispositivo era una varilla con varios devanados. Los transformadores con núcleos cerrados fueron diseñados por los hermanos Hopkins en 1884.
Con el enfriamiento por aceite, el dispositivo comenzó a realizar sus funciones de manera más confiable. El dispositivo se colocó en recipientes de cerámica con aceite, lo que llevó a un aumento en la fiabilidad de los devanados. El inventor ruso Dolivo-Dobrovolsky M. O. diseñó el primer motor trifásico de tipo asíncrono, un sistema de CA trifásico y, por primera vez, hizo un transformador trifásico con una potencia de 230 KW, operando a 5 V.
Los transformadores de potencia comenzaron a producirse en 1928 con la apertura de la planta de transformadores de Moscú. A principios de la década de 1900, el metalúrgico inglés fabricó la primera tonelada de acero transformador para la producción de núcleos. Y a principios de los años 30 del siglo XX, se observó la aparición de saturación magnética en un 50%, una disminución de las pérdidas por histéresis en 4 veces, un aumento en la permeabilidad magnética en 5 veces con el uso combinado de calentamiento y laminación.
Tipos de transformadores
Autotransformador
Esta es una variante del transformador, cuyo principio de funcionamiento es conectar directamente los devanados secundario y primario, en los devanados hay una conexión eléctrica y electromagnética. Para conectar y obtener una tensión diferente en el devanado, se proporcionan varios terminales. Este tipo de equipo funciona con alta eficiencia, ya que solo se convierte una parte de la energía, lo cual es importante con una pequeña diferencia en el voltaje de entrada y salida.
Las características negativas incluyen la ausencia de aislamiento galvánico (capa de aislamiento) entre el circuito secundario y primario. Use autotransformadores en lugar de unidades convencionales para conectar circuitos a tierra con índices de voltaje de 110 KW, y la relación de transformación no debe exceder una lectura de 3-4.
Lo positivo es el bajo costo debido al menor peso del núcleo de acero, los cables de cobre, de ahí el pequeño peso del dispositivo y las pequeñas dimensiones.
Poder
El dispositivo estándar habitual para convertir electricidad en redes y dispositivos que reciben y usan energía eléctrica.
Transformador de corriente
El principio de funcionamiento y el dispositivo del transformador es suministrar energía desde la fuente de electricidad. El más relevante es el uso para reducir los indicadores primarios de corriente al valor utilizado en los circuitos de medición y protección, alarma y control. En el devanado secundario, se indican los indicadores de corriente de 5 A o 1 A. Los dispositivos de medición están conectados al devanado secundario, y un circuito en el que se mide la corriente está conectado al devanado primario. Para calcular la corriente en el segundo devanado, las lecturas en el devanado primario se utilizan y se dividen por la relación de transformación.
Transformador de voltaje
Es un dispositivo para convertir grandes indicadores de voltaje en valores bajos en circuitos estándar, líneas de medición y circuitos de protección de relé. El dispositivo se alimenta de una fuente de voltaje eléctrico, aísla los circuitos de protección lógica y los circuitos de medición de un circuito con índices de alto voltaje.
Acción pulsada
El dispositivo se utiliza para convertir señales de pulso con una distorsión de forma mínima y una duración de hasta decenas de microsegundos. Se utiliza principalmente para transferir un pulso de tipo rectangular (el corte más pronunciado y el frente, aproximadamente una oscilación de amplitud constante). Sirve para transformar pulsos cortos de video que se repiten constantemente; la tarea principal es transmitir pulsos transformables en su forma original y sin distorsión. En la salida de los devanados, se requiere obtener la misma forma de pulso de voltaje, pero a veces la polaridad o la amplitud cambian.
Tipo de separacion
Este dispositivo no tiene devanados primarios y secundarios. El transformador se utiliza para aumentar la conexión segura a redes eléctricas, en casos de contacto simultáneo con partes activas y tierra. Protege contra el contacto simultáneo con partes que no están bajo la acción de la corriente, pero que pueden estar debajo debido a una falla del aislamiento. Las unidades están diseñadas para proporcionar aislamiento galvánico (aislamiento) de circuitos eléctricos.
Transformador pico
Se utiliza para convertir una corriente sinusoidal en un voltaje pulsado con una polaridad que cambia cada medio período.
Doble choke
Un filtro de contador inductivo o choke doble es un tipo de dispositivo que utiliza dos devanados. Debido a la inducción mutua de la bobina, actúa más eficientemente que un solo estrangulador. Se utiliza como un dispositivo de filtro de entrada frente a las fuentes de alimentación, en circuitos digitales de señal diferencial y en ingeniería con sonido.
Blindado trifásico
Producen dos diseños básicos diferentes:
- varilla
- blindado
Ambos diseños no cambian el rendimiento y la confiabilidad del dispositivo, pero en la fabricación existen diferencias significativas:
- el tipo de núcleo incluye el núcleo y los devanados; cuando se mira a la estructura, el núcleo está oculto detrás de los devanados, solo se pueden ver el yugo superior y inferior, el eje de los devanados tiene una disposición vertical;
- El tipo de armadura del dispositivo incluye un núcleo en forma de bobinas, mientras que se puede ver que el núcleo oculta una parte de las bobinas del transformador, el eje de las bobinas se puede disponer en posición vertical u horizontal.
Componentes principales
En su calidad vienen:
- sistema magnético (núcleo, magnético);
- devanados
- sistema de enfriamiento
Sistema magnetico
Se compone de elementos en el conjunto, las placas más frecuentemente utilizadas de material ferromagnético o aceros eléctricos, que se ensamblan en una forma geométrica específica. Su elección está determinada por la localización del campo magnético del transformador principal en él. El sistema de efectos magnéticos simultáneamente con todos los nodos, elementos y partes para conectar partes en una estructura común, se denomina núcleo del transformador.
La parte del sistema magnético que incluye los devanados principales se llama varilla. Otra parte del kit magnético, en la que no hay devanados en funcionamiento, y que sirve para conectar el circuito magnético, tiene el nombre de yugo. Dependiendo de cómo estén ubicadas las varillas, subdivida:
- un sistema plano, donde las barras longitudinales y el yugo están ubicados en el mismo plano;
- el sistema espacial incluye una disposición multiplano de núcleos y yugos;
- el sistema simétrico se distingue por la misma forma y longitud de las varillas, y su disposición con respecto a los yugos es estándar para todos los elementos;
- Sistema asimétrico, en él todas las varillas difieren en forma y tamaño, y su ubicación no es simétrica y es diferente de otros elementos.
Devanados
El elemento estructural principal del devanado es una bobina, que es una serie de conductores conectados en paralelo (en la variante de alambres múltiples del núcleo), una vez que cubre una parte del núcleo magnético. La corriente de la bobina, junto con la corriente de otras bobinas, conductores y partes del transformador, produce un campo de transformador magnético en el que la fuerza que impulsa la corriente es inducida por el campo magnético.
Devanado es el número total de vueltas que forman un circuito eléctrico para sumar el EMF en las vueltas. El transformador trifásico tiene en su construcción un conjunto de devanados de tres fases de trabajo. Un conductor generalmente tiene una sección transversal cuadrada para aumentar su área en dos o más varillas conductoras. Esta técnica ayuda a reducir las corrientes de Foucault y facilita el trabajo del devanado. El conductor cuadrado se llama residencial. Un cable transpuesto se utiliza como bobinado.
El aislamiento se realiza con papel enrollado o barniz a base de esmalte. Se pueden realizar dos conductores paralelos en un solo aislamiento, tal kit se llama cable. Para comprender cómo funciona el transformador, debe conocer la separación de los devanados por tipo. Dependiendo de la liquidación del destino son:
- Los principales son aquellos que aceptan energía convertida o desvían corriente alterna;
- la regulación se proporciona para la normalización del coeficiente de voltaje para pequeñas indicaciones de corriente en los devanados;
- Los auxiliares están diseñados para el suministro eléctrico de necesidades propias de menor potencia que la potencia nominal del transformador, la magnetización del sistema magnético con una corriente constante.
Dependiendo de la versión del devanado se divide:
- ordinario: las bobinas se hacen a lo largo de toda la longitud en la dirección del eje, las bobinas subsiguientes se enrollan firmemente, sin huecos;
- tornillo: tiene una capa multicapa, hay distancias entre las vueltas o los devanados;
- los devanados de disco contienen discos conectados en serie, con un devanado en forma de espiral enrollado en el centro de cada uno;
- El enrollado de aluminio está hecho de una lámina de aluminio o cobre, de diferente grosor.
Tanque de enfriamiento
Es un depósito de aceite, protege el ingrediente activo y sirve como soporte para dispositivos de control y dispositivos auxiliares. Antes de agregar aceite al tanque, se bombea aire para una resistencia dieléctrica segura del aislamiento. En la fabricación de frecuencias de sonido desde el núcleo del transformador y desde los elementos del tanque debe ser el mismo.
El diseño proporciona parámetros adicionales para la expansión del petróleo en las condiciones de calentamiento, a veces es un tanque de expansión adicional. Si la potencia nominal del transformador aumenta, las corrientes internas y externas provocan el sobrecalentamiento de la estructura. El flujo magnético dispersado dentro del tanque actúa de manera similar. Para reducir el impacto negativo, los insertos están hechos de materiales no magnéticos, que los rodean con aislantes de alta corriente.
Aplicacion de transformador
Dado que las pérdidas para calentar el cable son proporcionales al amperaje en el cuadrado que va a lo largo de este cable, cuando se transmite electricidad a largas distancias, debe utilizar un alto voltaje con un amperaje bajo. Debido a la seguridad en el entorno doméstico no se aplica una tensión demasiado alta. Para ajustar el voltaje en la red, se usan transformadores que aumentan el voltaje antes de la transmisión a través de líneas de alto voltaje, y luego disminuyen el rendimiento antes del uso por parte del consumidor.
Para alimentar los distintos nodos de recepción de energía, se requieren varios indicadores de voltaje (en un televisor, computadora). En períodos anteriores, el transformador era pesado y engorroso, pero a medida que aumentaba la frecuencia de la corriente alterna, se podían reducir las dimensiones del dispositivo. Por lo tanto, en los dispositivos modernos, la corriente eléctrica primero se rectifica, luego se convierte en pulsos con una alta frecuencia. Las últimas corrientes van a un transformador de impulsos para transformarse en el voltaje correcto.