Tehomuuntaja on muuntaja, jota käytetään muuntamaan energiaa sähköverkoissa sekä asennuksissa, joita käytetään sähköenergian kanssa työskentelemiseen.

Muuntaja, jossa on suoraan kytketty ensiö- ja toisiokäämi, joka tarjoaa niille sekä sähköisen että sähkömagneettisen kytkennän. Pääsääntöisesti muuntajan käämissä on vähintään 3 napaa, joihin liittäminen mahdollistaa eri jännitteiden saamisen. Yksi tämäntyyppisten muuntajien tärkeimmistä eduista on sen korkea hyötysuhde (koska vain osa tehosta muunnetaan). Haittoja ovat sähköeristyksen puute ensiö- ja toisiopiirien välillä.

Vaihtovirta-asennuksissa käytetään instrumenttimuuntajia, jotka eristävät mittauslaitteiden ja releiden piirit suurjänniteverkosta sekä laajentavat mittauslaitteiden mittausrajoja. Jos mittauslaitteet liitetään suoraan suurjännitepiiriin, jokainen laite voi yksinkertaisesti olla vaarallinen koskettaa. Tämän välttämiseksi laitteiden suunnittelun tulisi olla huomattavasti monimutkaisempaa, koska virtaa kuljettavien osien poikkileikkauksen olisi kestettävä suuria virtoja ja niiden eristyksen kestettävä suuria jännitteitä.

Instrumenttimuuntajat voidaan jakaa kahteen tyyppiin: jännitemuuntajat ja virtamuuntajat. Niiden käytön ansiosta on mahdollista käyttää samoja laitteita vakiomittausrajoilla.

Virranmittausmuuntajan tapauksessa suuri virta muunnetaan pieneksi ja jännitteenmittausmuuntajassa korkea jännite pieneksi.

Muuntaja, jota käytetään vähentämään ensiövirtaa mittaus-, ohjaus-, suojaus- ja signalointipiireissä käytettävälle tasolle. Toisiokäämin nimellisarvot ovat 1A ja 5A. Ensiökäämi kytketään piiriin mitatulla vaihtovirralla. Mittauslaitteet puolestaan ​​on kytketty toisioon. Toisiokäämin läpi kulkeva virta on muunnossuhteen mukaan verrannollinen ensiökäämin läpi kulkevaan virtaan.

Muuntaja, jota käytetään muuntamaan korkea jännite matalammaksi piireissä, mittauspiireissä sekä releen suojaus- ja automaatiopiireissä. Muuntajan käytön ansiosta on mahdollista eristää loogiset suojapiirit ja mittauspiirit suurjännitepiireistä.

Pulssimuuntaja

Muuntaja, jota käytetään muuntamaan pulssisignaaleja, joiden kesto on kymmeniä mikrosekunteja, säilyttäen maksimaalisen pulssin muodon. Sitä käytetään yleensä tapauksissa, joissa tarvitaan suorakaiteen muotoisen sähköpulssin siirtoa. Se muuntaa lyhytaikaisia ​​videojännitepulsseja, joiden jaksoittaiseen toistumiseen liittyy korkea käyttöjakso. Pääsääntöisesti IT:n päävaatimuksiin kuuluu muunnettujen jännitepulssien muodon välittäminen vääristymättömässä muodossa. Lisäksi, kun IT-sisääntulo altistuu yhden tai toisen tyyppiselle jännitteelle, on välttämätöntä saada sama jännitepulssi lähdössä (äärimmäisissä tapauksissa eri polariteetti tai amplitudi).

Eristysmuuntaja

Muuntaja, jonka ensiökäämiä ei ole kytketty sähköisesti millään tavalla toisiokäämiin. Tehonerotusmuuntajien päätarkoituksena on lisätä sähköverkkojen turvallisuutta, joiden vaatimukset kasvavat joutuessaan kosketuksiin maan kanssa, sekä jännitteisten ja ei-virtaa kuljettavien osien, jotka jännittyvät eristysvaurion seurauksena. . Sähköpiirien galvaaninen eristys varmistetaan signaalieristysmuuntajilla.

Huippumuuntaja

Muuntaja, joka muuntaa sinimuotoisen jännitteen pulssijännitteeksi, jonka napaisuus muuttuu puolijakson välein.

Muuntajat, joilla on minimaalinen ja normaali magneettinen vuoto

STE-muuntajille on ominaista se, että niiden käämissä on minimaalinen magneettihäviö. Tässä tapauksessa virran voimakkuutta säädetään erikseen sijoitetun ruuvikuristinmekanismin ansiosta.

Normaalilla magneettivuodolla varustetut muuntajat ovat jonkin verran samanlaisia ​​kuin edelliset. Suurin ero niiden välillä on se, että siinä on ylimääräinen reluktanssikäämi, joka sijaitsee päämagneettisydämen tankoissa ja kelan käämissä. Induktori asennetaan magneettisydämeen, ja virran voimakkuutta säädetään täsmälleen samalla tavalla kuin työskennellessä STE-muuntajan kanssa.

Muuntajat, joilla on lisääntynyt magneettinen häviö

Suurin ero muuntajien, joilla on lisääntynyt magneettihäviö, ja muuntajien, joiden magneettihäviö on pieni ja normaali, välillä on shunttien ja käämien liikkuvan rakenteen läsnäolo. Tämän lähestymistavan ansiosta voidaan saavuttaa korkeammat suorituskykyominaisuudet riippumatta muuntajan massasta.

Muuntajien joukosta, joissa on lisääntynyt magneettihäviö, löytyy malleja, joissa on liikkuvat käämit, esimerkiksi muuntajat TSK-300, TD-300, TS-500. Lisäksi on malleja, joissa on liikkuvat magneettiset shuntit (TDM-317 ja STSh-250). Voit myös huomioida mallit kiinteillä magnetointishunteilla ja käämeillä (TDF-2001 ja TDF-1001) sekä mallit, joissa on monimutkainen magneettikytkin (VD-306 ja VDU-506). Nykyään yleisimmin käytetyt muuntajamallit ovat TD ja TS sekä niiden muunnelmat TDE ja TDM.

Huomionarvoista on myös tyristorimuuntajat, joiden toiminta perustuu virranvoimakkuuden vaihesäätöön tyristoreista, jotka muuttavat tulevan vaihtovirran vaihtopulsseiksi. Aluksi tällaisia ​​muuntajia käytettiin kaaren palamisen epävakauden vuoksi yksinomaan vastus- ja kuonahitsaukseen. Puolijohdeteknologioiden kehittymisen myötä tyristorihitsausmuuntajat ovat kuitenkin käyneet läpi tiettyjä muutoksia ja niistä on tullut yksi parhaista laitteista, jotka ovat erinomaisia ​​paitsi kuona- ja pistehitsaukseen, myös manuaaliseen kaarihitsaukseen.

Kysymys 1. Mistä muuntaja koostuu?
Vastaus. Yksinkertaisin muuntaja koostuu suljetusta magneettipiiristä ja kahdesta käämistä sylinterimäisten kelojen muodossa.
Yksi käämeistä on kytketty sinimuotoisen vaihtovirran lähteeseen jännitteellä u 1 ja sitä kutsutaan ensiökäämiksi. Muuntajan kuorma on kytketty toiseen käämiin. Tätä käämiä kutsutaan toissijaiseksi
käämitys

Kysymys 2. Miten energia siirtyy käämistä toiseen?
Vastaus. Energian siirto käämistä toiseen tapahtuu sähkömagneettisen induktion avulla. Sinimuotoinen vaihtovirta minä 1 muuntajan ensiökäämin läpi virtaava virittää magneettipiirissä vaihtuvan magneettivuon F s, joka tunkeutuu sekä käämien kierroksiin että indusoi EMF
Ja
joiden amplitudit ovat verrannollisia kierrosten määrään w 1 Ja w 2. Kun se on liitetty toisiokäämiin kuorman vaikutuksen alaisena EMF e 2 esiintyy sinimuotoista vaihtovirtaa minä 2 ja jonkin verran jännitystä syntyy u 2.
Muuntajan ensiö- ja toisiokäämien välillä ei ole sähköistä yhteyttä ja energia siirtyy toisiokäämiin sydämessä virittyneen magneettikentän kautta.

Kysymys 3. Mikä on muuntajan toisiokäämi suhteessa kuormaan?
Vastaus. Kuormaan nähden muuntajan toisiokäämi on sähköenergian lähde EMF:llä e 2. Jättäen huomioimatta muuntajan käämien häviöt, voimme olettaa, että syöttöjännite U 1 ≈ E 1 ja kuorman jännite U 2 ≈ E 2.

Kysymys 4. Mikä on muunnossuhde?
Vastaus. Koska EMF käämit ovat verrannollisia kierrosten määrään, silloin muuntajan syöttöjännitteen ja kuorman suhde määräytyy myös käämien kierrosten lukumäärän suhteen, ts.
U 1 / U 2 ≈ E 1 / E 2 ≈ w 1 / w 2 = k.
Suuruus k kutsutaan muunnossuhteeksi.

Kysymys 5. Mitä muuntajaa kutsutaan alennusmuuntajaksi?
Vastaus. Jos toisiokäämin kierrosten lukumäärä on pienempi kuin ensiökäämin kierrosten lukumäärä w 2< w 1 , Tuo k> 1 ja kuorman jännite on pienempi kuin muuntajan tulon jännite. Tällaista muuntajaa kutsutaan alennusmuuntajaksi.

Kysymys 6. Mitä muuntajaa kutsutaan porrasmuuntajaksi?
Vastaus. Jos toisiokäämin kierrosten lukumäärä on suurempi kuin ensiökäämin kierrosten lukumäärä w 2 > w 1, Tuo k < 1 и напряжение в нагрузке будет больше напряжения на входе трансформатора. Такой трансформатор называется повышающим.

Kysymys 7. Mitä muuntajan käämiä kutsutaan suurjännitekäämiksi (HV)?
Vastaus. Käämitystä, joka on kytketty verkkoon korkeammalla jännitteellä, kutsutaan suurjännitekäämiksi (HV). Toista käämiä kutsutaan pienjännitekäämiksi (LV).

Kysymys 8. Mitä muuntajia kutsutaan "kuiviksi"?
Vastaus. Muuntajat, joissa lämpö poistetaan ilmavirralla, kutsutaan "kuiviksi" muuntajiksi.

Kysymys 9. Mitä muuntajia kutsutaan "öljyksi"?
Vastaus. Tapauksissa, joissa ilmavirtaus ei pysty poistamaan lämpöenergiaa rajoituksen varmistamiseksi
käämien eristyslämpötilat ovat hyväksyttävällä tasolla, jäähdytykseen käytetään nestemäistä väliainetta, muuntaja upotetaan säiliöön erityisellä muuntajaöljyllä, joka toimii samanaikaisesti jäähdytysnesteenä ja sähköeristeenä. Tällaisia ​​muuntajia kutsutaan "öljymuuntajiksi".

Kysymys 10. Miten muuntajat merkitään sähkökaavioissa?
Vastaus.


Kuvassa on yksivaiheisten kaksikäämien (1, 2, 3) ja monikäämien (7, 8) muuntajien sekä kolmivaihemuuntajien (12, 13, 14, 15, 16) symbolit. Tässä näkyy myös yksivaiheisten (4, 5) ja kolmivaiheisten (9, 10) automuuntajien sekä jännite- (6) ja virta- (11) instrumenttimuuntajien nimitykset.

Kysymys 11. Mikä määrää muuntajan käyttöolosuhteet ja ominaisuudet?
Vastaus. Muuntajan käyttöolosuhteet ja ominaisuudet määräytyvät parametrijärjestelmällä, jota kutsutaan nimellisiksi, ts. suureiden arvot, jotka vastaavat muuntajan suunniteltua käyttötapaa. Ne on ilmoitettu viitetiedoissa ja tuotteeseen kiinnitetyssä kilvessä.

Kysymys 12. Miten muuntajan toimintataajuus vaikuttaa sen painoon ja mittoihin?
Vastaus. Muuntajan toimintataajuuden lisääminen mahdollistaa tuotteen painon ja mittojen pienentämisen merkittävästi muiden tekijöiden pysyessä samana. Itse asiassa ensiökäämin jännite on suunnilleen sama kuin sydämessä olevan magneettivuon siihen indusoima EMF Φc, ja esimerkiksi yksivaiheisen muuntajan kokonaisteho on yhtä suuri kuin

missä ja ovat määritellyt nimellisarvot induktiolle sydämessä ja virrantiheydelle käämissä, ja S c ∼ l 2 Ja S i– sydämen poikkileikkaus ja kokonaispoikkileikkaus w 1 käämitys käännöksiä. Siksi tehotaajuutta lisätään f mahdollistaa sydämen poikkileikkauksen suhteellisen pienentämisen samalla muuntajateholla, ts. neliö sen lineaariset mitat l.

Kysymys 13. Mihin muuntajan magneettipiiriä käytetään?
Vastaus. Muuntajan magneettisydän lisää käämien keskinäistä induktiota, eikä se yleensä ole välttämätön rakenneelementti. Käytettäessä korkeita taajuuksia, kun häviöt ferromagneetissa kasvavat liian suuriksi ja myös kun on tarpeen saada lineaariset ominaisuudet, käytetään muuntajia ilman sydäntä, ns. ilmamuuntajat. Kuitenkin suurimmassa osassa tapauksista magneettisydän on yksi muuntajan kolmesta pääelementistä. Suunnittelun mukaan muuntajien magneettisydämet on jaettu ytimiin ja panssaroituihin.

Kysymys 14. Mitä ehtoja muuntajan käämien suunnittelun tulee täyttää?
Vastaus. Muuntajan käämien suunnittelun tulee täyttää korkean sähköisen ja mekaanisen lujuuden sekä lämpöstabiilisuuden vaatimukset.
Lisäksi niiden valmistustekniikan tulee olla mahdollisimman yksinkertainen ja käämien häviöiden tulee olla minimaalisia.

Kysymys 15. Mistä muuntajan käämit on tehty?
Vastaus. Käämit on valmistettu kupari- tai alumiinilangasta. Öljymuuntajien kuparikäämien virrantiheys on välillä 2...4,5 A/mm 2 ja kuivamuuntajissa 1,2...3,0 A/mm 2. Ylärajat koskevat suurempia muuntajia. Alumiinikäämeissä virrantiheys on 40...45 % pienempi. Käämilangat voivat olla poikkileikkaukseltaan pyöreitä, joiden pinta-ala on 0,02...10 mm2, tai suorakaiteen muotoisia, joiden pinta-ala on 6...60 mm2. Monissa tapauksissa käämikelat on käämitty useista rinnakkaisista johtimista. Käämilangat on päällystetty emalilla ja puuvilla- tai silkkieristeellä. Kuivatyyppisissä muuntajissa käytetään johtoja, joissa on lämmönkestävä lasikuitueristys.

Kysymys 16. Miten muuntajan käämit jaetaan sauvojen sijoittelutavan mukaan?
Vastaus. Tankojen järjestelymenetelmän mukaan käämit jaetaan samankeskisiin ja vuorotteleviin. Samankeskiset käämit valmistetaan sylintereiksi, joiden geometriset akselit ovat samat kuin tankojen akseli. Pienjännitekäämitys sijaitsee yleensä lähempänä tankoa, koska Tämän avulla voit pienentää käämin ja tangon välistä eristysrakoa. Vuorottelevissa käämeissä HV- ja LV-käämit sijoitetaan vuorotellen tangon korkeuteen. Tämä rakenne mahdollistaa käämien välisen sähkömagneettisen kytkennän lisäämisen, mutta vaikeuttaa merkittävästi eristys- ja käämien valmistustekniikkaa, joten tehomuuntajissa ei käytetä vaihtokäämiä.

Kysymys 17. Miten muuntajan käämit on eristetty?
Vastaus. Yksi muuntajan käämien tärkeimmistä suunnitteluelementeistä on eristys.
On pää- ja pitkittäiseristys.
Tärkeintä on käämin eristys tangosta, säiliöstä ja muista käämeistä. Se on valmistettu eristysrakojen, sähköeristyskehysten ja aluslevyjen muodossa. Pienillä tehoilla ja pienillä jännitteillä pääeristystoiminnon suorittaa muovista tai sähköpahvista valmistettu runko, johon käämit on kääritty, sekä useita kerroksia lakattua kangasta tai pahvia, jotka eristävät yhden käämin toisesta.
Pitkittäistä eristystä kutsutaan eristämiseksi yhden käämin eri pisteiden välillä, ts. kierrosten, kerrosten ja kelojen välillä. Käännöseristys saadaan aikaan käämilangan omalla eristyksellä. Kerrosten välisessä eristyksessä käytetään useita kerroksia kaapelipaperia, ja kelojen välinen eristys tehdään joko eristysrakoilla tai kehyksellä tai eristyslevyillä.
Eristyssuunnittelu monimutkaistuu HV-käämin jännitteen kasvaessa ja 200...500 kV jännitteillä toimivien muuntajien eristyskustannukset ovat 25 % muuntajan hinnasta.

Lisää sivusto kirjanmerkkeihin

Miten muuntaja toimii?

Muuntaja on staattinen (eli ilman liikkuvia osia) sähkömagneettinen laite, yksi- tai kolmivaiheinen, jossa keskinäisen induktion ilmiötä käytetään muuntamaan sähköenergiaa. Muuntaja muuntaa yhden jännitteen vaihtovirran samantaajuiseksi mutta erijännitteiseksi vaihtovirraksi.

Muuntajassa on useita toisistaan ​​eristettyjä sähkökäämityksiä: yksivaiheinen - vähintään kaksi, kolmivaiheinen - vähintään kuusi.

Sähkölähteeseen kytkettyjä käämiä kutsutaan ensisijaiseksi; jäljellä olevia käämiä, jotka syöttävät energiaa ulkoisiin piireihin, kutsutaan toisioksi. Alla oleva kuva esittää kaaviomaisesti yksivaiheisen muuntajan ensiö- ja toisiokäämit; ne on varustettu yhteisellä suljetulla sydämellä, joka on koottu sähköteräslevystä.

Ferromagneettinen ydin vahvistaa käämien välistä magneettista kytkentää eli varmistaa, että suurin osa ensiökäämin magneettivuosta osuu toisiokäämin kierroksiin. oikealla on kolmivaiheisen muuntajan sydän ja kuusi käämiä. Nämä käämit on kytketty tähti- tai kolmiokonfiguraatioon.

Jäähdytys- ja eristysolosuhteiden parantamiseksi muuntaja sijoitetaan säiliöön, joka on täytetty mineraaliöljyllä (öljyn tislaustuote). Tämä on niin kutsuttu öljymuuntaja.

Yli 20 kHz:n vaihtovirtataajuudella teräsytimen käyttö muuntajissa on epäkäytännöllistä johtuen suurista teräshäviöistä hystereesistä ja pyörrevirroista.

Korkeilla taajuuksilla käytetään muuntajia ilman ferromagneettisia ytimiä - ilmamuuntajia.

Jos ensiökäämin napojen jännite, ensiöjännite U1, on pienempi kuin toisiojännite U2, niin muuntajaa kutsutaan porrasmuuntajaksi. Jos ensiöjännite on suurempi kuin toisiojännite, se on alaspäin laskeva jännite (U1>U2). Nimellisjännitteen suhteellisen arvon mukaan on tapana erottaa suurjännitekäämi (HV) ja pienjännitekäämi (LV).

Katsotaanpa lyhyesti yksivaiheisen kaksikäämin muuntajan toimintaa teräsytimellä. Sen toimintaprosessia ja sähköisiä suhteita voidaan pitää tyypillisinä periaatteessa kaikentyyppisille muuntajille.

Ensiökäämin napoihin kohdistettu jännite U1 synnyttää tähän käämiin vaihtovirran i1. Virta herättää muuntajan sydämessä vaihtomagneettivuon F. Tämän vuon jaksoittaisen muutoksen vuoksi molemmissa käämeissä indusoituu EMF. muuntaja.

e1= - w1 (?ф: ?t) ja e2= - w2 (?ф:?t), missä

w1 ja w2 - molempien käämien kierrosten lukumäärä.

Siten käämeissä indusoituneiden EDE:iden suhde on yhtä suuri kuin näiden käämien kierrosten lukumäärä:

e1: e2 = w1: w2

Tämä on muuntajan muunnossuhde.

Muuntajan hyötysuhde on suhteellisen korkea, keskimäärin noin 98 %, mikä mahdollistaa nimelliskuormituksen ollessa kyseessä muuntajan vastaanottaman ensiötehon ja niille syötettävän toisiotehon katsomisen suunnilleen yhtä suureksi, eli p1? p2 vai u1i1? u2i2, jonka perusteella

i1:i2? u2: u1? w 2: w 1

Tämä virtojen ja jännitteiden hetkellisten arvojen suhde pätee sekä amplitudeille että tehollisille arvoille:

L1: l2? w 2: w 1?u2: u1,

eli muuntajan käämien virtojen suhdetta (kuormalla, joka on lähellä nimelliskuormaa) voidaan pitää jännitteiden suhteen ja vastaavien käämien kierrosten lukumäärän suhteen käänteisenä. Mitä pienempi kuorma, sitä enemmän tyhjävirta vaikuttaa ja annettua likimääräistä virtasuhdetta rikotaan.

Kun muuntaja toimii, EMF:n rooli sen ensiö- ja toisiokäämeissä on täysin erilainen. Sen aiheuttama EMF ensiökäämissä syntyy, kun piiri vastustaa siinä olevan virran i1 muutosta. Tämän EMF:n vaihe on melkein päinvastainen kuin jännite.

Kuten induktanssia sisältävässä piirissä, virta muuntajan ensiökäämissä

i1=(u1 + e1) : r1,

missä g 1 on ensiökäämin aktiivinen vastus.

Tästä saamme ensiöjännitteen hetkellisen arvon yhtälön:

u1 = -e1 + i1r1 = w t(?ф: ?t) + i1r1,

joka voidaan lukea sähköisen tasapainon ehdoksi: ensiökäämin napoihin syötetty jännite u1 on aina tasapainotettu emf:n ja käämin aktiivivastuksen jännitehäviön avulla (toinen termi on suhteellisen pieni).

Toisiopiirissä esiintyy muita olosuhteita. Tässä virran i2 muodostaa emf e1, joka toimii virtalähteen emf:nä, ja aktiivisella kuormalla r/n toisiopiirissä tämä virta

i2 = l2: (r2 +r/n),

missä r2 on toisiokäämin aktiivinen vastus.

Ensimmäisen likiarvon mukaan toisiovirran i2 vaikutus muuntajan ensiöpiiriin voidaan kuvata seuraavasti.

Toisiokäämin läpi kulkevalla virralla i2 on taipumus luoda magneettivuo muuntajan sydämeen, jonka määrää magnetointivoima (MF) i2w2. Lenzin periaatteen mukaan tämän virtauksen tulee olla päinvastainen kuin päävirtauksen suunta. Muuten voidaan sanoa, että toisiovirralla on taipumus heikentää sitä indusoivaa magneettivirtaa. Tällainen päämagneettivuon F t pieneneminen kuitenkin häiritsisi sähköistä tasapainoa:

u 1 = (-е 1) + i1r1,

koska e1 on verrannollinen magneettivuon.

Ensiöjännitteen U1 vallitsevuus syntyy, joten samanaikaisesti toisiovirran ilmaantumisen kanssa ensiövirta kasvaa lisäksi niin paljon, että se kompensoi toisiovirran demagnetoivaa vaikutusta ja siten ylläpitää sähköistä tasapainoa. Näin ollen toisiovirran muutoksen pitäisi aiheuttaa vastaava muutos ensiövirrassa, kun taas toisiokäämin virralla komponentin i1r1 suhteellisen pienestä arvosta johtuen ei ole juuri mitään vaikutusta ajan kuluessa tapahtuvien muutosten amplitudiin ja luonteeseen. muuntajan päämagneettivuossa. Siksi tämän virtauksen Ft amplitudia voidaan pitää lähes vakiona. Tämä Ft:n vakioisuus on tyypillistä muuntajamoodille, jossa ensiökäämin napoihin syötetty jännite U1 pidetään vakiona.

Muuntajan toimintaperiaate perustuu kuuluisaan keskinäisen induktion lakiin. Jos kytket tämän ensiökäämin päälle, vaihtovirta alkaa virrata tämän käämin läpi. Tämä virta luo ytimeen vaihtuvan magneettivuon. Tämä magneettivuo alkaa tunkeutua muuntajan toisiokäämin kierroksiin. Vuorotteleva EMF (elektromotorinen voima) indusoituu tähän käämiin. Jos liität (oikosulku) toisiokäämin jonkinlaiseen sähköenergian vastaanottimeen (esimerkiksi tavanomaiseen hehkulamppuun), indusoidun sähkömotorisen voiman vaikutuksesta vaihtovirta virtaa toisiokäämin läpi vastaanottaja.

Samaan aikaan kuormavirta kulkee ensiökäämin läpi. Tämä tarkoittaa, että sähkö muunnetaan ja siirretään toisiokäämistä ensiökäämiin sillä jännitteellä, jolle kuorma on suunniteltu (eli toisioverkkoon kytkettyyn sähkövastaanottimeen). Muuntajan toimintaperiaate perustuu tähän yksinkertaiseen vuorovaikutukseen.

Magneettivuon siirron parantamiseksi ja magneettikytkennän vahvistamiseksi muuntajan käämitys, sekä ensisijainen että toisio, asetetaan erityiselle teräksiselle magneettisydämelle. Käämit on eristetty sekä magneettipiiristä että toisistaan.

Muuntajan toimintaperiaate vaihtelee käämien jännitteen mukaan. Jos toisio- ja ensiökäämien jännite on sama, se on yhtä suuri kuin yksikkö, ja sitten muuntajan merkitys verkon jännitteenmuuntajana menetetään. Erilliset alas- ja nostomuuntajat. Jos ensiöjännite on pienempi kuin toisio, tällaista sähkölaitetta kutsutaan porrasmuuntajaksi. Jos toissijainen on pienempi, niin alaspäin. Samaa muuntajaa voidaan kuitenkin käyttää sekä nosto- että alas-muuntajana. Porrasmuuntajaa käytetään energian siirtämiseen eri etäisyyksille, siirtoon ja muihin asioihin. Porrastettuja käytetään pääasiassa sähkön uudelleenjakoon kuluttajien välillä. Laskelma tehdään yleensä ottaen huomioon sen myöhempi käyttö jännitteen alennuksena tai -lisäyksenä.

Kuten edellä mainittiin, muuntajan toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Sen suunnittelussa on kuitenkin mielenkiintoisia yksityiskohtia.

Kolmikäämisissä muuntajissa kolme eristettyä käämiä asetetaan magneettisydämelle. Tällainen muuntaja voi vastaanottaa kaksi eri jännitettä ja lähettää energiaa kahdelle sähkövastaanotinryhmälle kerralla. Tässä tapauksessa he sanovat, että pienjännitekäämien lisäksi kolmikäämimuuntajassa on myös keskijännitekäämi.

Muuntajan käämit ovat muodoltaan sylinterimäisiä ja täysin eristettyjä toisistaan. Tällaisella käämityksellä tangon poikkileikkaus on pyöreä, mikä vähentää magnetoimattomia rakoja. Mitä vähemmän tällaisia ​​rakoja on, sitä pienempi on kuparin massa ja siten muuntajan massa ja hinta.

Muuntaja on sähkömagneettinen laite, joka on suunniteltu muuntamaan yhden jännitteen vaihtovirta toisen jännitteen vaihtovirraksi samalla taajuudella.
Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiön käyttöön.

Vaihtuva sähkövirta (virta, jonka suuruus ja suunta vaihtelee) indusoi vaihtuvan magneettikentän primäärikäämiin. Tämä vaihtuva magneettikenttä indusoi vaihtojännitteen toisiokäämiin. EMF-jännitteen suuruus riippuu kelan kierrosten lukumäärästä ja magneettikentän muutosnopeudesta.

Ensiö- ja toisiokäämien kierrosten lukumäärän suhde määrittää muunnossuhteen:
k = w1/w2; Missä:
w1 - ensiökäämin kierrosten lukumäärä;
w2 on toisiokäämin kierrosten lukumäärä.
Jos ensiökäämin kierrosten lukumäärä on suurempi kuin toisiokäämissä, tämä on alennusmuuntaja.
Jos ensiökäämin kierrosten määrä on pienempi kuin toisiokäämissä, tämä on askelmuuntaja.

Sama muuntaja voi olla sekä alaspäin että ylöspäin, riippuen siitä, mihin käämiin syötetään vaihtojännite.

Muuntajat, joissa ei ole ydintä tai joiden ydin on korkeataajuista ferriittiä tai alsiferia, ovat suurtaajuusmuuntajat(taajuus yli 100 kilohertsiä).
Muuntajat, joissa on ferromagneettinen ydin (teräs, permalloy, ferriitti). matalataajuiset muuntajat(taajuus alle 100 kilohertsiä).

Suurtaajuisia muuntajia käytetään tietoliikennelaitteissa, radioviestinnässä jne. Matalataajuisia muuntajia käytetään äänitaajuusvahvistustekniikassa ja puhelinviestinnässä.
Teräsytimellä (teräslevysarja) varustetuilla muuntajilla on erityinen paikka Sähkötekniikka.

Sähkövoimateollisuuden kehitys riippuu suoraan tehokkaista tehomuuntajista.
Tehomuuntajien teho vaihtelee useista wateista satoihin tuhansiin kilowatteihin ja enemmän.

Tehomuuntaja - mikä se on?

Kaksi tai useampia käämiä asetetaan suljetulle sydämelle (magneettisydämelle), joka on valmistettu teräslevyistä, joista yksi on kytketty vaihtovirtalähteeseen. Toinen (tai muu) käämi on kytketty sähkövirran kuluttajaan - kuormaan.

Ensiökäämin läpi kulkeva vaihtovirta synnyttää teräsytimeen magneettivuon, joka indusoi vaihtojännitteen jokaisessa käämin kierrossa. Kaikkien kierrosten jännitteet summautuvat muuntajan lähtöjännitteeseen.

Ytimen muoto - magneettinen piiri, voi olla W-muotoinen, O-muotoinen ja toroidinen, toruksen muodossa. Siten tehomuuntajassa sähköteho ensiökäämistä siirretään toisiokäämiin magneettisydämen magneettivuon kautta.

Sähköenergian käyttäjiä on paljon: sähkövalaistus, sähkölämmittimet, radio- ja televisiolaitteet, sähkömoottorit ja paljon muuta. Ja kaikki nämä laitteet vaativat erilaisia ​​jännitteitä (AC ja DC) ja eri tehoja.

Tämä ongelma on helppo ratkaista käyttämällä muuntajaa. Kotitalousverkosta, jonka vaihtojännite on 220 volttia, voit saada minkä tahansa suuruisen vaihtojännitteen ja tarvittaessa muuntaa sen tasajännitteeksi.

Muuntajan hyötysuhde on melko korkea, 0,9 - 0,98 ja riippuu magneettipiirin häviöistä ja magneettisista hajakentistä.
Sähkötehon määrästä P riippuu magneettipiirin S poikkipinta-alasta.
Alueen S arvon perusteella muuntajaa laskettaessa määritetään kierrosten lukumäärä w per 1 voltti: