A cosa serve un trasformatore: caratteristiche, principio di funzionamento e applicazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Per cominciare, scopriamo a cosa serve un trasformatore ea cosa serve. Questa è una macchina elettrica progettata per cambiare la tensione. Sono diversi a seconda dello scopo. Ci sono trasformatori di corrente, di tensione, di adattamento, di saldatura, di potenza, di misura. Ognuno ha compiti diversi, ma sono inequivocabilmente uniti dal principio di azione. Tutti i trasformatori funzionano a corrente alternata. Non ci sono tali dispositivi DC. Hanno tutti avvolgimenti primari e secondari.

Come viene chiamato avvolgimento primario e come viene chiamato avvolgimento secondario?

Il primario è quello a cui arriva la tensione e il secondario è quello da cui viene rimossa. Supponiamo di avere un trasformatore che converte 220 V CA in 12 V. In questo caso, l'avvolgimento primario è quello da 220 V. Ma i trasformatori possono non solo diminuire, ma anche aumentare la tensione. CosìQuindi, collegando 12 V AC all'avvolgimento secondario precedentemente indicato, possiamo rimuovere 220 V dal primario, quindi cambiano posto.

In alcuni casi, potrebbero esserci diversi avvolgimenti secondari. Ad esempio, nei vecchi televisori c'erano dispositivi con un primario e molti secondari, la cui tensione variava da 3,3 a 90 V. In ogni caso, il trasformatore serve per convertire tensioni e correnti a valori ottimali.

La legge di conservazione dell'energia

Dovrebbe essere chiaro che questa unità non prende energia dal nulla. Prendiamo ad esempio un trasformatore con una tensione primaria di 220 V e una corrente di 5 A. Ciò significa che la sua potenza è di 1100 watt. Dall'avvolgimento secondario a 22 V, possiamo rimuovere una corrente non superiore a 50 A. Convertendo in watt, otteniamo gli stessi 1100 watt. Non rimuoveremo più potenza dall'avvolgimento secondario. Se provi a farlo, il dispositivo fallirà semplicemente. Quindi, diventa chiaro a cosa serve il trasformatore. Per convertire la tensione CA in CC. Successivamente, ti diremo di più su ciascun tipo di tali dispositivi.

Trasformatori di strumenti

Tali dispositivi vengono utilizzati per ridurre i valori accettabili per i dispositivi di misurazione. Sono usati nella strumentazione. È inoltre possibile trovare tali dispositivi nella tecnologia dei microprocessori. Lì funzionano come un sensore che invia segnali di diversi livelli alla scheda, a seconda della quale quest'ultima "prende una decisione" sull'ulteriore funzionamento.apparecchio.

Sono generalmente molto precisi e non destinati all'uso da parte dei consumatori. Esempi di come vengono utilizzati i trasformatori di misura sono i seguenti dispositivi per la conversione di corrente e tensione. Cercheremo di spiegare il loro scopo nel modo più dettagliato possibile.

Trasformatori di corrente

A cosa servono questi dispositivi? Sono progettati per ridurre la quantità di corrente a un'apparecchiatura di misurazione accettabile. Sono infatti apparecchiature intermedie tra i conduttori, da cui è necessario ricavare il valore del valore, e il meccanismo di misura. Tali trasformatori sono utilizzati, come già accennato, negli strumenti di misura, nelle apparecchiature di protezione e nell'automazione. Sono collegati in questo modo: l'avvolgimento primario ha più spire ed è collegato in serie al carico, e l'avvolgimento secondario è collegato alla minima resistenza possibile dell'apparecchiatura di protezione o di misura.

Di solito, questi trasformatori vengono forniti con l'apparecchiatura stessa, poiché lievi variazioni nella resistenza del carico influiranno sulla precisione della misurazione e l'apparecchiatura di protezione non funzionerà correttamente. La caratteristica del design e il metodo di collegamento di tali dispositivi rendono impossibile alimentare il consumatore.

Trasformatori di tensione

Questo tipo di dispositivo non viene utilizzato per alimentare i consumatori, ma è necessario per creare un isolamento galvanico tra le parti ad alta e bassa tensione. Il metodo di fabbricazione non è nientediversi dai tipi di alimentazione dei dispositivi con lo stesso nome. Ci sono ancora avvolgimenti primari e secondari, la sezione del filo è piuttosto bassa, il che non ne consente l'uso per alimentare i consumatori.

Ad esempio, prendi un kilovoltmetro. Il fatto è che è troppo costoso costruire un dispositivo che manterrebbe l' alta tensione. Pertanto, tra le sonde di misura, che rilevano il valore delle grandezze, e il dispositivo viene installato un trasformatore di tensione. Converte valori elevati in accettabili dal meccanismo di misurazione (circa 100 V). Questa misura consente di non apportare modifiche al meccanismo di misurazione. In una certa misura, questo schema di collegamento consente di proteggere l'elettricista che effettua le misurazioni.

Vengono utilizzati anche per l'installazione in vari sistemi automatizzati di controllo e protezione. Ora sai a cosa servono i trasformatori di tensione. Passiamo al tipo successivo: i dispositivi di saldatura con lo stesso nome.

Trasformatori di potenza

Questi sono dispositivi più potenti che molti di voi hanno visto. Successivamente, descriveremo in dettaglio a cosa servono i trasformatori di potenza. Servono per aumentare/diminuire la tensione tramite induzione elettromagnetica al valore di cui necessita il consumatore. Nel caso di questi dispositivi, la parola "consumatore" si riferisce a fabbriche ed edifici residenziali.

L'esempio più eclatante sono i dispositivi che abbassano 6 (10) kV a 380 V accettabili, che già alimentano una singola fase in combinazione con la linea medianale nostre case hanno bisogno di 220 V. E un esempio di tale trasformatore elevatore può essere trovato nel microonde, dove una delle reti a 220 V rende il magnetron da 2 kV necessario per il funzionamento. Le unità ad alta tensione (superiori a 1000 V) sono quasi sempre trifase e sono classificate in unità raffreddate ad olio o ad aria, così come modificazioni climatiche e tensione dell'avvolgimento primario.

Una caratteristica dei trasformatori trifase è che, a seconda dell'inclusione degli avvolgimenti (stella-triangolo), è possibile modificare la tensione di esercizio di 1,73 volte. Supponiamo che questa unità, collegata da un delta da 6 kV, possa funzionare su una rete da 10 kV, a meno che, ovviamente, il produttore non abbia curato questa possibilità dal lato dell'isolamento. Esistono trasformatori, come accennato in precedenza, trifase e monofase. I dispositivi sono progettati per funzionare con capacità diverse a seconda delle esigenze del consumatore.

I trasformatori monofase, che in precedenza erano utilizzati come alimentatori, vengono ora attivamente sostituiti da vari convertitori elettronici, che hanno maggiore efficienza, minor peso e dimensioni. Inoltre, i dispositivi di potenza possono essere suddivisi in base al tipo di esecuzione del circuito magnetico in asta e armatura.

Un trasformatore con un circuito magnetico centrale è progettato in modo tale che 2 bobine siano installate su una parte a forma di U e un giogo sia chiuso sulla parte superiore. Il vantaggio è che gli elementi in re altà non si toccano.

Nel circuito magnetico corazzato, la bobina è installata sulla parte a forma di W. La sezione su cui si trovano i conduttori viene solitamente avvolta per primacome primario, e poi, tramite un separatore termoresistente, come secondario. Il vantaggio è la protezione meccanica rinforzata degli avvolgimenti.

Ci sono anche nuclei toroidali, ma sono fatti di anelli di ferrite, poiché non è redditizio costruire una struttura del genere da un circuito magnetico laminato. Tali unità sono solitamente utilizzate nell'elettronica e funzionano alle alte frequenze.

Trasformatori di saldatura

A cosa servono questi dispositivi? In re altà, sono unità indipendenti. Cioè, un trasformatore di saldatura non è un cablaggio che garantisce il funzionamento di qualsiasi dispositivo, ma è esso stesso un dispositivo a tutti gli effetti. Lo scopo di un tale dispositivo è abbassare la tensione di rete a un valore relativamente basso, circa 50-60 V, e fornire una corrente elevata.

A questa tensione, si rompe un arco piuttosto corto, ma una corrente davvero enorme gli fornisce molta potenza. Grazie all'ultimo parametro, il metallo viene saldato o tagliato.

Tali trasformatori, di regola, hanno una regolazione della corrente. Ciò è necessario per modificare il diametro e il tipo dell'elettrodo di saldatura. È vero, i trasformatori di saldatura per uso domestico vengono sostituiti sempre più spesso da inverter. Il che non sorprende, perché l'efficienza del convertitore di saldatura è inferiore. Abbassa fortemente la tensione di rete, consuma grandi correnti sull'avvolgimento primario, ha un peso elevato, una mobilità ridotta e si riscalda parecchio rispetto ai dispositivi di tipo inverter.

Ora sai come funziona un trasformatore di saldatura ea cosa serve.

Coordinatore

Questo tipo di trasformatore viene utilizzato in vari circuiti multistadio per far corrispondere la resistenza tra le diverse parti del circuito. Puoi trovarlo in un amplificatore audio a valvole. Di solito in tali dispositivi è un giorno libero.

Allora a cosa serve il trasformatore di adattamento del carico? Ad esempio, la tensione operativa delle lampade nell'amplificatore di frequenza audio è 70-90 V, ma la corrente è scarsa. Tale tensione non può essere applicata agli altoparlanti, il che significa che viene abbassata a una tensione accettabile e, di conseguenza, la corrente aumenta.

Lo scopo di un tale trasformatore è abbassare la tensione o aumentarla fino al valore richiesto da un particolare nodo dell'apparato.

Conclusione

Tutti i dispositivi per la conversione di corrente e tensione sono accomunati dal principio di funzionamento. Parametri chiave a cui prestare attenzione al momento dell'acquisto: tensione primaria, avvolgimento secondario, frequenza, fattore di potenza e, di conseguenza, potenza e corrente di uscita.

Nella vita di tutti i giorni, questa unità non viene quasi mai utilizzata. Dopotutto, il trasformatore di saldatura ha sostituito l'inverter e i suoi analoghi negli alimentatori hanno già sostituito i convertitori di tensione elettronici. Ciò è dovuto al fatto che i dispositivi di solito hanno, rispetto a quelli elettronici, molto peso e inoltre non sono economicamente vantaggiosi a causa dell'elevato consumo di metalli non ferrosi nella produzione e delle costose riparazioni. Presto ci staròproduzione solo cabine di trasformazione, ma solo in quei luoghi dove non sarà possibile sostituirle con componenti elettronici.

In questo articolo, abbiamo cercato di spiegare a cosa servono i trasformatori e abbiamo parlato un po' dei loro tipi principali.