Princippet om drift af transformeren

Med opdagelsen og begyndelsen af ​​den industrielle brug af elektricitet blev det nødvendigt at skabe systemer til transformation og levering til forbrugere. Sådan optrådte transformatorer, hvis funktionsprincip vil blive diskuteret.

Deres udseende blev forud for opdagelsen af ​​fænomenet elektromagnetisk induktion af den store engelske fysiker Michael Faraday for næsten 200 år siden. Senere tegnede han og hans amerikanske kollega D. Henry et diagram over den fremtidige transformer.

Faraday transformer

Den første udførelsesform for ideen i jern fandt sted i 1848 med oprettelsen af ​​en induktionsspole af den franske mekaniker G. Rumkorf. Russiske forskere bidrog også. I 1872 opdagede en professor ved Moskva Universitet A.G. Stoletov en hysteresesløjfe og beskrev strukturen af ​​en ferromagnet, og 4 år senere modtog en fremragende russisk opfinder P.N. Yablochkov patent på opfindelsen af ​​den første vekselstrømstransformator.

Hvordan transformeren fungerer, og hvordan den fungerer

Transformere er navnet på en kæmpe "familie", som inkluderer enfaset, trefaset, nedtrapning, opstigning, måling og mange andre typer transformere. Deres hovedformål er at konvertere en eller flere vekselstrømsspændinger til en anden baseret på elektromagnetisk induktion med en konstant frekvens.

Så kort hvordan den enkleste enkeltfasetransformator fungerer. Den består af tre hovedelementer - primære og sekundære viklinger og et magnetisk kredsløb, der forener dem til en enkelt helhed, som de som sagt er spændt på. Kilden er udelukkende forbundet med den primære vikling, mens den sekundære fjerner og overfører den allerede ændrede spænding til forbrugeren.

Princippet om drift af transformeren

Den primære vikling forbundet til netværket skaber et alternerende elektromagnetisk felt i det magnetiske kredsløb og danner en magnetisk flux, der begynder at cirkulere mellem viklingerne og inducerer en elektromotorisk kraft (EMF) i dem. Dens værdi afhænger af antallet af drejninger i viklingerne. For eksempel for at sænke spændingen er det nødvendigt, at der er flere drejninger i primærviklingen end i sekundærviklingen. Sådan fungerer step-down og step-up transformere.

Et vigtigt design ved transformatoren er, at det magnetiske kredsløb har en stålkonstruktion, og viklingerne, normalt i form af en cylinder, er isoleret fra den, ikke er direkte forbundet med hinanden og har deres egne markeringer.

Spændingstransformatorer

Dette er måske den mest talrige type af transformerfamilien. Kort sagt er deres hovedfunktion at gøre den energi, der produceres i kraftværker, tilgængelig til forbrug af forskellige enheder. Til dette er der et kraftoverføringssystem bestående af trinvise og nedadgående transformerstationer og kraftledninger.

Oprindeligt føres den elektricitet, der genereres af kraftværket, til transformatorstationen (f.eks. Fra 12 til 500 kV). Dette er nødvendigt for at kompensere for de uundgåelige tab af elektricitet under langdistance transmission.

Det næste trin er en nedadgående understation, hvorfra elektricitet leveres via en lavspændingsledning til en nedtransformerstransformator og derefter til forbrugeren i form af en spænding på 220 V.

Men transformatorernes arbejde slutter ikke der. De fleste af husholdningsapparaterne omkring os - pc'er, tv'er, printere, vaskemaskiner, køleskabe, mikrobølgeovne, dvd'er og endda energibesparende pærer - har nedtrapningstransformatorer. Et eksempel på en individuel "lomme" -transformator er en mobiltelefon (smartphone) oplader.

Det store udvalg af moderne elektroniske enheder og de funktioner, de udfører, svarer til mange forskellige typer transformere. Dette er ikke en komplet liste over dem: effekt, puls, svejsning, isolering, matching, roterende, trefaset, peak transformere, strømtransformatorer, toroidale, stang og pansrede.

Hvad er de, fremtidens transformatorer

Transformatorindustrien anses for at være meget konservativ. Ikke desto mindre skal hun også regne med revolutionerende ændringer inden for elektroteknik, hvor nanoteknologi bliver mere og mere vokal. Som mange andre enheder bliver de gradvist smartere.

SF6 transformere

Der er en aktiv søgning efter nye byggematerialer - isolerende og magnetiske, der er i stand til at give højere pålidelighed af transformerudstyr. En af instruktionerne kan være brugen af ​​amorfe materialer, hvilket vil øge dets brandsikkerhed og pålidelighed betydeligt.

Eksplosions- og brandsikre transformatorer vises, hvor de chlorobiphenyler, der bruges til at imprægnere elektriske isoleringsmaterialer, vil blive erstattet af ikke-giftige flydende, miljøvenlige dielektrikum.

SF6 transformere

Et eksempel på dette er gasisolerede effekttransformatorer, hvor kølemidlets funktion udføres af ikke-brændbar SF6-gas, svovlhexafluorid, i stedet for langt fra sikker transformerolie.

Et spørgsmål om tid er oprettelsen af ​​"smarte" elnet udstyret med halvleder-halvledertransformere med elektronisk styring, ved hjælp af hvilket det vil være muligt at regulere spændingen afhængigt af forbrugernes behov, især for at forbinde vedvarende og industrielle strømforsyninger til hjemmenetværket eller omvendt for at afbryde unødvendige, når de ikke er nødvendige.

Et andet lovende område er lavtemperatur superledende transformere. Arbejdet med deres oprettelse begyndte i 60'erne. Det største problem, som forskere står over for, er den enorme størrelse af kryogene systemer, der kræves til fremstilling af flydende helium. Alt dette ændrede sig i 1986, da superledende materialer ved høj temperatur blev opdaget. Takket være dem blev det muligt at opgive omfangsrige køleenheder.

Transformer med halvlederkonverter

Superledende transformatorer har en unik kvalitet: ved en høj strømtæthed er tabene i dem minimale, men når strømmen når kritiske værdier, øges modstanden fra nul niveau kraftigt.