En transformator är en statisk elektromagnetisk anordning som är utformad för att omvandla (transformera) en växelspänning genom att öka eller minska den. Den kan också användas för att ändra antalet faser och mindre ofta för att ändra frekvensen för växelström.
Elektrisk energi överförs vanligtvis över långa sträckor med en spänning som är flera gånger högre än den spänningsnivå som används av inhemska konsumenter. Användningen av transformatorer ger en förbättring av kvaliteten på överföringen av elektrisk energi och gör det möjligt att minska förluster i nätverk.
Anordning och funktionsprincip
En transformator består strukturellt av två (eller flera) lindningar och en kärna, som också kallas en magnetisk krets. Spänningen appliceras på enheten vid primärlindningen och den redan omvandlade spänningen tas bort från sekundärlindningen. Lindningarna är anslutna till varandra genom ett alternerande magnetfält som skapas i kärnan av den spänning som matas till primärlindningen.
Typer av transformatorer
- kraft;
- mätning;
- låg effekt;
- puls;
- topptransformatorer.
Förluster
Överföringen av el från primär till sekundär åtföljs alltid av förluster.
Det finns inga roterande komponenter i transformatorn och därför inga mekaniska förluster. I enheten uppstår emellertid förluster i lindarnas koppar på grund av närvaron i lindningarna hos en elektrisk motstånd, såväl som magnetiska förluster i kärnans stål på grund av de resulterande virvelströmmarna och magnetisering reversering.
Av dessa skäl överförs inte all energi utan bara det mesta.
Effektivitet och sätt att öka den
Liksom alla andra energiomvandlare har en transformator en koefficient för prestanda (COP), vilket karakteriserar effektiviteten i dess drift.
Effektivitet är förhållandet mellan den effekt som enhetens nyttolast drar och den effekt som den laddade transformatorn drar från nätet. Effektiviteten kan också uttryckas i förhållandet mellan effektivt använt energi och energi som förbrukas från systemet.
Eftersom transformatorn är en passiv energiomvandlare är dess effektivitet alltid mindre än enhet (η <1). Detta innebär att effekten som förbrukas av den belastning som är ansluten till sekundärlindningen alltid är mindre än den energi som den laddade enheten förbrukar från systemet.
Det finns ett antal sätt att förbättra effektiviteten, främst för att minska förlusterna. För att till exempel minska kopparförlusterna är det nödvändigt att öka tvärsnittet hos lindningstrådarna. Och en minskning av förlusterna på grund av magnetisering kan uppnås när man använder mjukt magnetiskt stål med en viss sammansättning och struktur för kärnan.
För att minska förluster på grund av virvelströmmar bör uppsamlingen av den magnetiska kärnan utföras från separata, isolerade från varandra stålstänger. Dessutom kan kisel användas som tillsatsmedel i magnetkretsens material.