En person utan ingenjörsutbildning, när han tillfrågas vad ett elnät är, kommer omedelbart att namnge flera av dess karakteristiska komponenter, bland vilka det nästan säkert kommer att nämnas transformator. Om en sådan person ständigt stöter på ledningar och uttag hemma, vet han om transformatorn från transformatorbåset och från det karakteristiska surr som hörs bakom stängda dörrar.
Så varför är den här elnätkomponenten så populär och hur fungerar den? Den andra delen av frågan är långt ifrån överflödig. transformatorn har inga intuitiva och bekanta rörliga delar.
Grundläggande fysiska processer i en transformator
Ett elnät för alla syften är baserat på användning av elektrisk energi för att utföra mekaniskt arbete (kraftelektronik) och överföra information (telekommunikation). Denna energi kan existera i form av två fält: elektrisk och magnetisk.
Elektriska och magnetiska fält är nära besläktade. Det är känt att en metall innehåller ett stort antal fria elektroner som bestämmer dess höga konduktivitet. Om ett metallföremål hålls genom ett magnetfält rör sig elektroner med det, vilket innebär förekomsten av en elektrisk ström. Det är viktigt att denna process är reversibel, dvs. en elektrisk ström skapar ett magnetfält runt ledaren.
Låt oss nu föreställa oss att det i ett visst par ledningar 1-2 finns en elektrisk ström I. Därefter, förutsatt att denna ström I är variabel, är det möjligt att uppnå utseendet på ström och / eller spänning i en annan ett par trådar 3 - 4, förutsatt att dessa par interagerar med varandra via en elektrisk eller / eller magnetisk fält. Figur 1 visar dessa processer i schematisk form.
Således blir det möjligt att implementera anslutningen av två olika strömkretsar utan deras direkta anslutning till varandra.
Det är bekvämt att göra primär (ledare 1 och 2) och sekundär (ledare 3 och 4) i form av lindningar. Då bestäms förhållandet mellan strömmar och spänningar i primär- och sekundärkretsarna helt av antalet varv primära och sekundära lindningar, vilket i sin tur innebär möjligheten att skapa en strömtransformator (omvandlare) och Spänning.
Dessutom är själva transformationsprocessen bekvämt organiserad genom den magnetiska komponenten i det elektromagnetiska fältet.
Öka transformatorns effektivitet
I processen att överföra elektromagnetisk energi från den primära lindningen till den sekundära, är endast de kraftlinjer i magnetfältet som skär varningarna för den sekundära lindningen. Med hänsyn till denna funktion, den så kallade. en kärna gjord av elektriskt stål som skapar ett märkbart lägre motstånd mot magnetfältet jämfört med luft.
Som ett resultat passerar kraftlinjerna för magnetfältet som skapas av den primära lindningen huvudsakligen genom kärnan och interagerar med sekundärlindningen, Figur 2. Detta förklarar förresten kärnans andra namn som en magnetisk krets.
Core design
De första exemplen på kärntransformatorer hade betydande förluster, som orsakades av den så kallade. virvelströmmar. De uppstod på grund av det faktum att ett växlande magnetfält genererar strömmar inte bara i sekundärlindningen utan också i själva kärnan.
För att undertrycka denna oönskade effekt är kärnan monterad av tunna plattor som är isolerade längs kontaktplanet. Figur 3 visar schematiskt virvelströmsdämpningen i övergången till en sådan design.
P.S. För att bredda dina horisonter och eventuell ytterligare läsning rekommenderar jag att du läser min artikel - https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html