Hur mycket kan man belasta en transformator

En transformator existerar enstaka elektroteknisk komponent liksom genom elektromagnetisk induktion omvandlar elektrisk energi mellan olika ström- samt spänningsnivåer.

Transformatorn uppfanns 1879 från William Stanley. Den existerar ett från huvudkomponenterna inom en elkraftsystem då den innebär ett relativt massiv finansiell placering dock även till för att en transformatorhaveri förmå erhålla avgörande ekonomiska konsekvenser.

Etymologi

[redigera | redigera wikitext]

Trans- såsom språkets minsta betydelsebärande enhet betyder över, bortom, för att vandra bortom, ifrån latinets trans-, såsom preposition över, vandra ovan, bortom, detta troliga ursprunget existerar ifrån trare-, såsom betyder att korsa (se igenom).^[1]

Uppbyggnad samt funktionssätt

[redigera | redigera wikitext]

Den vanligaste typen från transformator är kapabel anses bestå från tre delar: primärlindning, sekundärlindning samt kärna. ett växelström genom primärlindningen ger upphov mot en tidsvarierande magnetiskt fält inom kärnan. Kärnan överför detta magnetiska fältet mot sekundärlindningen inom vilken detta orsakas ett spänning. Den enklaste transformatortypen består från enstaka järnkärna samt numeriskt värde metalltrådar liksom existerar lindade runt kärnan. Vissa konstruktioner besitter en flertal lindningar vid sekundärsidan.

En lindning inom ett transformator existerar ett chef likt existerar lindad runt kärnan. Antalet lindningsvarv (N) vid sekundär- respektive primärlindningen bestämmer förhållandet mellan transformatorns sekundär- samt primärspänning(i detta ideala fallet):

För strömmarna inom respektive lindningar gäller detta omvända förhållandet:

Transformatorn innehåller även isolationsmaterial inom struktur från mot modell text samt lack. Isolationsmaterialet omger lindningarna samt skyddar mot elektriska överslag. till ytterligare skydd från lindningarna appliceras ofta en tunt lager lack utanpå. inom vissa transformatorer existerar lindningarna samt kärnan nedsänkta inom olja till för att skydda ytterligare. inom dem fallen existerar kurera transformatorn skyddad från enstaka tank.

En speciell typ existerar sugtransformatorn vilket äger förhållandet 1:1 mellan primär- samt sekundärlindningarna.

För högfrekvenstillämpningar kunna kärnfria transformatorer inträffa.

Exempel

[redigera | redigera wikitext]

En nättransformator tillsammans 1 000 varv inom primärlindningen samt 100 varv vid sekundärlindningen var primärlindningen ansluts mot en vägguttag tillsammans 230 V (volt) växelspänning ger 23 V vid sekundärlindningen. ifall ett ström vid 100 mA (milliampere) tas ut vid sekundärsidan belastas primärsidan tillsammans med 10 mA (exemplet existerar förenklat samt bortser bland annat ifrån förluster.)

Kärnstrukturer

[redigera | redigera wikitext]

Det finns tre primär kärnstrukturer till transformatorer. Dessa existerar EI-kärnan, C-kärnan samt Toroidkärnan var EI-kärnan existerar den vanligaste kärnan. Lindningarna ligger vanligtvis vid ett bobin kring "mittbenet" samt den E-formade delen kortsluts magnetiskt tillsammans med I-delen.

Toroidkärnan äger kommit för att användas allt mera (med undantag till switchtekniken). Den består från cirkulära grupp från tunna transformatorplåtar vilket staplas vid varandra. Denna typ från transformatorkärna existerar ofta använd då den besitter en många litet läckage samt därmed upphöjd verkningsgrad.

C-kärnan existerar vanligt förekommande hos mot modell utgångstransformatorer på grund av rörförstärkare då den äger minimalt läckage från samtliga kärntyper samt förmå ges en cirkulärt tvärsnitt. detta existerar även enkel för att införa en luftgap på grund av för att motarbeta eventuell DC-magnetisering inom samband tillsammans med mot modell klass AB-förstärkare alternativt filterdrosslar. Bobiner används även till denna typ från kärnstruktur.

Laminering

[redigera | redigera wikitext]

Det varierande magnetiska flödet genom kärnan inducerar strömmar inom kärnan likt existerar riktade vinkelrätt mot detta magnetiska flödets riktning. till för att begränsa dessa strömmar, såsom ger resistiva förluster, är kapabel kärnan lamineras, byggas upp från tunna plåtar tillsammans en tunt isolerande skikt mellan plåtarna.

En ytterligare tillfälle existerar för att bygga kärnan från magnetiska partiklar inbakade inom en isolerande ämne.

Enkellindade transformatorer

[redigera | redigera wikitext]

Det finns inom huvudsak numeriskt värde kategorier från transformatorer, enkellindade transformatorer (spartransformatorer alternativt sparkopplade transformatorer) samt transformatorer tillsammans med flera lindningar (fulltransformatorer alternativt fullkopplade transformatorer). Enkellindade transformatorer besitter endast enstaka lindning, dock denna besitter flera uttagspunkter. en modell existerar spartransformatorer (eller autotransformatorer) såsom tidigare användes till för att omvandla den då vanliga 220 V-spänningen inom vägguttagen mot 110 V på grund av för att passa äldre apparater vilket konstruerats på grund av denna spänning. ett sådan transformator äger mot modell 1000 varv ledningstråd lindad runt enstaka järnkärna, dock efter 500 varv finns enstaka anslutning mot lindningen. Vägguttagets 220 V kopplas mot lindningens ändpunkter samt apparaten såsom kräver 110 V kopplas mot den en ändpunkten samt lindningens mittpunkt. Följaktligen får den halva nätspänningen samt elnätet belastas bara tillsammans med halva den ström apparaten drar. Den totala konsekvens liksom åtgår på grund av för att driva apparaten existerar densamma liksom angående apparaten anslutits mot ett 110 V-källa. Spartransformatorer existerar inom landet förbjudna likt konsumentprodukt vid bas från den fara på grund av elchock vilket föreligger nära deras bruk angående detta skulle uppstå en isolationsfel inom apparaten eftersom lindningens "gemensamma" ände från misstag förmå anslutas mot fasledaren inom stället till neutralledaren.

För matning från elektrifierade järnvägar används spartransformatorer, titta rälsåterledning.

En fördel tillsammans med spartransformatorer existerar för att kärnan är kapabel göras mindre än nära enstaka fulltransformator (som besitter galvaniskt skilda primär- samt sekundärlindningar). nära omsättningen 2:1 (till modell till omvandlingen 220 mot 110 V) behöver den dimensioneras på grund av bara halva den konsekvens (typeffekt) såsom den anslutna apparaten behöver. ett fulltransformator kräver dessutom många mera ledningsmaterial på grund av lindningarna än ett spartransformator. Detta besitter innebörd till transformatorns vikt, volym samt kostnad samt detta existerar därför konstruktionen benämns spartransformator.

Transformatorer tillsammans med flera lindningar

[redigera | redigera wikitext]

Transformatorer tillsammans flera lindningar äger ofta ett primärlindning samt ett alternativt flera sekundärlindningar. ett vanlig tillämpning existerar elektriska apparater såsom konstrueras på grund av för att drivas tillsammans med ett nedsänkt spänning var transformatorn omvandlar 230 V, såsom existerar den nominella spänningen inom detta svenska elnätet, mot exempelvis 6 V. en modell existerar bandspelare likt antingen kunna drivas tillsammans med batterier alternativt tillsammans med ett batterieliminator. Batterieliminatorn innehåller enstaka transformator samt enstaka likriktare vilka tillsammans ger identisk spänning likt batterierna samt eliminerar därmed nödvändigheten från batterier då detta finns tillfälle mot nätanslutning.

En transformator tillsammans med flera sekundärlindningar förmå ge flera utspänningar. detta existerar vanligt inom apparater vilket kräver mer än ett spänning, mot modell äldre TV-apparater. var finns ofta enstaka spänning vid 5 V till digital elektronik, 12 V på grund av motsvarande elektronik (till modell ljudförstärkare) samt glödspänning, vanligen 6,3 V, till bildröret.

Analog elektronik liksom operationsförstärkare kräver ofta enstaka sålunda kallad dubbelspänning (till modell +15V samt -15V relativt enstaka gemensam jordpunkt, efter likriktning), samt den förmå åstadkommas tillsammans med ett sekundärlindning vilket förses tillsammans mittuttag. Mittutaget bildar nollpunkt på grund av matningsspänningarna såsom tas ut mellan varenda ände vid lindningen samt mittuttaget, samt efter likriktning blir dem positiv respektive negativ spänning relativt nollpunkten.

Transformatorer på grund av höga frekvenser

[redigera | redigera wikitext]

Flera typer från transformatorer används på grund av radiofrekvens (RF). till transformatorernas kärnor existerar lameller från stål ej lämpliga.

Transformatorer tillsammans luftkärna

[redigera | redigera wikitext]

Dessa används på grund av höga frekvenser. Avsaknaden från enstaka kärna innebär många nedsänkt induktans. sådana transformatorer kunna existera några varv från tråd fastlött vid en kretskort.

Transformatorer tillsammans ferritkärna

[redigera | redigera wikitext]

Ofta nyttja till mellanhöga frekvenser (IF), mot modell till steg inom radiomottagare, mestadels såsom avstämda transformatorer, tillsammans med enstaka gängad ferritkärna såsom skruvas in alternativt ut på grund av för att justera IF-avstämningen. Transformatorerna existerar vanligtvis inkapslade till mekanisk stabilitet samt på grund av för att minska elektromagnetiska störningar.

Ledningar på grund av upphöjd frekvens

[redigera | redigera wikitext]

För radiofrekvensanvändning görs transformatorer ibland från ett bifilärt (dubbeltrådigt) lindad ledning alternativt från ett koaxialkabel, lindad runt ett ferritkärna alternativt någon ytterligare typ från kärna. Denna typ från transformator ger enstaka extremt massiv bandbredd dock endast en begränsat antal omsättningstal (såsom 1:9, 1:4 alternativt 1:2) är kapabel uppnås tillsammans med denna teknik.

Kärnmaterialet ger ett massiv ökning från induktansen samt ger därmed en något som är viktigt eller nödvändigt ökat Q-värde. Kärnorna hos liknande transformatorer förbättrar inom synnerhet prestandan på grund av dem lägre frekvenserna från bandet.

Transformatorer till ljudsignaler

[redigera | redigera wikitext]

Transformatorer (avsedda på grund av 20–20000 Hz) inom ett överföringskedja till ljudsignaler existerar oftast den faktor vilket begränsar ljudkvaliteten då dem används; elektroniska kretsar tillsammans stort frekvensomfång samt nedsänkt distorsion existerar relativt enkla för att utforma.

En betydande komponent existerar utgångstransformatorn mot enstaka effektförstärkare. Rörbaserade kretsar till återgivning tillsammans med upphöjd standard besitter länge tillverkats utan transformatorer, dock enstaka utgångstransformator behövs till för att koppla utgångsrörens relativt höga inre impedans (upp mot några hundra ohm beroende vid konfiguration) mot den låga impedansen (4-16 ohm) hos enstaka normal högtalare. dem flesta halvledarbaserade effektförstärkare behöver ej någon utgångstransformator alls.

Ett idag vanligare användningsområde på grund av transformatorer inom ljudkretsar existerar såsom linjetransformator, var dess förmåga mot galvanisk isolering samt god symmetrisk stördämpning utför den mot ett attraktiv komponent inom mot modell mikrofonförförstärkare alternativt DI-boxar.

För god lågfrekvensåtergivning behövs ett relativt massiv järnkärna samt krav vid upphöjd effekttålighet ökar även den erforderliga kärnans storlek. Goda högfrekvensegenskaper kräver exakt skapade samt genomförda lindningar till för att undvika alltför många läckinduktans alternativt läckkapacitans. Allt detta leder mot ett relativt dyr komponent.

Samtidigt kunna den färgning liksom transformatorn ger artikel ett eftersökt egenskap, samt detta finns enstaka grundlig andrahandsmarknad tillsammans med äldre elektronik var bland annat olika transformatorers klang uppges spela massiv roll till värdet vid apparaten.

Ett idag ovanligare användningsområde på grund av ett audiotransformator existerar inom telefonmodem, var dess förmåga mot galvanisk isolation existerar betydelsefull på grund av för att behålla telefonlinjens isolation mot plats jordpotential. liknande transformatorer utformas oftast på grund av 600Ω impedans, tillsammans med begränsat frekvensområde (till modell 200 - 6000 Hz) dock tillsammans upphöjd tålighet mot överslag mellan lindningarna.

Transformatorer på grund av trefassystem

[redigera | redigera wikitext]

Transformering från trefasspänningar är kapabel åstadkommas vid numeriskt värde sätt. Endera tillsammans ett transformator speciellt konstruerad till syftet eller målet alternativt tillsammans tre hopkopplade separata transformatorer avsedda på grund av enfas.

Transformatorer inom elnät

[redigera | redigera wikitext]

Elektrisk energiproduktion inom kraftverk sker nära relativt nedsänkt spänning, 0,4 mot 17,5 kV. Normalt transformeras den sedan upp mot ett högre spänning till fjärrdistributionen, vars nivå existerar beroende från hur många energi liksom produceras samt vilka spänningsnivåer liksom finns tillgängliga inom närheten. inom mottagningsänden transformeras den sedan ned inom flera steg mot den spänning liksom existerar standard inom konsumenternas trefasanslutningar. inom flera länder existerar denna systemspänning 400 V, likt resulterar inom 230 V enfas inom vägguttagen hos konsumenterna. Tidigare plats systemspänningen inom Europa 380 eller 415 V, vilket gav 220 V respektive 240 V inom vägguttagen. Före andra världskriget samt fram mot samt tillsammans 1950-talet fanns struktur tillsammans med 190/110 samt 220/127 vanliga inom landet. inom Japan används spänningarna 100 V samt 200 V; inom USA användes inom hushållen 2x120V (240 volt tillsammans med mittnolla) alternativt trafas 120/208 V.

I Europa existerar nätfrekvensen 50 Hz medan USA samt omkringliggande länder äger nätfrekvensen 60 Hz. till längesedan förekom inom land 25 Hz, vilket ägde nackdelen för att många järn krävdes inom anslutna apparater samt för att vanliga glödlampor lyste tillsammans med en visst flimmer; enstaka fördel fanns för att generatorerna kunde köras vid en lägre varvtal. Hänsyn måste tas mot elnätets frekvens nära dimensionering samt anslutning från växelströmsapparater.

För elektriska järnvägar vilket använder växelströmsdrift förekommer sålunda nedsänkt frekvens likt 16 ²/₃ Hz (en tredjedel från 50), vilket ger fördelar då en stillastående järnvägsfordon snabbt bör köras igång mot full hastighet. Spårvagnar samt tunnelbanor använder oftast 750 V likspänning.

Systemspänningar vid 70 kV alternativt 130 kV existerar vanliga inom regionnät. Dessa ledningar löper mellan mottagningsstationer likt transformerar ned spänningen mot mellan 10  samt  20 kV. ifrån mottagningsstationen går antingen luftledningar alternativt markförlagd ledning mot transformatorstationer inom närheten från förbrukarna. Den vanligaste spänningen inom dessa ledningar existerar 10 kV. 10 kV-ledningen går sedan mot nätstationer inom mot modell villakvarter; vid ruralt område mot stolptransformatorer något centralt placerade, inom vissa fall intill större gårdar. Därifrån går servisledningar tillsammans med 230 V fasspänning (400 V mellan faserna) mot abonnenterna.

Användning inom elektronik

[redigera | redigera wikitext]

Inom elektroniken används transformatorer till för att justera impedanser, mot modell mot mikrofoner samt högtalare samt till för att galvaniskt isolera mätutrustning samt mätobjekt. en annat vanligt sätt för att nyttja transformatorer existerar liksom galvanisk isolator till linjesignaler, ofta via balanserad ledning.

Ekvivalent krets

[redigera | redigera wikitext]

Transformatorns attribut kunna representeras från enstaka likvärdig kretsmodell såsom motsvarar ett ideal transformator.

Resistiva lindningsförluster samt reaktiva läckage representeras från nästa återkopplingsparametrar hos modellen:

• Primärlindningen: R_P, X_P
• Sekundärlindningen: R_S, X_S

R_S samt X_S förmå inom praktiken omvandlas mot primärsidans parametrar genom multiplikation tillsammans med impedansens skalfaktor

Kärnförluster samt förluster genom läckreaktans representeras från parametrarna till modellens shuntgren:

• Kärn- alternativt järnförluster: R_C
• Magnetiseringsreaktansen: X_M

R_C samt X_M kallas ibland modellens magnetiseringsgren.

Kärnförluster orsakas inom inledande grabb från hysteres- samt virvelströmseffekter inom kärnan samt existerar proportionella mot kvadraten från kärnans flöde till drift nära ett given frekvens. enstaka kärna tillsammans med ändlig permeabilitet kräver enstaka magnetiseringsström från I_M på grund av för att bibehålla detta ömsesidigt flödet inom kärnan. Magnetiseringsströmmen existerar inom fas tillsammans med detta magnetiska flödet. Mättnadseffekter fullfölja för att förhållandet mellan dem numeriskt värde existerar icke-linjärt, dock till enkelhets skull brukar denna utfall ignoreras.

Med sinusformad försörjning ligger kärnflödet 90° efter den inducerade emk:n. angående sekundärlindningen saknar ansluten gods existerar magnetiseringsgrenens ström I₀ lika tillsammans med transformatorns tomgångsström.

Modellen existerar baserad vid antaganden ifall linjäritet samt enstaka sektion andra approximationer. Analysen kunna förenklas genom för att anta för att magnetiseringsgrenens impedans existerar relativt upphöjd samt för att flytta grenen mot vänster från dem huvudsakliga impedansens parametrar, således för att kombinationen från huvudsakliga samt motsvarande sekundära motstånd samt reaktanser kunna kombineras genom lätt summering från dem numeriskt värde uppsättningarna från parametrar:

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Referenser

[redigera | redigera wikitext]

• Gill, Paul, 2009, Electrical power redskap maintenance and testing; second edition. CRC Press, Taylor & Francis Group.

Noter

[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar

[redigera | redigera wikitext]