Eine Person ohne Ingenieurausbildung wird sofort gefragt, was ein elektrisches Netz ist einige seiner charakteristischen Komponenten, unter denen es mit ziemlicher Sicherheit erwähnt wird Transformator. Wenn eine solche Person zu Hause ständig auf Drähte und Steckdosen stößt, kennt sie den Transformator aus der Transformatorzelle und aus dem charakteristischen Summen, das hinter verschlossenen Türen zu hören ist.
Warum ist diese Stromnetzkomponente so beliebt und wie funktioniert sie? Der zweite Teil der Frage ist alles andere als überflüssig. Der Transformator hat keine intuitiven und vertrauten beweglichen Teile.
Grundlegende physikalische Prozesse in einem Transformator
Ein elektrisches Netz für jeden Zweck basiert auf der Verwendung elektrischer Energie zur Durchführung mechanischer Arbeiten (Energietechnik) und zur Übertragung von Informationen (Telekommunikation). Diese Energie kann in Form von zwei Feldern vorliegen: elektrisch und magnetisch.
Elektrische und magnetische Felder sind eng miteinander verbunden. Es ist bekannt, dass ein Metall eine große Anzahl freier Elektronen enthält, die seine hohe Leitfähigkeit bestimmen. Wenn ein Metallgegenstand durch ein Magnetfeld gehalten wird, bewegen sich Elektronen mit, was das Auftreten eines elektrischen Stroms bedeutet. Es ist wichtig, dass dieser Prozess reversibel ist, d.h. Ein elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld um den Leiter.
Stellen wir uns nun vor, dass in einem bestimmten Adernpaar 1-2 ein elektrischer Strom I vorhanden ist. Vorausgesetzt, dieser Strom I ist variabel, ist es dann möglich, das Auftreten von Strom und / oder Spannung in einem anderen zu erreichen ein Paar Drähte 3 - 4, vorausgesetzt, diese Paare interagieren miteinander über eine elektrische oder / oder magnetische Felder. Abbildung 1 zeigt diese Prozesse in schematischer Form.
Somit wird es möglich, die Verbindung zwischen zwei verschiedenen Stromflusskreisen ohne deren direkte Verbindung miteinander zu implementieren.
Es ist zweckmäßig, die Primärwickler (Leiter 1 und 2) und die Sekundärwickler (Leiter 3 und 4) in Form von Wicklungen herzustellen. Dann wird das Verhältnis zwischen Strömen und Spannungen im Primär- und Sekundärkreis vollständig durch die Anzahl der Windungen bestimmt Primär- und Sekundärwicklungen, was wiederum die Möglichkeit der Erzeugung eines Stromwandlers (Wandlers) und bedeutet Stromspannung.
Zusätzlich wird der Transformationsprozess selbst bequem durch die magnetische Komponente des elektromagnetischen Feldes organisiert.
Steigerung des Wirkungsgrades des Transformators
Bei der Übertragung elektromagnetischer Energie von der Primärwicklung auf die Sekundärwicklung sind nur die Kraftlinien des Magnetfelds beteiligt, die die Windungen der Sekundärwicklung schneiden. Unter Berücksichtigung dieser Funktion wird die sogenannte. Ein Kern aus Elektrostahl, der im Vergleich zu Luft einen deutlich geringeren Widerstand gegen das Magnetfeld erzeugt.
Infolgedessen verlaufen die Kraftlinien des von der Primärwicklung erzeugten Magnetfelds hauptsächlich durch den Kern und interagieren mit der Sekundärwicklung (Abbildung 2). Dies erklärt übrigens den zweiten Namen des Kerns als Magnetkreis.
Kerndesign
Die ersten Beispiele für Kerntransformatoren hatten erhebliche Verluste, die durch die sogenannten verursacht wurden. Wirbelströme. Sie entstanden aufgrund der Tatsache, dass ein magnetisches Wechselfeld Ströme nicht nur in der Sekundärwicklung, sondern auch im Kern selbst erzeugt.
Um diesen unerwünschten Effekt zu unterdrücken, wird der Kern aus dünnen Platten zusammengesetzt, die entlang der Kontaktebene isoliert sind. Abbildung 3 zeigt schematisch die Wirbelstromunterdrückung beim Übergang zu einem solchen Design.
P.S. Um Ihren Horizont zu erweitern und möglicherweise weiterzulesen, empfehle ich, meinen Artikel zu lesen - https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html