Ettekanne teemal trafod elektrotehnikas. Tunni esitlus: trafod, seade, tööpõhimõte

Slaid 2

Definitsioon

Trafo on staatiline elektromagnetiline seade, millel on kaks või enam induktiivsidestatud mähist mis tahes magnetahelas ja mis on ette nähtud ühe või mitme vahelduv- või alalisvoolusüsteemi (pinge) muundamiseks elektromagnetilise induktsiooni abil üheks või mitmeks muuks süsteemiks (pingeks) ilma selleta. sageduse muutmine.

Slaid 3

Lugu

1831. aastal avastas inglise füüsik Michael Faraday elektromagnetilise induktsiooni fenomeni, mis on elektritrafo töö aluseks, tehes samal ajal elektrivaldkonnas fundamentaalseid uuringuid. 1848. aastal leiutas prantsuse mehaanik G. Ruhmkorff erilise disainiga induktsioonpooli. Ta oli trafo prototüüp.

Slaid 4

30. novembrit 1876, Pavel Nikolajevitš Yablochkovi patendi kättesaamise kuupäeva, peetakse esimese vahelduvvoolutrafo sünnikuupäevaks. See oli lahtise südamikuga trafo, mis kujutas endast varda, millele oli mähised keritud.

Slaid 5

Toimimispõhimõte

Trafo töö põhineb kahel põhiprintsiibid: Ajaliselt muutuv elektrit loob ajas muutuva magnetvälja (elektromagnetismi). Mähist läbiva magnetvoo muutumine tekitab selles mähises emfi (elektromagnetiline induktsioon).

Slaid 6

Töö

Üks mähistest, mida nimetatakse primaarmähiseks, on varustatud pingega välisest allikast. Primaarmähist läbiv vahelduvmagnetiseeriv vool tekitab magnetsüdamikus vahelduva magnetvoo. Elektromagnetilise induktsiooni tulemusena tekitab magnetahela vahelduv magnetvoog kõigis mähistes, sealhulgas primaarses, indutseeritud emf, mis on võrdeline magnetvoo esimese derivaadiga, kusjuures sinusoidne vool on nihutatud 90° võrra vastupidises suunas. magnetvoo suhtes.

Slaid 7

Slaid 8

Faraday seadus

Sekundaarmähises tekkivat emf-i saab arvutada Faraday seaduse järgi, mis ütleb: primaarmähises tekkiv emf on vastavalt:

Slaid 9

Ideaalsed transformaatori võrrandid

Ideaalne trafo on trafo, millel ei ole hüstereesist ja pöörisvooludest ning mähiste lekkevoogudest tingitud energiakadusid. Ideaalses trafos läbivad kõik jõujooned mõlema mähise kõiki pöördeid ja kuna muutuv magnetväli tekitab igas pöördes sama emf-i, on mähises indutseeritud summaarne emf võrdeline täisarv selle pöörded. Selline trafo muundab kogu primaarahelast sissetuleva energia magnetväljaks ja seejärel sekundaarahela energiaks. Sel juhul võrdub sissetulev energia muundatud energiaga.

Slaid 1

Slaid 2

Slaid 3

Slaid 4

Slaid 5

Slaid 6

Slaid 7

Slaid 8

TRAfod, seade, tööpõhimõte

Lõpetanud: füüsikaõpetaja

MBOU Ishunsky UVK

vald

Krasnoperekopsky piirkond

Krimmi Vabariik

Burgu Nikolai Amvrosjevitš

Tunni eesmärgid:

• uurida trafo eesmärki, ehitust ja tööpõhimõtet;
• õppida määrama trafo efektiivsust;
• trafo kasutamine.

Trafo -

• seade, mida kasutatakse vahelduvpinge ja elektrivoolu suurendamiseks või vähendamiseks.

Trafo loomise ajalugu

• Aastal 1831 Inglise füüsik Michael Faraday avastas elektromagnetilise induktsiooni nähtuse, mis oli trafo töö aluseks. Samal aastal ilmus selle skemaatiline esitus. Kuigi Faraday kasutas oma katsetes midagi kaasaegse trafo sarnast, avastati trafo peamine omadus – voolude ja pingete muundumine – hiljem.
• 1848. aastal Prantsuse mehaanik G. Ruhmkorf leiutas induktsioonpooli (induktiivsus) – trafo prototüübi.
• Arvesse võetakse esimese trafo sünnikuupäeva 30. november 1876, kui Vene leiutaja P. N. Yablochkov sai patendi avatud südamikuga trafole. See oli varras, mille ümber oli keerdunud mähised.
• Aastal 1884 Inglismaal lõid vennad John ja Edward Hopkins esimese kinnise tuumaga trafo.
• 1880. aastate lõpp insener D. Swinburne leiutas trafo õlijahutuse – see suurendas selle mähiste töökindlust ja vastupidavust.
• 1889. aastal Vene elektriinsener M. O. Dolivo-Dobrovolsky lõi koos tema pakutud kolmefaasilise vahelduvvoolusüsteemiga esimese kolmefaasilise trafo.
• Trafode edasiarendus taandus südamiku materjali täiustamisele, mis võimaldas vähendada kadusid ja oluliselt tõsta trafode efektiivsust.

Terasest südamik

Terasest südamik

• Lahtivõetud trafo välimus

Trafo elemendid:

Terasest südamikuplaadid

Terasest südamikuplaadid

Traadi haavarull

Trafo töö

Esmane mähis

Sekundaarne mähis

1 trafo on astmeline trafo ja K "laius = 640"

Trafo töö tühikäigul

• Trafo tegevus põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel
• Kui vahelduvvool läbib primaarmähist, tekib südamikus vahelduv magnetvoog, mis ergastab igas mähises indutseeritud emfi. Tuum kontsentreerib magnetvälja, nii et magnetvoog eksisteerib peaaegu eranditult südamiku sees ja on kõigis selle osades sama. Režiimis tühikäik st kui sekundaarmähise ahel on avatud, on primaarmähises olev vool mähise suure induktiivse takistuse tõttu väga väike. Selles režiimis tarbib trafo vähe energiat.
• Kui primaarmähises tekkiv kogu indutseeritud emf (millel on N 1 pööret) tähistatakse kui ε 1 ja sekundaarmähises tekkiv kogu indutseeritud emf ( N 2 pööret) kui ε 2, siis kehtib järgmine seos:

• Trafo mähiste aktiivne takistus on väike ja seda võib tähelepanuta jätta. Sel juhul on pooli klemmide pingemoodul ligikaudu võrdne indutseeritud emf-mooduliga.
• Suurusjärk K nimetatakse teisendussuhteks. Kell K 1 trafo on astmeline trafo ja millal K

Trafo töö koormuse all

• Kui sekundaarmähise otstesse on ühendatud elektrit tarbiv koormus, siis ei ole sekundaarmähises vool enam null. Tekkiv vool tekitab südamikus oma vahelduva magnetvoo, mis Lenzi reegli kohaselt peaks vähendama südamiku magnetvoo muutusi. Saadud magnetvoo võnkumiste amplituudi vähendamine peaks vähendama ka primaarmähises indutseeritud emf-i. Kuid see on võimatu, kuna primaarmähise klemmide pingemoodul on endiselt ligikaudu võrdne indutseeritud emf-mooduliga. Seega, kui sekundaarmähise ahel on suletud, suureneb primaarmähise vool automaatselt. Selle amplituud suureneb nii, et taastub tekkiva magnetvoo võnkumiste amplituudi eelmine väärtus. Primaarahela võimsus nimiväärtusele lähedase trafo koormuse korral on ligikaudu võrdne sekundaarahela võimsusega:

• Seega, tõstes trafo abil pinget mitu korda, vähendame voolutugevust sama palju (ja vastupidi).

Trafode tüübid:

• Jõutrafo

Seda tüüpi trafo on ette nähtud elektrienergia muundamiseks elektrivõrgud ja paigaldistes, mis on kavandatud elektrienergia vastuvõtmiseks ja kasutamiseks.

• Voolutrafo

Voolutrafo on trafo, mis on mõeldud suurte voolude mõõtmiseks.

Seda tüüpi trafosid kasutatakse laialdaselt elektrivoolu mõõtmiseks ja elektrisüsteemide releekaitseseadmetes, seega ka maksimaalse täpsuse nõuded.

• Pingetrafo

Pingetrafo on trafo, mis on ette nähtud kõrgepinge teisendamiseks madalpingeks ahelates, mõõteahelates ning releekaitse- ja automaatikaahelates (releekaitse ja automaatika). Seda tüüpi trafode kasutamine võimaldab isoleerida loogilised kaitseahelad ja mõõteahelad kõrgepingeahelast.

• Autotransformaator

Autotrafo on trafo variant, milles primaar- ja sekundaarmähis on otse ühendatud ja tänu sellele on neil mitte ainult elektromagnetiline, vaid ka elektriline ühendus. Seda tüüpi trafo eeliseks on selle üsna kõrge kasutegur (muundatakse ainult osa võimsusest).

• Impulss-trafo

Seda tüüpi trafod on ette nähtud kuni kümnete mikrosekundite pikkuse impulsssignaalide teisendamiseks impulsi kuju minimaalse moonutusega.

• Isolatsioonitrafo

Isolatsioonitrafo on trafo, mille primaarmähis ei ole elektriliselt ühendatud sekundaarmähistega. Seda tüüpi trafoga töötamisel puudub elektrilöögi oht, kui puudutate samaaegselt maapinda ja pingestatud osi (või pingevabasid osi, mis on pingestatud isolatsioonikahjustuse tõttu).

• Peak trafo

Peak trafo on trafo, mis muudab sinusoidaalse pinge tipukujulisteks impulssideks. Seda tüüpi trafot kasutatakse türistorite või muude pooljuht- ja elektroonikaseadmete juhtimiseks.

Jõutrafo

Trafo

Pulss

Trafo

Pinge

trafo

Autotransformaator

KINNITAMINE

• Küsimused:

1. Mis põhimõttel trafo töö põhineb?

2. Kas alalisvoolu on võimalik teisendada?

3. Miks koormatud trafo tarbib väga vähe energiat?

4. Miks on trafo südamik õhukestest terasplaatidest üksteisest isoleeritud?

5. Trafode tüübid tööpõhimõtte ja kasutusala järgi?

6. Mitu pööret peaks olema trafo sekundaarmähis, et tõsta pinget 220V-lt 11000V-ni, kui primaarmähises on 20 pööret?

7. Millist rolli mängib trafo inimese elus?

30. novembrit 30. novembrit 1876, Pavel Nikolajevitš Yablochkovi patendi kättesaamise kuupäeva, loetakse esimese trafo sünnikuupäevaks. See oli avatud südamikuga trafo, mille külge keriti mähised. 1876. aasta patent Pavel Nikolajevitš Yablochkov Esimesed suletud südamikuga trafod lõid Inglismaal 1884. aastal vennad John ja Edward Hopkinson [. 1885. aastal leiutasid Ungari insenerid firmast Ganz and Co Otto Bláti, Károly Cypernovsky ja Miksha Dery suletud magnetahelaga trafo, mis mängis olulist rolli trafode konstruktsioonide edasiarendamisel 1884. aastal

Trafo (ladinakeelsest sõnast transformo kuni transformo) on staatiline elektromagnetiline seade, millel on kaks või enam induktiivsidestatud mähist mis tahes magnetahelas ja mis on ette nähtud ühe või mitme vahelduvvoolusüsteemi (pinge) muundamiseks elektromagnetilise induktsiooni abil üheks või enamaks vahelduvvoolusüsteemiks (pingeks). rohkem teisi süsteeme (pingeid) vahelduvvool ilma vahelduvvoolu süsteemi sagedust (pinget) muutmata. magnetahelelektromagnetiline induktsioon

Tesla Transformer on Nikola Tesla leiutistest ainus, mis tänapäeval tema nime kannab. See on klassikaline resonantstrafo, mis toodab kõrgel sagedusel kõrget pinget. Tesla kasutas seda oma katsetes mitmes suuruses ja variatsioonis. Tesla trafo on tuntud ka kui Tesla Coil. Seade loodi 22. septembril 1896 ja on kuulutatud kui "seade kõrge sagedusega ja potentsiaaliga elektrivoolude tootmiseks".

Trafo muundab vahelduvpinge kõige enam erinevaid valdkondi rakendused elektroenergeetikas, elektroonikas ja raadiotehnikas. Struktuuriliselt võib trafo koosneda ühest (autotransformaatorist) või mitmest isoleeritud traadi- või lindimähist (poolist), mis on kaetud ühise magnetvooga ja mis on reeglina keritud ferromagnetilisest pehmest magnetmaterjalist valmistatud magnetsüdamikule (südamikule). magnetsüdamik ferromagnetiline pehme magnetiline materjal

Trafo seade. Kaks mähist koos erinevad numbrid pöörded on kaetud terassüdamikuga. Allikaga ühendatud mähis on esmane mähis. (N 1, U 1, I 1) Tarbijaga ühendatud mähis on sekundaarmähis. (N 2, U 2, I 2) N on pöörete arv. U-pinge. Mina olen praegune tugevus.

Trafo töö põhineb kahel põhiprintsiibil: 1. Ajaliselt muutuv elektrivool loob ajas muutuva magnetvälja (elektromagnetism)elektrivoolmagnetvälielektromagnetism 2.Mähki läbiva magnetvoo muutus tekitab emf-i, milles mähis (elektromagnetiline induktsioon)EMFelektromagnetiline induktsioon Iga mähise kohta, mida nimetatakse primaarmähiseks, antakse pinge välisest allikast. Primaarmähist läbiv vahelduvvool tekitab magnetsüdamikus vahelduva magnetvoo. Elektromagnetilise induktsiooni tulemusena tekitab magnetahelas olev vahelduv magnetvoog kõigis mähistes, sealhulgas primaarses, indutseeritud emf, mis on võrdeline magnetvoo esimese derivaadiga, kusjuures sinusoidne vool on nihutatud 90° vastupidises suunas. esimese tuletise elektromagnetilise induktsiooni emf magnetvoo suhtes Mõnedel kõrgetel või ülikõrgetel sagedustel töötavatel trafodel ei pruugi olla magnetsüdamikku.

Tühirežiim Seda režiimi iseloomustab trafo avatud sekundaarahel, mille tagajärjel ei voola selles vool. Koormuskatse abil saate määrata trafo efektiivsuse, teisendussuhte ja südamiku kasuteguri

Teisendussuhe Järeldus: kui K N 1 või U 2 >U 1, siis on trafo astmeline; kui K>1, kui N 2 1 kui N 2 U 1, seejärel astmeline trafo; kui K>1kui N 2 1kui N 2 > U 1, siis on trafo astmeline, kui K>1kui N 2 1kui N 2 > U 1, siis on trafo astmeline; kui K>1kui N 2 1kui N 2 " title=" Teisendussuhe Järeldus: kui K N 1 või U 2 >U 1, siis on trafo astmeline; kui K>1kui N 2 1kui N 2"> title="Teisendussuhe Järeldus: kui K N 1 või U 2 >U 1, siis on trafo astmeline; kui K>1, kui N 2 1 kui N 2"> !}

Seetõttu kasutatakse elektrivõrgus elektrienergia kõige tulusamaks transportimiseks korduvalt trafosid: kõigepealt elektrijaamade generaatorite pinge tõstmiseks enne elektri transportimist ja seejärel elektriliini pinge langetamiseks tarbijatele vastuvõetava tasemeni. Kasutamine elektrivõrkudes Kuna juhtme küttekaod on võrdelised juhtmest läbiva voolu ruuduga, on elektri edastamisel pikkadel vahemaadel kasulik kasutada väga kõrgeid pingeid ja väikeseid voolusid. Ohutuse huvides ja isolatsiooni massi vähendamiseks igapäevaelus on soovitatav kasutada vähem kõrgeid pingeid.

Kasutamine toiteallikates. Kompaktne trafo Toiteallikaks erinevad sõlmed elektriseadmed vajavad väga erinevaid pingeid. Näiteks kasutab teler mikroskeemide ja transistoride toiteks pinget 5 volti, kineskoobi anoodi toiteks kuni 20 kilovolti. Kõik need pinged saadakse trafode abil (pinge 5 volti võrgutrafo abil, pinge 20 kV liinitrafo abil). Arvuti vajab erinevate seadmete toiteks ka pinget 5 ja 12 volti. Kõik need pinged teisendatakse võrgupingest paljude sekundaarmähistega trafo abil.

Kasutamine toiteallikates. Elektriseadmete erinevate komponentide toiteks on vaja mitmesuguseid pingeid. Toiteallikad seadmetes, mis nõuavad mitut erineva suurusega pinget, sisaldavad mitme sekundaarmähisega trafosid või sisaldavad ahelas täiendavaid trafosid. Näiteks teleril saadakse trafode abil pinge alates 5 voltist (mikroskeemide ja transistoride toiteks) kuni mitme kilovoldini (kineskoobi anoodi toiteks pingekordaja kaudu).

Jõutrafo on trafo, mis on ette nähtud elektrienergia muundamiseks elektrivõrkudes ning elektrienergia vastuvõtmiseks ja kasutamiseks mõeldud paigaldistes. Sõna "võimsus" peegeldab seda tüüpi suure võimsusega trafo tööd. Jõutrafode kasutamise vajadus tuleneb elektriliinide (kV), linna elektrivõrkude (tavaliselt 6 kV), lõpptarbijatele antavast pingest (0,4 kV, tuntud ka kui 380/220 V) ja pingest. vajalik elektrimasinate ja elektriseadmete tööks (erinevad voltidest kuni sadade kilovoltideni). Elektriliinid