Transformatorius yra statinis elektromagnetinis įtaisas, suprojektuotas konvertuoti (transformuoti) kintamą įtampą ją padidinant ar sumažinant. Jis taip pat gali būti naudojamas fazių skaičiaus keitimui ir rečiau kintamosios srovės dažnio keitimui.
Elektros energija paprastai perduodama dideliais atstumais, kai įtampa yra kelis kartus didesnė už buitinių vartotojų naudojamą įtampos lygį. Transformatorių naudojimas pagerina elektros energijos perdavimo kokybę ir sumažina nuostolius, atsirandančius tinkluose.
Prietaisas ir veikimo principas
Transformatorius struktūriškai susideda iš dviejų (ar daugiau) apvijų ir šerdies, kuri dar vadinama magnetine grandine. Įrenginys įtampa įtampa ant pirminės apvijos, o jau konvertuota įtampa pašalinama iš antrinės apvijos. Apvijos sujungtos kintamuoju magnetiniu lauku, kurį branduolyje sukuria įtampa, tiekiama į pirminę apviją.
Transformatorių tipai
- galia;
- matavimas;
- mažai energijos;
- pulsas;
- smailės transformatoriai.
Nuostoliai
Elektros energijos perdavimą iš pirminio į antrinį visada patiria nuostoliai.
Transformatoriuje nėra besisukančių komponentų, todėl nėra mechaninių nuostolių. Tačiau vienete apvijų vario nuostoliai atsiranda dėl to, kad apvijose yra elektra varža, taip pat magnetiniai nuostoliai šerdies pliene dėl susidariusių sūkurinių srovių ir įmagnetinimo pasikeitimas.
Dėl šių priežasčių perduodama ne visa energija, bet tik didžioji jos dalis.
Efektyvumas ir jo didinimo būdai
Kaip ir bet kuris kitas energijos keitiklis, transformatorius turi veikimo koeficientą (COP), kuris apibūdina jo veikimo efektyvumą.
Efektyvumas - tai galios, kurią sukrauna įrenginio naudingoji apkrova, ir galios, kurią pakraunamas transformatorius ima iš tinklo, santykis. Taip pat efektyvumą galima išreikšti efektyviai sunaudotos energijos ir iš sistemos suvartojamos energijos santykiu.
Kadangi transformatorius yra pasyvus energijos keitiklis, jo efektyvumas visada yra mažesnis už vienetą (η <1). Tai reiškia, kad galia, kurią sunaudoja apkrova, prijungta prie antrinės apvijos, visada yra mažesnė nei galia, kurią sunaudoja pakrautas prietaisas iš sistemos.
Yra keletas būdų, kaip pagerinti efektyvumą, visų pirma siekiama sumažinti nuostolius. Pavyzdžiui, norint sumažinti vario nuostolius, būtina padidinti apvijų laidų skerspjūvį. Sumažėjus nuostoliams dėl magnetizacijos pasikeitimo, galima naudoti minkštą magnetinį plieną su tam tikra šerdies kompozicija ir struktūra.
Norėdami sumažinti sūkurinės srovės nuostolius, magnetinė šerdis turėtų būti surenkama iš atskirų, izoliuotų vienas nuo kito plieninių strypų. Be to, silicis gali būti naudojamas kaip priedas magnetinės grandinės medžiagoje.