Un transformador es un dispositivo que utiliza el principio de inducción electromagnética para cambiar el voltaje de CA. Los componentes principales son la bobina primaria, la bobina secundaria y el núcleo de hierro (núcleo magnético). Las funciones principales son: transformación de voltaje, transformación de corriente, transformación de impedancia, aislamiento, regulación de voltaje (transformador de saturación magnética), etc. Según el propósito, se puede dividir en:transformadores de podery transformadores especiales (transformadores de horno eléctrico, transformadores rectificadores, transformadores de prueba de frecuencia industrial, reguladores de voltaje, transformadores de minería,transformadores de audio, transformadores de frecuencia intermedia,transformadores de alta frecuencia, transformadores de impacto, transformadores de medida, transformadores electrónicos, reactores, transformadores, etc.). Los símbolos de circuito a menudo usan T como el comienzo del número. Ejemplo: T01, T201, etc.
En 1881, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs demostraron un dispositivo llamado "generador de mano secundaria" en Londres y luego vendieron la tecnología a Westinghouse en los Estados Unidos. Este puede ser el primer transformador de potencia práctico, pero no el primer transformador.
En 1884, Lussen Golar y John Dixon Gibbs demostraron su equipo en la ciudad italiana de Turín, que utilizaba iluminación eléctrica. Los primeros transformadores usaban núcleos rectos, que luego fueron reemplazados por núcleos toroidales más eficientes.
El ingeniero de Westinghouse William Stanley construyó el primer transformador práctico en 1885, después de comprar transformadores de George Westinghouse, Luthan Golar y John Dixon Gibbs. transformador. Posteriormente, el núcleo de hierro del transformador se hizo apilando láminas de hierro tipo E, y comenzó a utilizarse comercialmente en 1886.
El principio de la transformación del transformador fue descubierto por primera vez por Faraday, pero no se aplicó prácticamente hasta la década de 1880. La capacidad de usar transformadores para corriente alterna es una de sus ventajas en una carrera en la que las centrales eléctricas deben generar tanto corriente continua como corriente alterna. Los transformadores pueden convertir la energía eléctrica en forma de alto voltaje y baja corriente, y luego volver a convertirla, lo que reduce en gran medida la pérdida de energía eléctrica en el proceso de transmisión, lo que hace que la distancia de transmisión económica de la energía eléctrica alcance una distancia más larga. De esa manera, las plantas de energía pueden construirse lejos del uso de electricidad. La mayor parte de la electricidad del mundo@@@s pasa por una serie de transformaciones antes de llegar finalmente al consumidor.
El principio de funcionamiento del transformador: el transformador utiliza el principio de inducción electromagnética, y la cantidad de energía eléctrica transmitida por un aparato eléctrico que transmite energía eléctrica o transmite señales de un circuito a otro circuito está determinada por la potencia del aparato eléctrico.
La estructura del transformador consta de un núcleo de hierro (o núcleo magnético) y una bobina. La bobina tiene dos o más devanados. El devanado conectado a la fuente de alimentación se denomina bobina primaria y el resto de los devanados se denominan bobinas secundarias. Puede transformar voltaje AC, corriente e impedancia. El transformador con núcleo de hierro más simple consta de un núcleo de hierro hecho de material magnético suave y dos bobinas con diferentes vueltas en el núcleo de hierro, como se muestra en la figura.
El papel del núcleo de hierro es fortalecer el acoplamiento magnético entre las dos bobinas. Para reducir la corriente de Foucault y la pérdida por histéresis en el hierro, el núcleo de hierro está laminado con láminas de acero al silicio lacado; no hay conexión eléctrica entre las dos bobinas, y las bobinas están enrolladas con alambre de cobre aislado (o alambre de aluminio). Una bobina conectada a la fuente de alimentación de CA se llama bobina primaria (o bobina primaria), y la otra bobina conectada al aparato eléctrico se llama bobina secundaria (o bobina secundaria). El transformador real es muy complicado e inevitablemente hay pérdida de cobre (calentamiento de la resistencia de la bobina), pérdida de hierro (calentamiento del núcleo de hierro) y fuga magnética (línea de inducción magnética cerrada por aire), etc. Para simplificar la discusión, solo el ideal El transformador se introduce aquí. Las condiciones para el establecimiento de un transformador ideal son: ignorar el flujo de fuga, ignorar la resistencia de las bobinas primaria y secundaria, ignorar la pérdida del núcleo de hierro e ignorar la corriente sin carga (la corriente en la bobina primaria con un bobina secundaria abierta). Por ejemplo, cuando el transformador de potencia está funcionando a plena carga (la bobina secundaria emite potencia nominal), está cerca de la condición ideal del transformador.
Los transformadores son aparatos eléctricos estáticos fabricados según el principio de inducción electromagnética. Cuando la bobina primaria del transformador está conectada a la fuente de alimentación de CA, se genera un flujo magnético alterno en el núcleo de hierro, y el flujo magnético alterno se representa porÏ. losÏen las bobinas primaria y secundaria es la misma, yÏes también una función armónica simple, y la tabla esÏu003dÏmsinÏt. Según la ley de Faraday@@@s de la inducción electromagnética, el inducidoLa fuerza electromotriz en las bobinas primaria y secundaria ese1u003d-N1dÏ/dt, e2u003d-N2dÏ/dt.En la fórmula,N1y N2son las vueltas de las bobinas primaria y secundaria. Se puede ver en la figura que U1u003d-e1,U2=e2(la cantidad física de la bobina primaria está representada por el subíndice 1, y la cantidad física de la bobina secundaria está representada por el subíndice 2), y su valor efectivo complejo esU1u003d-E1u003djN1ÏΦ,U2=E2u003d- jN2ÏΦ, sea ku003dN1/N2,que se denomina relación de transformación del transformador.U1/U2u003d-N1/N2u003d-kse puede obtener de la fórmula anterior, es decir, la relación del voltaje rms de las bobinas primaria y secundaria del transformador es igual a su relación de vueltas y la diferencia de fase entre los voltajes de la bobina primaria y secundaria esÏ.
Lo que lleva a:
U1/U2=N1/N2
En el caso de que se pueda ignorar la corriente sin carga, hayI1/I2u003d-N2/N1, es decir, el valor RMS de las corrientes de bobina primaria y secundaria es inversamente proporcional al número de vueltas, y la diferencia de fase esÏ.
así obtenible
I1/ YO2=N2/N1
Las potencias de las bobinas primaria y secundaria de un transformador ideal son iguales aP1=P2. Muestra que el transformador ideal en sí mismo no tiene pérdida de potencia. El transformador real siempre tiene pérdidas y su eficiencia esηu003dP2/P1. La eficiencia de los transformadores de potencia es muy alta, llegando a más del 90%.
El transformador Satons utiliza principalmente el principio de inducción electromagnética para funcionar. Específicamente: cuando el voltaje de CA U1se aplica al lado primario del transformador, y la corriente que fluye a través del devanado primario es I1, la corriente generará un flujo magnético alterno en el núcleo de hierro, de modo que el devanado primario y el devanado secundario estén conectados electromagnéticamente. De acuerdo con el principio de inducción electromagnética. Cuando el flujo magnético alterno pasa a través de estos dos devanados, se inducirá una fuerza electromotriz, y su magnitud es proporcional al número de vueltas del devanado y al valor máximo del flujo magnético principal. El lado con más vueltas sinuosas tiene un voltaje más alto, y el lado con menos vueltas sinuosas tiene un voltaje más alto. Cuando el voltaje es bajo, cuando el lado secundario del transformador está abierto, es decir, cuando el transformador está sin carga, el voltaje de los terminales primario y secundario es proporcional al número de vueltas de los devanados primario y secundario, eso es,U1/U2=N1/N2,pero las frecuencias primaria y secundaria siguen siendo las mismas, así que realice el cambio de voltaje.