Elektrivõrgu voolupinge 220 volti sellisel kujul, nagu see korterisse siseneb, ei sobi enamuse elektroonikaseadmete tööks. Selle mugavaks muutmiseks majapidamisseadmete toiteks on vaja spetsiaalseid muundureid, mida nimetatakse trafodeks. Nende abiga on võimalik toitepinget soovitud väärtuseni alandada ja seejärel parandada.
Üldteave trafode kohta
Konverteritena kasutatakse neid seadmeid traditsiooniliselt kõrgepingeliinide kaudu saadetud võimsuse vastuvõetavasse vormi muundamiseks. Suurte vahemaade ülekandmiseks sobivad ainult ülikõrged pinged, mille juures voolul võib olla vastuvõetav väärtus.
Kui proovite edastada energiat vähemalt saja kilomeetri ulatuses tavalise 380-voldise pinge kujul, on tarbijale vajaliku võimsuse tarnimiseks vaja miljonite amprite voolu.
Selle hajutamiseks vajate ligikaudu inimkeha paksust traati, mida praktikas on võimatu rakendada. Seetõttu tõuseb elektritootmise poolel teise (astmeline) trafo abil selle väärtus 110 kV-ni.Sellisel kujul on elektrijaotuse kasutamine elamutes ja tootmisruumides võimatu. Seetõttu vähendatakse 110 kV pärast tarnimist HV kaudu jaotusjaamades 10(6) kV-ni.
Siit sisenevad nad piirkondlikesse trafoalajaamadesse, kus kohalikus astmelises trafos omandavad lõpliku vormi 380 (220) volti. Selliste potentsiaalsete väärtuste korral saab energiat maa-aluse kaabli või õhuliini SIP-juhtme kaudu lõpptarbijani hõlpsasti transportida. Seetõttu mängib ühefaasiline trafo inimese elus suurt rolli.
Eesmärk ja seade
Järgmistest põhielementidest koosneva trafo disainiga tutvumine aitab teil saada terviklikuma pildi:
- ferromagnetilistest materjalidest valmistatud südamik;
- primaar- ja sekundaarmähis asetatakse isoleeritud raamile;
- kaitseümbris (mõnel mudelil pole seda elementi).
Mõnes proovis kasutatakse ferromagnetite asemel elektrilist terast või permalloi. Konkreetset tüüpi südamiku materjali valik sõltub toote enda kasutusviisist.
Tööpõhimõte
Ühefaasilise trafo tööpõhimõte põhineb seadusel, mille kohaselt pöördes toimiv vahelduv elektriväli indutseerib lähedalasuvas juhis EMF-i. Seda nähtust nimetatakse Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduseks, kes selle huvitava efekti esimesena avastas. Selle põhjendamiseks töötas teadlane välja terve teooria, mis pani aluse enamiku kaasaegsete elektriseadmete ja -sõlmede toimimisele.
Selle peamised sätted:
- kui vool läbib traadipooli, moodustub selle ümber magnetvoog, mis hõivab kõik samad läheduses asuvad poolid;
- selle voolu mõjul indutseeritakse neis EMF, mille muutuste kuju langeb kokku algväljaga;
- Kui selles on ferromagnet, siis see efekt tugevneb.
Kõik need põhimõtted on kaasaegse trafo toote töö aluseks. Koormuse sekundaarmähisega ühendamisel on tööahel suletud ja energia edastatakse tarbijale praktiliselt ilma kadudeta.
Töörežiimid
- niinimetatud tühikäik;
- laadimisrežiim.
Tühikäigul töötab seade ilma koormuseta ja tarbib minimaalselt voolu, mis hajub ainult primaarmähises. Vool selles on samuti minimaalne ja ei ületa tavaliselt 3–10% ühendatud koormuse korral täheldatud väärtusest. Teisel juhul hakkab sekundaarmähise keerdudes voolama vool, mille suurus on pöördvõrdeline mähise keerdude arvuga.
Alandava trafo puhul on pinge madalam ja vool suurem. Selles režiimis kantakse võimsus koormusele, võttes arvesse soojuse hajumist trafo südamikus.
Peamised seaded
Pinge- ja voolumuundurite parameetrite kaalumisel on oluline arvestada teisendussuhet k, mis on defineeritud kui I1/I2 = w2/w1 = 1/k. Siin on w2 ja w1 vastavalt sekundaar- ja primaarmähise keerdude arv. Lisaks võetakse arvesse ka selliseid omadusi nagu südamiku akna suurus, millesse mähised asetatakse.
Teiseks ühefaasilise kahe mähisega pingetrafo ülekandeomadusi iseloomustavaks parameetriks on sama teisendussuhe k, mille väärtus astmelise seadme puhul on väiksem kui 1. Ja vastupidi, kui k > 1, on see korrutis astmeline trafo. Mähisjuhtmete kadude ja voo hajumise puudumisel on selle indikaatori arvutamine väga lihtne. Selleks on kõige mugavam kasutada lihtsat arvutusalgoritmi: k= U2/U1. Kui sekundaarmähiseid on mitu, tuleks määratud parameeter määrata igaühe jaoks eraldi.
Trafode tüübid ja nende rakendused
Tuuma konstruktsiooniomaduste põhjal jagatakse ühefaasiliste trafode teadaolevad näidised varda-, rõnga- ja soomustoodeteks. Sõltuvalt neis kasutatava magnetahela kujust võivad need olla:
- W-kujuline;
- Toroidaalne;
- U-kujuline.
Kõik need vormid sobivad konkreetseks otstarbeks, mis on seotud konkreetsete ülekandeomaduste saamise vajadusega.
Maksimaalse saavutatava magnetühenduse (MC) väärtuse alusel jaotatakse trafod tugeva, keskmise ja nõrga vastasmõjuga toodeteks. Need omadused sõltuvad suuresti toote enda disainist ja selle südamiku tüübist.
Ühefaasiline trafo on nõutav piirkondades, kus on vaja koordineerida kaks toiteahelat nende mõlema elektrilise isolatsiooniga.
Toote toimimine
Ühefaasiliste muundamisseadmete kasutamisel pööratakse erilist tähelepanu nende ohutule käsitsemisele, mis on seletatav primaarmähiste kõrge pingega. Trafode elektriahelatesse paigaldamise ja kaasamise reeglite osas on oluline arvestada ka järgmiste punktidega:
- mähise rikke (läbipõlemise) vältimiseks tuleks sekundaarahelaid kaitsta lühiste eest;
- Oluline on jälgida südamiku ja mähiste soojustingimusi ning vajadusel tagada nende jahutamine.
Ühefaasilise trafo eest hoolitsemine taandub standardprotseduuridele, mis on ette nähtud kehtivate eeskirjade sätetega.
