Elektrische transformatoren

Elektrische transformatorenzijn inductief gekoppelde elektromagnetische apparaten die elektrische energie van het ene circuit naar het andere overbrengen. Alle elektronisch bediende apparatuur is afhankelijk van vermogenstransformatoren om elektrische stroom om te zetten in spanningen die geschikt zijn voor een specifieke toepassing. Stroomtransformatoren zijn ook nodig om energie op te slaan en te transporteren via elektriciteitsleidingen en -netten.

Omdat er zoveel contexten zijn waarin elektronische transformatie noodzakelijk is, bestaat er een grote verscheidenheid aan elektrische transformatoren die hieraan kunnen voldoen. Autotransformatoren, step-up- en step-downtransformatoren (die te vinden zijn inhierEnhierrespectievelijk), ringkerntransformatoren, zigzagtransformatoren en pulstransformatoren zijn slechts enkele voorbeelden. Door elektrische energie over te brengen via twee spoeltrappen, kunnen transformatoren elektrische stromen verhogen, verlagen, isoleren, vertalen en patronen om elektronische apparatuur van alle spanningsvereisten veilig van stroom te voorzien. Fabrikanten van elektrische transformatoren configureren transformatoren verschillend om te voldoen aan alle soorten elektrische transformatietoepassingen en variëren in grootte van duimgrote transformatoren in elektrische lampen of microfoons tot de enorme stationaire transformatoren in elektriciteitscentrales. Laagspanningstransformatoren zetten elektrische stromen om in spanningen die geschikt zijn voor apparaten zoals dimmerlampen en andere kleine elektronische apparaten, terwijl hoogspanningstransformatoren worden gebruikt voor de transmissie van elektriciteit tussen elektriciteitscentrales en de verbruikspunten. De meeste transformatoren zijn isolatietransformatoren omdat ze de transmissie van elektriciteit door inductie vergemakkelijken, en veel transformatoren zijn 3-fasetransformatoren, die elektriciteit in 3 fasen kunnen transformeren.

Naast het omzetten van stromen naar een hogere of lagere spanning, kunnen elektrische transformatoren ook dienen om delen van circuits van elkaar te isoleren. Autotransformatoren hebben echter geen isolatie tussen de bron- en de belastingskring; ze geleiden elektriciteit via geleiders die met elkaar in contact staan. Een lijst met fabrikanten van dit soort transformatoren vindt u opIQS-gids.

Een elektrische transformator kan zo groot zijn als de transformatoren die in een omheind complex worden geplaatst, of klein genoeg om te worden weggewerkt in huishoudelijke apparaten zoals lampen. Elektrische transformatoren zijn nodig wanneer er een spanningsverschil is tussen een elektronisch onderdeel of apparaat en een elektrische voeding. Veiligheid is in dergelijke situaties van het grootste belang, aangezien het gebruik van een te hoge of te lage spanning om een ​​apparaat van stroom te voorzien, ernstige problemen kan veroorzaken. Een te hoge spanning kan leiden tot defecten of vernietiging van het apparaat; in ernstige gevallen kan overspanning brand veroorzaken en gebruikers blootstellen aan krachtige elektrische schokken. Bij te lage spanning kan ook een spanningstekort leiden tot defecten aan het apparaat.

Instrumenttransformatoren, waaronder stroomtransformatoren, meten en bewaken nauwkeurig de netspanning terwijl deze proportioneel door de primaire en secundaire spoelen wordt overgedragen. Step-down transformatoren zetten hogere spanningen om naar lagere spanningen door minder secundaire spoelwindingen te hebben, terwijl step-up transformatoren met een hoger aantal secundaire spoelwindingen lagere spanningen kunnen omzetten naar hogere uitgangsspanningen. Ringkerntransformatoren zijn donutvormige transformatoren die zeer ruimtebesparend zijn en uitstekend geschikt zijn voor het verminderen van elektromagnetische interferentie; inductoren beperken de hoeveelheid wisselstroom naar een apparaat of transiënttoepassing en onderdrukken hoogfrequente ruis, vergelijkbaar met ringkerntransformatoren. Scheidingstransformatoren ontkoppelen twee circuits, waardoor wisselstroom van het ene apparaat naar het andere kan stromen zonder dat de twee circuits met elkaar verbonden zijn; dit wordt bereikt doordat de primaire en secundaire spoelen niet rechtstreeks met elkaar verbonden zijn. Omvormers kunnen gelijkstroom (DC) omzetten in wisselstroom (AC), terwijlelektrische pulstransformatorenCreëer de elektrische pieken die worden gebruikt in telecommunicatie- en detaillogicatoepassingen zoals cameraflitsen, radarapparatuur en deeltjesversnelling. Daarnaast zijn zigzagtransformatoren speciale driefasetransformatoren die bedoeld zijn voor aarding van ongeaarde elektrische systemen en voor het filteren en regelen van harmonische stromen. U kunt een lijst met leveranciers van zigzagtransformatoren vinden.hier.

Elektrische transformatoren bestaan ​​uit twee sets spoelen of wikkelingen die met elkaar verbonden zijn door een magnetisch veld. De kern is van ijzer of een ferrietverbinding, of een gelamineerde kern, gewikkeld met blanke koperen of geëmailleerde spoelen. De spoelen zijn primair en secundair en functioneren als geleiders. Wanneer de primaire spoel wisselspanning ontvangt, ontstaat er een variërend magnetisch spanningsveld rond de geleider; het magnetische veld activeert de spoel van de secundaire geleider. Dit resulteert erin dat de transformatoren de spanning veranderen en elektrische energie overdragen, idealiter met zo min mogelijk energieverlies. Het aantal windingen op elke spoel is belangrijk, omdat dit de spanning bepaalt die via het magnetische veld van de primaire naar de secundaire spoel wordt overgebracht. De verhouding van het aantal windingen (ook wel windingen genoemd) in de primaire spoel tot het aantal windingen in de secundaire spoel bepaalt de grootte van de spanning; een transformator met een verlagingsfactor heeft bijvoorbeeld minder windingen in de secundaire spoel dan in de primaire, terwijl een transformator met een verhogingsfactor meer windingen in de secundaire spoel heeft dan in de primaire. Zodra de spanningsomzetting heeft plaatsgevonden, wordt de energie overgedragen naar het lastcentrum en gaat het elektrische proces van daaruit verder. Zowel de omvang als de kosten van elektrische transformatoren nemen toe naarmate het aantal primaire wikkelingen toeneemt.

Doel van transformatoren

Transformatoren zijn regelaars. Ze zorgen ervoor dat er voldoende, maar niet te veel, spanning wordt geleverd voor specifiek gebruik. Als een elektronisch apparaat een te hoge spanning krijgt, kan dit het apparaat vernielen, brand veroorzaken en zelfs vonken in boogvorm afgeven. Als een apparaat een te lage spanning krijgt, kan dit leiden tot een storing. Om deze redenen is het belangrijk dat het spanningsniveau wordt geregeld voordat het wordt overgedragen naar het apparaat dat de elektriciteit moet gebruiken.

Vermogenstransformatoren worden gebruikt in elk elektronisch apparaat of elke apparatuur. Ze zijn nodig om de stroom om te zetten in de juiste spanning, zodat de elektriciteit door het apparaat kan worden gebruikt. Of het nu gaat om een ​​computer, een tondeuse of een auto met afstandsbediening, er zit een transformator in die de manier en de hoeveelheid elektriciteit regelt die wordt overgebracht naar de plek waar deze wordt gebruikt.IQS-gidsom de apparatuur voor energieomzetting te vinden die u nodig hebt.

Geschiedenis van elektrische transformatoren

In de jaren 1830 ontdekten Michael Faraday en Joseph Henry de eigenschap van inductie door hun werk met elektromagneten. Verbazingwekkend genoeg bevonden deze twee mannen zich op twee afzonderlijke continenten, werkten ze volledig onafhankelijk van elkaar en deden ze hun ontdekkingen binnen een jaar na elkaar.

De Wet van Faraday, die ongeveer 45 jaar later zou leiden tot de uitvinding van de eerste transformator, ontstond toen Michael Faraday een experiment uitvoerde om aan te tonen hoe een elektromagnetisch veld stroom kon leveren. Hij wikkelde twee spoelen om de tegenoverliggende zijden van een ring. De ene kant verbond hij met een galvanometer en de andere kant met een batterij. Hij zag dat wanneer hij een spoel aansloot op de batterij, deze de spoel die op de galvanometer was aangesloten, van stroom voorzag, precies zoals hij had vermoed.

Toen Faraday de spoel echter loskoppelde van de batterij, merkte hij dat er nog steeds stroom van de spoel naar de galvanometer liep. Dit betekende dat de batterij de spoel nog steeds van stroom voorzag, ook al was deze niet langer fysiek verbonden met de spoel of de ring waar de spoel omheen gewikkeld was. Deze wetenschappelijke doorbraak legde de basis voor de ontwikkeling van de eerste transformator door Ottó Bláthy, Miksa Déri en Károly Zipernowsky, leden van het inmiddels verdwenen Oostenrijks-Hongaarse Rijk. Hun transformator was een ringkerntransformator die werd gebruikt voor gloeilampen op wisselstroom.

Hoewel de eerste transformator halverwege de jaren 1870 in Boedapest, Hongarije, werd gemaakt, zou het nog een decennium duren voordat de eerste transformatoren die praktisch voor regulier gebruik werden beschouwd, werden geïntroduceerd. Dit gebeurde door William Stanley en George Westinghouse. In 1886 was het de door William Stanley ontwikkelde transformator die de eerste commercieel gebruikte transformator werd om Great Barrington, Massachusetts, van stroom te voorzien. Tegenwoordig zijn transformatoren een vast onderdeel van alle elektronische schakelingen. Ze bevinden zich op de palen die elektriciteitsleidingen verbinden, in lampen en zelfs in zaklampen.

Hoe werken transformatoren?

Transformatoren werken volgens het principe van elektromagnetische inductie. Hiervoor is een elektromagnetisch veld nodig. Een spoel die om een ​​kern gewikkeld is, wordt geladen met een wisselstroom, die vervolgens wordt omgezet in een primaire spanning. De energie in de spoel dringt vervolgens door in een elektromagnetisch veld, ook wel magnetomotive kracht genoemd, dat zich door de kern naar een andere spoel verplaatst, waardoor deze een secundaire spanning krijgt.

De ingangsspanning wordt bepaald door de stroombron zelf. De spanning die de transformator zelf zal afgeven, wordt echter bepaald door de tweede spoel waar de elektriciteit doorheen gaat. Als de tweede set wikkelingen, of spoelen, gelijk is aan de eerste set, is de uitgangsspanning gelijk aan de ingangsspanning. Als de secundaire spoel echter minder wikkelingen heeft dan de primaire, is de secundaire spanning lager dan de primaire spanning. Dit wordt een step-down transformator genoemd. Als de secundaire spoel meer wikkelingen heeft dan de primaire, zal de spanning toenemen; dit type transformator wordt een step-up transformator genoemd.

Er gaat energie verloren in het magnetische veld van de transformator. Deze verloren energie resoneert in de vorm van warmte. Om het energieverlies te beperken, bevinden de spoelen zich vaak in een koelmiddel in de transformator. Veel fabrikanten gebruiken een concentrische configuratie waarbij zowel de primaire als de secundaire spoelen om de spoel gewikkeld zijn. Deze configuratie is het populairst bij drietrapstransformatoren. Vanuit de transformator wordt elektriciteit getransporteerd via elektriciteitsleidingen en elektriciteitsnetten. De transformator regelt de spanning van de over te brengen elektriciteit. Step-up transformatoren verhogen de spanning en step-down transformatoren verlagen de spanning. Dit proces zorgt ervoor dat het eindapparaat dat van stroom wordt voorzien de juiste spanning ontvangt. Te weinig spanning voedt een apparaat niet en kan de functionaliteit ervan op lange termijn beïnvloeden. Een te hoge spanning kan het apparaat dat van stroom wordt voorzien, beschadigen en mogelijk brand en een elektrische schok veroorzaken als de piekspanning van een apparaat wordt overschreden.

Hoewel alle transformatoren in zekere mate op de wet van Faraday werken, bestaan ​​er verschillende soorten transformatoren voor verschillende functies.

Gelamineerde kerntransformatoren- behoren tot de meest gebruikte transformatoren. Deze transformatoren worden vaak in apparaten gebruikt om spanningen om te zetten naar laagspanning. De gelamineerde kern voorkomt wervelstroomverliezen in de kern.

Ringkerntransformatoren- lijken op de versie die in Hongarije is uitgevonden door Ottó Bláthy, Miksa Déri en Károly Zipernowsky. Deze is duurder om te maken omdat het opwindproces traag is en speciale apparatuur vereist.

Automatische transformatoren- hebben slechts één spoel, maar de spanning wordt geregeld door de frequentie van de wikkelingen in de afzonderlijke delen. Automatische transformatoren behoren ook tot de meest kostenefficiënte transformatoren.

Polyfase transformatoren- Meerfasesystemen kunnen worden aangesloten op meerdere eenfasetransformatoren of op slechts één meerfasetransformator. Veel meerfasetransformatoren gebruiken de zigzagconfiguratie, vooral als het een geaard systeem betreft.

Driefasetransformatoren- de drie primaire wikkelingen zijn met elkaar verbonden, en de drie secundaire wikkelingen zijn met elkaar verbonden.

Conclusie

Transformatoren zijn perfect voor het opslaan en transporteren van elektriciteit. Sinds transformatoren in 1886 voor commercieel gebruik werden geïntroduceerd, toen ze werden gebruikt om Great Barrington, Maine van stroom te voorzien, zijn ze in diverse vormen constant in gebruik geweest. Transformatoren zijn de veiligste manier om elektriciteit tussen circuits te transporteren. Veel ervan kunnen hele steden en grote delen van grote steden van stroom voorzien.

Transformatoren kunnen worden aangepast aan specifieke behoeften. Er zijn veel verschillende soorten transformatoren, maar als u iets nodig hebt dat specifiek op uw behoeften is afgestemd, zijn er fabrikanten die u kunnen helpen. De sleutel is het vinden van de juiste fabrikant. Een goede fabrikant en de juiste fabrikant zijn absoluut niet hetzelfde.

Er zijn veel goede fabrikanten, maar de juiste fabrikant kunt u alleen zelf bepalen. Een goed startpunt bij het zoeken naar de juiste transformatorfabrikant is natuurlijk de prijs, maar besef ook dat u de kwaliteit krijgt waarvoor u betaalt. Bovendien zal de juiste fabrikant nauw met u samenwerken om de elektrische oplossingen te vinden die het beste bij uw bedrijf passen, in plaats van alleen maar hun duurste transformator te proberen te verkopen.

Het is belangrijk om te weten wat u precies nodig heeft in een transformator, en zelfs als u niet 100% zeker weet wat het beste is voor uw specifieke stroombehoeften, kunnen bekwame fabrikanten u de beste opties bieden voor uw unieke situatie. Mechanische en elektrische systemen kunnen lastige vakgebieden zijn, maar het goede nieuws is dat u het niet alleen hoeft te doen. U kunt teruggaan naar het begin vandeze paginaom een ​​handig overzicht te vinden van elektrische transformatoren die aan uw behoeften kunnen voldoen.

Elektrische transformatortypen

• 3-fase transformatorenzijn hulpmiddelen die gebruikt worden om de spanning van driefasen-elektrische transmissiesystemen te veranderen.

• Autotransformatorenzijn elektrische transformatoren met één wikkeling die gemeenschappelijk is voor beide circuits en die geen isolatie tussen de twee circuits hebben.
  

• Stroomtransformatorenhebben een primaire wikkeling die met het circuit verbonden is om de stroom meetbaar te maken; ze worden gebruikt om elektrische stromen te veranderen.
  

• Distributietransformatorenhebben een vermogen van 3 tot 500 kVA met 601 volt of meer.
  

• Droge transformatorenGebruik geen vloeistof om te koelen of te isoleren.
  

• Hoogohmige transformatorenhebben een hoge lekstroom/reactantie om de uitgangsstroom te beperken tot een aangegeven waarde in geval van een storing.
  

• Hoogspanningstransformatorenzijn ontworpen om elektrische energie op hoge spanningsniveaus te verwerken.

• Instrumenttransformatorennauwkeurig de netspanning meten en bewaken terwijl deze evenredig wordt doorgegeven via de primaire en secundaire spoelen.

• Omvormersomzetten tussen AC- en DC-stroom.

• Isolatietransformatorenzijn transformatoren die het primaire circuit isoleren van het secundaire circuit.
  

• Laagspanningstransformatorenomzetten naar lagere spanningen.

• Vermogenstransformatorenzijn apparaten die spanning omzetten naar lagere niveaus.

• PulstransformatorenZijn breedbandige apparaten die voornamelijk bedoeld zijn voor golfvormtransmissie. Ze zenden rechthoekige elektrische pulsen uit, wat betekent dat de pulsen snelle stijg- en daaltijden hebben met een vrij constante amplitude.

• Afstaptransformatorenhebben het vermogen om hogere spanningen om te zetten naar lagere spanningen door middel van het overbrengen van elektrische energie via twee spoeltrappen, waarbij de tweede spoeltrap minder spoelwindingen heeft.

• Transformatoren opvoerenzijn transformatoren waarvan de ene wikkeling met hoge spanning is aangesloten op de uitgangsbelasting en de andere wikkeling met lage spanning is aangesloten op de stroombron.
  

• Ringkerntransformatorenhebben koperdraad rond een cilindrische kern, waardoor de magnetische flux wordt ingeperkt.
  

• Transformatorenzijn statische apparaten die elektrische energie van het ene circuit naar het andere circuit overbrengen door middel van elektromagnetische inductie, vaak met gewijzigde waarden van spanning en stroomsterkte.

• Zig Zag Transformerszijn speciale driefasetransformatoren die bedoeld zijn voor aarding in ongeaarde elektrische systemen en voor het filteren en regelen van harmonische stromen.