Un transformador monofàsic és un dispositiu elèctric que accepta alimentació de CA monofàsica i surt CA monofàsic. S’utilitza en la distribució d’energia en zones no urbanes, ja que la demanda i els costos generals implicats són inferiors als del transformador de distribució trifàsic. S’utilitzen com a transformador descendent per reduir la tensió de la llar a un valor adequat sense un canvi de freqüència. Per aquest motiu, se sol fer servir potència electrònica electrodomèstics a les residències. En aquest article es parla d’una visió general d’un transformador monofàsic.
Què és un transformador monofàsic?
Definició: A transformador és un dispositiu que converteix l’energia magnètica en energia elèctrica. Consta de dues bobines elèctriques anomenades bobinatge primari i bobinatge secundari. La primària Ventós d’un transformador rep energia, mentre que el bobinatge secundari proporciona energia. Un circuit magnètic de ferro anomenat 'nucli' s'utilitza habitualment per embolicar aquestes bobines. Tot i que aquestes dues bobines estan aïllades elèctricament, estan unides magnèticament.
Quan es passa un corrent elèctric a través del primari d’un transformador, es crea un camp magnètic que indueix una tensió a través del secundari d’un transformador. Segons el tipus d'aplicació, el transformador monofàsic s'utilitza per augmentar o reduir la tensió a la sortida. Aquest transformador sol ser un transformador de potència amb alta eficiència i baixes pèrdues. A continuació es mostra el diagrama del transformador monofàsic.
transformador monofàsic
Principi del transformador monofàsic
El transformador monofàsic funciona segons el principi de Llei d’inducció electromagnètica de Faraday . Normalment, la inducció mútua entre bobinatges primaris i secundaris és responsable del funcionament del transformador en un transformador elèctric.
Funcionament del transformador monofàsic
Un transformador és un dispositiu estàtic que transfereix energia elèctrica en un circuit a un altre circuit de la mateixa freqüència. Consta de bobinatges primaris i secundaris. Aquest transformador funciona segons el principi d’inductància mútua.
Quan el primari d’un transformador està connectat a una font de corrent altern, el corrent flueix a la bobina i s’acumula el camp magnètic. Aquesta condició es coneix com a inductància mútua i el flux de corrent és segons la Llei d’inducció electromagnètica de Faraday. A mesura que el corrent augmenta de zero al seu valor màxim, el camp magnètic s’enforteix i ve donat per dɸ / dt.
Aquest electroimant forma les línies magnètiques de força i s’expandeix cap a fora des de la bobina formant un recorregut de flux magnètic. Les voltes d’ambdós bobinats s’uneixen per aquest flux magnètic. La força d’un camp magnètic generat al nucli depèn del nombre de voltes del bobinatge i de la quantitat de corrent. El flux magnètic i el corrent són directament proporcionals entre si.
transformador de treball monofàsic
Font: Wikimedia
A mesura que les línies magnètiques de flux flueixen al voltant del nucli, aquest passa a través del bobinatge secundari, induint-hi voltatge. La llei de Faraday s’utilitza per determinar el voltatge induït a través de la bobina secundària i ve donada per:
N. dɸ / dt
on,
'N' és el nombre de voltes de bobina
La freqüència és la mateixa en els bobinatges primaris i secundaris.
Així, podem dir que la tensió induïda és la mateixa en els dos bobinatges, ja que el mateix flux magnètic uneix les dues bobines. A més, la tensió total induïda és directament proporcional al nombre de voltes de la bobina.
Suposem que els bobinatges primari i secundari del transformador tenen girs individuals a cadascun. En no suposar pèrdues, el corrent flueix a través de la bobina per produir flux magnètic i induir una tensió d’un volt a través del secundari.
A causa del subministrament de corrent altern, el flux magnètic varia sinusoïdalment i ve donat per,
ɸ = ɸmàxsense ωt
La relació entre l’emf induït, E en els bobinats de bobina de N girs ve donada per,
E = N (d∅) / dt
E = N * ω * ɸmàxcosωtφ
Emax = Nωɸmàx
Erms=Nω/√2*ɸmàx= 2π / √2 * f * N * ɸmàx
Erms=4.44 fNɸmàx
On,
'F' és la freqüència en Hz, donada per ω / 2π.
'N' és el nombre de bobinats de bobina
'ɸ' és la quantitat de flux a Webers
L’equació anterior és l’equació EMF del transformador. Per a l’emf d’un bobinatge primari d’un transformador E, N serà el nombre de girs primaris (NP), mentre que per a l’emf, E d’un bobinatge secundari d’un transformador, el nombre de girs, N serà (NS).
Construcció de transformador monofàsic
Un simple transformador monofàsic fa que cada bobinatge s’enrotlli de forma cilíndrica sobre una extremitat de ferro tou per proporcionar un circuit magnètic necessari, que normalment es coneix com a “nucli del transformador”. Ofereix un recorregut perquè el flux del camp magnètic indueixi tensió entre dos bobinatges.
Com es veu a la figura anterior, els dos bobinats no estan prou a prop per tenir un acoblament magnètic eficient. Així, convergint i augmentant el circuit magnètic a prop de les bobines es pot millorar l’acoblament magnètic entre bobinatges primaris i secundaris. S'han d'utilitzar laminacions fines d'acer per evitar pèrdues d'energia des del nucli.
En funció de com s’enrotllen els bobinats al voltant del nucli laminat d’acer central, la construcció del transformador es divideix en dos tipus
Transformador de tipus core
En aquest tipus de construcció, només la meitat dels bobinats s’enrotlla cilíndricament al voltant de cada pota d’un transformador per millorar l’acoblament magnètic tal com es mostra a la figura següent. Aquest tipus de construcció garanteix que les línies magnètiques de força flueixin a través dels dos bobinats simultàniament. El principal desavantatge del transformador de tipus nucli és el flux de fuites que es produeix a causa del flux d’una petita proporció de línies de força magnètiques fora del nucli.
transformador de tipus nucli
Transformador tipus Shell
En aquest tipus de construcció de transformadors, els bobinatges primari i secundari es col·loquen cilíndricament a l'extremitat central donant com a resultat el doble de l'àrea de la secció transversal que les extremitats exteriors. Hi ha dos camins magnètics tancats en aquest tipus de construcció i el membre extern té el flux magnètic ɸ / 2 que flueix. El transformador tipus Shell supera el flux de fuites, redueix les pèrdues del nucli i augmenta l’eficiència.
transformador monofàsic tipus shell
Aplicacions
Les aplicacions d’un transformador monofàsic s’esmenten a continuació.
- Reduir els senyals de llarga distància per donar suport tant als dispositius electrònics residencials com als comercials lleugers
- En aparells de televisió per a regulació de tensió
- Per augmentar la potència dels inversors domèstics
- Subministrar energia a zones no urbanes
- Per aïllar dos circuits elèctricament, ja que primaris i secundaris es col·loquen lluny l'un de l'altre
Preguntes freqüents
1). Què significa una fase única?
Un sistema o circuit monofàsic que genera o utilitza tensió alterna única
2). Les cases utilitzen subministrament monofàsic?
En general, les cases es subministren amb subministrament monofàsic
3). Sobre quins principis funciona el transformador monofàsic?
Llei de Faraday d’inducció electromagnètica i inducció mútua
4). Què és el transformador 'Relació de girs'?
NP / NS = VP / VS = n = Relació de girs
5). Doneu dos usos a un transformador monofàsic
- En aparells de televisió per a regulació de tensió
- Per augmentar la potència dels inversors domèstics
Per tant, un transformador monofàsic és adequat per a dispositius elèctrics més lleugers. És menys costós i molt preferit subministrar energia a les zones no urbanes. Aquest article destaca el principi de funcionament del transformador , construcció i aplicacions d’un transformador monofàsic. El lector pot aprendre en profunditat sobre el transformador monofàsic a partir d’aquest article.
