Ein Transformator ist ein Gerät, das elektrische Energie von einem Stromkreis bis einen anderen durch induktiv verbundene Leiter — die Rollen des Transformators überträgt. Ein unterschiedlicher Strom im ersten oder primären Winden schafft einen unterschiedlichen magnetischen Fluss im Kern des Transformators und so ein unterschiedliches magnetisches Feld durch das sekundäre Winden. Dieses unterschiedliche magnetische Feld veranlasst eine unterschiedliche elektromotorische Kraft (EMF) oder "Stromspannung" im sekundären Winden. Diese Wirkung wird induktive Kopplung genannt.

Wenn eine Last mit dem sekundären verbunden wird, aktuelles im sekundären Winden fließen wird, und elektrische Energie vom primären Stromkreis bis den Transformator zur Last übertragen wird. In einem idealen Transformator ist die veranlasste Stromspannung im sekundären Winden (V) im Verhältnis zur primären Stromspannung (V) und wird durch das Verhältnis der Zahl von Umdrehungen im sekundären (N) zur Zahl von Umdrehungen in der Vorwahl (N) wie folgt gegeben:

:

\frac {V_\text {s}} {V_ {\\Text {p}}} = \frac {N_\text {s}} {N_\text {p} }\

</Mathematik>

Durch die passende Auswahl am Verhältnis von Umdrehungen ermöglicht ein Transformator so einer Stromspannung des Wechselstroms (AC), durch das Bilden N größer "gesteigert" als N, oder durch das Bilden N weniger "verzögert" zu werden, als N.

In der großen Mehrheit von Transformatoren sind die windings Rolle-Wunde um einen eisenmagnetischen Kern, Luftkerntransformatoren, die eine bemerkenswerte Ausnahme sind.

Die Transformator-Reihe in der Größe von einem daumennagel-großen Kopplungstransformator, der innerhalb eines Bühne-Mikrofons zu riesigen Einheiten verborgen ist, die Hunderte von Tonnen wiegen, hat gepflegt, Teile des Macht-Bratrostes miteinander zu verbinden. Alle funktionieren auf denselben Kernprinzipien, obwohl die Reihe von Designs breit ist. Während neue Technologien das Bedürfnis nach Transformatoren in einigen elektronischen Stromkreisen beseitigt haben, werden Transformatoren noch in fast allen elektronischen Geräten gefunden, die für den Haushalt ("Hauptleitungen") Stromspannung entworfen sind. Transformatoren sind für die Hochspannung elektrische Energieübertragung notwendig, die Langstreckenübertragung wirtschaftlich praktisch macht.

Geschichte

Entdeckung

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion wurde unabhängig von Michael Faraday und Joseph Henry 1831 entdeckt. Jedoch war Faraday erst, um die Ergebnisse seiner Experimente zu veröffentlichen und so Kredit für die Entdeckung zu erhalten. Die Beziehung zwischen der elektromotorischen Kraft (EMF) oder "der Stromspannung" und dem magnetischen Fluss wurde in einer Gleichung jetzt gekennzeichnet als "das Gesetz von Faraday der Induktion" formalisiert:

:</Mathematik>

N/N ist als das Windungszahlverhältnis bekannt, und ist die primäre funktionelle Eigenschaft jedes Transformators. Im Fall von Anstieg-Transformatoren kann das manchmal als das Gegenstück, N/N festgesetzt werden. Windungszahlverhältnis wird als ein nicht zu vereinfachender Bruchteil oder Verhältnis allgemein ausgedrückt: Zum Beispiel, ein Transformator mit primärem und sekundärem windings, beziehungsweise, wie man sagt, haben 100 und 150 Umdrehungen ein Windungszahlverhältnis 2:3 aber nicht 0.667 oder 100:150.

Ideale Macht-Gleichung

Wenn die sekundäre Rolle einer Last beigefügt wird, die Strom erlaubt zu fließen, wird elektrische Leistung vom primären Stromkreis bis den sekundären Stromkreis übersandt. Ideal ist der Transformator vollkommen effizient. Die ganze eingehende Energie wird vom primären Stromkreis bis das magnetische Feld und in den sekundären Stromkreis umgestaltet. Wenn diese Bedingung, der Eingang entsprochen wird, muss elektrische Macht der Produktionsmacht gleichkommen:

:

P_\text {eingehend} = I_\text {p} V_\text {p} = P_\text {abtretend} = I_\text {s} V_\text {s}, \!

</Mathematik>

das Geben der idealen Transformator-Gleichung

:

\frac {V_\text {s}} {V_\text {p}} = \frac {N_\text {s}} {N_\text {p}} = \frac {I_\text {p}} {I_\text {s}}.

</Mathematik>

Diese Formel ist eine angemessene Annäherung für die meisten kommerziellen gebauten Transformatoren heute.

Wenn die Stromspannung vergrößert wird, dann wird der Strom durch denselben Faktor vermindert. Der Scheinwiderstand in einem Stromkreis wird durch das Quadrat des Windungszahlverhältnisses umgestaltet. Zum Beispiel, wenn ein Scheinwiderstand Z über die Terminals der sekundären Rolle beigefügt wird, scheint es zum primären Stromkreis, einen Scheinwiderstand von (N/N) Z zu haben. Diese Beziehung ist gegenseitig, so dass der Scheinwiderstand Z des primären Stromkreises zum sekundären scheint (N/N) Z zu sein.

Ausführliche Operation

Die vereinfachte Beschreibung vernachlässigt oben mehrere praktische Faktoren, insbesondere der primäre Strom, der erforderlich ist, ein magnetisches Feld im Kern und den Beitrag zum Feld wegen des Stroms im sekundären Stromkreis zu gründen.

Modelle eines idealen Transformators nehmen normalerweise einen Kern des unwesentlichen Widerwillens mit zwei windings des Nullwiderstands an. Wenn eine Stromspannung auf das primäre Winden angewandt wird, fließt ein kleiner Strom, Fluss um den magnetischen Stromkreis des Kerns steuernd.: Der Strom, der erforderlich ist, den Fluss zu schaffen, wird der Magnetisieren-Strom genannt. Seitdem, wie man angenommen hat, der ideale Kern Nah-Nullwiderwillen gehabt hat, ist der Magnetisieren-Strom, obwohl noch erforderlich, unwesentlich, um das magnetische Feld zu schaffen.

Das sich ändernde magnetische Feld veranlasst eine elektromotorische Kraft (EMF) über jedes Winden. Seit dem Ideal haben windings keinen Scheinwiderstand, sie haben keinen verbundenen Spannungsabfall, und so sind die Stromspannungen V und V gemessen an den Terminals des Transformators, dem entsprechenden EMFs gleich. Der primäre EMF, handelnd, wie es entgegen der primären Stromspannung tut, wird manchmal "zurück EMF" genannt. Das ist in Übereinstimmung mit dem Gesetz von Lenz, das feststellt, dass die Induktion von EMF immer Entwicklung jeder solcher Änderung im magnetischen Feld entgegensetzt.

Praktische Rücksichten

Leckage-Fluss

Das ideale Transformator-Modell nimmt dass der ganze Fluss an, der durch die primären krummen Verbindungen alle Umdrehungen jedes Windens, einschließlich sich erzeugt ist. In der Praxis überquert ein Fluss Pfade, die ihn außerhalb des windings nehmen. Solcher Fluss ist genannter Leckage-Fluss, und läuft auf Leckage-Induktanz der Reihe nach mit dem gegenseitig verbundenen Transformator windings hinaus. Leckage läuft auf Energie hinaus, die auf und entladen von den magnetischen Feldern mit jedem Zyklus der Macht-Versorgung abwechselnd wird versorgt. Es ist nicht direkt ein Macht-Verlust (sieh "Streuverluste" unten), aber läuft auf untergeordnete Stromspannungsregulierung hinaus, die sekundäre Stromspannung veranlassend, zur primären Stromspannung besonders unter der schweren Last nicht direkt proportional zu sein. Transformatoren werden deshalb normalerweise entworfen, um sehr niedrige Leckage-Induktanz zu haben. Dennoch ist es unmöglich, den ganzen Leckage-Fluss zu beseitigen, weil es eine wesentliche Rolle in der Operation des Transformators spielt. Die vereinigte Wirkung des Leckage-Flusses und des elektrischen Feldes um den windings ist, was Energie von der Vorwahl bis das sekundäre überträgt.

In vergrößerter Leckage einiger Anwendungen, wird und lange magnetische Pfade, Luftlücken gewünscht, oder magnetisches Umleitungsrangieren kann in einem Transformator-Design absichtlich eingeführt werden, um den kurzschließen Strom zu beschränken, den sie liefern wird. Undichte Transformatoren können verwendet werden, um Lasten zu liefern, die negativen Widerstand, wie elektrische Kreisbogen, Quecksilberdampf-Lampen und Neonzeichen ausstellen oder um Lasten sicher zu behandeln, die regelmäßig gekurzschlossen wie elektrische Kreisbogen-Schweißer werden.

Luftlücken werden auch verwendet, um einen Transformator vom Sättigen, besonders Tonfrequenz-Transformatoren in Stromkreisen abzuhalten, die einen direkten aktuellen Bestandteil haben, der durch den windings fließt.

Leckage-Induktanz ist auch nützlich, wenn Transformatoren in der Parallele bedient werden. Es kann gezeigt werden, dass, wenn die Induktanz "pro Einheit" von zwei Transformatoren dasselbe ist (ist ein typischer Wert 5 %), sie Macht "richtig" automatisch spalten werden (z.B 500 kVA Einheit in der Parallele mit 1,000 kVA Einheit, wird der größere zweimal den Strom tragen).

Wirkung der Frequenz

Transformator universale EMF Gleichung

Wenn der Fluss im Kern, die Beziehung für jedes Winden zwischen seiner rms Stromspannung E vom Winden, und der Versorgungsfrequenz f, Zahl von Umdrehungen N, Kernquerschnittsfläche a rein sinusförmig ist und kulminieren Sie, wird magnetische Flussdichte B durch die universale EMF Gleichung gegeben:

Wenn der Fluss sogar Obertöne nicht enthält, kann die folgende Gleichung für die Halbzyklus-Durchschnitt-Stromspannung E von jedem waveshape verwendet werden:

Der zeitabgeleitete Begriff im Gesetz von Faraday zeigt, dass der Fluss im Kern das Integral in Bezug auf die Zeit der angewandten Stromspannung ist. Hypothetisch würde ein idealer Transformator mit der direkt-aktuellen Erregung mit dem Kernfluss arbeiten, der geradlinig mit der Zeit zunimmt. In der Praxis erhebt sich der Fluss zum Punkt, wo die magnetische Sättigung des Kerns vorkommt, eine große Zunahme im Magnetisieren-Strom und der Überhitzung des Transformators verursachend. Alle praktischen Transformatoren müssen deshalb mit dem Wechseln funktionieren (oder hat direkt pulsiert) Strom.

Der EMF eines Transformators an einer gegebenen Flussdichte nimmt mit der Frequenz zu. Durch das Funktionieren an höheren Frequenzen können Transformatoren physisch kompakter sein, weil ein gegebener Kern im Stande ist, mehr Macht zu übertragen, ohne Sättigung zu erreichen, und weniger Umdrehungen erforderlich sind, um denselben Scheinwiderstand zu erreichen. Jedoch nehmen Eigenschaften wie Kernverlust und Leiter-Hautwirkung auch mit der Frequenz zu. Flugzeug und militärische Ausrüstung verwenden 400-Hz-Macht-Bedarf, der Kern und krummes Gewicht reduziert. Umgekehrt waren für einige Eisenbahnelektrifizierungssysteme verwendete Frequenzen (z.B 16.7 Hz und 25 Hz) viel niedriger als normale Dienstprogramm-Frequenzen (50 - 60 Hz) aus historischen Gründen betroffen hauptsächlich mit den Beschränkungen von frühen elektrischen Traktionsmotoren. Als solcher haben die Transformatoren gepflegt, die hohen Oberlinienstromspannungen zu verzögern (z.B 15 kV) waren für dieselbe Macht viel schwerer, die gilt als diejenigen, die nur für die höheren Frequenzen entworfen sind.

Die Operation eines Transformators an seiner bestimmten Stromspannung, aber an einer höheren Frequenz als beabsichtigt wird zu reduziertem Magnetisieren-Strom führen. An einer niedrigeren Frequenz wird der Magnetisieren-Strom zunehmen. Die Operation eines Transformators am anderen als seine Designfrequenz kann verlangen, dass Bewertung von Stromspannungen, Verlusten, und kühl werdend gründet, wenn sichere Operation praktisch ist. Zum Beispiel müssen Transformatoren eventuell mit "Volt pro Hertz" Übererregungsrelais ausgestattet werden, um den Transformator vor der Überspannung an höher zu schützen, als steuerpflichtige Frequenz.

Ein Beispiel des modernsten Designs ist Transformatoren, die für die elektrische vielfache Einheit hohe Geschwindigkeitszüge, besonders diejenigen verwendet sind, die erforderlich sind, über die Grenzen von Ländern mit verschiedenen elektrischen Standards zu funktionieren. Die Position solcher Transformatoren wird auf den hänge unter der Personenabteilung eingeschränkt. Sie müssen an verschiedenen Frequenzen (unten zu 16.7 Hz) und Stromspannungen (bis zu 25 kV) fungieren, während sie die erhöhten Macht-Voraussetzungen behandeln, die erforderlich sind, für die Züge mit der hohen Geschwindigkeit zu bedienen.

Kenntnisse von natürlichen Frequenzen des Transformators windings sind für den Entschluss notwendig, vergängliche Antwort zu winden und Woge-Stromspannungen zu schalten.

Energieverluste

Ein idealer Transformator würde keine Energieverluste haben und würde um 100 % effizient sein. In praktischen Transformatoren wird Energie im windings, dem Kern und den Umgebungsstrukturen zerstreut. Größere Transformatoren sind allgemein effizienter, und diejenigen, die für den Elektrizitätsvertrieb gewöhnlich abgeschätzt sind, leisten besser als 98 %.

Das experimentelle Transformator-Verwenden, das windings superführt, erreicht Wirksamkeit von 99.85 %.

Die Zunahme in der Leistungsfähigkeit kann beträchtliche Energie, und folglich Geld in einem großen schwer geladenen Transformator sparen; der Umtausch ist in der zusätzlichen Initiale und den laufenden Kosten des Superleiten-Designs.

Verluste in Transformatoren (verbundenen Schaltsystemes ausschließend), ändern sich mit dem Laststrom, und können als "Volllast"-Verlust "ohne Lasten" ausgedrückt werden. Krummer Widerstand beherrscht Lastverluste, wohingegen magnetische Trägheit und Wirbel-Strom-Verluste zu mehr als 99 % des Verlustes ohne Lasten beitragen. Der Verlust ohne Lasten kann bedeutend sein, so dass sogar ein müßiger Transformator ein Abflussrohr auf der elektrischen Versorgung und laufenden Kosten einsetzt. Das Entwerfen von Transformatoren für den niedrigeren Verlust verlangt einen größeren Kern, Silikonstahl der guten Qualität oder sogar amorphen Stahl für die dickere und Kernleitung, anfängliche Kosten vergrößernd, so dass es einen Umtausch zwischen anfänglichen Kosten gibt und das Laufen von Kosten (sieh auch Energie effizienter Transformator).

Transformator-Verluste werden in Verluste im windings geteilt, hat Kupferverlust und diejenigen im magnetischen Stromkreis genannt, hat Eisenverlust genannt. Verluste im Transformator entstehen aus:

Krummer Widerstand

:Current, der durch den windings fließt, verursacht widerspenstige Heizung der Leiter. An höheren Frequenzen schaffen Hautwirkung und Nähe-Wirkung zusätzlichen krummen Widerstand und Verluste.

Verluste der magnetischen Trägheit

:Each-Zeit das magnetische Feld, wird ein kleiner Betrag der Energie umgekehrt, wird wegen der magnetischen Trägheit innerhalb des Kerns verloren. Für ein gegebenes Kernmaterial ist der Verlust zur Frequenz proportional, und ist eine Funktion der Maximalflussdichte, der es unterworfen wird.

Wirbel-Ströme

:Ferromagnetic-Materialien sind auch gute Leiter, und ein Kern, der von solch einem Material auch gemacht ist, setzt eine einzelne gekurzschlossene Umdrehung überall in seiner kompletten Länge ein. Wirbel-Ströme zirkulieren deshalb innerhalb des Kerns in einem Flugzeug, das zum Fluss normal ist, und sind für die widerspenstige Heizung des Kernmaterials verantwortlich. Der Wirbel-Strom-Verlust ist eine komplizierte Funktion des Quadrats der Versorgungsfrequenz und umgekehrten Quadrats der materiellen Dicke. Wirbel-Strom-Verluste können durch das Bilden des Kerns eines Stapels von Tellern elektrisch isoliert von einander, aber nicht einem festen Block reduziert werden; alle Transformatoren, die an niedrigen Frequenzen funktionieren, verwenden lamellierte oder ähnliche Kerne.

Magnetostriktion

Der:Magnetic-Fluss in einem eisenmagnetischen Material, wie der Kern, veranlasst es, sich physisch auszubreiten und sich ein bisschen mit jedem Zyklus des magnetischen Feldes, eine als Magnetostriktion bekannte Wirkung zusammenzuziehen. Das erzeugt den summenden Ton, der allgemein mit Transformatoren vereinigt ist, die Verluste wegen der Reibungsheizung verursachen können. Dieses Summen ist vom niederfrequenten (50 Hz oder 60 Hz) Hauptsummen, und Hochfrequenz-(15,734 Hz (NTSC) oder 15,625 Hz (FREUND)) CRT Geräusch besonders vertraut.

Mechanische Verluste

:In-Hinzufügung zur Magnetostriktion, die magnetischen Wechselfeldursachen, die Kräfte zwischen dem primären und sekundären windings schwanken. Diese regen Vibrationen innerhalb der nahe gelegenen Metallarbeit an, zum summenden Geräusch beitragend und einen kleinen Betrag der Macht verbrauchend.

Streuverluste

:Leakage-Induktanz ist allein größtenteils lossless, da seinen magnetischen Feldern gelieferte Energie in die Versorgung mit dem folgenden Halbzyklus zurückgegeben wird. Jedoch wird jeder Leckage-Fluss, der nahe gelegene leitende Materialien wie die Unterstützungsstruktur des Transformators abfängt, Wirbel-Ströme verursachen und zur Hitze umgewandelt werden. Es gibt auch Strahlungsverluste wegen des schwingenden magnetischen Feldes, aber diese sind gewöhnlich klein.

Punkttagung

Es ist im Transformator schematische Symbole für dort üblich, ein Punkt am Ende jeder Rolle innerhalb eines Transformators besonders für Transformatoren mit vielfachem primärem und sekundärem windings zu sein. Die Punkte zeigen die Richtung jedes Windens hinsichtlich anderer an. Stromspannungen am Punktende jedes Windens sind in der Phase; das aktuelle Fließen ins Punktende einer primären Rolle wird auf das aktuelle Fließen aus dem Punktende einer sekundären Rolle hinauslaufen.

Kernform und Schale bilden Transformatoren

Wie zuerst erwähnt, hinsichtlich frühster ZBD Transformatoren des geschlossenen Kerns, wie man allgemein betrachtet, sind Transformatoren entweder Kernform oder Schale-Form im Design abhängig vom Typ des magnetischen im krummen Aufbau verwendeten Stromkreises (sieh Image). D. h. wenn das Winden von Rollen Wunde um den Kern ist, werden Transformatoren als seiend vom Kernform-Design genannt; wenn das Winden von Rollen durch den Kern umgeben wird, werden Transformatoren als seiend vom Schale-Form-Design genannt. Form-Design von Shell kann mehr überwiegend sein als Kernform-Design für Vertriebstransformator-Anwendungen wegen der Verhältnisbequemlichkeit im Stapeln des Kerns um das Winden von Rollen. Kernform-Design neigt zu als eine allgemeine Regel, mehr wirtschaftlich, und deshalb mehr überwiegend, als Schale-Form-Design für Hochspannungsmacht-Transformator-Anwendungen am niedrigeren Ende ihrer Stromspannung und Macht-Schätzungsreihen (weniger als oder, nominell, 230 kV oder 75 MVA gleich zu sein). An der höheren Stromspannung und den Macht-Einschaltquoten neigen Schale-Form-Transformatoren dazu, mehr überwiegend zu sein. Form-Design von Shell neigt dazu, für die Extrahochspannung und höher MVA Anwendungen bevorzugt zu werden, weil, obwohl mehr Arbeit, die intensiv ist, um zu verfertigen, Schale-Form-Transformatoren als habend von Natur aus besser kVA zu Gewicht Verhältnis besser charakterisiert werden, Kraft-Eigenschaften und höhere Immunität kurzschließen, um Schaden durchzuqueren.

Gleichwertiger Stromkreis

:Refer zum Diagramm unter

Die physischen Beschränkungen des praktischen Transformators können als ein gleichwertiges Stromkreis-Modell (gezeigt unten) gebaut um ein Ideal lossless Transformator zusammengebracht werden. Der Macht-Verlust im windings ist aktuell-abhängig und wird als der Reihe nach Widerstände R und R vertreten. Fluss-Leckage läuft auf einen Bruchteil der angewandten Stromspannung hinaus, die fallen gelassen ist, ohne zur gegenseitigen Kopplung beizutragen, und kann so als Reaktanzen jeder Leckage-Induktanz X und X der Reihe nach mit dem vollkommen verbundenen Gebiet modelliert werden.

Eisenverluste werden größtenteils durch die magnetische Trägheit und Wirbel-Strom-Effekten im Kern verursacht, und sind zum Quadrat des Kernflusses für die Operation an einer gegebenen Frequenz proportional. Da der Kernfluss zur angewandten Stromspannung proportional ist, kann der Eisenverlust durch einen Widerstand R in der Parallele mit dem idealen Transformator vertreten werden.

Ein Kern mit der begrenzten Durchdringbarkeit verlangt, dass ein Magnetisieren-Strom I den gegenseitigen Fluss im Kern aufrechterhält. Der Magnetisieren-Strom ist in der Phase mit dem Fluss. Sättigungseffekten veranlassen die Beziehung zwischen den zwei, nichtlinear zu sein, aber für die Einfachheit neigt diese Wirkung dazu, in den meisten Stromkreis-Entsprechungen ignoriert zu werden. Mit einer sinusförmigen Versorgung isoliert der Kernfluss den veranlassten EMF durch 90 °, und diese Wirkung kann als eine Magnetisieren-Reaktanz (Reaktanz einer wirksamen Induktanz) X in der Parallele mit dem Kernverlust-Bestandteil, R modelliert werden. R und X werden manchmal der Magnetisieren-Zweig des Modells zusammen genannt. Wenn das sekundäre Winden offener Stromkreis, der Strom gemacht wird, vertrete ich genommen vom Magnetisieren-Zweig den Strom ohne Lasten des Transformators.

Der sekundäre Scheinwiderstand R und X wird oft bewegt (oder "verwiesen") zur primären Seite nach dem Multiplizieren der Bestandteile durch den Scheinwiderstand-Skalenfaktor (N/N).

Das resultierende Modell wird manchmal der "genaue gleichwertige Stromkreis" genannt, obwohl es mehrere Annäherungen wie eine Annahme der Linearität behält. Analyse kann durch das Bewegen des Magnetisieren-Zweigs links vom primären Scheinwiderstand, eine implizite Annahme vereinfacht werden, dass der Magnetisieren-Strom, und dann das Summieren primär niedrig ist und sekundäre Scheinwiderstände verwiesen hat, auf so genannten gleichwertigen Scheinwiderstand hinauslaufend.

Die Rahmen des gleichwertigen Stromkreises eines Transformators können von den Ergebnissen von zwei Transformator-Tests berechnet werden: Test des offenen Stromkreises und kurzschließt Test.

Typen

Ein großes Angebot an Transformator-Designs wird für verschiedene Anwendungen verwendet, obwohl sie mehrere gemeinsame Merkmale teilen. Wichtige allgemeine Transformator-Typen werden unten beschrieben.

Autotransformator

In einem Autotransformator Teile derselben krummen Tat sowohl wie die Vorwahl als auch wie sekundär. Das Winden hat mindestens drei Klapse, wo elektrische Verbindungen gemacht werden. Ein Autotransformator kann kleiner, leichter und preiswerter sein als ein Standarddoppel-Krummtransformator jedoch der Autotransformator stellt elektrische Isolierung nicht zur Verfügung.

Da ein Beispiel des Materials, das einen Autotransformator spart, zur Verfügung stellen, eine doppelte Wunde denken kann, hat 2 kVA Transformator vorgehabt, 240 Volt bis 120 Volt umzuwandeln. Solch ein Transformator würde 8-Ampere-Leitung für die primäre 240-volt- und 16-Ampere-Leitung für das sekundäre verlangen. Wenn gebaut, als ein Autotransformator ist die Produktion ein einfacher Klaps am Zentrum des 240-Volt-Windens. Wenn auch das ganze Winden Wunde mit 8-Ampere-Leitung sein kann, können 16 Ampere dennoch vom 120-Volt-Klaps gezogen werden. Das geschieht, weil der 'primäre' 8-Ampere-Strom der entgegengesetzten Phase zum 'sekundären' 16-Ampere-Strom ist und so es der Unterschied-Strom ist, der im allgemeinen Teil des krummen (8 Ampere) fließt. Es gibt auch beträchtliches Potenzial für Ersparnisse auf dem Kernmaterial als die Öffnungen, die erforderlich sind zu meinen, dass die windings kleiner sind. Der Vorteil ist an seinem größten mit 2:1 Verhältnis-Transformator und wird kleiner, weil das Verhältnis größer oder kleiner ist.

Autotransformatoren werden häufig verwendet, um zuzugehen oder unten zwischen Stromspannungen in der 110-117-120-Volt-Reihe und Stromspannungen in der 220-230-240-Volt-Reihe, z.B, zur Produktion entweder 110 oder 120V (mit Klapsen) von 230V Eingang, Ausrüstung von 100 oder 120V Gebiet erlaubend, in 230V Gebiet verwendet zu werden.

Ein variabler Autotransformator wird durch das Herausstellen des Teils der krummen Rollen und das Bilden der sekundären Verbindung durch eine gleitende Bürste, das Geben eines variablen Windungszahlverhältnisses gemacht. Auf solch ein Gerät wird häufig durch den Handelsmarke-Namen Variac verwiesen.

Polyphase-Transformatoren

Für den dreiphasigen Bedarf kann eine Bank von drei individuellen einzeln-phasigen Transformatoren verwendet werden, oder alle drei Phasen können als ein einzelner dreiphasiger Transformator vereinigt werden. In diesem Fall werden die magnetischen Stromkreise zusammen, der Kern verbunden, der so einen dreiphasigen Fluss des Flusses enthält. Mehrere krumme Konfigurationen sind möglich, verschiedene Attribute und Phase-Verschiebungen verursachend. Eine besondere Polyphase-Konfiguration ist der zickzackförmige Transformator, der für das Fundament und in der Unterdrückung von harmonischen Strömen verwendet ist.

Leckage-Transformatoren

Ein Leckage-Transformator, auch genannt einen Streufeldtransformator, hat eine bedeutsam höhere Leckage-Induktanz als andere Transformatoren, die manchmal durch eine magnetische Umleitung oder Rangieren in seinem Kern zwischen primärem und sekundärem vergrößert sind, das manchmal mit einer Satz-Schraube regulierbar ist. Das versorgt einen Transformator mit einer innewohnenden Strombegrenzung wegen der losen Kopplung zwischen seiner Vorwahl und dem sekundären windings. Die Produktion und Eingangsströme sind niedrig genug, um Thermalüberlastung unter allen Lastbedingungen zu verhindern —, selbst wenn das sekundäre shorted ist.

Gebrauch

Leckage-Transformatoren werden für die elektrische Schweißung und Hochspannungsentladungslampen verwendet (Neonlichter und kalte Kathode Leuchtstofflampen, die bis zu 7.5 kV AC Reihe-verbunden sind). Es handelt dann sowohl als ein Stromspannungstransformator als auch als ein magnetischer Ballast.

Andere Anwendungen sind kurzer Stromkreis-Beweis extraniedrige Stromspannungstransformatoren für Spielsachen oder Türklingel-Installationen.

Widerhallende Transformatoren

Ein widerhallender Transformator ist eine Art Leckage-Transformator. Es verwendet die Leckage-Induktanz seines sekundären windings in der Kombination mit Außenkondensatoren, um einen oder mehr widerhallende Stromkreise zu schaffen. Widerhallende Transformatoren wie die Rolle von Tesla können sehr Hochspannungen erzeugen und sind im Stande, viel höheren Strom zur Verfügung zu stellen, als elektrostatische Hochspannungsgenerationsmaschinen wie der Generator von Van de Graaff. Eine der Anwendungen des widerhallenden Transformators ist für den CCFL inverter. Eine andere Anwendung des widerhallenden Transformators soll sich zwischen Stufen eines superheterodyne Empfängers paaren, wo die Selektivität des Empfängers durch abgestimmte Transformatoren in den Zwischenfrequenz-Verstärkern zur Verfügung gestellt wird.

Audiotransformatoren

Audiotransformatoren sind diejenigen, die spezifisch für den Gebrauch in Audiostromkreisen entworfen sind. Sie können verwendet werden, um Radiofrequenzeinmischung oder den Gleichstrom-Bestandteil eines Audiosignals zu blockieren, Audiosignale zu spalten oder zu verbinden, oder Scheinwiderstand zur Verfügung zu stellen, der zwischen hohen und niedrigen Scheinwiderstand-Stromkreisen, solcher als zwischen einer hohen Scheinwiderstand-Tube (Klappe) Verstärker-Produktion und einem niedrigen Scheinwiderstand-Lautsprecher, oder zwischen einer hohen Scheinwiderstand-Instrument-Produktion und dem niedrigen Scheinwiderstand-Eingang einer sich vermischenden Konsole zusammenpasst.

Solche Transformatoren wurden ursprünglich entworfen, um verschiedene Telefonsysteme mit einander zu verbinden, während man ihren jeweiligen Macht-Bedarf isoliert gehalten hat, und werden noch allgemein verwendet, um Berufsaudiosysteme oder Systembestandteile miteinander zu verbinden.

Wenn sie

magnetische Geräte sind, sind Audiotransformatoren gegen magnetische Außenfelder wie diejenigen empfindlich, die von AC Strom tragenden Leitern erzeugt sind. "Summen" ist ein Begriff allgemein hat gepflegt, unerwünschte Signale zu beschreiben, die aus der "Haupt"-Macht-Versorgung (normalerweise 50 oder 60 Hz) entstehen. Audiotransformatoren, die für auf niedriger Stufe Signale, wie diejenigen von Mikrofonen verwendet sind, schließen häufig magnetische Abschirmung ein, um gegen fremde magnetisch verbundene Signale zu schützen.

Produktionstransformator

Früh haben Audioverstärker Transformatoren für die Kopplung zwischen Stufen verwendet, d. h., um Signal zu übertragen, ohne verschiedene Betriebsstromspannungen zusammen zu verbinden. Es wurde das begriffen Transformatoren haben Verzerrung eingeführt; außerdem haben sie bedeutende frequenzabhängige Phase-Verschiebungen besonders an höheren Frequenzen erzeugt. Die Phase-Verschiebung war an sich nicht problematisch, aber hat es schwierig gemacht, Verzerrung annullierendes negatives Feed-Back, entweder über eine übertragergekoppelte Bühne oder über den ganzen Verstärker einzuführen. Wo sie als eine günstige Weise verwendet wurden, Stufen zu isolieren, während Kopplung signalisiert, konnten Transformatoren durch das Verwenden der Kondensatorkopplung beseitigt werden. Die Transformator-Kopplung die Produktion des Verstärkers zum Lautsprecher hatte jedoch die wichtige Voraussetzung, um den hohen Scheinwiderstand der Produktionsklappen mit dem niedrigen Scheinwiderstand der Lautsprecher zu verbinden. Mit den 1940er Jahren Verstärker von Williamson als ein viel-angesetztes frühes Beispiel wurden Audioverstärker mit bisher der beispiellos niedrigen Verzerrung, mit Designs mit nur einem Transformator, dem Produktionstransformator und großen gesamten negativen Feed-Back erzeugt. Einige Versuche, transformerless Verstärker zu entwerfen, wurden zum Beispiel mit sehr niederohmigen Macht-Trioden (wie die 6080 gemacht, die ursprünglich für die Macht-Regulierung entworfen sind), aber wurden nicht weit verwendet. Das Design von Produktionstransformatoren ist eine kritische Voraussetzung geworden, um niedrige Verzerrung zu erreichen, und sorgfältig bestimmte, teure Bestandteile wurden mit der minimalen innewohnenden Verzerrung und Phase-Verschiebung erzeugt. Das ultrageradlinige Transformator-Design von Blumlein wurde in Verbindung mit den Grundsätzen von Williamson verwendet, pentode oder Balken-Vierpolröhre-Produktionsgeräten erlaubend, die höhere Macht eines pentode zu erzeugen, als eine Triode und niedrigerer Verzerrung als jeder Typ.

Einige frühe Verbindungspunkt-Transistor-Verstärker haben Transformatoren im Signalpfad, sowohl Zwischenbühne als auch Produktion verwendet, aber Halbleiterdesigns wurden mit dem angemessen niedrigen Scheinwiderstand schnell erzeugt, um Lautsprecher zu steuern, ohne Transformatoren zu verwenden, sehr großen Beträgen des Feed-Backs erlaubend, ohne Instabilität angewandt zu werden.

Seit dem Ersatz von thermionischen durch die Halbleiterelektronik werden Signaltransformatoren, einschließlich Produktionstransformatoren, in modernen Audiodesigns selten oder nie verwendet. Einige sehr teure Klappe Audioverstärker werden für die Vakuumtube Audioanhänger erzeugt, und verlangen sie gut bestimmte Produktionstransformatoren.

Messtransformatoren

Messtransformatoren werden verwendet, um Stromspannung und Strom in Systemen der elektrischen Leistung, und für den Macht-Systemschutz und die Kontrolle zu messen. Wo eine Stromspannung oder Strom zu groß sind, um durch ein Instrument günstig verwendet zu werden, kann es zu einem standardisierten niedrigen Wert heruntergeschraubt werden. Messtransformatoren isolieren Maß, Schutz und Kontrollschaltsystem von der hohen Strom- oder Stromspannungsgegenwart auf den Stromkreisen, die messen werden oder kontrolliert.

Ein aktueller Transformator ist ein Transformator, der entworfen ist, um einen Strom in seiner sekundären Rolle zur Verfügung zu stellen, die zum aktuellen Fließen in seiner primären Rolle proportional ist.

Stromspannungstransformatoren (VTs), auch gekennzeichnet als "potenzielle Transformatoren" (PTs), werden entworfen, um ein genau bekanntes Transformationsverhältnis sowohl im Umfang als auch in der Phase, mehr als einer Reihe von Messstromkreis-Scheinwiderständen zu haben. Ein Stromspannungstransformator ist beabsichtigt, um eine unwesentliche Last der Versorgung zu präsentieren, die wird misst. Die niedrige sekundäre Stromspannung erlaubt Schutzrelaisausrüstung und Messgeräten, an niedrigere Stromspannungen bedient zu werden.

Sowohl Strom als auch Stromspannungsmesstransformatoren werden entworfen, um voraussagbare Eigenschaften auf Überlastungen zu haben. Die richtige Operation von überaktuellen Schutzrelais verlangt, dass aktuelle Transformatoren ein voraussagbares Transformationsverhältnis sogar während eines Kurzschließens zur Verfügung stellen.

Klassifikation

Elektrische Maschinen sind allgemein verstehen, um nicht nur das Drehen und die geradlinigen elektromechanischen Maschinen, aber die Transformatoren ebenso einzuschließen. Transformatoren können weiter gemäß solchen Schlüsselrahmen klassifiziert werden, wie folgen Sie:

• Macht-Kapazität: von einem Bruchteil eines Volt-Amperes (VA) zu mehr als eintausend MVA;
• Aufgabe eines Transformators: Dauernd, Kurzarbeit, periodisch auftretend, periodisch, sich ändernd;
• Frequenzreihe: Macht - Audio--, oder Radiofrequenz;
• Stromspannungsklasse: von einigen Volt bis Hunderte von Kilovolt;
• Typ Cooling: (Trocknen Sie und Flüssigkeitsversunken) selbstabgekühlt, gezwungen luftgekühlt; (Flüssigkeitsversunken) hat ölabgekühlt, wasserabgekühlt gezwungen;
• Anwendung: solcher als Macht-Versorgung, das Scheinwiderstand-Zusammenbringen, die Produktionsstromspannung und der aktuelle Ausgleicher oder die Stromkreis-Isolierung;
• Zweck: Vertrieb, Berichtiger, Kreisbogen-Brennofen, Verstärker-Produktion, usw.;
• Grundlegende magnetische Form: Kernform, Schale-Form;
• Unveränderlich-potenzieller Transformator-Deskriptor: Macht, Anstieg, Abwärts-, Isolierung, Hochspannung, niedrige Stromspannung;
• Drei Phase krumme Konfiguration: Autotransformator, Delta, wye, Zickzack;
• Berichtiger hat Konfiguration der Phase-Verschiebung eingegeben: (N-Winden-> P-Puls) 2-wdg-> 6-p, 3-wdg-> 12-p... n-wdg-> [n-1] *6-p; Vieleck; usw.)
• Systemeigenschaften: Unbegründeter, fest niedergelegter, hoher oder niedriger Widerstand hat sich, niedergelegte Reaktanz gegründet;
• Leistungsfähigkeit, Verluste und Regulierung: Erregung, Scheinwiderstand & Gesamtverluste, Widerstand, Reaktanz & Scheinwiderstand-Fall, Regulierung.

Aufbau

Kerne

Lamellierte Stahlkerne

Transformatoren für den Gebrauch an der Macht oder den Audiofrequenzen ließen normalerweise Kerne hohen Durchdringbarkeitssilikonstahls machen. Der Stahl hat eine Durchdringbarkeit oft dieser des freien Raums und des Kerns dient so, um den Magnetisieren-Strom außerordentlich zu reduzieren und den Fluss auf einen Pfad zu beschränken, der nah den windings verbindet. Frühe Transformator-Entwickler haben bald begriffen, dass von festem Eisen gebaute Kerne auf untersagende Wirbelstrom-Verluste hinausgelaufen sind, und ihre Designs diese Wirkung mit Kernen gelindert haben, die aus Bündeln von isolierten Eisenleitungen bestehen. Spätere Designs haben den Kern durch das Stapeln von Schichten der dünnen Stahllamellierung, ein Grundsatz gebaut, der im Gebrauch geblieben ist. Jede Lamellierung wird von seinen Nachbarn durch eine dünne Nichtleiten-Schicht der Isolierung isoliert. Die universale Transformator-Gleichung zeigt eine minimale Querschnittsfläche für den Kern an, um Sättigung zu vermeiden.

Die Wirkung der Lamellierung ist, Wirbel-Ströme auf hoch elliptische Pfade zu beschränken, die wenig Fluss einschließen, und so reduzieren Sie ihren Umfang. Dünnere Lamellierung reduziert Verluste, aber ist mühsamer und teuer, um zu bauen. Dünne Lamellierung wird allgemein auf hohen Frequenztransformatoren mit einigen Typen der sehr dünnen Stahllamellierung verwendet, die fähig ist, bis zu 10 Kilohertz zu bedienen.

Ein allgemeines Design des lamellierten Kerns wird von durchgeschossenen Stapeln von E-shaped mit I-shaped Stücken bedeckten Stahlplatten gemacht, zu seinem Namen des E-I "Transformators" führend. Solch ein Design neigt dazu, mehr Verluste auszustellen, aber ist sehr wirtschaftlich, um zu verfertigen. Der Kürzungskern- oder C-Kerntyp wird durch das Winden eines Stahlstreifens um eine rechteckige Form und dann das Zusammenbinden der Schichten gemacht. Es wird dann in zwei geschnitten, zwei C-Gestalten und den gesammelten Kern durch die Schwergängigkeit der zwei C Hälften zusammen mit einem Stahlriemen bildend. Sie haben den Vorteil, dass der Fluss immer Parallele zu den Metallkörnern orientiert wird, Widerwillen reduzierend.

Eine Remanenz eines Stahlkerns bedeutet, dass sie ein statisches magnetisches Feld behält, wenn Macht entfernt wird. Wenn Macht dann wiederholt angewandt wird, wird das restliche Feld einen hohen Einströmen-Strom verursachen, bis die Wirkung des restlichen Magnetismus gewöhnlich nach einigen Zyklen des angewandten Wechselstroms reduziert wird. Überaktuelle Schutzgeräte wie Sicherungen müssen ausgewählt werden, um diesem harmlosen Einströmen zu erlauben, zu gehen. Auf mit langen, oberirdischen Energieübertragungslinien verbundenen Transformatoren können veranlasste Ströme wegen geomagnetic Störungen während Sonnenstürme Sättigung des Kerns und Operation von Transformator-Schutzgeräten verursachen.

Vertriebstransformatoren können niedrige Verluste ohne Lasten durch das Verwenden von Kernen erreichen, die mit Silikonstahl der hohen Durchdringbarkeit des niedrigen Verlustes oder amorpher (nichtkristallener) Metalllegierung gemacht sind. Die höheren anfänglichen Kosten des Kernmaterials werden über das Leben des Transformators durch seine niedrigeren Verluste an der leichten Last ausgeglichen.

Feste Kerne

Bestäubte Eisenkerne werden in Stromkreisen wie Macht-Bedarf der Schalter-Weise verwendet, der über Hauptfrequenzen und bis zu einigen Zehnen des Kilohertz funktioniert. Diese Materialien verbinden hohe magnetische Durchdringbarkeit mit dem hohen Hauptteil elektrischer spezifischer Widerstand. Für Frequenzen, die sich außer dem VHF-Band ausstrecken, haben von nichtleitenden magnetischen keramischen Materialien gemachte Kerne gerufen ferrites sind üblich. Einige Radiofrequenz-Transformatoren haben auch bewegliche Kerne (manchmal genannt 'Nacktschnecken'), die Anpassung des Kopplungskoeffizienten (und Bandbreite) abgestimmter Radiofrequenz-Stromkreise erlauben.

Kerne von Toroidal

Transformatoren von Toroidal werden um einen ringförmigen Kern gebaut, der, abhängig von der Betriebsfrequenz, von einem langen Streifen von Silikonstahl oder Permalloy-Wunde in eine Rolle, bestäubtes Eisen oder ferrite gemacht wird. Ein Streifen-Aufbau stellt sicher, dass die Korn-Grenzen optimal ausgerichtet werden, die Leistungsfähigkeit des Transformators durch das Reduzieren des Widerwillens des Kerns verbessernd. Die geschlossene Ringgestalt beseitigt dem Aufbau eines E-I Kerns innewohnende Luftlücken. Der Querschnitt durch den Ring ist gewöhnlich quadratische oder rechteckige aber teurere Kerne mit kreisförmigen Querschnitten sind auch verfügbar. Die primären und sekundären Rollen sind häufig Wunde konzentrisch, um die komplette Oberfläche des Kerns zu bedecken. Das minimiert die Länge der Leitung erforderlich, und stellt auch Abschirmung zur Verfügung, um das magnetische Feld des Kerns davon zu minimieren, elektromagnetische Einmischung zu erzeugen.

Transformatoren von Toroidal sind effizienter als die preiswerteren lamellierten Typen E-I für ein ähnliches Macht-Niveau. Andere Vorteile im Vergleich zu Typen E-I, schließen Sie kleinere Größe (ungefähr Hälfte), niedrigeres Gewicht (ungefähr Hälfte), weniger mechanisches Summen ein (sie höher in Audioverstärkern machend), senken Sie magnetisches Außenfeld (über ein Zehntel), laden Sie niedrig Verluste ab (sie effizienter in Hilfsstromkreisen machend), einzelner Bolzen steigende und größere Wahl von Gestalten. Die Hauptnachteile werden höher gekostet und beschränkte Macht-Kapazität (sieh "Klassifikation" oben). Wegen des Mangels an einer restlichen Lücke im magnetischen Pfad, toroidal Transformatoren neigen auch dazu, höheren Einströmen-Strom im Vergleich zu lamellierten Typen E-I auszustellen.

Kerne von Ferrite toroidal werden an höheren Frequenzen normalerweise zwischen einigen Zehnen des Kilohertz zu Hunderten des Megahertz verwendet, um Verluste, physische Größe und Gewicht einer Macht-Versorgung der geschalteten Weise zu reduzieren. Ein Nachteil des toroidal Transformator-Aufbaus ist die höheren Arbeitskosten des Windens. Das ist, weil es notwendig ist, die komplette Länge einer Rolle zu passieren, die sich durch die Kernöffnung jedes Mal windet, wenn eine einzelne Umdrehung zur Rolle hinzugefügt wird. Demzufolge, toroidal Transformatoren sind über Einschaltquoten von einigen kVA ungewöhnlich. Kleine Vertriebstransformatoren können einige der Vorteile eines toroidal Kerns durch das Aufspalten davon und das Zwingen davon offen, dann das Einfügen einer Spule erreichen, die primären und sekundären windings enthält.

Luftkerne

Ein physischer Kern ist nicht ein absolutes Erfordernis und ein fungierender Transformator können einfach durch das Stellen des windings in der Nähe von einander erzeugt werden, eine Einordnung hat einen "Luftkern"-Transformator genannt. Die Luft, die den magnetischen Stromkreis umfasst, ist im Wesentlichen lossless, und so beseitigt ein Luftkerntransformator Verlust wegen der magnetischen Trägheit im Kernmaterial. Die Leckage-Induktanz ist unvermeidlich hoch, auf sehr schlechte Regulierung hinauslaufend, und so sind solche Designs für den Gebrauch im Macht-Vertrieb unpassend. Sie haben jedoch sehr hohe Bandbreite, und werden oft in Radiofrequenz-Anwendungen angestellt, für die ein befriedigender Kopplungskoeffizient durch die sorgfältige Überschneidung auf den primären und sekundären windings aufrechterhalten wird. Sie werden auch für widerhallende Transformatoren wie Rollen von Tesla verwendet, wo sie vernünftig niedrigen Verlust trotz der hohen Leckage-Induktanz erreichen können.

Windings

Das für den windings verwendete Leiten-Material hängt von der Anwendung ab, aber in allen Fällen müssen die individuellen Umdrehungen von einander elektrisch isoliert werden, um sicherzustellen, dass der Strom überall in jeder Umdrehung reist. Für die kleine Macht und Signaltransformatoren, in denen Ströme niedrig sind und ist der potenzielle Unterschied zwischen angrenzenden Umdrehungen klein, die Rollen sind häufig Wunde von der emaillierten Magnet-Leitung wie Leitung von Formvar. Größere Macht-Transformatoren, die an Hochspannungen funktionieren, können Wunde mit rechteckigen Kupferstreifen-Leitern sein, die von ölgesättigtem Papier und Blöcken von pressboard isoliert sind.

Kürzungsansicht durch den Transformator windings.

Weiß: Isolator.

Grüne Spirale: Korn hat Silikonstahl orientiert.

Schwarz: Das Primäre Winden aus Kupfer ohne Sauerstoff gemacht.

Rot: Das Sekundäre Winden.

Spitze ist abgereist: Transformator von Toroidal.

Recht: C-Kern, aber E-Kern würde ähnlich sein. Die schwarzen windings werden aus dem Film gemacht.

Spitze: Ebenso niedrige Kapazität zwischen allen Enden von beiden windings. Da die meisten Kerne mindestens gemäßigt leitend sind, brauchen sie auch Isolierung.

Boden: Die Niedrigste Kapazität für ein Ende des sekundären Windens für Hochspannungstransformatoren der niedrigen Macht erforderlich.

Unten links: Die Verminderung der Leckage-Induktanz würde zur Zunahme der Kapazität führen.

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Hochfrequenztransformatoren, die in den Zehnen zu Hunderten des Kilohertz häufig funktionieren, haben aus der geflochtenen Leitung von Litz gemachten windings die Hautwirkung und Nähe-Wirkungsverluste minimieren. Große Macht-Transformatoren verwenden vielfach gestrandete Leiter ebenso, seitdem sogar an niedrigen Macht-Frequenzen würde der ungleichförmige Vertrieb des Stroms in Hochstromwindings sonst bestehen. Jedes Ufer wird individuell isoliert, und die Ufer werden eingeordnet, so dass an bestimmten Punkten im Winden, oder während des ganzen Windens jeder Teil verschiedene Verhältnispositionen im ganzen Leiter besetzt. Die Umstellung macht das aktuelle Fließen in jedem Ufer des Leiters gleich, und reduziert Wirbel-Strom-Verluste im Winden von sich. Der gestrandete Leiter ist auch flexibler als ein fester Leiter der ähnlichen Größe, Fertigung helfend.

Für Signaltransformatoren kann der windings in einer Weise eingeordnet werden, Leckage-Induktanz und Streukapazität zu minimieren, um Hochfrequenzantwort zu verbessern. Das kann durch das Aufteilen jeder Rolle in Abteilungen und jene Abteilungen getan werden, die in Schichten zwischen den Abteilungen des anderen Windens gelegt sind. Das ist als ein aufgeschoberter Typ bekannt oder hat das Winden durchgeschossen.

Macht-Transformatoren haben häufig innere Verbindungen oder Klapse an Zwischenpunkten auf dem Winden, gewöhnlich auf der höheren Stromspannung krumme Seite zu Stromspannungsregulierungskontrollzwecken. Solche Klapse werden normalerweise, automatische Klaps-Wechsler auf der Last manuell bedient, die, für Kosten und Zuverlässigkeitsrücksichten, zur höheren Macht abgeschätzte oder spezialisierte Transformatoren vorbestellen werden, die Übertragung oder Vertriebsstromkreise oder bestimmte Anwendungslasten wie Brennofen-Transformatoren liefern. Tonfrequenz-Transformatoren, die für den Vertrieb von Audio-zu öffentlichen Adresslautsprechern verwendet sind, haben Klapse, um Anpassung des Scheinwiderstands zu jedem Sprecher zu erlauben. Ein Zentrum-geklopfter Transformator wird häufig in der Produktionsbühne eines Audiomacht-Verstärkers in einem Stromkreis des Stoß-Ziehens verwendet. Modulationstransformatoren in Sendern von AM sind sehr ähnlich.

Bestimmte Transformatoren ließen den windings durch Epoxydharz-Harz schützen. Indem man den Transformator mit Epoxydharz unter einem Vakuum sättigt, kann man Lufträume innerhalb des windings mit Epoxydharz ersetzen, so den windings siegelnd und helfend, die mögliche Bildung der Korona und Absorption des Schmutzes oder Wassers zu verhindern. Das erzeugt Transformatoren, die zu feuchten oder schmutzigen Umgebungen, aber an vergrößerten Produktionskosten mehr passend sind.

Das Abkühlen

Obwohl es für ölgefüllte Transformatoren ziemlich üblich ist, heute in der Operation wegen mehr als fünfzig Jahre hoher Temperaturschäden krumme Isolierung gewesen zu sein, wird die akzeptierte Faustregel, die diese Transformator-Lebenserwartung ist, für jeden 8 Grad C Zunahme in der Betriebstemperatur halbiert. Am niedrigeren Ende der Macht-Schätzungsreihe werden trockene und Flüssigkeitsversunkene Transformatoren häufig durch die natürliche Konvektion und Strahlenhitzeverschwendung selbstabgekühlt. Als Macht-Einschaltquoten zunehmen, werden Transformatoren häufig durch solche anderen Mittel als erzwungene Luftkühlung, das mit der Kraftölabkühlen, Wasserabkühlen, oder Kombinationen von diesen abgekühlt. Das dielectic Kühlmittel hat in vielen verwendet Außendienstprogramm und Industriediensttransformatoren sind Transformator-Öl, das sowohl abkühlt als auch den windings isoliert. Transformator-Öl ist ein hoch raffiniertes Mineralöl, das von Natur aus thermisch hilft, krumme Leiter-Isolierung, normalerweise Papier, innerhalb der annehmbaren Isolierungstemperatur geltende Beschränkungen zu stabilisieren. Jedoch ist das Hitzeeliminierungsproblem zum ganzen elektrischen solchem Apparat zentral, dass im Fall vom hohen Wert transfomer Vermögen das häufig in einem Bedürfnis übersetzt, zu kontrollieren, zu modellieren, sagen Sie voraus und führen Sie Öl und krumme Leiter-Isolierungstemperaturbedingungen unter dem Verändern, vielleicht schwierig, Macht-Laden-Bedingungen. GeFlüssigkeitsfüllte Innentransformatoren sind durch das Gebäude von Regulierungen in vielen Rechtsprechungen erforderlich, um eine nicht entzündbare Flüssigkeit entweder zu verwenden oder in feuerwiderstandsfähigen Zimmern gelegen zu werden. Luftgekühlte trockene Transformatoren werden für Innenanwendungen sogar bei Höchsteinschaltquoten bevorzugt, wo ölabgekühlter Aufbau mehr wirtschaftlich sein würde, weil ihre Kosten durch die reduzierten Bauaufbaukosten ausgeglichen werden.

Die ölgefüllte Zisterne hat häufig Heizkörper, durch die das Öl durch die natürliche Konvektion zirkuliert. Einige große Transformatoren verwenden elektrisch bediente Fächer oder Pumpen für erzwungene Luft oder das Erzwungen-Ölabkühlen oder heizen Ex-Wechsler-basiertes Wasserabkühlen. Ölgefüllte Transformatoren erleben verlängerte trocknende Prozesse, um sicherzustellen, dass der Transformator völlig frei vom Wasserdampf ist, bevor das kühl werdende Öl eingeführt wird. Das hilft, elektrische Depression unter der Last zu verhindern. Ölgefüllte Transformatoren können mit Relais von Buchholz ausgestattet werden, die Benzin entdecken, das während des inneren Funkens und schnell de-energize der Transformator entwickelt ist, um katastrophalen Misserfolg abzuwenden. Ölgefüllte Transformatoren können scheitern, und Brandwunde zerspringen, Macht-Ausfälle und Verluste verursachend. Installationen von ölgefüllten Transformatoren schließen gewöhnlich Feuerschutz-Maßnahmen wie Wände, Öleindämmung und Feuerunterdrückungssprinkleranlagen ein.

Polychlorte biphenyls haben Eigenschaften, die einmal ihren Gebrauch als ein dielectic Kühlmittel bevorzugt haben, obwohl Sorgen über ihre Umweltfortsetzung zu einem weit verbreiteten Verbot ihres Gebrauches geführt haben. Heute können nichttoxische, stabile Silikon-basierte Öle oder fluorinated Kohlenwasserstoffe verwendet werden, wo der Aufwand einer feuerwiderstandsfähigen Flüssigkeit zusätzliche Baukosten für ein Transformator-Gewölbe ausgleicht. Vor 1977 können sogar Transformatoren, die nur mit Mineralölen nominell gefüllt wurden, auch mit polychloriertem biphenyls an 10-20 ppm verseucht worden sein. Seit Mineralöl und PCB flüssiger Mischung konnte Wartungsausrüstung, die sowohl für PCB als auch für ölgefüllte Transformatoren verwendet ist, kleine Beträge von PCB vortragen, ölgefüllte Transformatoren verseuchend.

Einige "trockene" Transformatoren (keine Flüssigkeit enthaltend), werden in gesiegelten, unter Druck gesetzten Zisternen eingeschlossen und durch den Stickstoff oder Schwefel hexafluoride Benzin abgekühlt.

Experimentelle Macht-Transformatoren in der 2 MVA-Reihe sind mit dem Superleiten windings gebaut worden, der die Kupferverluste, aber nicht den Kernstahlverlust beseitigt. Diese werden durch den flüssigen Stickstoff oder das Helium abgekühlt.

Isolierungstrockner

Der Aufbau von ölgefüllten Transformatoren verlangt, dass die Isolierung, die den windings bedeckt, gründlich ausgetrocknet wird, bevor das Öl eingeführt wird. Es gibt mehrere verschiedene Methoden zu trocknen. Üblich für alle ist, dass sie in der Vakuumumgebung ausgeführt werden. Das Vakuum macht es schwierig, Energie (Hitze) der Isolierung zu übertragen. Dafür gibt es mehrere verschiedene Methoden. Der traditionelle Trockner wird durch das Zirkulieren heißer Luft über den aktiven Teil getan, und wiederholen Sie das mit Perioden des Trockners des Heißluftvakuums (HAV) periodisch. Üblicher für größere Transformatoren soll verwenden hat Lösungsmittel verdampft, das sich auf dem kälteren aktiven Teil verdichtet. Der Vorteil ist, dass der komplette Prozess am niedrigeren Druck und ohne Einfluss von zusätzlichem Sauerstoff ausgeführt werden kann. Dieser Prozess wird mit dem Dampf phasigen Trockner (VPD) allgemein genannt.

Für Vertriebstransformatoren, die kleiner sind und ein kleineres Isolierungsgewicht haben, kann Widerstand-Heizung verwendet werden. Das ist eine Methode, wo Strom im windings eingespritzt wird, um die Isolierung zu heizen. Der Vorteil ist, dass die Heizung sehr gut kontrolliert werden kann und es effiziente Energie ist. Die Methode wird niederfrequente Heizung (LFH) genannt, da der Strom an einer viel niedrigeren Frequenz eingespritzt wird als der Nominalwert des Bratrostes, der normalerweise 50 oder 60 Hz ist. Eine niedrigere Frequenz reduziert die Wirkung der Induktanz im Transformator, so musste die Stromspannung den Strom veranlassen, kann reduziert werden. Der LFH trocknende Methode wird auch für den Dienst von älteren Transformatoren verwendet.

Terminals

Sehr kleine Transformatoren werden Leitung haben führt verbunden direkt mit den Enden der Rollen und herausgebracht zur Basis der Einheit für Stromkreis-Verbindungen. Größere Transformatoren können schwere zugeriegelte Terminals haben, Busbars oder Hochspannung haben bushings isoliert, der aus Polymern oder Porzellan gemacht ist. Groß buschig zu sein, kann eine komplizierte Struktur sein, da er sorgfältige Kontrolle des elektrischen Feldanstiegs zur Verfügung stellen muss, ohne den Transformator Öl durchlassen zu lassen.

Anwendungen

Eine Hauptanwendung von Transformatoren soll Stromspannung vor dem Übertragen der elektrischen Energie über lange Entfernungen durch Leitungen vergrößern. Leitungen haben Widerstand und so zerstreuen Sie elektrische Energie an einer Rate, die zum Quadrat des Stroms durch die Leitung proportional ist. Durch das Umwandeln der elektrischen Leistung in eine Hochspannung (und deshalb niedriger Strom) Form für die Übertragung und zurück wieder später ermöglichen Transformatoren wirtschaftliche Übertragung der Macht über lange Entfernungen. Folglich haben Transformatoren die Elektrizitätsversorgungsindustrie gestaltet, Generation erlaubend, entfernt von Punkten der Nachfrage gelegen zu werden. Alle außer einem winzigen Bruchteil der elektrischen Leistung in der Welt haben eine Reihe von Transformatoren durchgeführt, als sie den Verbraucher erreicht.

Transformatoren werden auch umfassend in elektronischen Produkten verwendet, um die Versorgungsstromspannung zu einem Niveau zu verzögern, das für die niedrigen Stromspannungsstromkreise passend ist, die sie enthalten. Der Transformator isoliert auch elektrisch den Endbenutzer vom Kontakt mit der Versorgungsstromspannung.

Signal und Audiotransformatoren werden verwendet, um Stufen von Verstärkern zu verbinden und Geräte wie Mikrofone zu vergleichen und Spieler zum Eingang von Verstärkern zu registrieren. Audiotransformatoren haben Telefonstromkreisen erlaubt, ein Zweiwegegespräch über ein einzelnes Paar von Leitungen fortzusetzen. Ein balun Transformator wandelt ein Signal um, in dem Verweise angebracht wird, um sich zu einem Signal zu gründen, das Stromspannungen erwogen hat, um sich, solcher als zwischen Außenkabeln und inneren Stromkreisen zu gründen.

Der Grundsatz des offenen Stromkreises ist (ausgeladen geworden) Transformator wird für die Charakterisierung von weichen magnetischen Materialien zum Beispiel in der international standardisierten Rahmenmethode von Epstein weit verwendet.

Siehe auch

• Elektromagnetismus
• Induktor
• Polyphase-System
• Lastprofil
• Transformator-Typen
• Das Gesetz von Faraday der Induktion
• Elektrische Hilfsstation
• Magnetischer Kern
• Geomagnetic stürmen
• Kondensatorstromspannungstransformator
• Paraehemaliger
• Rectiformer

Referenzen

• Hammond, John Winthrop. Männer und Volt, die Geschichte des General Electric, haben 1941 durch J.B.Lippincott veröffentlicht. Zitate: Design, frühe Typen - 106-107; Design, William Stanley, zuerst gebaut - 178; ölversunken, hat Gebrauch - 238 begonnen.

Links

• Transformatoren - interaktiver javanischer Tutorenkurs nationales hohes magnetisches Feldlaboratorium
• Innerhalb von Transformatoren, die von J. B. Calvert, von der Denver Universität zusammengesetzt sind
• Das Verstehen von Transformatoren: Eigenschaften und Beschränkungen aus der Anpassungszeitschrift
• 3 Phase-Transformator-Information und Aufbau — Die 3 Phase-Macht-Quellenseite
• Einführung in aktuelle Transformatoren
• Java applet des Transformators
• HD Videotutorenkurs auf Transformatoren
• Dreiphasige Transformator-Stromkreise von Allen Über Stromkreise
• Bibliografie von Transformator-Büchern durch nachmittags Balma, vom IEEE Transformator-Komitee