Na pitanje što je električna mreža odmah će imenovati osobu bez inženjerskog obrazovanja nekoliko njegovih karakterističnih sastavnica, među kojima će se gotovo sigurno spomenuti transformator. Ako se takva osoba kod kuće neprestano susreće sa žicama i utičnicama, tada zna za transformator iz kabine transformatora i iz onog karakterističnog zujanja koje se čuje iza zatvorenih vrata.
Pa zašto je ova komponenta električne mreže toliko popularna i kako djeluje? Drugi dio pitanja daleko je od suvišnog. transformator nema intuitivnih i poznatih pokretnih dijelova.
Osnovni fizikalni procesi u transformatoru
Električna mreža za bilo koju svrhu temelji se na korištenju električne energije za izvođenje mehaničkih radova (elektroenergetika) i prijenos podataka (telekomunikacije). Ova energija može postojati u obliku dva polja: električnog i magnetskog.
Električna i magnetska polja usko su povezana. Poznato je da metal sadrži velik broj slobodnih elektrona, koji određuju njegovu visoku vodljivost. Ako se metalni predmet drži kroz magnetsko polje, elektroni se kreću s njim, što znači pojavu električne struje. Važno je da je ovaj proces reverzibilan, tj. električna struja stvara magnetsko polje oko vodiča.
Sad zamislimo da u određenom paru žica 1-2 postoji električna struja I. Tada je, pod uvjetom da je ova struja I promjenjiva, moguće postići pojavu struje i / ili napona u drugoj par žica 3 - 4, pod uvjetom da ti parovi međusobno komuniciraju putem električne ili / ili magnetske energije polja. Slika 1 prikazuje ove procese u shematskom obliku.
Dakle, postaje moguće implementirati vezu između dva različita kruga strujnog toka bez njihove izravne međusobne veze.
Primarni (vodiči 1 i 2) i sekundarni (vodiči 3 i 4) kruga prikladno su izrađeni u obliku namota. Tada se omjer struja i napona u primarnom i sekundarnom krugu u potpunosti određuje brojem zavoja primarni i sekundarni namoti, što, pak, znači mogućnost stvaranja strujnog transformatora (pretvarača) i napon.
Uz to, sam proces transformacije prikladno je organiziran kroz magnetsku komponentu elektromagnetskog polja.
Povećanje učinkovitosti transformatora
U procesu prijenosa elektromagnetske energije s primarnog namota na sekundarni, uključene su samo one silnice magnetskog polja koje sijeku zavoje sekundarnog namota. Uzimajući u obzir ovu značajku, tzv. jezgra izrađena od električnog čelika, koja stvara osjetno niži otpor magnetskom polju u odnosu na zrak.
Kao rezultat toga, silnice magnetskog polja stvorene primarnim namotom uglavnom prolaze kroz jezgru i djeluju u interakciji sa sekundarnim namotom, slika 2. To, inače, objašnjava drugo ime jezgre kao magnetski krug.
Dizajn jezgre
Prvi primjeri jezgrenih transformatora imali su značajne gubitke, koji su uzrokovani tzv. vrtložne struje. Oni su nastali zbog činjenice da izmjenično magnetsko polje stvara struje ne samo u sekundarnom namotu, već i u samoj jezgri.
Da bi se suzbio taj neželjeni učinak, jezgra se sastavlja od tankih ploča, koje su izolirane duž ravnine dodira. Slika 3 shematski prikazuje potiskivanje vrtložnih struja pri prijelazu na takav dizajn.
p.s. Da biste proširili vidike i moguće daljnje čitanje, preporučujem vam pročitati moj članak - https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html