Trafo arengulugu

Jul 15, 2021

Jäta sõnum

Faraday leiutas&", induktiivsussilmu &"; 29. augustil 1831 nimetati&"Faraday induktsioonpooliks &", mis oli tegelikult maailma&trafo esimene prototüüp. Kuid Faraday kasutas seda ainult elektromagnetilise induktsiooni põhimõtte demonstreerimiseks ja ei kaalunud selle praktilist kasutamist.


1881. aastal demonstreerisid Lucien Gaulard ja John Dixon Gibbs seadet nimega &, sekundaarne käsigeneraator &, Londonis ja kasutas seda tehnoloogiat, mis müüdi USA-s Westinghouse'ile, see võib olla esimene praktiline trafo, kuid see pole kõige varasem trafo.


1884. aastal demonstreerisid Lusson Golar ja John Dixon Gibbs Itaalias Torinos elektrivarustust kasutavat varustust. Varased trafod kasutasid lineaarseid südamikke, mis hiljem asendati tõhusamate toroidsete südamikega.


Westinghouse'i insener William Steinley ehitas esimese praktilise trafo 1885. aastal pärast trafo patendi ostmist George Westinghouse'ilt, Lucent Golarilt ja John Dixon Gibbsilt. trafo. Hiljem tehti trafo südamik E-kujuliste rauast lehtede virnastamise teel ja ärilist kasutamist alustati 1886. aastal.


Trafo muundamise põhimõtte avastas esmakordselt Faraday, kuid seda hakati praktikas kasutama alles 1880. aastatel. Võistluses, et elektrijaamad peaksid väljastama alalis- ja vahelduvvoolu, on üks selle eelisest võime kasutada trafosid vahelduvvoolu jaoks. Trafo suudab elektrienergia muundada kõrgepinge- ja madalvooluvormiks ning seejärel muundada selle tagasi, vähendades seeläbi oluliselt elektrienergia kadu ülekandeprotsessis, muutes elektrienergia majandusliku ülekandekauguse kaugemaks. Nii saab elektrijaamu ehitada elektritarbimisest kaugele. Suurem osa maailma elektrist jõuab kasutajani pärast mitut teisendust.

Trafo koosneb rauast südamikust (või magnet südamikust) ja mähisest. Mähisel on kaks või enam mähist. Toiteallikaga ühendatud mähist nimetatakse primaarmähiseks ja ülejäänud mähiseid sekundaarmähiseks. See võib muuta vahelduvpinge, voolu ja takistuse. Lihtsaim rauast südamikuga trafo koosneb pehmest magnetilisest materjalist rauast südamikust ja kahest rauasüdamiku varrukatega ebavõrdsete pööretega rullist, nagu joonisel näidatud.


Raudsüdamiku ülesanne on tugevdada kahe mähise vahelist magnetilist sidet. Rauda pöörisvoolu ja hüstereesi kadude vähendamiseks lamineeritakse rauast südamik värvitud räniterasest lehtedega; kahe mähise vahel puudub elektriline ühendus ja poolid on keritud isoleeritud vasktraatide (või alumiiniumtraatide) abil. Üht vahelduvvooluga ühendatud mähist nimetatakse primaarmähiseks (või primaarmähiseks) ja teist elektriseadmega ühendatud mähist sekundaarmähiseks (või sekundaarmähiseks). Tegelik trafo on väga keeruline ja paratamatult on vaskkaod (mähise takistuse kuumutamine), raua kadu (rauast südamiku kuumutamine) ja magnetlekkeid (magnetiline induktsioontraat on õhuga suletud) jne. Arutelu lihtsustamiseks on ainult ideaalne trafo on siin kasutusel. Ideaalse trafo rajamise tingimused on: lekkevoo ignoreerimine, primaarse ja sekundaarse mähise takistuse ignoreerimine, südamiku kadumise ignoreerimine ja tühikäigu (primaarmähises oleva voolu sekundaarseks pool on avatud). Näiteks kui toitetrafo töötab täiskoormusel (sekundaarmähise nimiväljundvõimsus), on see ideaalse trafo olukorra lähedal.


Trafod on staatilised elektriseadmed, mis on valmistatud elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel. Kui trafo primaarmähis on ühendatud vahelduvvoolu toiteallikaga, tekib südamikus vahelduv magnetvoo ja vahelduv magnet tähistatakse by. Primaar- ja sekundaarmähistes olev φ on sama ja φ on ka lihtne harmooniline funktsioon, väljendatuna φ=φmsinωt. Faraday' elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt on indutseeritud elektromotoorjõud primaar- ja sekundaarmähistes e1=-N1dφ / dt, e2=-N2dφ / dt. Valemis on N1 ja N2 primaarse ja sekundaarse mähise pöörete arv. Jooniselt on näha, et U1=-e1, U2=e2 (primaarmähise füüsikalist suurust tähistab alaindeks 1 ja sekundaarmähise füüsikalist suurust alaindeks 2), kompleksefektiivne väärtus on U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Olgu k=N1 / N2, mis on trafo teisendussuhe. Ülaltoodud valemi järgi on U1 / U2=-N1 / N2=-k, see tähendab, et trafo efektiivväärtuse suhe' primaar- ja sekundaarmähise pinge on võrdne selle pöörete suhte ja faasiga primaarmähise ja sekundaarmähise pinge erinevus on π.