Trafo - Transformer
Bir transformatör a, pasif bileşen bir elektrik devresinden bir elektrik enerjisi veya birden fazla transfer devreleri . Transformatörün herhangi bir bobinindeki değişen bir akım , transformatörün çekirdeğinde, aynı çekirdek etrafına sarılmış diğer bobinler boyunca değişen bir elektromotor kuvveti indükleyen değişken bir manyetik akı üretir . Elektrik enerjisi, iki devre arasında metalik (iletken) bir bağlantı olmadan ayrı bobinler arasında aktarılabilir. Faraday'ın 1831'de keşfedilen indüksiyon yasası , bobin tarafından çevrelenen değişen bir manyetik akı nedeniyle herhangi bir bobindeki indüklenen voltaj etkisini açıklar.
Transformatörler en yaygın olarak , elektrik gücü uygulamalarında yüksek akımda (bir yükseltici transformatör) düşük AC voltajlarını artırmak veya düşük akımda (bir düşürücü transformatör) yüksek AC voltajlarını düşürmek ve sinyal işleme devrelerinin aşamalarını birleştirmek için kullanılır. . Transformatörler ayrıca, elektriksel olarak birbirine bağlanmamış ayrı bobinlerle, voltajın çıkış voltajına eşit olduğu izolasyon için de kullanılabilir. 1885'te ilk sabit potansiyel transformatörün icadından bu yana , transformatörler alternatif akım elektrik gücünün iletimi , dağıtımı ve kullanımı için gerekli hale geldi . Elektronik ve elektrik güç uygulamalarında çok çeşitli trafo tasarımlarına rastlanmaktadır. Transformatörlerin boyutları, hacim olarak bir santimetreküpten küçük RF transformatörlerinden, güç şebekesini birbirine bağlamak için kullanılan yüzlerce ton ağırlığındaki birimlere kadar değişir .
Prensipler
İdeal transformatör
İdeal bir transformatör, kayıpsız ve mükemmel bir şekilde bağlanmış teorik bir doğrusal transformatördür . Mükemmel bağlantı, sonsuz yüksek çekirdek manyetik geçirgenliği ve sargı endüktansları ve sıfır net manyetomotor kuvveti (yani i p n p - i s n s = 0) anlamına gelir.
Transformatörün birincil sargısındaki değişken bir akım, ikincil sargı tarafından da çevrelenen transformatör çekirdeğinde değişken bir manyetik akı oluşturmaya çalışır. İkincil sargıdaki bu değişken akı, ikincil sargıda elektromanyetik indüksiyon nedeniyle değişen bir elektromotor kuvveti (EMF, voltaj) indükler ve bu şekilde üretilen ikincil akım, Lenz yasasına göre birincil sargı tarafından üretilene eşit ve zıt bir akı oluşturur. .
Sargılar, sonsuz yüksek manyetik geçirgenliğe sahip bir çekirdek etrafına sarılır, böylece tüm manyetik akı hem birincil hem de ikincil sargılardan geçer. Birincil sargıya bağlı bir voltaj kaynağı ve ikincil sargıya bağlı bir yük ile, transformatör akımları belirtilen yönlerde akar ve çekirdek manyetomotor kuvveti sıfıra döner.
Faraday yasasına göre , aynı manyetik akı ideal bir transformatörde hem birincil hem de ikincil sargılardan geçtiğinden, her sargıda sargı sayısına orantılı bir voltaj indüklenir. Transformatör sargı gerilimi oranı, sargı dönüşleri oranı ile doğru orantılıdır.
Eq'de gösterilen ideal transformatör kimliği . Şekil 5, gerilim oranı ve sargı dönüşleri oranının her ikisi de karşılık gelen akım oranı ile ters orantılı olduğu, tipik ticari transformatör için makul bir yaklaşımdır.
Birincil devreye atıfta bulunulan yük empedansı , ikincil devre yük empedansının karesi dönüş oranına eşittir.
Gerçek trafo
İdeal transformatörden sapmalar
İdeal transformatör modeli, gerçek transformatörlerin aşağıdaki temel doğrusal yönlerini ihmal eder:
(a) Toplu olarak mıknatıslayıcı akım kayıpları olarak adlandırılan çekirdek kayıpları, aşağıdakilerden oluşur:
- Transformatör çekirdeğindeki doğrusal olmayan manyetik etkilerden kaynaklanan histerezis kayıpları ve
- Transformatörün uygulanan geriliminin karesiyle orantılı olan çekirdekte joule ısınmasına bağlı girdap akımı kayıpları.
(b) İdeal modelin aksine, gerçek bir transformatördeki sargılar aşağıdakilerle ilişkili sıfır olmayan dirençlere ve endüktanslara sahiptir:
- Birincil ve ikincil sargılarda direnç nedeniyle Joule kayıpları
- Çekirdekten kaçan ve yalnızca birincil ve ikincil reaktif empedansla sonuçlanan bir sargıdan geçen sızıntı akısı.
(c) elektrik alanı dağılımından dolayı bir indüktöre benzer , parazitik kapasitans ve kendi kendine rezonans fenomeni. Üç tür parazitik kapasitans genellikle dikkate alınır ve kapalı döngü denklemleri sağlanır
- Herhangi bir katmandaki bitişik dönüşler arasındaki kapasite;
- Bitişik katmanlar arasındaki kapasite;
- Çekirdek ve çekirdeğe bitişik katman (lar) arasındaki kapasite;
Kapasitansın transformatör modeline dahil edilmesi karmaşıktır ve nadiren denenir; 'gerçek' transformatör model eşdeğer devre aşağıda gösterilen parazit kapasitans içermez. Bununla birlikte, kapasitans etkisi, açık devre endüktansı, yani ikincil devre açıkken bir birincil sargının endüktansı, ikincil sargı kısa devre olduğunda bir kısa devre endüktansı ile karşılaştırılarak ölçülebilir.
Kaçak akım
İdeal transformatör modeli, birincil sargı tarafından üretilen tüm akının kendisi dahil her sargının tüm dönüşlerini birbirine bağladığını varsayar. Uygulamada, bazı akı, onu sargıların dışına çıkaran yollardan geçer. Bu gibi akış olarak adlandırılmaktadır kaçak fluks ve sonuçlanır sızıntı indüktansından içinde seri karşılıklı bağlanmış transformatör sargısı ile. Sızıntı akısı, enerjinin dönüşümlü olarak manyetik alanlarda depolanması ve güç kaynağının her döngüsünde boşaltılmasıyla sonuçlanır. Doğrudan bir güç kaybı değildir, ancak düşük voltaj regülasyonuna neden olarak ikincil voltajın, özellikle ağır yük altında birincil voltajla doğru orantılı olmamasına neden olur. Transformatörler bu nedenle normalde çok düşük kaçak endüktansa sahip olacak şekilde tasarlanır.
Bazı uygulamalarda artan sızıntı istenir ve uzun manyetik yollar, hava boşlukları veya manyetik baypas şöntleri, sağlayacağı kısa devre akımını sınırlamak için bir transformatör tasarımına kasıtlı olarak dahil edilebilir . Sızdıran transformatörler, elektrik arkları , cıva ve sodyum buharlı lambalar ve neon tabelalar gibi negatif direnç sergileyen yükleri beslemek için veya elektrik ark kaynakçıları gibi periyodik olarak kısa devre olan yükleri güvenli bir şekilde taşımak için kullanılabilir .
Hava boşlukları, bir transformatörün, özellikle sargılarda akan bir DC bileşenine sahip devrelerdeki ses frekansı transformatörlerinin doymasını önlemek için de kullanılır. Bir doyurulabilir reaktör kontrol alternatif akım çekirdeğin doygunluk patlatır.
Kaçak endüktans bilgisi, transformatörler paralel olarak çalıştırıldığında da yararlıdır. Eğer gösterilebilir yüzde empedans ve ilgili sargı sızıntı reaktansı-için-direnci ( X / R, iki transformatörlerin) oranı aynıydı, transformatörler, kendi değerlendirmesi ile orantılı olarak yük gücünü paylaşmak olacaktır. Bununla birlikte, ticari transformatörlerin empedans toleransları önemlidir. Ayrıca, farklı kapasite transformatörlerinin empedansı ve X / R oranı değişme eğilimindedir.
Eşdeğer devre
Diyagrama atıfta bulunarak, pratik bir transformatörün fiziksel davranışı, ideal bir transformatörü içerebilen eşdeğer bir devre modeli ile temsil edilebilir.
Sargı jul kayıpları ve kaçak reaktansları, modelin aşağıdaki seri döngü empedansları ile temsil edilir:
- Birincil sargı: R P , X P
- İkincil sarım: R, S , X, S .
Devre eşdeğerlik dönüşüm Normal şartlar altında, R, S ve X, S , genellikle oranı kare dönüşler (bu empedanslar çarparak primer tarafına sevk uygulamada olan K P / N G ) 2 = bir 2 .
Çekirdek kaybı ve reaktans, modelin aşağıdaki şönt bacak empedansları ile temsil edilir:
- Çekirdek veya demir kayıpları: R C
- Mıknatıslama reaktans: X, M .
R C ve X M , topluca modelin mıknatıslayıcı dalı olarak adlandırılır .
Çekirdek kayıpları çoğunlukla çekirdekteki histerezis ve girdap akımı etkilerinden kaynaklanır ve belirli bir frekansta işlem için çekirdek akısının karesiyle orantılıdır. Sonlu geçirgenlik çekirdek mıknatıslanma akım gerektirir I M çekirdek karşılıklı akı muhafaza etmek. Mıknatıslanma akımı, akı ile aynı fazdadır, ikisi arasındaki ilişki doygunluk etkilerinden dolayı doğrusal değildir. Bununla birlikte, gösterilen eşdeğer devrenin tüm empedansları tanım gereği doğrusaldır ve bu tür doğrusal olmayan etkiler tipik olarak transformatör eşdeğer devrelerinde yansıtılmaz. İle sinüsoidal kaynağı, temel akış, 90 ° ile indüklenen EMF kalmaktadır. Açık devreli sekonder sargı ile, mıknatıslama branş akımı I 0 , trafo yüksüz akımına eşittir.
Ortaya çıkan model, bazen doğrusallık varsayımlarına dayanan 'tam' eşdeğer devre olarak adlandırılsa da , bir dizi yaklaşımı muhafaza eder. Mıknatıslanma dal empedansının nispeten yüksek olduğu ve dalı birincil empedansların soluna kaydırarak analiz basitleştirilebilir. Bu, hatayı ortaya çıkarır, ancak iki seri empedans olarak basit toplamayla birincil ve referans ikincil dirençlerin ve reaktansların kombinasyonuna izin verir.
Trafo EMF denklemi
Çekirdekteki akı tamamen sinüzoidal ise , sargının rms voltajı E rms ile besleme frekansı f , dönüş sayısı N , m 2'deki çekirdek kesit alanı a ve tepe manyetik akı yoğunluğu arasındaki ilişki B tepe Wb / m 2 veya T (tesla) genel EMF aşağıdaki denklem ile verilir:
Polarite
Trafo sargılarının bağıl polaritesini tanımlamak için genellikle trafo devre şemalarında, isim plakalarında veya terminal işaretlerinde bir nokta kuralı kullanılır. Birincil sargının 'nokta' ucuna giren pozitif olarak artan anlık akım, ikincil sargının 'nokta' ucundan çıkan pozitif polarite voltajını indükler. Elektrik güç sistemlerinde kullanılan üç fazlı transformatörlerde, terminalleri arasındaki faz ilişkilerini gösteren bir isim plakası olacaktır. Bu, bir fazör diyagramı şeklinde olabilir veya her sargı için dahili bağlantı türünü (yıldız veya delta) göstermek için bir alfa-sayısal kod kullanabilir.
Frekansın etkisi
Belirli bir akıda bir transformatörün EMF'si frekansla artar. Daha yüksek frekanslarda çalışarak, transformatörler fiziksel olarak daha kompakt olabilir, çünkü belirli bir çekirdek doygunluğa ulaşmadan daha fazla güç aktarabilir ve aynı empedansı elde etmek için daha az dönüş gerekir. Ancak çekirdek kaybı ve iletken yüzey etkisi gibi özellikler de frekansla artar. Uçak ve askeri teçhizat, çekirdek ve sargı ağırlığını azaltan 400 Hz güç kaynakları kullanır. Tersine, bazı demiryolu elektrifikasyon sistemleri için kullanılan frekanslar, esas olarak erken elektrik çekiş motorlarının sınırlamalarıyla ilgili tarihsel nedenlerden ötürü normal kullanım frekanslarından (50-60 Hz) çok daha düşüktü (örneğin, 16.7 Hz ve 25 Hz) . Sonuç olarak, yüksek üst hat voltajlarını düşürmek için kullanılan transformatörler, aynı güç oranı için daha yüksek frekanslar için gerekenden çok daha büyük ve daha ağırdı.
Bir transformatörün tasarlanmış voltajında ancak amaçlanandan daha yüksek bir frekansta çalıştırılması, mıknatıslama akımının düşmesine neden olacaktır. Daha düşük bir frekansta, mıknatıslama akımı artacaktır. Büyük bir transformatörün tasarım frekansının dışında çalıştırılması, güvenli çalışmanın pratik olup olmadığını belirlemek için voltajların, kayıpların ve soğutmanın değerlendirilmesini gerektirebilir. Transformatörlerin, anma frekansından daha yüksek aşırı gerilimden transformatörü korumak için koruyucu rölelere ihtiyacı olabilir .
Bir örnek, farklı elektrik standartlarına sahip bölgelerde çalışan çok sayıda elektrikli elektrik birimi ve yüksek hızlı tren hizmeti için kullanılan çekiş trafolarıdır . Dönüştürücü ekipmanı ve çekiş transformatörleri, farklı giriş frekanslarını ve voltajı barındırmalıdır (50 Hz'den 16,7 Hz'ye kadar değişen ve 25 kV'a kadar derecelendirilmiş).
Çok daha yüksek frekanslarda, gerekli olan transformatör çekirdek boyutu önemli ölçüde düşer: fiziksel olarak küçük bir transformatör, şebeke frekansında büyük bir demir çekirdek gerektiren güç seviyelerinin üstesinden gelebilir. Anahtarlamalı güç yarı iletken cihazlarının geliştirilmesi, anahtarlamalı güç kaynaklarını yüksek bir frekans oluşturmak için uygun hale getirdi , ardından voltaj seviyesini küçük bir transformatörle değiştirdi.
Büyük güç transformatörleri, anahtarlama veya yıldırım gibi yüksek frekanslı bileşenlere sahip geçici gerilimler nedeniyle yalıtım arızasına karşı savunmasızdır.
Enerji kayıpları
Transformatör enerji kayıplarına sargı ve çekirdek kayıpları hakimdir. Transformatörlerin verimliliği, artan transformatör kapasitesi ile gelişme eğilimindedir. Tipik dağıtım transformatörlerinin verimliliği yaklaşık yüzde 98 ile 99 arasındadır.
Transformatör kayıpları yüke göre değiştiğinden, yüksüz kayıp, tam yük kaybı, yarı yük kaybı vb. Histerez ve girdap akımı kayıpları tüm yük seviyelerinde sabittir ve yüksüz durumda hakim olurken, yük arttıkça sargı kaybı artar. Yüksüz kayıp önemli olabilir, böylece boşta olan bir transformatör bile elektrik beslemesinde bir drenaj oluşturur. Tasarımı enerji etkin transformatörler daha düşük kayıp için daha geniş bir çekirdek, iyi kalitede gerektirir silikon çelik , ya da şekilsiz çelik ilk maliyeti artan çekirdek ve daha kalın kablo için. Yapım seçimi, ilk maliyet ile işletme maliyeti arasında bir değiş tokuşu temsil eder .
Transformatör kayıpları şunlardan kaynaklanır:
- Sargı joule kayıpları
- Bir sargının iletkeninden akan akım , telin direncinden dolayı joule ısınmasına neden olur . Frekans arttıkça, cilt etkisi ve yakınlık etkisi , sargının direncinin ve dolayısıyla kayıpların artmasına neden olur.
- Çekirdek kayıplar
-
- Histerezis kayıpları
- Manyetik alan her tersine çevrildiğinde, çelik içindeki manyetik alanların hareketinden kaynaklanan çekirdek içindeki histerezis nedeniyle az miktarda enerji kaybedilir . Steinmetz'in formülüne göre, histerezise bağlı ısı enerjisi,
- ve,
- histerezis kaybı böylece verilir
- burada f frekans, η histerezis katsayısı ve β max maksimum akı yoğunluğudur, ampirik üssü yaklaşık 1.4 ila 1.8 arasında değişir, ancak genellikle demir için 1.6 olarak verilir. Daha ayrıntılı analiz için bkz.Manyetik çekirdek ve Steinmetz denklemi .
- Eddy akımı kayıpları
- Girdap akımları , değişen manyetik alan tarafından iletken metal transformatör çekirdeğinde indüklenir ve demirin direncinden geçen bu akım, çekirdekte ısı olarak enerjiyi dağıtır. Girdap akımı kaybı, besleme frekansının karesi ve malzeme kalınlığının ters karesinin karmaşık bir fonksiyonudur. Girdap akımı kayıpları, bir dizi laminasyonun (ince plakalar) çekirdeğinin katı bir blok yerine elektriksel olarak birbirinden yalıtılmasıyla azaltılabilir; Düşük frekanslarda çalışan tüm transformatörler lamine veya benzeri çekirdekler kullanır.
- Manyetostriksiyonla ilgili trafo uğultusu
- Çekirdek gibi ferromanyetik bir malzemedeki manyetik akı, manyetik alanın her bir döngüsünde fiziksel olarak genişlemesine ve hafifçe büzülmesine neden olur, manyetostriksiyon olarak bilinen bir etki , sürtünme enerjisi şebeke uğultusu veya "transformatör" olarak bilinen duyulabilir bir gürültü üretir uğultu ". Bu transformatör Hum özellikle en verilen transformatörlerde sakıncalıdır güç frekansları ve yüksek frekanslı geri-uçma transformatörler televizyon ile ilişkili CRT .
- Başıboş kayıplar
- Sızıntı endüktansı kendi başına büyük ölçüde kayıpsızdır, çünkü manyetik alanlarına sağlanan enerji bir sonraki yarı döngü ile beslemeye geri döndürülür. Bununla birlikte, transformatörün destek yapısı gibi yakındaki iletken malzemeleri kesen herhangi bir sızıntı akısı, girdap akımlarına yol açacak ve ısıya dönüştürülecektir.
- Işınım
- Salınımlı manyetik alan nedeniyle ışınım kayıpları da vardır, ancak bunlar genellikle küçüktür.
- Mekanik titreşim ve sesli gürültü iletimi
- Manyetostriksiyona ek olarak, değişen manyetik alan, birincil ve ikincil sargılar arasında dalgalı kuvvetlere neden olur. Bu enerji, birbirine bağlı metal yapıda titreşim aktarımını teşvik ederek, işitilebilir transformatör uğultusunu yükseltir.
İnşaat
Çekirdekler
Kapalı çekirdekli transformatörler 'çekirdek formunda' veya 'kabuk formunda' yapılır. Sarımlar çekirdeği çevrelediğinde, transformatör çekirdek biçimindedir; sargılar çekirdekle çevrelendiğinde, transformatör kabuk şeklindedir. Kabuk form tasarımı, sargı bobinleri etrafında çekirdeğin istiflenmesindeki göreceli kolaylık nedeniyle dağıtım transformatörü uygulamaları için çekirdek form tasarımından daha yaygın olabilir. Çekirdek form tasarımı, genel bir kural olarak, voltaj ve güç derecelendirme aralıklarının alt ucundaki yüksek voltajlı güç trafosu uygulamaları için kabuk form tasarımından daha ekonomik ve bu nedenle daha yaygın olma eğilimindedir (nominal olarak 230 kV veya 75 MVA). Daha yüksek voltaj ve güç değerlerinde, kabuk biçimli transformatörler daha yaygın olma eğilimindedir. Kabuk form tasarımı, ekstra yüksek voltaj ve daha yüksek MVA uygulamaları için tercih edilme eğilimindedir, çünkü üretim için daha emek yoğun olmasına rağmen, kabuk form transformatörleri, doğal olarak daha iyi kVA-ağırlık oranına, daha iyi kısa devre mukavemetine ve daha yüksek özelliklere sahip olarak karakterize edilir. nakliye hasarına karşı bağışıklık.
Lamine çelik çekirdekler
Güç veya ses frekanslarında kullanım için transformatörler, tipik olarak yüksek geçirgenliğe sahip silikon çelikten yapılmış çekirdeklere sahiptir . Çelik, boş alandan birçok kez geçirgenliğe sahiptir ve bu nedenle çekirdek, mıknatıslama akımını büyük ölçüde azaltmaya ve akıyı, sargıları yakından bağlayan bir yolla sınırlamaya hizmet eder. Erken transformatör geliştiricileri, katı demirden yapılan çekirdeklerin engelleyici girdap akımı kayıplarına yol açtığını kısa sürede fark ettiler ve tasarımları, yalıtımlı demir tel demetlerinden oluşan çekirdeklerle bu etkiyi hafifletti. Daha sonraki tasarımlar çekirdeği, kullanımda kalan bir ilke olan ince çelik laminasyon katmanlarını istifleyerek inşa etti. Her bir laminasyon, ince, iletken olmayan bir yalıtım tabakası ile komşularından yalıtılmıştır. Transformatör evrensel EMF denklemi manyetik akı tercih edilen bir düzeyi için çekirdek enine kesit alanının hesaplanması için kullanılabilir.
Laminasyonların etkisi, girdap akımlarını çok az akıyı çevreleyen oldukça eliptik yollarla sınırlandırmak ve böylece büyüklüklerini azaltmaktır. Daha ince laminasyonlar kayıpları azaltır, ancak daha zahmetlidir ve yapımı pahalıdır. İnce laminasyonlar genellikle yüksek frekanslı transformatörlerde kullanılır ve bazı çok ince çelik laminasyonlar 10 kHz'e kadar çalışabilir.
Lamine göbeğin yaygın bir tasarımı , "EI transformatör" adıyla sonuçlanan, I-şekilli parçalarla kapatılmış E-şekilli çelik saclardan oluşan aralıklı yığınlardan yapılmıştır . Böyle bir tasarım daha fazla kayıp gösterme eğilimindedir, ancak üretimi çok ekonomiktir. Kesik çekirdek veya C-çekirdek tipi, çelik bir şeridin dikdörtgen bir formun etrafına sarılması ve ardından katmanların birbirine yapıştırılmasıyla yapılır. Daha sonra iki C şekli oluşturacak şekilde ikiye kesilir ve iki C yarısını bir çelik kayışla birbirine bağlayarak çekirdek birleştirilir. Akının her zaman metal taneciklere paralel olarak yönlendirilmesi ve isteksizliği azaltma avantajına sahiptirler.
Bir çelik çekirdeğin remanansı , güç kesildiğinde statik bir manyetik alanı koruduğu anlamına gelir. Güç daha sonra yeniden uygulandığında, kalan alan , genellikle uygulanan AC dalga biçiminin birkaç döngüsünden sonra kalan manyetizmanın etkisi azalıncaya kadar yüksek bir ani akıma neden olacaktır . Bu zararsız ani akımın geçmesine izin vermek için sigortalar gibi aşırı akım koruma cihazları seçilmelidir.
Uzun, havai enerji nakil hatlarına bağlanan transformatörlerde, güneş fırtınaları sırasında jeomanyetik bozulmalar nedeniyle indüklenen akımlar , çekirdeğin doygunluğuna ve trafo koruma cihazlarının çalışmasına neden olabilir .
Dağıtım transformatörleri, düşük kayıplı, yüksek geçirgenliğe sahip silikon çelik veya amorf (kristal olmayan) metal alaşımdan yapılmış çekirdekler kullanılarak düşük yüksüz kayıplar elde edebilir . Çekirdek malzemenin daha yüksek başlangıç maliyeti, hafif yükte daha düşük kayıpları ile transformatörün ömrü boyunca dengelenir.
Katı çekirdekler
Toz halindeki demir çekirdekler, şebeke frekanslarının üzerinde ve birkaç on kilohertz'e kadar çalışan anahtar modlu güç kaynakları gibi devrelerde kullanılır. Bu malzemeler, yüksek manyetik geçirgenliği yüksek toplu elektrik direnci ile birleştirir . VHF bandının ötesine uzanan frekanslar için , ferrit adı verilen iletken olmayan manyetik seramik malzemelerden yapılan çekirdekler yaygındır. Bazı radyo frekansı transformatörleri , ayarlanmış radyo frekansı devrelerinin kuplaj katsayısının (ve bant genişliğinin ) ayarlanmasına izin veren hareketli çekirdeklere (bazen "sümüklü böcek" denir) sahiptir .
Toroidal çekirdekler
Toroidal transformatörler, çalışma frekansına bağlı olarak, bir bobin, toz haline getirilmiş demir veya ferrit şeklinde sarılmış uzun bir silikon çelik veya permalloy şeritten yapılan halka şeklinde bir çekirdek etrafında inşa edilir . Şerit yapısı , çekirdek sınırlarının en iyi şekilde hizalanmasını sağlayarak, çekirdeğin isteksizliğini azaltarak transformatörün verimliliğini artırır . Kapalı halka şekli, bir EI çekirdeğinin yapısında bulunan hava boşluklarını ortadan kaldırır. Halkanın kesiti genellikle kare veya dikdörtgendir, ancak dairesel kesitli daha pahalı çekirdekler de mevcuttur. Birincil ve ikincil bobinler genellikle çekirdeğin tüm yüzeyini kaplamak için eş merkezli olarak sarılır. Bu, ihtiyaç duyulan telin uzunluğunu en aza indirir ve çekirdeğin manyetik alanının elektromanyetik girişim oluşturmasını en aza indirmek için ekranlama sağlar .
Toroidal transformatörler, benzer bir güç seviyesi için daha ucuz lamine EI tiplerinden daha verimlidir. EI tiplerine kıyasla diğer avantajlar arasında daha küçük boyut (yaklaşık yarısı), daha düşük ağırlık (yaklaşık yarısı), daha az mekanik uğultu (onları ses amplifikatörlerinde üstün kılar), daha düşük dış manyetik alan (yaklaşık onda biri), düşük yük kayıpları ( onları bekleme devrelerinde daha verimli hale getirir), tek cıvatalı montaj ve daha fazla şekil seçeneği. Ana dezavantajlar, daha yüksek maliyet ve sınırlı güç kapasitesidir (aşağıdaki Sınıflandırma parametrelerine bakın). Manyetik yolda bir artık boşluk olmaması nedeniyle, toroidal transformatörler ayrıca lamine EI tiplerine kıyasla daha yüksek ani akım sergileme eğilimindedir.
Ferrit toroidal çekirdekler daha yüksek frekanslarda, tipik olarak birkaç on kilohertz ila yüzlerce megahertz arasında, kayıpları, fiziksel boyutu ve endüktif bileşenlerin ağırlığını azaltmak için kullanılır. Toroidal transformatör yapısının bir dezavantajı, sargının daha yüksek işçilik maliyetidir. Bunun nedeni, bobine her bir dönüş eklendiğinde, bir bobinin tüm uzunluğunun çekirdek açıklıktan geçirilmesi gerektiğidir. Sonuç olarak, birkaç kVA'dan fazla derecelendirilmiş toroidal transformatörler nadirdir. Nispeten az sayıda toroid, güç değerleri 10 kVA'nın üzerinde ve pratik olarak hiçbiri 25 kVA'nın üzerinde sunulmamaktadır. Küçük dağıtım transformatörleri, bir toroidal çekirdeğin bazı faydalarını, onu bölerek ve açmaya zorlayarak, ardından birincil ve ikincil sargıları içeren bir bobin yerleştirerek elde edebilir.
Hava çekirdekleri
Sargıların birbirine yakın yerleştirilmesiyle bir transformatör üretilebilir, bu düzenleme "hava çekirdekli" transformatör olarak adlandırılır. Bir hava çekirdekli transformatör, çekirdek malzemedeki histerezise bağlı kaybı ortadan kaldırır. Mıknatıslanma endüktansı, manyetik bir çekirdeğin olmaması nedeniyle büyük ölçüde azaltılır, bu da düşük frekanslarda kullanıldığında büyük mıknatıslama akımları ve kayıplara neden olur. Hava çekirdekli transformatörler güç dağıtımında kullanım için uygun değildir, ancak sıklıkla radyo frekansı uygulamalarında kullanılır. Hava nüveleri , düşük mıknatıslama endüktansına rağmen oldukça düşük kayıp elde edebildikleri Tesla bobinleri gibi rezonans transformatörleri için de kullanılır .
Sargılar
Sargılar için kullanılan elektrik iletkeni uygulamaya bağlıdır, ancak her durumda, akımın her dönüş boyunca hareket etmesini sağlamak için münferit dönüşler birbirinden elektriksel olarak yalıtılmalıdır. Akımların düşük olduğu ve bitişik dönüşler arasındaki potansiyel farkın küçük olduğu küçük transformatörler için, bobinler genellikle emaye mıknatıs telinden sarılır . Daha büyük güç transformatörleri, yağ emdirilmiş kağıt ve baskı tahtası blokları ile izole edilmiş bakır dikdörtgen şerit iletkenlerle sarılabilir .
Onlarca ila yüzlerce kilohertz'de çalışan yüksek frekanslı transformatörlerde , cilt etkisi ve yakınlık etkisi kayıplarını en aza indirmek için genellikle örgülü Litz telinden yapılmış sargılar bulunur . Düşük güç frekanslarında bile tek tip olmayan akım dağılımı yüksek akım sargılarında mevcut olacağından, büyük güç transformatörleri çok telli iletkenler de kullanır. Her bir tel ayrı ayrı yalıtılmıştır ve teller, sarımdaki belirli noktalarda veya tüm sarım boyunca her bölüm, tam iletkende farklı göreceli pozisyonları işgal edecek şekilde düzenlenir. Aktarma, iletkenin her bir telinde akan akımı eşitler ve sargının kendisindeki girdap akımı kayıplarını azaltır. Örgülü iletken ayrıca benzer boyuttaki tek bir iletkenden daha esnektir, bu da üretime yardımcı olur.
Sinyal transformatörlerinin sargıları, yüksek frekans tepkisini iyileştirmek için kaçak endüktansı ve kaçak kapasitansı en aza indirir. Bobinler bölümlere ayrılmıştır ve bu bölümler diğer sarımın bölümleri arasına yerleştirilmiştir.
Güç frekansı transformatörleri, voltaj ayarı için, genellikle daha yüksek voltaj sargısı tarafında, sargı üzerindeki ara noktalarda musluklara sahip olabilir . Musluklar manuel olarak yeniden bağlanabilir veya muslukları değiştirmek için manuel veya otomatik bir anahtar sağlanabilir. Otomatik yük altında kademe değiştiriciler , elektrik enerjisi iletiminde veya dağıtımında, ark ocağı transformatörleri gibi ekipmanlarda veya hassas yükler için otomatik voltaj regülatörlerinde kullanılır. Sesin genel seslendirme hoparlörlerine dağıtılması için kullanılan ses frekansı transformatörleri, her bir hoparlöre empedansın ayarlanmasına izin veren musluklara sahiptir. Bir merkez-uçlu transformatör genellikle ses gücü çıkış katında kullanılan amplifikatör , bir de itme-çekme devresi . AM vericilerindeki modülasyon transformatörleri çok benzerdir.
Soğutma
Küçük kuru tip ve sıvıya daldırılmış transformatörler genellikle doğal konveksiyon ve radyasyon ısısı dağılımı ile kendi kendine soğutulur . Güç derecelendirmeleri arttıkça, transformatörler genellikle cebri hava soğutma, zorunlu yağ soğutma, su soğutma veya bunların kombinasyonları ile soğutulur. Büyük transformatörler , sargıları hem soğutan hem de yalıtan trafo yağı ile doldurulur . Transformatör yağı, transformatör tankı içinde dolaşarak sargıları ve yalıtımı soğutan oldukça rafine bir mineral yağdır . Mineral yağ ve kağıt yalıtım sistemi kapsamlı bir şekilde çalışılmış ve 100 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. Güç transformatörlerinin% 50'sinin 50 yıl dayanacağı, güç transformatörlerinin ortalama arıza yaşının yaklaşık 10 ila 15 yıl olduğu ve güç transformatörü arızalarının yaklaşık% 30'unun yalıtım ve aşırı yüklenme arızalarından kaynaklandığı tahmin edilmektedir. Yüksek sıcaklıkta uzun süreli çalışma, sargı yalıtımının ve dielektrik soğutucunun yalıtım özelliklerini bozar, bu da yalnızca transformatör ömrünü kısaltmakla kalmaz, aynı zamanda sonuçta feci transformatör arızasına da yol açabilir. Kılavuz olarak büyük bir ampirik çalışma gövdesi ile, çözünmüş gaz analizini içeren trafo yağı testi , değerli bakım bilgileri sağlar.
Pek çok yargı alanındaki bina yönetmelikleri, kapalı alanda sıvı dolu transformatörlerin ya petrolden daha az yanıcı olan dielektrik sıvıları kullanmasını ya da yangına dayanıklı odalara kurulmasını gerektirir. Hava soğutmalı kuru transformatörler, yangına dayanıklı bir transformatör odası maliyetini ortadan kaldırdıkları için daha ekonomik olabilir.
Sıvı dolu transformatörlerin deposunda genellikle sıvı soğutucunun doğal konveksiyon veya kanatlarla dolaştığı radyatörler bulunur. Bazı büyük transformatörlerde cebri hava soğutma için elektrikli fan, zorlamalı sıvı soğutma için pompalar veya su soğutma için ısı eşanjörleri bulunur . Yağa batırılmış bir transformatör, dahili ark nedeniyle gaz birikiminin ciddiyetine bağlı olarak, transformatörü alarm vermek veya enerjisini kesmek için kullanılan bir Buchholz rölesi ile donatılabilir . Yağa batırılmış trafo kurulumları genellikle duvarlar, yağ muhafazası ve yangın söndürme sprinkler sistemleri gibi yangından korunma önlemlerini içerir.
Poliklorlu bifeniller (PCB'ler), bir zamanlar dielektrik soğutucu olarak kullanılmalarını tercih eden özelliklere sahipken , çevresel sürekliliklerine ilişkin endişeler kullanımlarının yaygın bir şekilde yasaklanmasına yol açtı. Günümüzde, toksik olmayan, stabil silikon bazlı yağlar veya florlanmış hidrokarbonlar , yangına dayanıklı bir sıvının masrafının bir transformatör kasası için ek bina maliyetini dengelediği durumlarda kullanılabilir.
500 - 1.000 kVA aralığındaki deneysel güç transformatörleri, çekirdek kayıplarını etkilemeden sargı kayıplarını ortadan kaldıran sıvı nitrojen veya helyum soğutmalı süper iletken sargılarla yapılmıştır.
İzolasyon
Sargıların tek tek dönüşleri arasında, sargılar arasında, sargılar ile çekirdek arasında ve sargı terminallerinde yalıtım sağlanmalıdır.
Küçük transformatörlerin dönüşler arası yalıtımı, tel üzerinde bir yalıtım verniği tabakası olabilir. Kağıt veya polimer film tabakası, sargı tabakaları arasına ve birincil ve ikincil sargılar arasına yerleştirilebilir. Sargıların mukavemetini arttırmak ve onları nem veya korozyondan korumak için bir transformatör bir polimer reçineye kaplanabilir veya daldırılabilir. Reçine, kaplama işlemi sırasında vakum ve basınç kombinasyonları kullanılarak sargı izolasyonuna emprenye edilebilir, bu da sargıdaki tüm hava boşluklarını ortadan kaldırır. Sınırda, tüm bobin bir kalıba yerleştirilebilir ve sargıları içine alan katı bir blok olarak etrafına reçine dökülebilir.
Büyük yağlı güç transformatörleri, transformatörün montajı sırasında yağ ile emprenye edilen yalıtım kağıdına sarılmış sargıları kullanır. Yağla doldurulmuş transformatörler, sargıları ve çekirdeği yalıtmak ve soğutmak için yüksek oranda rafine edilmiş mineral yağ kullanır. Yağla doldurulmuş transformatörlerin yapımı, sargıları kaplayan yalıtımın, yağ eklenmeden önce kalan nemden tamamen kurutulmasını gerektirir. Kurutma, sıcak havanın çekirdek etrafında dolaştırılmasıyla, harici olarak ısıtılmış transformatör yağının dolaştırılmasıyla veya buharlaştırılmış bir çözücünün bobin ve göbek üzerinde yoğunlaşma yoluyla ısıyı transfer ettiği buhar fazlı kurutma (VPD) ile yapılabilir. Küçük transformatörler için, sargılara akım enjeksiyonu ile dirençli ısıtma kullanılır.
Burçlar
Daha büyük transformatörler, polimerlerden veya porselenden yapılmış yüksek voltaj izolasyonlu burçlarla sağlanır . Transformatörün yağ sızdırmasına izin vermeden elektrik alan gradyanının dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini sağlaması gerektiğinden, büyük bir geçit izolatörü karmaşık bir yapı olabilir .
Sınıflandırma parametreleri
Transformatörler, aşağıdakiler gibi birçok şekilde sınıflandırılabilir:
- Güç derecesi : Bir volt amperin (VA) bir kısmından binin üzerinde MVA'ya kadar.
- Bir transformatörün görevi : Sürekli, kısa süreli, aralıklı, periyodik, değişken.
- Frekans aralığı : Güç frekansı , ses frekansı veya radyo frekansı .
- Voltaj sınıfı : Birkaç volttan yüzlerce kilovolta kadar.
- Soğutma türü : Kuru veya sıvıya daldırılmış; kendinden soğutmalı, basınçlı hava soğutmalı; zorunlu yağ soğutmalı, su soğutmalı.
- Uygulama : güç kaynağı, empedans eşleştirme, çıkış voltajı ve akım dengeleyici, darbe , devre izolasyonu, güç dağıtımı , doğrultucu , ark ocağı , amplifikatör çıkışı vb.
- Temel manyetik form : Çekirdek formu, kabuk formu, eşmerkezli, sandviç.
- Sabit potansiyel transformatör tanımlayıcısı : Yükseltme, düşürme, izolasyon .
- Genel sargı konfigürasyonu : IEC vektör grubu ile , delta, yıldız veya yıldız ve zikzak faz atamalarının iki sargılı kombinasyonları ; ototransformatör , Scott-T
- Doğrultucu faz kaydırmalı sargı konfigürasyonu : 2 sargılı, 6 darbeli; 3 sargılı, 12 darbeli; . . . n-sargı, [n-1] * 6-darbeli; çokgen; vb..
Başvurular
Çeşitli özel elektrik uygulama tasarımları, çeşitli transformatör türlerini gerektirir . Hepsi temel karakteristik transformatör ilkelerini paylaşsalar da, belirli kurulum gereksinimleri veya devre koşulları için inşaat veya elektriksel özelliklerde özelleştirilirler.
Gelen elektrik iletim , transformatör bağlı tellerin ısıtılması kaybını azaltır, yüksek voltaj elektrik güç iletimini sağlar. Bu, üretim tesislerinin ekonomik olarak elektrik tüketicilerinden uzakta konumlandırılmasına izin verir. Tüketiciye ulaştığında, dünyadaki elektrik gücünün çok küçük bir kısmı dışında hepsi bir dizi transformatörden geçti.
Pek çok elektronik cihazda, bir transformatör, ya doğrudan güç hattı frekansında ya da bir anahtar modu güç kaynağı aracılığıyla, dağıtım kablolarından gelen voltajı devre gereksinimleri için uygun değerlere dönüştürmek için kullanılır .
Sinyal ve ses transformatörleri, amplifikatörlerin aşamalarını birleştirmek ve mikrofon gibi cihazları eşleştirmek ve oynatıcıları amplifikatörlerin girişine kaydetmek için kullanılır. Ses transformatörleri, telefon devrelerinin tek bir tel çifti üzerinden iki yönlü bir konuşma yapmasına izin verdi . Bir balun transformatörü, toprağa atıfta bulunulan bir sinyali, harici kablolar ve dahili devreler arasında olduğu gibi , dengeli voltajları toprağa sahip bir sinyale dönüştürür . İzolasyon transformatörleri, akımın sekonder devreye sızmasını önler ve tıbbi ekipmanlarda ve şantiyelerde kullanılır. Rezonans transformatörleri, radyo alıcılarının kademeleri arasında veya yüksek voltajlı Tesla bobinlerinde bağlantı için kullanılır.
Tarih
İndüksiyon keşfi
Transformatörün çalışma prensibi olan elektromanyetik indüksiyon , 1831'de Michael Faraday ve 1832'de Joseph Henry tarafından bağımsız olarak keşfedildi . Sadece Faraday, deneylerini EMF ile manyetik akı arasındaki ilişkiyi tanımlayan denklemi çözme noktasına kadar ilerletti. Faraday'ın indüksiyon yasası :
burada volt EMF'nin büyüklüğüdür ve Φ B de devre boyunca manyetik akıdır Webers .
Faraday, bir demir halkanın etrafına bir çift bobin sarmak da dahil olmak üzere tel bobinleri arasındaki indüksiyon üzerine ilk deneyler yaptı ve böylece ilk toroidal kapalı çekirdekli transformatörü oluşturdu. Bununla birlikte, transformatörüne yalnızca bireysel akım darbeleri uyguladı ve sarımlardaki dönüş oranı ile EMF arasındaki ilişkiyi asla keşfetmedi.
İndüksiyon bobinleri
Transformatör ilk tip geniş kullanım oldu görmek için indüksiyon bobini Rev. tarafından icat, Nicholas Callan ait Maynooth College O daha gerçekleştirmek için ilk araştırmacılardan biriydi 1836 yılında, İrlanda sargı ikincil sargı primer ilişkin sahiptir döner , indüklenen ikincil EMF daha büyük olacaktır. İndüksiyon bobinleri, bilim adamlarının ve mucitlerin pillerden daha yüksek voltaj elde etme çabalarından gelişti. Aküler AC yerine doğru akım (DC) ürettikleri için , indüksiyon bobinleri, indüksiyon için gerekli akı değişikliklerini oluşturmak için birincil akımdaki akımı düzenli olarak kesen titreşimli elektrik kontaklarına dayanıyordu . 1830'lar ve 1870'ler arasında, çoğunlukla deneme yanılma yoluyla daha iyi indüksiyon bobinleri oluşturma çabaları, transformatörlerin temel ilkelerini yavaş yavaş ortaya çıkardı.
İlk alternatif akım transformatörleri
1876'da Rus mühendis Pavel Yablochkov , birincil sargıların bir AC kaynağına bağlandığı bir dizi endüksiyon bobinine dayanan bir aydınlatma sistemi icat etti. İkincil sargılar , kendi tasarımı olan birkaç "elektrikli mum" a (ark lambaları) bağlanabilir . Yablochkov'un kullandığı bobinler esasen transformatör işlevi görüyordu.
1878'de Ganz fabrikası , Budapeşte, Macaristan, elektrikli aydınlatma için ekipman üretmeye başladı ve 1883'te Avusturya-Macaristan'da elliden fazla sistem kurdu. AC sistemlerinde ark ve akkor lambalar, jeneratörler ve diğer ekipmanlar kullanıldı.
Lucien Gaulard ve John Dixon Gibbs ilk olarak 1882'de Londra'da 'ikincil jeneratör' adı verilen açık demir çekirdekli bir cihaz sergiledi, ardından fikri Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Westinghouse şirketine sattı . Ayrıca buluşu 1884 yılında İtalya'nın Torino kentinde sergilediler ve burada bir elektrikli aydınlatma sistemi için benimsendi.
Erken seri devre trafo dağıtımı
Açık manyetik devreli indüksiyon bobinleri, gücü yüklere aktarmada yetersizdir . Yaklaşık 1880 yılına kadar, yüksek voltajlı bir kaynaktan düşük voltajlı bir yüke AC güç aktarımı için paradigma bir seri devreydi. 1: 1 oranına yakın açık çekirdekli transformatörler, lambalara düşük voltaj sunarken iletim için yüksek voltaj kullanımına izin vermek için primerleri ile seri olarak bağlanmıştır. Bu yöntemin doğasında olan kusur, tek bir lambanın (veya başka bir elektrikli cihazın) kapatılmasının, aynı devre üzerindeki diğerlerine sağlanan voltajı etkilemesiydi. Serideki devrenin bu sorunlu özelliğini telafi etmek için, çekirdeği ayarlama veya bir bobinin bir kısmı etrafındaki manyetik akıyı baypas etme yöntemlerini kullananlar da dahil olmak üzere birçok ayarlanabilir transformatör tasarımı tanıtıldı. Verimli, pratik transformatör tasarımları 1880'lere kadar ortaya çıkmadı, ancak on yıl içinde, transformatör akımların savaşında etkili olacak ve AC dağıtım sistemlerinin DC emsallerine karşı zafer kazandığını görerek, şimdiye kadar baskın kaldıkları bir pozisyon olacaktı. dan beri.
Kapalı çekirdekli transformatörler ve paralel güç dağıtımı
1884 sonbaharında , Ganz Works ile bağlantılı üç Macar mühendis olan Károly Zipernowsky , Ottó Bláthy ve Miksa Déri (ZBD), voltajı güvenilir bir şekilde düzenleyemedikleri için açık çekirdekli cihazların uygulanamaz olduğunu belirlediler. Yeni transformatörler için ortak 1885 patent başvurularında (daha sonra ZBD transformatörleri olarak adlandırılır), bakır sargıların bir demir tel halka çekirdeğin etrafına sarıldığı veya bir demir tel çekirdek ile çevrildiği kapalı manyetik devreli iki tasarım tanımladılar. Bu iki tasarım, "çekirdek formu" veya "kabuk formu" olarak adlandırılan, bugüne kadar ortak kullanımda olan iki temel transformatör yapısının ilk uygulamasıydı. Ganz fabrikası da 1884 sonbaharında dünyanın ilk beş yüksek verimli AC transformatörünü teslim etmişti, bu ünitelerden ilki 16 Eylül 1884 tarihinde sevk edilmişti. Bu ilk ünite aşağıdaki özelliklere göre üretildi: 1.400 W , 40 Hz, 120: 72 V, 11.6: 19.4 A, oran 1.67: 1, tek fazlı, kabuk formu.
Her iki tasarımda da, birincil ve ikincil sargıları birbirine bağlayan manyetik akı, havada kasıtlı bir yol olmaksızın neredeyse tamamen demir çekirdeğin sınırları içinde hareket etti (aşağıdaki Toroidal çekirdeklere bakın). Yeni transformatörler, Gaulard ve Gibbs'in açık çekirdekli iki kutuplu cihazlarından 3.4 kat daha verimliydi. ZBD patentleri, birbiriyle ilişkili diğer iki büyük yeniliği içeriyordu: biri seri bağlı kullanım yükleri yerine paralel bağlı kullanımıyla ilgili, diğeri ise besleme ağı voltajının çok daha yüksek olabileceği şekilde yüksek dönüş oranlı transformatörlere sahip olma yeteneği ile ilgili (başlangıçta 1.400 2.000 V'a kadar) kullanım yüklerinin voltajından (başlangıçta 100 V tercih edilir). Paralel bağlı elektrik dağıtım sistemlerinde kullanıldığında, kapalı çekirdekli transformatörler nihayet evlerde, işyerlerinde ve kamusal alanlarda aydınlatma için elektrik gücü sağlamayı teknik ve ekonomik olarak uygun hale getirdi. Bláthy kapalı çekirdeklerin kullanılmasını önermiş, Zipernowsky paralel şönt bağlantılarının kullanılmasını önermiş ve Déri deneyleri gerçekleştirmişti; 1885'in başlarında, üç mühendis , elektromanyetik çekirdeklerin laminasyonunu icat ederek girdap akımı kayıpları sorununu da ortadan kaldırdı .
Bugün transformatörler, üç mühendis tarafından keşfedilen prensiplere göre tasarlanmıştır. Ayrıca, bir elektrik akımının EMF'sini değiştirmek için bir cihazı tanımlamak için 'transformer' kelimesini de popülerleştirdiler, ancak bu terim 1882'de zaten kullanılıyordu. 1886'da, ZBD mühendisleri tasarladı ve Ganz fabrikası, dünya için elektrikli ekipman tedarik etti paralel bağlı ortak bir elektrik şebekesine güç sağlamak için AC jeneratörlerini kullanan ilk güç istasyonu , buharla çalışan Rome-Cerchi elektrik santrali.
Westinghouse iyileştirmeleri
George Westinghouse 1885'te Gaulard ve Gibbs'in patentlerini satın almış olsa da Edison Electric Light Company , ZBD transformatörleri için ABD haklarında bir opsiyona sahipti ve Westinghouse'un aynı prensiplere göre alternatif tasarımlar izlemesini gerektiriyordu. O atanan William Stanley ABD'de ticari kullanım için bir cihaz geliştirme görevi. Stanley'in ilk patentli tasarımı, ikincil sargıda bulunan EMF'yi düzenlemek için tek çekirdekli yumuşak demir ve ayarlanabilir boşluklara sahip indüksiyon bobinleri içindi (resme bakın). Bu tasarım ilk olarak ABD'de 1886'da ticari olarak kullanıldı, ancak Westinghouse, Stanley tasarımını (ZBD tipinden farklı olarak) üretimi kolay ve ucuz hale getirmek için geliştirme niyetindeydi.
Westinghouse, Stanley ve arkadaşları kısa bir süre sonra, ince kağıt tabakaları veya diğer yalıtım malzemeleriyle izole edilmiş bir dizi ince 'E şeklinde' demir levhadan oluşan, üretimi daha kolay olan bir çekirdek geliştirdiler. Önceden sarılmış bakır bobinler daha sonra yerine kaydırılabilir ve kapalı bir manyetik devre oluşturmak için düz demir plakalar yerleştirilebilir. Westinghouse, 1887'de yeni düşük maliyetli tasarım için bir patent aldı.
Diğer erken transformatör tasarımları
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
Kaynakça
- Beeman, Donald, ed. (1955). Endüstriyel Güç Sistemleri El Kitabı . McGraw-Hill.
- Calvert, James (2001). "Transformers İçinde" . Denver Üniversitesi. 9 Mayıs 2007 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: Mayıs 19, 2007 .
- Coltman, JW (Ocak 1988). "Transformer". Scientific American . 258 (1): 86–95. Bibcode : 1988SciAm.258a..86C . doi : 10.1038 / bilimselamerican0188-86 . OSTI 6851152 .
- Coltman, JW (Ocak-Şubat 2002). "Transformer [Tarihsel Bakış]". IEEE Endüstri Uygulamaları Dergisi . 8 (1): 8-15. doi : 10.1109 / 2943.974352 . S2CID 18160717 .
- Brenner, Egon; Javid Mansour (1959). "Bölüm 18 - Manyetik Kaplinli Devreler" . Elektrik Devrelerinin Analizi . McGraw-Hill. s. 586–622.
- CEGB, (Merkezi Elektrik Üretim Kurulu) (1982). Modern Elektrik Santrali Uygulaması . Bergama. ISBN 978-0-08-016436-6 .
- Crosby, D. (1958). "İdeal Transformatör". Devre Teorisi Üzerine IRE İşlemleri . 5 (2): 145. doi : 10.1109 / TCT.1958.1086447 .
- Daniels, AR (1985). Elektrik Makinalarına Giriş . Macmillan. ISBN 978-0-333-19627-4 .
-
De Keulenaer, Hans; Chapman, David; Fassbinder, Stefan; McDermott, Mike (2001). "Enerji Açısından Verimli Elektrik Dağıtım Transformatörlerinin Kullanımıyla AB'de Enerji Tasarrufunun Kapsamı" (PDF) . Mühendislik ve Teknoloji Enstitüsü . Erişim tarihi: 10 Temmuz 2014 . Alıntı dergisi gerektirir
|journal=( yardım )
- Del Vecchio, Robert M .; Poulin, Bertrand; Feghali, Pierre TM; Şah, Dilipkumar; Ahuja, Rajendra (2002). Transformatör Tasarım Prensipleri: Çekirdek-Form Güç Transformatörlerine Uygulamalar ile . Boca Raton: CRC Basın. ISBN 978-90-5699-703-8 .
- Fink, Donald G .; Beatty, H. Wayne, editörler. (1978). Elektrik Mühendisleri için Standart El Kitabı (11. baskı). McGraw Hill. ISBN 978-0-07-020974-9 .
- Gottlieb, Irving (1998). Pratik Trafo El Kitabı: Elektronik, Radyo ve Haberleşme Mühendisleri için . Elsevier. ISBN 978-0-7506-3992-7 .
- Guarnieri, M. (2013). "Transformatörü Kim İcat Etti?". IEEE Endüstriyel Elektronik Dergisi . 7 (4): 56–59. doi : 10.1109 / MIE.2013.2283834 . S2CID 27936000 .
- Halacsy, AA; Von Fuchs, GH (Nisan 1961). "Transformer 75 Yıl Önce İcat Edildi". Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsü'nün IEEE İşlemleri . 80 (3): 121–125. doi : 10.1109 / AIEEPAS.1961.4500994 . S2CID 51632693 .
- Hameyer Kay (2004). Elektrik Makinaları I: Temel Bilgiler, Tasarım, İşlev, Çalıştırma (PDF) . RWTH Aachen Üniversitesi Elektrik Makinaları Enstitüsü. 2013-02-10 tarihinde orjinalinden (PDF) arşivlendi .
- Hammond, John Winthrop (1941). Erkekler ve Voltlar: General Electric'in Hikayesi . JB Lippincott Şirketi. pp. özellikle bkz. 106–107, 178, 238.
- Harlow James (2004). Elektrik Güç Trafosu Mühendisliği (PDF) . CRC Basın. ISBN 0-8493-1704-5 .
- Hughes, Thomas P. (1993). Güç Ağları: Batı Toplumunda Elektrifikasyon, 1880-1930 . Baltimore: Johns Hopkins Üniversitesi Yayınları. s. 96. ISBN 978-0-8018-2873-7 . Erişim tarihi: Sep 9, 2009 .
- Heathcote, Martin (1998). J & P Transformer Book (12. baskı). Newnes. ISBN 978-0-7506-1158-9 .
- Hindmarsh, John (1977). Elektrik Makinaları ve Uygulamaları (4. baskı). Exeter: Bergama. ISBN 978-0-08-030573-8 .
- Kothari, DP; Nagrath, IJ (2010). Elektrik Makineleri (4. baskı). Tata McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-069967-0 .
- Kulkarni, SV; Khaparde, SA (2004). Transformatör Mühendisliği: Tasarım ve Uygulama . CRC Basın. ISBN 978-0-8247-5653-6 .
- McLaren, Peter (1984). Temel Elektrik Gücü ve Makineler . Ellis Horwood. ISBN 978-0-470-20057-5 .
- McLyman, Albay William (2004). "Bölüm 3" . Transformatör ve İndüktör Tasarımı El Kitabı . CRC. ISBN 0-8247-5393-3 .
- Pansini, Anthony (1999). Elektrik Transformatörleri ve Güç Ekipmanları . CRC Basın. ISBN 978-0-88173-311-2 .
- Parker, M.R; Ula, S .; Webb, WE (2005). "§2.5.5 'Transformers' ve §10.1.3 'The Ideal Transformer ' " . Whitaker'da, Jerry C. (ed.). Elektronik El Kitabı (2. baskı). Taylor ve Francis. s. 172, 1017. ISBN 0-8493-1889-0 .
- Ryan, HM (2004). Yüksek Gerilim Mühendisliği ve Testi . CRC Basın. ISBN 978-0-85296-775-1 .
|Wikimedia Commons, Transformers ile ilgili medyaya sahiptir .|
|Vikikitap Okul Bilimi konuyla ilgili bir sayfaya sahiptir: Transformatör nasıl yapılır|
Genel bağlantılar :
- Akım Transformatörlerine Giriş
- Transformer (Etkileşimli Java uygulaması) , Chui-king Ng
- (Video) Güç trafosu ani akım (sönümleme)
- (Video) Güç trafosu aşırı uyarımı (sönümleme)
- All About Circuits'ten üç fazlı transformatör devreleri
- PM Balma / IEEE'den Transformer Books Bibliyografyası
- Transformer El Kitabı , 212 s.
- learnengineering.org Transformer nasıl çalışır?