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Elektrischer Transformator - Grundlegende Konstruktion, Arbeitsweise und Typen

Elektrischer Transformator ist eine statische elektrische Maschine, die transformiertelektrische Energie von einem Stromkreis zu einem anderen Stromkreis, ohne die Frequenz zu ändern. Der Transformator kann die Spannung bei entsprechender Abnahme oder Erhöhung des Stroms erhöhen oder verringern.

Arbeitsprinzip des Transformators

Arbeitsprinzip des Transformators
Das Grundprinzip eines Transformators ist das Phänomen der gegenseitigen Induktion zwischen zweiWicklungen, die durch gemeinsamen magnetischen Fluss verbunden sind. Die Abbildung rechts zeigt die einfachste Form eines Transformators. Grundsätzlich besteht ein Transformator aus zwei induktiven Spulen; Primärwicklung und Sekundärwicklung. Die Spulen sind elektrisch getrennt, aber magnetisch miteinander verbunden. Wenn die Primärwicklung mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist, wird um die Wicklung herum ein magnetischer Wechselfluss erzeugt. Der Kern stellt einen magnetischen Pfad für den Fluss bereit, um mit der Sekundärwicklung verbunden zu werden. Der größte Teil des Flusses wird mit der Sekundärwicklung verknüpft, die als "Nutzfluss" oder Hauptfluss bezeichnet wird, und der Fluss, der nicht mit der Sekundärwicklung verbunden ist, wird als "Streufluss" bezeichnet. Da der erzeugte Fluss abwechselnd ist (seine Richtung ändert sich ständig), wird die EMF in der Sekundärwicklung gemäß dem Faraday'schen Gesetz der elektromagnetischen Induktion induziert. Diese EMK wird als "wechselseitig induzierte EMK" und die Frequenz der gegenseitig induzierten EMK bezeichnet ist die gleiche wie die der zugeführten EMK. Wenn die Sekundärwicklung geschlossen ist, fließt der durch sie induzierte Strom, und die elektrische Energie wird von einem Stromkreis (Primärkreis) zu einem anderen Stromkreis (Sekundärkreislauf) übertragen.

Grundkonstruktion des Transformators

Bau des Transformators
Grundsätzlich besteht ein Transformator aus zwei induktivenWicklungen und einen laminierten Stahlkern. Die Spulen sind sowohl voneinander als auch vom Stahlkern isoliert. Ein Transformator kann auch aus einem Behälter für Wicklungs- und Kernmontage (als Tank bezeichnet), geeigneten Durchführungen für die Anschlüsse, Ölkonservator, um Öl in den Transformatorkessel zu Kühlzwecken zu liefern, usw. enthalten. Die Abbildung links zeigt den grundlegenden Aufbau von ein Transformator
Transformator laminierte Stahlblechformen
In allen Arten von Transformatoren ist der Kern aufgebautdurch Zusammenfügen (Stapeln) von laminierten Stahlblechen mit minimalem Luftspalt zwischen ihnen (um einen kontinuierlichen magnetischen Weg zu erreichen). Der verwendete Stahl hat einen hohen Siliziumgehalt und wird manchmal wärmebehandelt, um eine hohe Permeabilität und einen geringen Hystereseverlust bereitzustellen. Laminierte Stahlbleche werden verwendet, um den Wirbelstromverlust zu reduzieren. Die Bleche werden in der Form E, I und L geschnitten. Um eine hohe Reluktanz an den Verbindungen zu vermeiden, werden die Lamellen durch Abwechseln der Verbindungsseiten gestapelt. Das heißt, wenn sich die Verbindungsstellen der ersten Blechanordnung auf der Vorderseite befinden, werden die Verbindungsstellen der folgenden Montage auf der Rückseite gehalten.

Arten von Transformatoren

Transformatoren können auf verschiedene Weise klassifiziert werden, wie Konstruktionsarten, Kühlungsarten usw.

(A) Auf der Grundlage der Konstruktionkönnen Transformatoren in zwei Typen unterteilt werden; (i) Kerntransformator und (ii) Schalentransformator, die nachstehend beschrieben werden.
Kerntyp und Schalentransformator

(i) Transformator vom Kerntyp

Bei Kerntransformatoren handelt es sich um Wicklungenzylindrische Wickelform, montiert an den Kernschenkeln wie in der obigen Abbildung. Die zylindrischen Spulen haben unterschiedliche Schichten und jede Schicht ist voneinander isoliert. Materialien wie Papier, Stoff oder Glimmer können zur Isolierung verwendet werden. Niederspannungswicklungen sind näher am Kern angeordnet, da sie einfacher zu isolieren sind.

(ii) Transformator vom Schalentyp

Die Spulen sind früher gewickelt und in Schichten montiertmit Isolierung zwischen ihnen gestapelt. Ein Transformator vom Schalentyp kann eine einfache rechteckige Form haben (wie oben gezeigt) oder er kann eine verteilte Form haben.

(B) Ausgehend von ihrem Zweck
  1. Aufwärtstransformator: Die Spannung steigt (mit nachfolgender Abnahme des Stroms) an der Sekundärseite.
  2. Abwärtstransformator: Die Spannung nimmt an der Sekundärseite ab (mit nachfolgendem Anstieg des Stroms).
(C) Auf der Grundlage der Art der Lieferung
  1. Einphasen-Transformator
  2. Drehstromtransformator
(D) Aufgrund ihrer Verwendung
  1. Netztransformator: Wird im Übertragungsnetz verwendet, hohe Leistung
  2. Verteilertransformator: Wird in Verteilungsnetzen verwendet, vergleichsweise niedriger als Transformatoren.
  3. Instrumententransformator: Wird für Relais- und Schutzzwecke in verschiedenen Instrumenten in der Industrie verwendet
    • Stromwandler (CT)
    • Potenzialtransformator (PT)
(E) Auf der Grundlage der angewandten Kühlung
  1. Ölgefüllter, selbstgekühlter Typ
  2. Ölgefüllter, wassergekühlter Typ
  3. Drucklufttyp (luftgekühlt)

Bemerkungen