ווי טראַנספאָרמערס אַרבעטן צו סטרויערן עלעקטרישע וואָולטידזש
טראַנספאָרמאַטאָרן (אָפט גערופן "טראַנספאָרמאַטאָרן") זענען איינע פון די מערסט קריטישע קאָמפּאָנענטן אין מאָדערנע עלעקטרישע קראַפט סיסטעמען. כּמעט אַלע עלעקטרישע טראַנסמיסיע און פאַרשפּרייטונג נעטוואָרקס נוצן טראַנספאָרמאַטאָרן צו סטרויערן וואָולטאַזש אַזוי אַז עלעקטרישע ענערגיע קען געשיקט ווערן עפֿעקטיוו איבער לאַנגע דיסטאַנצן, און דערנאָך אַראָפּגיין צו אַ זיכער וואָולטאַזש פּאַסיק פֿאַר הויזגעזינד און אינדוסטריעל נוצן. אָן טראַנספאָרמאַטאָרן, וואָלט די רייזע פֿון דער קראַפטווערק צו די הויז'ס עלעקטרישע אַוטלעץ זיין פיל מער וויסטפול, טייַער און ריזיקאַליש.
פֿאַרשטיין טראַנספאָרמאַטאָרן און זייערע פֿונקציעס
א טראַנספאָרמאַטאָר איז אַן עלעקטרישער מיטל וואָס ענדערט (פאַרגרעסערט אָדער פאַרקלענערט) דעם וואָולטאַזש פון וועקסלשטראָם (AC) אָן צו ענדערן די אָפטקייט. טראַנספאָרמאַטאָרן אַרבעטן אויף דעם פּרינציפּ פון עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע, וואָס איז דער פּראָצעס דורך וועלכן אַן עלעקטראָמאָטיווע קראַפט (EMF) ווערט דזשענערירט אין איין שפּול צוליב ענדערונגען אין דעם מאַגנעטישן פלוס פון אַן אַנדער שפּול.
בכלל, טראַנספאָרמאַטאָרן האָבן צוויי הויפּט פונקציעס:
1. פארגרעסערן דעם וואלטאזש (סטעפּ-אַפּ טראַנספאָרמער): גענוצט אויף דער זייט פון אַ גענעראַטאָר אָדער געוויסע סאַבסטאַנציע צו פארגרעסערן דעם וואלטאזש אַזוי אַז דער קראַנט ווערט קליין און מאַכט פארלוסטן בעת טראַנסמיסיע ווערן רידוסט.
2. נידעריגער מאכן דעם וואלטאזש (סטעפ-דאון טראנספארמער): גענוצט נענטער צום קאנסומער אזוי אז דער וואלטאזש איז נידעריגער און זיכער פאר באנוץ דורך עלעקטרישע עקוויפמענט.
דערצו, זענען דא אפגעזונדערטע טראנספארמאטארן וואס צילן צו אפגעזונדערן דעם קרייז פאר זיכערהייט און רעדוקציע פון אריינמישונג, אפילו ווען די אריינגאנג און ארויסגאנג וואלטאזשן קענען זיין די זעלבע.
הויפּט טיילן פון אַ טראַנספאָרמאַטאָר
כּדי צו פֿאַרשטיין ווי עס אַרבעט, איז וויכטיק צו וויסן די הויפּט טיילן פֿון אַ טראַנספֿאָרמער:
– ערשטיקע שפּול: די שפּול פארבונדן צו דער וועקסלשטראָם וואָולטאַזש מקור (אַרייַנגאַנג).
– צווייטיקע שפּול: די שפּול פארבונדן צום לאַסט (אַרויסגאַנג).
– אייַזן קערן: אַ פעראָמאַגנעטישע מיטל וואָס פירט מאַגנעטישע פלוס פֿאַר עפֿעקטיווע אינדוקציע. עס איז בכלל געמאַכט פֿון סיליקאָן שטאָל לאַמינאַטן צו רעדוצירן עדי קראַנט פֿאַרלוסטן.
– איזאָלאַציע: אַן איזאָלירנדיק מאַטעריאַל וואָס טיילט די שפּולן צו פאַרמייַדן קורץ קרייזן.
– טראַנספאָרמאַטאָר אויל (אין מאַכט טראַנספאָרמאַטאָרן): פונקציאָנירט ווי אַן נאָך קילמיטל און איזאָלאַטאָר.
אויף אַ גרויסן מאָסשטאַב (גענעראַטאָר טראַנספאָרמאַטאָרן און סאַבסטיישאַנז), אַרייַננעמען נאָך קאָמפּאָנענטן קיל ראַדיאַטאָרן, קאָנסערוואַטאָרן, בושינגז און טאַפּ טשאַנגערס פֿאַר וואָולטידזש רעגולאַציע.
גרונטפּרינציפּ: עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע
טראַנספאָרמאַטאָרן אַרבעטן ווײַל דער וועקסלשטראָם אין דער ערשטיקער שפּול פּראָדוצירט אַ טוישנדיק מאַגנעטישן פעלד אין דעם אייַזענער קערן. דאָס טוישנדיקע מאַגנעטישע פעלד פאַראורזאַכט אַ טויש אין מאַגנעטישן פלוס, וואָס "פליסט" דורך דעם קערן און שניידט די דרייען פון דער צווייטער שפּול. ווײַל דער מאַגנעטישער פלוס טוישט זיך קעסיידער (צוליב דעם וועקסלשטראָם), ווערט אַן אינדוצירטע וואָולטאַזש אינדוצירט אין דער צווייטער שפּול.
דאס פרינציפ איז ענג פארבונדן מיט פאראדיי'ס געזעץ פון עלעקטראמאגנעטישע אינדוקציע: אינדוצירטע וואלטאזש ערשיינט ווען עס איז א ענדערונג אין מאגנעטישן פלוס אין א ווינדונג דראט קרייז.
א וויכטיגע פונקט צו באטאנען: טראנספארמאטארן ארבעטן נישט נארמאל אויף גלייכשטראם (DC). ווען זיי ווערן צוגעשטעלט מיט DC, בלייבט דער מאגנעטישער שטראם אומגעביטן (נאך די אנפאנגס באדינגונגען), אזוי אז א סטאביליגער וואלטאזש ווערט נישט אינדוצירט אין דער צווייטער שפול. דערצו קען צושטעלן DC זעטיגן דעם קערן און פאראורזאכן איבערהיצונג.
פאַרגלייַך פון וואָולטאַזש און נומער פון טורנס
דער שליסל צו א טראנספארמאטאר'ס וואלטאזש אדזשאסטמענט ליגט אין דעם פראפארציע פון דער צאל דרייען פון די ערשטיקע און צווייט-ראנגיקע שפולן. אידעאלערהייט, די פאלגנדע פארמולע איז גילטיג:
\[
\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}
\]
אינפֿאָרמאַציע:
– \(V_s\) = צווייטיקע (אויסגאַנג) וואָולטאַזש
– \(V_p\) = ערשטיקע (איינגאנג) וואָולטאַזש
– \(N_s\) = צאָל פון צווייטיקע דרייען
– \(N_p\) = צאָל פון ערשטיקע דרייען
דאָס מיינט אַז אויב די צאָל פון צווייטיקע דרייען איז גרעסער ווי די פּרימערי, וועט די וואָולטאַזש פאַרגרעסערן (סטעפּ-אַפּ). אויב די צאָל פון צווייטיקע דרייען איז ווייניקער, וועט די וואָולטאַזש פאַרקלענערן (סטעפּ-דאַון).
פשוט ביישפּיל:
– אויב דער טראַנספאָרמאַטאָר האט \(N_p = 100\) דרייען און \(N_s = 50\) דרייען, דעמאָלט \(V_s = 0,5 V_p\). אַזוי פאַלט די וואָולטאַזש מיט דער העלפט.
– אויב \(N_p = 200\) דרייט זיך און \(N_s = 800\) דרייט זיך, דעמאָלט \(V_s = 4 V_p\). די וואָולטאַזש פאַרגרעסערט זיך פירפאַכיק.
קראַנט באַציִונג: וואָולטאַזש אַרויף, קראַנט אַראָפּ
אין אַן אידעאַלן טראַנספאָרמאַטאָר, איז די אַרייַנגאַנג מאַכט גלייך צו דער אַרויסגאַנג מאַכט (אָן פארלוסטן):
\[
פּ_פּ = פּ_ס
\]
\[
V_p I_p = V_s I_s
\]
אויב דער וואָולטאַזש ווערט העכער, וועט דער קראַנט פֿאַרקלענערן זיך, און פֿאַרקערט. דאָס איז די הויפּט סיבה פֿאַרוואָס טראַנספֿאָרמערס זענען אַזוי וויכטיק אין לאַנג-דיסטאַנס מאַכט טראַנסמיסיע. מאַכט פֿאַרלוסטן אין קייבאַלז זענען בכלל אין דער פֿאָרעם פֿון היץ און זענען פּראָפּאָרציאָנעל צום קוואַדראַט פֿון דעם קראַנט:
\[
P_{פאַרלוסט} = I^2 R
\]
דורך פארגרעסערן דעם וואלטאזש, קען מען רעדוצירן דעם שטראם, דערמיט דראסטיש רעדוצירן פארלוסטן (I^2R). דעריבער, ווערט עלעקטריע פון קראפטווערק טיפיש פארגרעסערט צו צענדליקער ביז הונדערטער קילאוואלטס פאר טראנסמיסיע, און דערנאך ביסלעכווייז ווידער פארקלענערט איידער עס דערגרייכט וואוינונג געגנטן.
פארוואס דארפסטו אן אייזערנעם קערן?
טראַנספאָרמאַטאָרן קענען געמאַכט ווערן אָן אַ קערן (לופט-קערן), אָבער זייער עפעקטיווקייט איז נידעריקער ווייל דער מאַגנעטישער פלוס "ליקט" גרינג אין דער לופט. דער אייַזערנער קערן דינט ווי אַ וועג פֿאַר דעם מאַגנעטישן פלוס, מאַכנדיג עס גרינגער צו נאַוויגירן ווי לופט, קאָנצענטרירנדיק דעם מאַגנעטישן פעלד און שניידנדיק מער פון די צווייטיקע ווינדונגען. דער רעזולטאַט איז אַז ענערגיע איבערפיר פון דער ערשטיקער צו דער צווייטיקער איז מער עפעקטיוו.
טראַנספאָרמאַטאָר קערנס זענען בכלל געמאַכט פון דין שיץ (לאַמינאַטן) אויסגעשטעלט אין שיכטן מיט איזאָלאַציע צווישן זיי. די לאַמינאַציע טעכניק איז וויכטיק צו רעדוצירן עדי קערנס, וואָס זענען קייַלעכדיקע שטראָמען אין די קערן וואָס דזשענערירן היץ און רעדוצירן עפעקטיווקייט.
פארלוסטן אין עכטע טראַנספאָרמערס
אין רעאלע באדינגונגען, זענען טראַנספאָרמאַטאָרן נישט 100% עפעקטיוו. עס זענען דאָ עטלעכע הויפּט חסרונות:
1. קופּער פארלוסט
געפֿירט דורך דראָט קעגנשטעל אין די ערשטיק און סעקונדערי שפּולן, וואָס פאַראורזאַכט היץ (\(I^2R\)).
2. קערן פארלוסט
באשטייענדיק פון היסטערעזיס פארלוסטן (צוליב אָלטערנירנדיקע מאַגנעטיזאַציע פון די קערן) און עדי פארלוסטן (עדי שטראָמען אין די אייַזן קערן).
3. פלוקס ליקאַדזש פארלוסט
נישט דער גאנצער מאַגנעטישער פלוקס פון דער פּרימערי גייט דורך דער סעקונדערי; עטלעכע "ליקט" ארויס פון דעם קערן.
4. מעכאנישע און קילונג פארלוסטן
למשל, דער זשומען גערויש (האַרץ וויבראַציע) און די ענערגיע וואָס איז פארלאנגט דורך די קיל סיסטעם אין גרויסע טראַנספאָרמאַטאָרן.
אבער, מאדערנע מאכט טראנספארמאטארן קענען האבן זייער הויכע עפעקטיווקייט, אפט העכער 95% און אפילו נאנט צו 99% ביי געוויסע לאודס.
טיפּן פון טראַנספאָרמערס אין וואָכעדיק לעבן
טראַנספאָרמאַטאָרן זענען פאַראַן אין פילע דעוויסעס, למשל:
– אַדאַפּטער/טשאַרדזשער (כאָטש מאָדערנע נוצן אָפט SMPS, איז נאָך דאָ אַ הויך-פרעקווענץ "טראַנספאָרמאַטאָר" אינעווייניק)
– פאַרשפּרייטונג טראַנספאָרמאַטאָרן אויף עלעקטריציטעט פּויליש אָדער סאַבסטאַנציעס לעבן האָוסינג
– אַודיאָ טראַנספאָרמאַטאָרן אויף געוויסע דעוויסעס פֿאַר ימפּידאַנס מאַטשינג
– אפגעזונדערטע טראַנספאָרמאַטאָרן אין מעדיצינישע אָדער לאַבאָראַטאָריע סביבות
– אינסטרומענטאַציע טראַנספאָרמאַטאָרן ווי CT (קראַנט טראַנספאָרמאַטאָר) און PT/VT (פּאָטענציעל/וואָולטידזש טראַנספאָרמאַטאָר) פֿאַר מעסטונג און שוץ
יעדער איז דיזיינד לויט די וואָולטאַזש, קראַנט, אָפטקייט און איזאָלאַציע מדרגה רעקווירעמענץ.
קעסימפּולאַן
טראַנספאָרמאַטאָרן אַרבעטן אויף דער באַזע פון עלעקטראָמאַגנעטישע אינדוקציע: אַן וועקסלשטראָם (AC) שטראָם אין דער ערשטיקער שפּול דזשענערירט אַ טוישנדיקן מאַגנעטישן פלאַקס אין דעם קערן, וואָס דאַן אינדוצירט אַ וואָולטאַזש אין דער צווייטיקער שפּול. די אַרויסגאַנג וואָולטאַזש ווערט באַשטימט דורך דעם פאַרהעלטעניש פון דער צאָל ערשטיקע און צווייטיקע דרייען. מיט דער מעגלעכקייט צו עפֿעקטיוו העכערן אָדער נידעריקערן וואָולטאַזש, זענען טראַנספאָרמאַטאָרן די רוקן-ביין פון מאָדערנע עלעקטרישע סיסטעמען - פון נידעריק-פאַרלוסט לאַנג-דיסטאַנס טראַנסמיסיע ביז זיכער נוצן אין היימען און אינדוסטריעס.
אויב איר ווילט, קען איך אויך שאַפֿן אַ מער טעכנישע ווערסיע פֿון דעם אַרטיקל (מיט דיסקוסיעס וועגן עקוויוואַלענטע קרייזן, וואָולטאַזש רעגולאַציע, און עפֿיקאַסי), אָדער אַ פּשוטערע ווערסיע פֿאַר מיטלשול/הויכשול סטודענטן.
