Elektrische Transformatoren sind das einzige elektrische Gerät in unserem gesamten Stromverteilungssystem, das die Versorgung mit elektrischer Spannung und Strom steuert und reguliert. Unter den verschiedenen Arten von elektrischen Transformatoren Sie sehen, die einphasigen elektrischen Transformatoren sind die häufigsten und am leichtesten zu beobachtenden Arten von elektrischen Transformatoren.
Elektrische Transformatoren, die Sie an Masten und in Wohngebieten installiert sehen, sind höchstwahrscheinlich die einphasigen elektrischen Transformatoren. Daher ist es wichtig, dass Sie die Konstruktion und Funktionsweise dieser einphasigen Transformatoren verstehen.
Wir haben diesen Artikel geschrieben, damit Sie alle grundlegenden Teile eines Einphasen-Transformators kennen lernen. Wir werden Ihnen auch die Konstruktion der verschiedenen Teile erklären und wie all diese Teile zusammenarbeiten, um Ihnen Strom zu liefern.
Was ist ein Einphasen-Transformator?
Einphasen-Transformator arbeitet mit einem einzigen Spannungssignal und hat nur einen spannungsführenden Draht und einen Neutralleiter. Dies unterscheidet sich von Dreiphasen-Transformatoren bei denen mehrere Spannungssignale gleichzeitig auftreten und es drei spannungsführende und einen Neutralleiter gibt.
Die Ausgangsleistung des Transformators hängt von der Anwendung ab, für die er installiert ist. In Amerika arbeiten beispielsweise alle standardmäßigen Haushaltsgeräte mit 110 Volt, und dies ist das, was die meisten ihrer einphasigen, domestisch installierten Transformatoren als Ausgang liefern.
Verschiedene Teile eines Einphasen-Transformators
Es gibt 5 Haupt- und Schlüsselbestandteile eines Einphasen-Transformators, die zusammenarbeiten, um Ihnen einphasigen Wechselstrom zu liefern.
Transformatorwicklung
Der einphasige Transformator, den Sie sehen, hat zwei Wicklungen. Eine Wicklung wird als Primärwicklungen bezeichnet, die andere Wicklung als Sekundärwicklungen. Wenn Sie genau hinsehen, werden Sie feststellen, dass alle einphasigen Transformatoren ihre Eingangsleistung an der Primärwicklung erhalten. Alle diese Transformatoren liefern Ihnen über ihre Sekundärwicklung Strom für Ihre Haushalte.
Wie viel Ihr Transformator die elektrische Spannung für Ihre Anwendung erhöht oder verringert, hängt von Ihrem Transformator-Übersetzungsverhältnis ab.
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Transformator-Kern
Der Transformatorenkern ist der zentrale Teil eines einphasigen Transformators und der Teil, an dem die Wicklung durchgeführt wird. Ihr einphasiger Transformatorenkern wird seine Primär- und Sekundärwicklungen an seinen gegenüberliegenden Enden haben. Der Kern eines einphasigen Transformators ist verantwortlich für die Übertragung des elektromagnetischen Flusses von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung des Transformators.
Isolierung und Isolation
In einem einphasigen Transformator muss die Assembly der Transformatorwicklungen und des Transformatorenkerns eine kontaktlose Montage sein. Das bedeutet, dass die Wicklung eines einphasigen Transformators den Transformatorenkern nicht direkt berührt. Um eine kontaktlose Montage zu entwickeln, wird der Kontaktpunkt zwischen Wicklung und Kern des einphasigen Transformators mit einem hochwertigen Isoliermaterial wie Epoxidharz oder Papierpressplatte isoliert.
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Kühlmechanismus
Da die meisten einphasigen Transformatoren nicht groß sind und nur arbeiten, um den Strom zu regeln, der im Bereich von Haushaltsgeräten für kleine Industrien liegt. Daher sind ihre Größe und Leistungswerte nicht wirklich groß, aber sie erzeugen trotzdem viel Abwärme. Um die Abwärme zu entfernen, ist ein Kühlsystem für jeden einphasigen Transformator erforderlich.
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Andere wichtige Teile
Wie jeder andere Transformator hat ein einphasiger Transformator auch alle anderen Standardteile eines Transformators. Diese Standardteile umfassen Muffen, konservative Tanks, Ventile, Schalthebel und alle anderen Sicherheitswerkzeuge und Sensoren.
Konstruktion eines Einphasen-Transformators
Wenn Sie einen einphasigen Transformator wirklich verstehen und lernen möchten, wie er funktioniert, ist es sehr wichtig, seine gesamte Struktur und Konstruktion zu verstehen.
Hier werden wir versuchen, Ihnen das Design der verschiedenen Teile eines einphasigen Transformators zu erklären, wie diese Teile zusammengebaut werden, um die Grundstruktur zu entwickeln, und dann, wie alle Teile zusammen konstruiert werden, um einen einphasigen Transformator zu bilden.
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Kern des Einphasen-Transformators
Wie jeder Transformator, den Sie an einem Pol installiert sehen können, ist der Kern Ihres einphasigen Transformators sein wichtigster Teil. Er hat ein rechteckiges Design mit zwei vertikalen Beinen, die als Glieder bezeichnet werden, und zwei horizontalen Balken, die als Yokes bezeichnet werden. Die Glieder und Yokes sind miteinander verbunden, um einen rechteckigen Rahmen zu entwickeln, der als Transformatorenkern bezeichnet wird.
Der rechteckige Rahmen des Kerns ist wirklich eine der beiden grundlegenden Formen für einphasige Transformatoren. Die Konstruktion des Kerns Ihres einphasigen Transformators kann auf zwei Arten erfolgen. Sie können entweder ein Kern-Design oder ein Schalen-Design für Ihren Transformatorenkern haben.
Die Konstruktion des Qualitätskerns erfolgt mit hochwertigen laminierten Siliziumstahlblechen. Ein sehr dünnes Blech aus Siliziumstahl wird mit einer präzisen Metallpresse in entweder E-I-, U-I- oder toroidalen Formen zugeschnitten. Eine Anzahl von Blechen wird dann übereinander gestapelt und eine Präzisionsmaschine wird verwendet, um sie zu pressen und in einem Kern zusammenzubauen.
Transformatorwicklung
Sie können entweder Kupfer oder Aluminium für Ihre Transformatorwicklung auswählen. Beide sind die am häufigsten verwendeten Materialien für jede Transformatorwicklung. Es hängt von der Anwendung des einphasigen Transformators ab. Transformatoren, die für den allgemeinen Gebrauch entwickelt wurden, wie die, die Sie in Wohngegenden installiert sehen, verwenden Aluminiumdraht in ihrer Wicklung.
Der Transformator, der für empfindliche Maschinen in der Industrie entwickelt wurde, verwendet Kupferdraht in seiner Wicklung. Dies liegt daran, dass Kupfer ein viel besserer Leiter ist, aber teuer ist, während Aluminium leichter und günstiger ist, aber ein wenig weniger Leitfähigkeit als Kupfer hat.
Während der Konstruktion einer Transformatorwicklung werden hochwertige und modernste Wickelmaschinen eingesetzt. Diese Maschinen arbeiten automatisch und werden nicht von einem Computersystem gesteuert, bei dem ein Bediener Eingaben zur Anzahl der Umdrehungen, zum Design und zu allen anderen technischen Aspekten der Transformatorwicklung geben kann. Diese Maschinen entwickeln dann die Transformatorwicklung mit der genauen Anzahl von Umdrehungen.
Da der Leistungsbedarf von einem einphasigen Transformator nicht hoch ist, wird die Wicklung normalerweise in einer Schichtenanordnung oder in einer Scheibenanordnung konstruiert. Die Wicklung des Schichtenkonfigurations-Transformators wird durch die Herstellung mehrerer Schichten aus Kupfer- oder Aluminiumdraht mit Isolierung innerhalb jeder Schicht aufgebaut.
In der Scheibenanordnung werden mehrere Scheiben aus dem Leiterdrahtkonstruiert und dann werden die Scheiben mit Isoliermaterial verbunden, das zwischen zwei Scheiben platziert ist. Diese Anordnung wird normalerweise für Hochspannungseinphasentransformatoren konstruiert.
Isolierung und Isolation
Transformatorisolierung und Isolation ist erforderlich, um eine kontaktlose Montage von Wicklung und Kern zu entwickeln, um Kurzschlüsse in der Wicklung und in der Kernmontage zu vermeiden, und um Wicklung und Kern vor äußeren Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, Staub und Ablagerungen zu schützen.
Die Isolierung und Isolation eines Transformators wird während der Konstruktion abhängig von der Größe und Art des einphasigen Transformators durchgeführt. Wenn Sie einen trockenen einphasigen Transformator entwickeln müssen, wird die Kern- und Wicklungsanordnung in einem Epoxidharz eingehüllt.
Harz, wenn es in flüssiger Form ist, wird in einem Tank eingesetzt und die Kern- und Wicklungsanordnung wird in den Tank eingetaucht. Dies füllt alle Lücken und Kontaktstellen zwischen den Transformatorenkern und Wicklung. Der Kern- und Wicklungsanbau wird dann herausgekauft und zum Aushärten des Harzes erhitzt. Nach dem Aushärten verfestigt sich das Harz und isoliert sowie isoliert den Kern- und Wicklungsanbau.
Wenn Sie einen ölgetauchten einphasigen Transformator entwickeln müssen, wird der Kontaktbereich des Kerns und des Warnungsanbaus mit einer isolierenden Presspappe oder einem speziellen Isolierband oder Stoff isoliert. Dasselbe Isoliermaterial wird auch verwendet, um die äußerste Schicht der Wicklung zu isolieren.
Dann wird die gesamte Baugruppe des Kerns und der Transformatorwicklung in einen Tank gelegt und mit Transformatoröl gefüllt, um abzuschließen. Es wird den Kern- und Wicklungsanbau vollständig von der äußeren Atmosphäre isolieren und abschotten.
Transformator-Tank
Der Transformatorbehälter ist ein integrierter Teil eines einphasigen Transformators, unabhängig davon, ob es sich um einen Trockenbau-Transformatoren oder einen handelt Öltyp-Transformator. Die Wicklung und der Kern der Transformatorenbaugruppe sind im Transformatorbehälter untergebracht, um sie vor äußeren Umwelteinflüssen wie Gewittern und vor extremem und direktem Sonnenlicht zu schützen.
Der Transformatorbehälter wird normalerweise aus einem hochwertigen Edelstahlblech hergestellt, dessen Dicke von der Größe und der Leistungskapazität des Transformators abhängt. Das Edelstahlblech wird nach dem Design des Transformatorbehälters geformt und erhält in der Regel Oberflächenbehandlungsprozesse, um seine Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
Der Nachbehandlungsprozess für kleinephasige Transformatorbehälter besteht normalerweise aus einer hochwertigen Sprühfarbe, die in mehreren Schichten auf den Transformatorbehälter aufgetragen wird, während dies bei großen einphasigen Transformatoren normalerweise durch verschiedene Abscheidungsmethoden wie Galvanisierung erfolgt.
Kühlmechanismus
Die elektrischen Transformatoren, die Sie auf Masten in Wohngebieten installiert sehen, sind trockene einphasige Transformatoren und benötigen normalerweise kein spezielles Kühlsystem; ein natürlicher Luftkühlungsprozess ist ausreichend, um ihre Abwärme abzuleiten.
Da die Wicklungen und der Kern dieser Transformatoren in einem gehärteten Harz eingebettet und sicher im Transformatorbehälter untergebracht sind, ist der Behälter so gestaltet, dass er den Luftstrom über die mit Harz beschichteten Wicklungen ermöglicht. Der natürliche Luftstrom entfernt den Abfall von den Wicklungen mithilfe eines Prozesses, der als natürliche Konvektion bezeichnet wird. Dies ist nur für kleine und domestisch verwendete einphasige Transformatoren geeignet.
Die Transformatoren, die Sie in großen Wohngebieten oder in kleinen Industrien installiert sehen, sind in der Regel öltypische Einphasen-Transformatoren. Sie benötigen meistens auch keine spezielle Transformator-Kühlung Mechanismus.
Um den Wärmeübergang vom Öl zum Tank und vom Tank zur Umgebung zu erleichtern, ist der Tank in der Regel mit mehreren Rohren gestaltet, die als Finnen wirken und die Oberfläche erhöhen, die der Umgebung ausgesetzt ist. Mehr Fläche bedeutet, dass mehr Wärme durch den natürlichen Konvektionsprozess an die Umgebung abgegeben werden kann.
Bei sowohl Trockenbau- als auch Öltypen-Transformatoren reicht, wenn das natürliche Luftsystem nicht ausreicht, ein elektrischer Kühlventilator aus, um die Abwärme zu entfernen. Der elektrische Kühlventilator zwingt die Luft, entweder über die bedeckte Wicklung oder über die Finnen des Öltransformator-Tanks zu strömen. Diese forcierte Luftbewegung über dem erhitzten Bereich entfernt viel mehr Wärme unter Anwendung des Prinzips der erzwungenen Konvektionswärmeübertragung.
Funktion eines Einphasen-Transformators
Wenn Sie irgendeinen Einphasen-Transformator betrachten, arbeitet er nach dem Prinzip von Faradays Gesetz. Laut diesem Gesetz erzeugt ein Wechselstrom, der an die Primärwicklung eines Einphasen-Transformators angelegt wird, ein zeitlich variierendes Magnetfeld im Kern dieses Einphasen-Transformators, das wiederum eine sekundäre Spannung produziert.
Wie die Arbeitsweise eines Einphasen-Transformators etwas anders ist als bei einem anderen oder einem Dreiphasen-Transformator, besteht darin, dass es in einem Einphasen-Transformator ein einziges Set aus Primär- und Sekundärwicklungen gibt, im Gegensatz zu drei verschiedenen Sets aus Primär- und Sekundärwicklungen, die in einem Dreiphasen-Transformator vorhanden sind.
Schlussfolgerung Einphasen-Transformatoren sind die am weitesten verbreitete Art von elektrischen Transformatoren, da die meisten unserer Haushalts- und elektrischen Geräte mit Wechselstrom in Einphasen betrieben werden. Diese elektrischen Transformatoren werden aus hochwertigen Materialien hergestellt, und die meisten ihrer Teile werden automatisiert und mit Präzisionsmaschinen gefertigt. Das Arbeitsprinzip dieser Einphasen-Transformatoren ist genau dasselbe wie bei jedem anderen elektrischen Transformator, mit dem einzigen Unterschied, der in der Ausgabe besteht, die Wechselstrom ist.
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Ihre Einphasen-Transformatoren sollten eine zuverlässige Konstruktion und effizientes Arbeiten haben, um Ihnen eine sichere und konstante Stromversorgung zu gewährleisten. Wir bei Daelim Transformer bieten Einphasen-Transformatoren an, die nach den höchsten internationalen Standards von CSA, ANSI, DOE, IEEE, IEC und mehr konstruiert sind. Alle unsere elektrischen Transformatoren bieten eine Effizienz von 95% oder mehr gemäß den IEEE-Standards für effiziente elektrische Geräte.
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