Ο μετασχηματιστής έχει σχεδιαστεί για τη μετατροπή εναλλασσόμενης τάσης και χρησιμοποιείται επίσης για το σκοπό της γαλβανικής απομόνωσης. Η συσκευή χρησιμοποιείται στη ραδιομηχανική, τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας και την ηλεκτρονική. Αντιπροσωπεύει μία ή περισσότερες περιελίξεις ταινίας ή σύρματος, οι οποίες επηρεάζονται από ένα μαγνητικό πεδίο. Τυλίγονται σε έναν μικρό πυρήνα, ο οποίος είναι επίσης ένας μαγνητικός πυρήνας.
Ποιος εφηύρε τον μετασχηματιστή;
Το 1848, ο Γάλλος G. Ruhmkorf δημιούργησε ένα επαγωγικό πηνίο ειδικού σχεδιασμού. Αυτή η εφεύρεση ήταν το πρωτότυπο του σύγχρονου μετασχηματιστή. Ο μηχανικός είχε υψηλές διακυμάνσεις τάσης χρησιμοποιώντας αυτό το πηνίο. Υπήρχε ανάγκη να μετατραπεί με κάποιο τρόπο το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο. Με βάση αυτό, ο Heinrich Daniel Ruhmkorff χρησιμοποίησε έναν ειδικό διακόπτη που άλλαζε σε σειρά με το πηνίο.
Όταν παρουσιάστηκε βραχυκύκλωμα, η τάση αυξήθηκε στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Ξεπέρασε την τάση στο πρωτεύον όσο μεγαλύτερος ήταν ο αριθμός των στροφών στο δευτερεύον. Η συσκευή διακοπής ήταν μια μικρή πλάκα ελατηρίου. Όσο πιο συχνά αυτήχρησιμοποιήθηκε, τόσο υψηλότερη ήταν η τάση. Για να ανοίξει η πλάκα το κύκλωμα χρειαζόταν ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο δημιουργήθηκε από τον πυρήνα. Το πηνίο Ruhmkorff χρησιμοποιήθηκε ευρέως στη δεκαετία του '70 του εικοστού αιώνα.
Σύγχρονος μετασχηματιστής
Γ. Ο Ruhmkorff ήταν αυτός που εφηύρε τον μετασχηματιστή. Η ιδέα του τελειοποιήθηκε από τον επιστήμονα P. N. Yablochkov, ο οποίος παρουσίασε τη δημιουργία του το 1876. Ως πυρήνα, χρησιμοποίησε μια ειδική ράβδο, στην οποία είχαν ήδη τυλιχθεί οι περιελίξεις. Για να διακόψει το συνεχές ρεύμα, ο επιστήμονας δεν χρησιμοποίησε μια πλάκα ελατηρίου, αλλά επαγωγικά πηνία.
Όλες οι πρωτεύουσες περιελίξεις τέθηκαν σε λειτουργία σε σειρά και έδωσαν την ποσότητα τάσης που χρειαζόταν. Στη δευτερεύουσα, χρησιμοποιήθηκαν λαμπτήρες που δούλευαν στην εισερχόμενη ενέργεια. Αργότερα σημειώθηκε ότι είναι δυνατό να μειωθούν οι απώλειες ενέργειας. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε και τα δύο πηνία στον πυρήνα - κύριο και δευτερεύον.
Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε από ποιον και πότε εφευρέθηκε ο πρώτος μετασχηματιστής, προκειμένου να μην υποθέσουμε λανθασμένα ότι επινοήθηκε από τον Yablochkov. Ο επιστήμονας έφερε στο μυαλό την ανάπτυξη για να την κάνει πιο βολική στη χρήση.
Η ανάπτυξη του επιστήμονα ήταν μια συσκευή με ανοιχτούς πυρήνες. Αργότερα, δημιουργείται ένας νέος τύπος - με κλειστούς, που αναπτύχθηκε από τους αδερφούς Hopkinson. Η ανακάλυψη βοήθησε σημαντικά στη μείωση του ενεργειακού κόστους. Η αρχή λειτουργίας ήταν ότι πηνία υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης τοποθετούνταν εναλλάξ στον πυρήνα. Η ίδια η ράβδος είναι κατασκευασμένη από σύρματα και χαλύβδινες λωρίδες που χωρίζονταιειδικό μονωτικό υλικό.
Τύποι μετασχηματιστών
Χάρη σε όποιον ανακάλυψε μετασχηματιστές, σήμερα υπάρχουν διαφορετικές κατηγορίες από αυτές τις συσκευές:
- Τάση ενίσχυσης - η χαμηλή τάση αυξάνεται σημαντικά στην έξοδο.
- Μείωση τάσης - μπαίνει μια μεγάλη τάση και βγαίνει μια μικρή. Ένα τέτοιο σύστημα είναι απαραίτητο σε μέρη με πτώσεις τάσης. Αυτά είναι τα πιο κοινά σχέδια.
- Μονοφασικοί και τριφασικοί - και τρεις μονοφασικοί μετασχηματιστές μπορεί κάλλιστα να κάνουν τη δουλειά ενός τριφασικού. Δεδομένου ότι ένας τριφασικός μετασχηματιστής, στην πραγματικότητα, αποτελείται από τρεις μονοφασικούς.
- Αναγκαστική και φυσική ψύξη.
Τι χρειάζονται οι μετασχηματιστές;
Για να αντισταθμιστεί η ακτινοβολία θερμότητας που χάνεται κατά τη μετάδοση ρεύματος, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής παράγουν πολύ υψηλή τάση, η οποία δεν χρειάζεται σε τέτοιες ποσότητες από τις περισσότερες συσκευές. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο μετασχηματιστής είναι χρήσιμος. Ρυθμίζει την τάση αυξάνοντάς την κατά τη μετάδοση και στη συνέχεια μειώνοντάς την στο δρόμο προς τον χρήστη. Διαφορετικά, όλος ο εξοπλισμός δεν θα είχε αντέξει στην επίθεση μιας τόσο τεράστιας δύναμης και θα είχε καεί ή εκραγεί.
Επίσης, οι ηλεκτρικές συσκευές είναι εξοπλισμένες με μετασχηματιστές στην καθημερινή ζωή, καθώς χρειάζονται συνεχώς διαφορετικές τάσεις μέσω πολλών ρευμάτων. Σήμερα, η συσκευή χρησιμοποιείται σε υπολογιστές και τηλεοράσεις. Είναι απαραίτητο να ευχαριστήσουμε αυτόν που εφηύρε τον μετασχηματιστή, γιατί χωρίς αυτόνοι περισσότερες συσκευές δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν κανονικά. Στην καλύτερη περίπτωση, θα μας περιέβαλλαν συσκευές που δεν λειτουργούν σε χαμηλή (ασφαλή) τάση, αλλά σε υψηλή.
Πολλοί τύποι τέτοιων προϊόντων είναι σημαντικοί στην καθημερινή ζωή. Για να μην σοκάρεστε, χρησιμοποιείται συχνότερα ένας μετασχηματιστής απομόνωσης, ο οποίος μειώνει αυτόν τον κίνδυνο. Για τη μέτρηση της συνεχώς μεταβαλλόμενης τάσης, χρησιμοποιείται επίσης αυτή η συσκευή. Αυτό είναι απαραίτητο για τη διασφάλιση της ασφάλειας του πληθυσμού κατά τις υπερτάσεις ρεύματος. Χρησιμοποιούνται ξεχωριστοί τύποι (μετασχηματιστές ρεύματος) για τη μέτρηση της ποσότητας ενέργειας που καταναλώνεται.
