#konstruktorelektrykamator #elektryka #energetyka
Każdy pewnie słyszał o urządzeniu zwanym transformatorem.
Najprostsza konstrukcja to dwie cewki i wspólny magnetowód czyli najczęściej kawał stali w postaci blach.
Uzwojenia zazwyczaj są odseparowane od siebie elektrycznie. Spotykamy takie rozwiązania niemal w każdym współczesnym urządzeniu. Począwszy od ładowarki do telefonu, przez wzmacniacze audio, komputery, oświetlenie, czy nawet internet, bo routery mają wbudowane transformatory separacyjne, na linii zasilania jak i na liniach sygnałowych.
Przykładowo trafo 230/12V, zasilając jedno uzwojenie z 230VAC wytwarza się zmienne pole magnetyczne które zamyka się przez rdzeń i na drugim uzwojeniu będziemy mieli 12VAC. To jest najprostsza forma, ale rozwiązań jest znacznie więcej. Kolejna opcja, też dosyć prosta to autotransformator, fizycznie jest to transformator z jednym uzwojeniem ale matematycznie traktujemy jako dwa. Jest to po prostu kupa drutu na rdzeniu podłączona do zasilania tak jak uzwojenie pierwotne w klasycznym transformatorze. A za uzwojenie wtórne robi to samo uzwojenie ale w okrojonej formie, poprzez zastosowanie ruchomego suwaka, dzięki któremu możemy swobodnie i w miarę płynnie regulować liczbę zwojów a przez to i napięcie wyjściowe, prawie jak dzielnik napięcia na dwóch rezystorach. Z tą różnicą że najczęściej autotransformatory dają możliwość uzyskania ciutkę wyższego napięcia niż zasilanie, a dzielnik napięcia tego nie potrafi.
To był szybki opis transformatorów jednofazowych. Ale są też wielofazowe. Np trafo scotta które zasila się z 3 faz z przesunięciem co 120°, a na wyjściu są dwie fazy z przesunięciem 90°, są konstrukcje 3F>6F te są wykorzystywane np na kolei do zasilania trakcji. (Trakcja to śmierć! Tory! To jest przyszłość!)
Fizycznie trafo 3F najczęściej ma 3 kolumny, po jednej na fazę, rzadko 5 kolumn, 3 kolumny z uzwojeniami i dwie jaki magnetowody dodatkowe.
3 uzwojenia pierwotne, 3 uzwojenia wtórne, separacja galwaniczna i spora nieruchoma bryła stali jako magnetowód.
Które urządzenie też ma łącznie 6 uzwojeń, separację galwaniczną, i stalowy rdzeń jak w transformatorze?
Silnik synchroniczny. Z fizycznego i matematycznego punktu widzenia niczym się nie różni od trafa 3f. Prąd przepływa przez uzwojenia, wytwarza pole magnetyczne, które w sąsiadującej cewce wytwarza Siłę elektromotoryczną. W trakcie normalnej pracy ze zwartym wirnikiem możemy traktować taki silnik jak transformator w stanie zwarcia.
Tylko między silnikiem a trafo jest jedna zasadnicza różnica. Mamy ruchomy rdzeń w postaci wirnika. Zmieniając jego położenie wpływamy na stopień sprzężenia magnetycznego strony pierwotnej z wtórną.
A co za tym idzie wpływamy na wartość napięcia wyindukowanego w uzwojeniu wtórnym, i jednocześnie na fazę. Skąd to się bierze? Kręcąc wirnikiem możemy doprowadzić do sytuacji że uzwojenie 1 wirnika zgra się idealnie z uzwojeniem 1 stojana, wtedy napięcie wyindukowane w uzwojeniu stojana będzie się dodawało z napięciem zasilania. Ale możemy obrócić wirnik o 180° co spowoduje że uzwojenie 1 stojana będzie sprzęgnięte po 50% z uzwojeniami 2 i 3 wirnika. Czyli pole magnetyczne będzie miało przeciwstawny biegun więc i napięcie indukowane w uzwojeniu wtórnym będzie miało odwrotną polaryzację. Więc napięcie wyindukowane zostanie odjęte od napięcia zasilania.
Oczywiście możemy ustawić mnóstwo pozycji pośrednich, obracając o dowolny kąt. Spowoduje to że np do fazy L1 dodamy 21% wektora L2 i 79% wektora L3. Albo do L1 dodamy 37% wektora L1 i 63% wektora L3. Jakie wyjdą napięcia? To już trzeba wykres wskazowy narysować i szybko policzyć. Dobierając odpowiedni silnik lub zasilając odpowiednimi napięciem możemy uzyskać napięcie wyjściowe od 0 do dwukrotności napięcia zasilania.
Czyli taki układ może funkcjonować jako autotransformator bez ruchomej szczotki. Co prawda są pierścienie ale jest to ciągły kontakt i tam przepływa tylko połowa wartości prądu odbiornika.
Warto mieć w swoim otoczeniu ludzi którzy się nawzajem nakręcają. Dzięki temu każdy dąży do zwiększania zakresu wiedzy. Ja tak mam z kilkoma osobnikami z internetu i kilka osób z fizycznego otoczenia. Np mój były nauczycieli z którym zawsze miałem dobry kontakt, a teraz współpracownik. To on mnie tu ściągnął.
Budowa tego układu zaczęła się od prostej rozmowy z o przesunięciach kątowych sygnału wejściowego i wyjściowego przekładnika prądowego. Tam te wartości są w pojedynczych stopniach albo i nawet minutach i sekundach kątowych.
Cz 2.
To tyle byłoby o transformatorze-silniku.
Teraz coś lekko innego, ale wciąż transformator.
Kojarzycie coś takiego jak figury Lichtenberga? Są to twory powstające na powierzchni zazwyczaj izolatora w wyniku uszkodzenia przez łuk elektryczny. Często można spotkać nazwę wyładowanie drzewiaste. Na zdjęciu przykład takiego. Jest to wnętrze uzwojenia wtórnego VTTC. Jako że było to budowane dawno temu, ze znacznie mniejszym zakresem wiedzy to zostały popełnione przynajmniej dwa solidne błędy. Pierwszy to gruby drut, na oko 0,4mm przy małej średnicy i małej długości uzwojenia. To powoduje że ma bardzo dużą częstotliwość rezonansową.
Drugi błąd to wybór rurki PCV na konstrukcję. PCV ma bardzo duży współczynnik przenikalności dielektrycznej, co powoduje zwiększenie pojemności własnej takiej cewki i obniżenie częstotliwości rezonansowej ale jednocześnie duży współczynnik dielektryczny z dużą częstotliwością (setki kHz lub nawet MHz) powoduje grzanie się tego dielektryka.
No i tu nagrzał się na tyle że stracił właściwości dielektryczne i wysokie napięcie zaczęło płynąć po jego powierzchni wypalając takie ładne figury. Jednocześnie dyskwalifikując uzwojenie z użytku.
Dlatego budując cewkę Tesli trzeba starannie wybierać materiał na uzwojenie wtórne. Rury PCV są tanie i sztywne, rury PP są niewiele droższe i trochę mniej sztywne.
Za to PP ma niższy współczynnik przenikalności dielektrycznej dzięki czemu mniej się grzeje, czyli mniejsza szansa na odkształcenie i usterkę.
Cz 3.
Wezwano mnie wczzoraj do zakładu obróbki CNC. Przenieśli część maszyn do prostej ślusarki do innego pomieszczenia. I przestała im działać pompka podawania chłodziwa w pile taśmowej.
Lokalna złota no może raczej srebrna rączka sprawdził że pompka działa bo podłączał w w innym miejscu i się kręci, a w maszynie się nie kreci, a prąd dochodzi.
No faktycznie, prąd dochodzi, każdy zacisk pokazuje 230V względem obudowy. Ale jednocześnie przy sprawdzaniu napięcia międzyfazowego wychodzi że są tylko dwie fazy. To szybko sobie przypomnieli że kiedyś był wymieniany termik. To mierze tam, na wyjściu z termika? 2 fazy. Na wyjściu ze stycznika? 2 fazy. Na zasilaniu stycznika? 2 fazy. Na zasilaniu maszyny? 2 fazy. Tu znów sobie przypomnieli że zakładali nową wtyczkę. Ale mówię, czekaj, zobaczymy w gnieździe. A w gnieździe? 2 fazy. Tzn między N a fazami jest po 230V ale międzyfazowo jest tylko 2x400 i raz zwarcie. Gdzie jest rozdzielnica? W rogu, przy regałach. Z mocno ograniczonym dostępem. Żeby cośkolwiek zrobić musiałem ściągnąć drzwiczki z zawiasów. Na wyjściu zabezpieczenia? 2 fazy. Na wyjściu z RCD? 2 fazy. Na wejściu RCD? 2 fazy, ale normalnie podpięte 4 żyły, czyli N i 3 tory fazowe. A zasilanie przychodzi z bloku rozdzielczego. No i tam normalnie są 3 fazy.
Ktoś kto składał rozdzielnicę pomylił się w przykręcaniu kabelków i podłączył dwa od RCD pod tą samą fazę. Odbiorniki 1 fazowe działały bo im to bez różnicy. Ale 3f już potrzebują 3 faz.
Widzicie. Miała być naprawa pompki do chłodziwa a trzeba było naprawić rozdzielnicę.
Cz. 4.
O kolejnym uszkodzonym silniku chyba nie chce wam się czytać.
