Muuntaja on staattinen sähkömagneettinen laite, joka on suunniteltu muuntamaan (muuntamaan) vaihtojännite lisäämällä tai vähentämällä sitä. Sitä voidaan käyttää myös vaihemäärän muuttamiseen ja harvemmin vaihtovirran taajuuden muuttamiseen.
Sähköenergiaa välitetään yleensä pitkiä matkoja jännitteillä, jotka ovat useita kertoja korkeammat kuin kotitalouksien kuluttajien käyttämä jännitetaso. Muuntajien käyttö parantaa sähköenergian siirtoprosessin laatua ja mahdollistaa verkkojen häviöiden vähentämisen.
Laite ja toimintaperiaate
Muuntaja koostuu rakenteellisesti kahdesta (tai useammasta) käämistä ja ytimestä, jota kutsutaan myös magneettipiiriksi. Jännite syötetään laitteeseen ensiökäämällä ja jo muunnettu jännite poistetaan toissijaisesta käämästä. Käämit on kytketty toisiinsa vaihtelevalla magneettikentällä, joka syntyy ytimessä ensiökäämin syöttämän jännitteen avulla.
Muuntajien tyypit
- teho;
- mittaus;
- virta vähissä;
- pulssi;
- huippumuuntajat.
Tappiot
Sähkön siirto primaarista toissijaiseen liittyy aina häviöihin.
Muuntajassa ei ole pyöriviä komponentteja eikä siten mekaanisia häviöitä. Kuitenkin yksikössä käämien kuparissa esiintyy häviöitä johtuen käämeissä olevasta sähköstä - vastus sekä ytimen teräksen magneettiset häviöt johtuvien pyörrevirtojen ja magnetoinnin kääntäminen.
Näistä syistä kaikkea energiaa ei siirretä, vaan vain suurin osa siitä.
Tehokkuus ja tapoja lisätä sitä
Kuten kaikilla muilla energianmuuntajilla, muuntajilla on tehokerroin (COP), joka kuvaa sen toiminnan tehokkuutta.
Tehokkuus on yksikön hyötykuorman vetämän tehon suhde kuormitetun muuntajan verkkoon ottamaan tehoon. Tehokkuus voidaan myös ilmaista tehokkaasti käytetyn energian ja järjestelmästä kulutetun energian suhteena.
Koska muuntaja on passiivinen energianmuunnin, sen hyötysuhde on aina pienempi kuin yhtenäisyys (η <1). Tämä tarkoittaa, että sekundäärikäämitykseen kytketyn kuorman kuluttama teho on aina pienempi kuin ladatun laitteen järjestelmästä kulama teho.
Tehokkuutta voidaan parantaa useilla tavoilla, pääasiassa tappioiden vähentämiseksi. Esimerkiksi kuparihäviöiden vähentämiseksi on tarpeen lisätä käämilangan poikkileikkausta. Ja magnetoinnin kääntymisestä johtuva häviöiden väheneminen voidaan saavuttaa käytettäessä pehmeää magneettiterästä, jolla on ytimen tietty koostumus ja rakenne.
Pyörrevirtahäviöiden vähentämiseksi magneettisydän tulisi kerätä erillisistä, eristetyistä toisistaan teräsputkista Piitä voidaan myös käyttää lisäaineena magneettipiirin materiaalissa.