Τρόπος Λειτουργίας Ενος Μονοφασικού Μετασχηματιστή

Transcript

1 Τρόπος Λειτουργίας Ενος Μονοφασικού Μετασχηματιστή Σκοπός Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να αναλύσουμε τους μονοφασικούς μετασχηματιστές, την ιστορία τους και τις εφαρμογές τους από την ανακάλυψη τους έως και σήμερα. Περίληψη Ο Μονοφασικός μετασχηματιστής είναι μία συσκευή η οποία χρησιμοποιείται στα περισσότερα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα. Δημιουργήθηκε με σκοπό την διευκόλυνση μεταφοράς του ρεύματος, της υποβίβασης ή της ανύψωσης του όπου η χρήση του είναι απαραίτητη μέχρι σήμερα. Οι μετασχηματιστές είναι επίσης βασικοί στην μετάδοση ρευμάτων υψηλής τάσης, τεχνική που κάνει οικονομικά βιώσιμη τη μετάδοση ηλεκτρικής ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις.

2 Εισαγωγή Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική διάταξη που μετατρέπει εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια ενός επιπέδου τάσης σε εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια διαφορετικού επιπέδου τάσης μέσω της επίδρασης ενός μαγνητικού πεδίου. Η πρώτη ανακάλυψη του μονοφασικού μετασχηματιστή φαίνεται να παρουσιάζεται από τον Άγγλο επιστήμονα του ηλεκτρομαγνητισμού και της ηλεκτροχημείας Μάικλ Φάραντει ο οποίος τον χρησιμοποίησε μόνο για την επίδειξη των αρχών της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, χωρίς να προβλέψει την πρακτική του σημασία.έπειτα κάνει την εμφάνισή του ο Ιρλανδός κληρικός Νίκολας Κάλαν ο οποίος εφηύρε τον πρώτο μετασχηματιστή,το πηνίο επαγωγής, για ευρεία χρήση το Ήταν ένας από τους πρώτους που κατάλαβαν την αρχή πως όσο περισσότερες περιελίξεις έχει το τύλιγμα ενός μετασχηματιστή, τόσο μεγαλύτερη ηλεκτρεγερτική δύναμη παράγει.

3 Το 1891 ο Νίκολα Τέσλα εφηύρε το πηνίο Τέσλα, ένα μετασχηματιστή συντονισμού με πυρήνα αέρα, για την παραγωγή πολύ υψηλών τάσεων σε υψηλές συχνότητες. Μετασχηματιστές ακουστών συχνοτήτων χρησιμοποιήθηκαν για τα πρώτα πειράματα της ανάπτυξης του τηλεφώνου. Οι ανακαλύψεις του Τέσλα μας βοηθούν ακόμη και σήμερα στην ανάπτυξη των ηλεκτρικών συσκευών και την κατανόηση και πλήρη χρήση του ηλεκτρικού ρεύματος.

4 Κύριο Μέρος Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική διάταξη που μετατρέπει εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια ενός επιπέδου τάσης σε εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια διαφορετικού επιπέδου τάσης μέσω της επίδρασης ενός μαγνητικού πεδίου. Αυτή η διάταξη αποτελείται από δυο ή περισσότερα πηνία που τυλίγονται γύρω από έναν κοινό σιδηρομαγνητικό πύρηνα. Τα πηνία αυτά συνήθως δεν είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Η μονη σύζευξη που υπάρχει μεταξύ των σπειρών είναι το κοινό μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό του πυρήνα. Το ένα από τα δύο πηνία του μετασχηματιστή συνδέεται με μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης, ενώ το δεύτερο συνδέεται με το φορτίο. Το πρώτο τύλιγμα ονομάζεται πρωτεύον τύλιγμα ή τύλιγμα εισόδου του μετασχηματιστή και το δεύτερο ονομάζεται δευτερεύον ή τύλιγμα εξόδου. Έστω ότι στον μετασχηματιστή εφαρμόζεται στο πρωτεύον εναλλασσόμενη τάση, τότε το τύλιγμα διαρρέεται από ρεύμα, ακόμη και αν στο δευτερεύον του δεν συνδέεται κανένα φορτίο. Αυτό το ρεύμα είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη μαγνητικής ροής στο εσωτερικό του πυρήνα και αποτελείται από δύο συνιστώσες: 1. Το ρεύμα μαγνήτισης, που είναι η αίτια ανάπτυξης μαγνητικής ροής στον πυρήνα του μετασχηματιστή. 2. Το ρεύμα απωλειών πυρήνα, που αντιστοιχεί στο φαινόμενο υστέρησης και στα δινορρεύματα του πυρήνα. Μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή που χρησιμοποιείται ευρύτατα σε διάφορες ηλεκτροτεχνικές εφαρμογές όπως: Η μετατροπή της εναλλασσόμενης ηλεκτρικής ενέργειας ενός επιπέδου τάσης σε εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια της ίδιας συχνότητας, αλλά διαφορετικού επιπέδου τάσης, στις τηλεπικοινωνίες για γαλβανικό διαχωρισμό κυκλωμάτων και για την προσαρμογή αντιστάσεων, στη δε τεχνική των ηλεκτρικών μετρήσεων για τον υποβιβασμό τάσεων ή ρευμάτων για την ασφαλή διεξαγωγή των μετρήσεων κ.τ.λ. Δύο είναι οι τρόποι κατασκευής ενός μετασχηματιστή ισχύος.στον πρώτο, τα τυλίγματα του μετασχηματιστή τοποθετούνται γύρω από τις δύο πλευρές ενός ορθογώνιου πυρήνα από φύλλα χάλυβος. Αυτός ο μετασχηματιστής ονομάζεται μετασχηματιστής τύπου πυρήνα και φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

5 Ο άλλος τρόπος κατασκευής του μετασχηματιστή πραγματοποιείται σ έναν πυρήνα με τρία σκέλη. Τα τυλίγματα του μετασχηματιστή τοποθετούνται στο μεσαίο σκέλος. Αυτος ο μετασχηματιστής ονομάζεται τύπου μανδύα. Και στις δύο περιπτώσεις, οι πυρήνες κατασκευάζονται από λεπτά δυναμοελάσματα. Τα δυναμοελάσματα είναι ηλεκτρικά μονωμένα μεταξύ τους, με σκοπό την μείωση των δινορρευμάτων. Στους πραγματικούς μετασχηματιστές τα δύο τυλίγματα τοποθετούνται ομόκεντρα, έτσι ώστε το τύλιγμα με το χαμηλότερο επίπεδο τάσης να βρίσκεται στο εσωτερικό του άλλου τυλίγματος. Αυτή η κατασκευή εξυπηρετεί τους δύο παρακάτω σκοπούς: 1.Λύνει το πρόβλημα της μόνωσης μεταξύ του πυρήνα και του τυλίγματος υψηλής τάσης. 2.Η μαγνητική ροή διαρροής μειώνεται σημαντικά σε σχέση με οποιονδήποτε άλλο τρόπο κατασκευής - Νόμος επαγωγής Το δυναμικό που επάγεται στα άκρα του δευτερεύοντος μπορεί να υπολογιστεί από το νόμο της επαγωγής του Φάραντεϊ, ο οποίος δηλώνει πως: όπου V S είναι η στιγμιαία τάση, N S είναι ο αριθμός των περιελίξεων (στροφών) στο δευτερεύον και Φ η μαγνητική ροή σε μία περιέλιξη του τυλίγματος. Αν οι στροφές του τυλίγματος είναι προσανατολισμένες κάθετα προς τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου, η ροή είναι το γινόμενο της έντασης B του μαγνητικού πεδίου και της επιφάνειας Α μέσα από την οποία διέρχεται. Η επιφάνεια είναι σταθερή και ίση με την διατομή του πυρήνα του μετασχηματιστή, ενώ το μαγνητικό πεδίο μεταβάλλεται με το χρόνο, ανάλογα με την διέγερση του πρωτεύοντος. Καθώς σε έναν ιδανικό μετασχηματιστή η ροή που περνά μέσα τόσο από το πρωτεύον όσο και από το δευτερεύον είναι ίδια, [1] η στιγμιαία τάση στα άκρα του πρωτεύοντος τυλίγματος ισούται με: Αν διαιρέσουμε τις δύο πιο πάνω σχέσεις κατά μέλη, παίρνουμε την βασική εξίσωση [8] για την ανύψωση ή τον υποβιβασμό της τάσης:

6 ΕΠΙΛΟΓΟΣ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΕΝΟΥ Αυτό το είδος εφευρέσεων θα μπορούσε να εξαλείψει τις πετρελαϊκές κρίσεις και να βοηθήσει να λυθούν περιβαλλοντικά προβλήματα. Οι πιο συχνά ονομαζόμενες ηλεκτρικές γεννήτριες δωρεάν ενέργειας ή γεννήτριες δίχως καύσιμα, παράγουν περισσότερη ενέργεια απ' ότι καταναλώνουν από οποιαδήποτε προηγούμενα γνωστή πηγή. Χωρίς μπαταρίες, ούτε ντεπόζιτο καυσίμων, ούτε σύνδεση με πρίζα. Αντίθετα, αγγίζουν μια αόρατη πηγή ισχύος. Τέτοιες ανορθόδοξα καθαρές συσκευές παραγωγής ενέργειας υπάρχουν σήμερα και κατασκευάστηκαν ήδη απ' τον 19ο αιώνα. Ξεχάστε τις μηχανικές συσκευές αέναης κίνησης του Rube Goldberg. Τελικά αναγκάζονταν να σταματούν. Αντίθετα, νέοι μετατροπείς ενέργειας στερεάς κατάστασης (δίχως κινούμενα μέρη), λέγεται ότι αντλούν από ένα ενεργειακό πεδίο που μας περιβάλλει στο χώρο. Αυτή η πηγή άφθονης ενέργειας, είναι γνωστή στους φυσικούς σαν κβαντικές ταλαντώσεις μηδενικού σημείου του κενού. Ο όρος "μηδενικού σημείου" αναφέρεται στο φαινόμενο κατά το οποίο, ακόμα και στη θερμοκρασία που παγώνει η θερμική κίνηση των μορίων, στους μηδέν βαθμούς Kelvin, υπάρχει ακόμα ελαφριά κίνηση, που αποδίδεται σε δια-διαστασιακές ταλαντώσεις ή στην κοσμική ενέργεια. Ο μαγνητισμός και οι στροβιλιστικές κινήσεις από σπιν σε σπιν, φαίνεται ότι ευθυγραμμίζουν αυτές τις τυχαίες ταλαντώσεις του κενού και τις ενεργοποιούν όπως και στο φαινόμενο Searl. Οι εφευρέτες τους, δίνουν διάφορα ονόματα στους μετασχηματιστές ενέργειας απ' το κενό. Στη δεκαετία του 1930, ένας επιστήμονας στη Γιούτα, ο T. Henry Moray, εφεύρε μια συσκευή ενέργειας ακτινοβολίας, που τροφοδοτούνταν από τη θάλασσα ενέργειας στην οποία επιπλέει η Γη. Αυτή η θάλασσα που μας περιβάλλει, είπε ο Moray, είναι γεμάτη με ακτίνες, οι οποίες διαπερνούν συνεχώς τη Γη απ' όλες τις κατευθύνσεις, πιθανόν από αναρίθμητους γαλαξίες. Μετατρέποντας αυτήν την κοσμική ακτινοβολία βάθους, σε έναν περίεργα ψυχρό είδος ηλεκτρισμού, η συσκευή του άναψε λαμπτήρες πυράκτωσης, θέρμανε ένα σίδερο και κίνησε έναν κινητήρα.

7 Μια πνευματική κοινότητα στην Ελβετία κατείχε μια επιτραπέζια συσκευή δωρεάν ενέργειας που δούλευε σε θερμοκήπια για χρόνια, αλλά τα μέλη της φοβήθηκαν ότι, οι εκτός κοινότητας θα έστρεφαν την τεχνολογία σε πολεμικούς σκοπούς. Πριν η κοινότητα κλείσει τις πόρτες της στους αδιάκριτους, ευρωπαίοι μηχανικοί έγιναν μάρτυρες του μετασχηματιστή, ο οποίος παρήγαγε χιλιάδες Watt. Παρ' όλα αυτά, οι περισσότερες απ' τις άλλες συσκευές ανορθόδοξης ενέργειας βρίσκονται ακόμα στο στάδιο των αναξιόπιστων, άτεχνων πρωτότυπων. (Έτσι ήταν και το πρώτο αεροπλάνο των αδελφών Wright. Πέταξε μόλις 100 πόδια περίπου). Ο εφευρέτης των συστημάτων παραγωγής και μετάδοσης εναλλασσόμενου ρεύματος, ο μεγαλοφυής Nikola Tesla ( ), λέγεται ότι έθεσε σε κίνηση ένα αυτοκίνητο Pierce-Arrow με μια συσκευή δωρεάν ενέργειας στη δεκαετία του Αν και δύσκολο να τεκμηριωθεί τώρα, έχουμε το λόγο του, ότι αυτό είναι δυνατό. Είναι απλά θέμα χρόνου, το να επιτύχουν οι άνθρωποι να προσαρμόσουν τα μηχανήματά τους στους τροχούς της φύσης, είπε ο Tesla. 'Ίσως να είχε συμβεί πριν απ' την εποχή του Tesla. Μεταξύ των εφευρέσεων δωρεάν ενέργειας του John Worrell Keely ( ) είναι ο * κινητήρας [Hydro Pneumo-Pulsating-Vacuo motor, Υδρο Πνευμο- Παλμο-Κενού], ο οποίος χρησιμοποιούσε την κοιλότητα (συντριβή) του νερού. Αν και ο Kelly έφτασε σε ένα προχωρημένο επίπεδο κατανόησης της επιστήμης των ταλαντώσεων, απέτυχε να αναπτύξει μηχανές που θα μπορούσαν να χειριστούν άλλοι άνθρωποι. Η πρόοδος συνεχίζεται από άλλες κατευθύνσεις. Μια εταιρία στη Georgia πουλάει * [water cavitation devices, συσκευές κοιλότητας νερού], οι οποίες κυμαίνονται σε απόδοση από 110% έως 300%. Πιο πάνω, στο Βανκούβερ του Καναδά, ο ερευνητής του Tesla, John Hutchison, λεει ότι έχει την αίσθηση της φυσικής ροής μιας λεπτής πρωτογενούς ενέργειας. Την άνοιξη του 1995 παρουσίασε την τελευταία του εφεύρεση στον συγγραφέα και σ' ένα μηχανικό. Ο μετασχηματιστής Hutchison περιλαμβάνει κρυστάλλινα υλικά και την αρχή του ηλεκτρικού συντονισμού. Περιστρέφει μερικά κουμπιά για να τον συντονίσει και η ροή ενέργειας ενισχύεται μέχρι που κινεί μια μηχανή διαμέτρου μίας

8 ίντσας. Η περιστροφή ενός μικρού έλικα δεν φαίνεται πολύ εντυπωσιακή, έως ότου θυμηθείς ότι δεν υπάρχουν μπαταρίες και ότι η συσκευή λειτουργεί για μέρες κάθε φορά. Ο Wingate Lambertson Ph.D. απ' την Φλόριντα, πρώην εκτελεστικός διευθυντής της επιστημονικής και τεχνολογικής επιτροπής του Κεντάκι, ανακάλυψε μια συσκευή, η οποία μετατρέπει τις ταλαντώσεις της ενέργειας του κενού σε ηλεκτρισμό που ανάβει μια σειρά από λάμπες. Αυτός ο αξιοπρεπής πρώην καθηγητής, έφτασε στο προσκήνιο της δωρεάν ενέργειας από μια παρακαμπτήριο. Στα μέσα της δεκαετίας του 1960 διάβασε το "Υπάρχει ένας Ποταμός" του Thomas Sugree, ο οποίος γράφει για τον αφανισμό της Ατλαντίδας εξαιτίας της κακής χρήσης ενός κρυσταλλικού συσσωρευτή ενέργειας. Ο "ψυχικός", φίλος του Lambertson, προσφέρθηκε αργότερα να συνεργαστεί για την αντιγραφή του πρώτου Ατλάντειου ενεργειακού μετασχηματιστή, αλλά τελικά ο Lambertson επέστρεψε στην γνώση του των κεραμικών και των μετάλλων για να κατασκευάσει έναν μετασχηματιστή. Ούτε η δική του, ούτε καμιά άλλη σημερινή μέθοδος μετατροπής της ενέργειας μηδενικού σημείου, δεν βασίζεται στην πρώτη Ατλάντεια μέθοδο του κρυστάλλου, επειδή οι ερευνητές βρήκαν καλύτερες μεθόδους. Επίσης, η ιδέα ενός κεντρικού σταθμού ενέργειας που να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε ένα έθνος είναι ξεπερασμένη, λεει ο Dr. Lambertson. Οι μικροί μετασχηματιστές ενέργειας θα ακολουθήσουν το μονοπάτι του προσωπικού μετασχηματιστή. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΥΓΕΝΙΔΙΟΝ WIKIPEDIA ESOTERICA.GR ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Ηλεκτρικές Μηχανές AC-DC ΖΗΚΟΥ ΣΤΑΜΑΤΙΑ 6762