Что понижает или повышает трансформатор: Чем отличается повышающий трансформатор от понижающего?

Содержание

что это такое, как определить, формула

Трансформатор — электронное устройство, способное менять рабочие величины, измеряется коэффициентом трансформации, k. Это число указывает на изменение, масштабирование какого-либо параметра, например напряжения, тока, сопротивления или мощности.

Что такое коэффициент трансформации

Трансформатор не меняет один параметр в другой, а работает с их величинами. Тем не менее его называют преобразователем. В зависимости от подключения первичной обмотки к источнику питания, меняется назначение прибора.

В быту широко распространены эти устройства. Их цель — подать на домашнее устройство такое питание, которое бы соответствовало номинальному значению, указанному в паспорте этого прибора. Например, в сети напряжение равно 220 вольт, аккумулятор телефона заряжается от источника питания в 6 вольт. Поэтому необходимо понизить сетевое напряжение в 220:6 = 36,7 раз, этот показатель называется коэффициент трансформации.

Чтобы точно рассчитать этот показатель, необходимо вспомнить устройство самого трансформатора. В любом таком устройстве имеется сердечник, выполненный из специального сплава, и не менее 2 катушек:

  • первичной;
  • вторичной.

Первичная катушка подключается к источнику питания, вторичная — к нагрузке, их может быть 1 и более. Обмотка — это катушка, состоящая из намотанного на каркас, или без него, электроизоляционного провода. Полный оборот провода называется витком. Первая и вторая катушки устанавливаются на сердечник, с его помощью энергия передается между обмотками.

Коэффициент трансформации трансформатора

По специальной формуле определяется число проводов в обмотке, учитываются все особенности используемого сердечника. Поэтому в разных приборах в первичных катушках число витков будет разным, несмотря на то что подключаются к одному и тому же источнику питания. Витки рассчитываются относительно напряжения, если к трансформатору необходимо подключить несколько нагрузок с разным напряжением питания, то количество вторичных обмоток будет соответствовать количеству подключаемых нагрузок.

Зная число витков провода в первичной и вторичной обмотке, можно рассчитать k устройства. Согласно определения из ГОСТ 17596-72 «

Коэффициент трансформации — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.» Если этот коэффициент k больше 1, то прибор понижающий, если меньше — повышающий. В ГОСТе такого различия нет, поэтому большее число делят на меньшее и k всегда больше 1.

В электроснабжении преобразователи помогают снизить потери при передаче электроэнергии. Для этого напряжение, вырабатываемое электростанцией, увеличивается до нескольких сотен тысяч вольт. Затем этими же устройствами напряжение понижается до требуемого значения.

На тяговых подстанциях, обеспечивающих производственный и жилой комплекс электроэнергией, установлены трансформаторы с регулятором напряжения. От вторичной катушки отводятся дополнительные выводы, подключение к которым позволяет менять напряжение в небольшом интервале.

Это делается болтовым соединением или рукояткой. В этом случае коэффициент трансформации силового трансформатора указывается в его паспорте.

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Получается, что коэффициент — это постоянная величина, показывающая масштабирование электрических параметров, она полностью зависит от конструкторских особенностей устройства. Для разных параметров расчет k производится по-разному. Существуют следующие категории трансформаторов:

  • по напряжению;
  • по току;
  • по сопротивлению.

Перед определением коэффициента необходимо замерить напряжение на катушках. ГОСТ указано, что производить такое измерение нужно при холостом ходе. Это когда к преобразователю не подключена нагрузка, показания могут быть отображены на паспортной табличке этого устройства.

Затем показания первичной обмотки делят на показания вторичной, это и будет коэффициентом. При наличии сведений о количестве витков в каждой катушке производят дробление числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. При этом расчете пренебрегают активным сопротивлением катушек. Если вторичных обмоток несколько, для каждой находят свой k.

Трансформаторы тока имеют свою особенность, их первичная обмотка включается последовательно нагрузке. Перед вычислением показателя k измеряют ток первичной и вторичной цепи. Производят разложение значения первичного тока на ток вторичной цепи. При наличии паспортных данных о количестве витков допускается произвести вычисление k путем деления числа оборотов провода вторичной обмотки на число оборотов провода первичной.

При расчете коэффициента для трансформатора сопротивления, его еще называют согласующим, сначала находят входное и выходное сопротивление. Для этого вычисляют мощность, которая равняется произведению напряжения и тока. Затем мощность делят на квадрат напряжения и получают сопротивление. Дробление входного сопротивления трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи и входного сопротивления нагрузки во вторичной цепи даст k прибора.

Есть другой способ вычисления. Необходимо найти коэффициент k по напряжению и возвести его в квадрат, результат будет аналогичным.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:

  • силовой;
  • автотрансформатор;
  • импульсный;
  • сварочный;
  • разделительный;
  • согласующий;
  • пик-трансформатор;
  • сдвоенный дроссель;
  • трансфлюксор;
  • вращающийся;
  • воздушный и масляный;
  • трехфазный.

Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной. Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания. Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.

Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель — это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам. Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти. Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.

Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:

  • стержневой;
  • броневой.

В броневом сердечнике магнитные поля оказывают большее влияние на масштабирование.

Коэффициент трансформации трансформатора

Коэффициент трансформации — показывает значение во сколько раз изменилась величина вторичного тока и напряжения.

Также с его помощью можно определить какой трансформатор: понижающий или повышающий.

Для силового трансформатора

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

Формула по вычислению коэффициента трансформации

где:

  • U1 и U2 — напряжение в первичной и вторичной обмотки,
  • N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотке,
  • I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотки.

Трансформатор тока

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТТ:

Значения коэффициентов обычно очень большие по сравнению с силовым трансформатор. Величины могут быть такими, как представлено в таблице:

Определим коэфф. трансформации: возьмём ТТ со значениями которые выделены в таблице 600/5 = 120. Также можно взять любой трансформатор 750/5 = 150; 800/2 = 400 и тд.

Подробнее о трансформаторе тока(ТТ):Читать статью

Трансформатор напряжения

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТН:

Давайте рассчитаем коэффициент трансформации для ТН который показана на фото ниже:

Нужно взять напряжение первичной обмотки(красная стрелка) и разделить на напряжение вторичной обмотки(жёлтая стрелка). 35000/100 = 350.

Подробнее о трансформаторе напряжения(ТН):Читать статью

Автотрансформатор

Формула для вычисления коэффициента трансформации у автотрансформатора:

Подробнее об автотрансформаторе(ЛАТР):Читать статью

Повышающий трансформатор как работает, схема, применение

Повышающий трансформатор это обычный трансформатор (см. назначение и принцип действия трансформатора) который повышает значение напряжения электрического тока. На первичной обмотке оно ниже, а на вторичной выше. Тем самым на выходе прибора напряжение выше и за счет определенного числа витков обмотки и сечения имеет нужное значение.

Принцип работы повышающего трансформатора заключается в величине К (коэффициент трансформации).

При К>1 трансформатор является понижающим, а при К<1 — повышающим трансформатором.

U1/U2 ≈ E1/E2 = N1/N2 = К

где: U1, U2 — напряжение на первичной и вторичной обмотке; E1, E2-мгновенные значения ЭДС;  N1, N2 — количество витков первичной и вторичной обмотки

повышающий трансформатор схема

Применение повышающих трансформаторов

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек.

В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Повышающий тороидальный трансформатор

Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками.

Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток — преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями.

Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов.

Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности.

Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.

Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам:

  • во-первых, экономия материалов на производстве,
  • во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест,
  • в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.

Охлаждение обмоток — еще один важный фактор.

Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой.

Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.

Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора.

Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.

При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.

Для чего около электростанций устанавливают повышающий напряжение трансформатор?

Любой проводник имеет свое сопротивление и поэтому в ЛЭП неизбежно возникают тепловые потери на нагрев проводника. Величина нагрева пропорциональна квадрату тока в цепи, по этому повышая напряжение до сотен киловольт, мы, согласно закону Ома понижаем ток, а значит и снижает тепловые потери и размер проводников ЛЭП, экономия материалов и стоимости.

Видео: Повышающий трансформатор

как выбрать и подключить,виды(220/110, 220/12) , принцип работы, фото, видео урок как сделать своими руками

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 591 Опубликовано

Чтобы разобраться с темой «понижающий трансформатор», необходимо понять, для чего он используется в быту, и зачем нужно понижать напряжение? Начнем с известных всем фактов, один из которых – это напряжение в розетке, равное 220 вольт. Так вот не всем бытовым приборам это напряжение необходимо. К примеру, вся система телевизора работает от напряжения двенадцать вольт. Поэтому в него обязательно вставляется трансформатор понижающего типа. То есть, он уже закладывается в конструкцию прибора на стадии его проектирования. И таких приборов в быту используется большое количество.

Понижающий трансформатор 220 на 12

То же самое можно сказать и о некоторых видах освещения. К примеру, светодиодные ленты, которые работают от специального блока питания. Последний, по сути, и есть трансформатор понижающий 220 на 12 вольт. То есть, блок понижает напряжение до необходимого.

Конструкция и принцип работы

Трансформаторы понижающие в основе состоят из двух обмоток из медной проволоки: первичной и вторичной, и ферромагнитного стержня. Первичная обмотка подключается к сети 220 или 380 вольт, вторичная к потребителю.

Сам принцип действия прибора достаточно прост.

  • Ток подается на первичную обмотку, которая создает вокруг стержня магнитное поле переменного типа, направленное в определенную сторону.
  • Магнитное поле создает ток во вторичной обмотке.

При этом величина тока на выходе будет зависеть от количества витков в каждой обмотке. Кстати, таким образом, можно сделать или повышающий трансформатор, или понижающий. Чаще всего в быту используются первые. Вторые же используются реже, к примеру, для освещения, где установлены неоновые лампы. Им необходимо напряжение 12 000 вольт.

А вот в промышленности повышающие трансформаторные агрегаты используются чаще всего, потому что передача электроэнергии на дальние расстояния без больших потерь невозможна. Поэтому 380 вольт преобразуют посредству трансформатора в более высокие величины и передают по высоковольтным линиям, при этом снижая потери до минимума.

Внимание! Любой понижающий напряжение прибор выдает на выходе тот же переменный ток. Если необходим ток постоянный, то к трансформатору понижающему 220 на 12 устанавливается выпрямитель.

Необходимо отметить, что научно-технический прогресс не стоит на месте. Поэтому сегодня производители предлагают электронные трансформаторы понижающего типа. В них нет катушек и сердечника, в основе прибора лежат микросхемы, конденсаторы, резисторы и другие электронные элементы. В чем же его преимущество перед классическим вариантом?

  • Небольшая масса прибора.
  • Небольшие размеры.
  • Высокий коэффициент полезного действия.
  • Не нагревается и не гудит.
  • Есть возможность проводить регулировку выходного напряжения.
  • В схему прибора уже встроена защитная система от короткого замыкания.
Электронный понижающий трансформатор

Как правильно выбрать

Итак, на что необходимо обратить внимание, покупая понижающий трансформатор?

  1. Входное напряжение. Понятно, что на корпусе прибора может быть надпись 220 или 380 вольт. Так как нас интересует бытовой вариант, то выбираем тот, у которого написано 220 В.
  2. Выходное напряжение. Для этого вам придется ознакомиться с параметрами прибора потребления. Это могут быть лампочки или электронные бытовые приборы. К примеру, если у вас установлены в системе освещения дома светодиодные лампы на 12 вольт, то придется приобретать трансформаторный прибор, понижающий напряжения с 220 В на 12 В.
  3. Мощность. Сразу же оговоримся, что этот показатель должен быть у трансформатора на 20% выше, чем у потребителей. При этом учитывается суммарная мощность потребителей. К примеру, если понижающие трансформаторы используются в системе освещения, то его мощность складывается из мощностей каждой лампочки, плюс 20%.

Трансформатор для светодиодной ленты


Напомним, что на всех потребителях мощность указывается в ваттах. Обозначение производится на корпусе или в сопроводительных документах. Если этот показатель вами не найдет, тогда можно его подсчитать самостоятельно, используя закон Ома, который гласит, что мощность электрического прибора – это произведение его напряжения на силу тока. К примеру, лампочка, работающая от сети 12 вольт, на которой написана сила тока в 5 А, будет иметь мощность: 5А*12В=60 Вт.

Как правильно подключить

Подключение понижающего трансформатора 220-110 или любой другой конфигурации – процесс достаточно простой. Во-первых, на заводских приборах клеммы подключения всегда маркируются. Для подключения нулевого провода используется клемма с обозначением «N» или «0», для фазного «L» или «220». На выходе обычно «0» и «110». Последнее число может меняться в зависимости от выдаваемого на выходе напряжения.

Во-вторых, если вами приобретен самодельный прибор или не новый, где стерта маркировка на клеммах, то распознать, какая обмотка первичная, а какая вторичная, можно по сечению используемого в ней медного провода. Так вот, в первичной обмотке сечение провода меньше, чем во вторичной. В повышающем трансформаторе все наоборот. То есть, тонкий провод устанавливается на вторичную обмотку.

Разновидности

Видов понижающих трансформаторов не так много. В основе их классификации лежат область применения и вид исполнения. В первом случае они делятся на бытовые и промышленные. Во втором на открытого типа и закрытого, то есть, в корпусе. Сюда же можно внести еще одно разделение, где учитывается способ крепления в плоскостях.

  • Стержневой. Обмотки собираются вокруг стержня, поэтому сам прибор может устанавливаться только вертикально.
  • Броневой. Здесь используется броневой вид обмотки, который позволяет проводить установку прибора в любом положении.

Но отметим тот факт, что различий в работе у двух видов не наблюдается.

Ящик с понижающим трансформатором

Промышленные образцы делятся на три вида:

  1. Силовые в масле.
  2. Трехфазные в масле (снижение до 380 вольт).
  3. Сухие трехфазные (снижение до 380 вольт).

Условия эксплуатации

Основное условие правильной эксплуатации – это специально отведенное место для установки. Оно должно быть сухим, чистым, герметичным от попадания пыли и грязи. В быту для этого используется специальный ящик с понижающим трансформатором. И последнее условие – трансформатор должен быть обязательно заземлен.

способность понижать напряжение в бытовых целях

Для бытовых целей в основном используется напряжение 220, 380 В. Однако, мало электроприборов рассчитано на эту величину. Телевизоры, телефоны, компьютеры имеют свои номиналы. Чтобы обеспечить нормальную работу электроприборов, используются трансформаторы. Промышленность выпускает огромный ассортимент этих устройств. Разберемся, как выбрать нужный.

Устройство трансформатора

Само слово «трансформатор» наводит на мысль трансформировать, видоизменять. Чем он, по сути, и занимается. Он меняет одну величину на другую. Они используются для изменения величин напряжения, токов, согласования сопротивления и гальванической развязки. Это устройство может работать только с переменным током. Если имеется постоянный ток, то он должен быть прерывистым или пульсирующим. По роду напряжения можно выделить следующие группы:

  • трансформатор
  • импульсный трансформатор

Трансформатор — электрическое устройство, состоит из сердечника, выполненного из магнитомягкого материала. Раньше использовались литые сердечники, сегодня их собирают из пластин. Пластины стягиваются болтами или кожухом. Материал и способ изготовления позволяют бороться с вихревыми токами, что повышает КПД. Современные трансформаторы имеют высокий КПД, что позволяет почти полностью передавать энергию от первичной катушки.

Обмотка — другой компонент. Она представляет собой намотанный на каркас (или без него) провод. Материал провода может быть различным. Первичная намотка тщательно изолируется от вторичных, чтобы не произошла гальваническая передача напряжения. Это когда ток с источника питания сразу попадает на выход. По подключению обмотки бывают двух типов:

  • первичная
  • вторичная

Если к катушке подводится ток, она первичная, если отводится — вторичная. Например, та, что подключается к сети, будет первичная, а та, с которой идет питание на электроприбор — вторичная. Первичная обмотка всегда одна (речь идет об однофазных, есть еще многофазные, чаще всего 3-х фазные), а вторичных может быть сколько угодно. Все катушки надеваются на сердечник. В зависимости от того, как они надеваются, трансформаторы подразделяются на:

  • стержневые
  • броневые

Определить тип легко. Если связь между катушками осуществляется через стержень магнитопровода, то это стержневой тип. Допустим, первичная находится на одном сердечнике магнитопровода, а вторичная на другом. Если связь осуществляется непосредственно, все обмотки собраны на одном сердечнике, то это броневой. Однако, если у броневого трансформатора убрать сердечник, тогда снизится КПД, да и называться уже будет не трансформатором, а катушкой.

Концы всех обмоток выводятся на корпус и закрепляются, образуя клеммы под резьбовое соединение или пайку. У малогабаритных такое соединение может отсутствовать. В таком случае у них выходят изолированные провода, с которыми и производится соединение.

Расчет обмоток

Как работает вся эта конструкция? Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что катушка — это электромагнит. Магнитное поле через магнитопровод или непосредственно передается на другую катушку, где и создается электричество. Чем больше витков в катушке, тем большее магнитное поле создается.

По специальной формуле высчитывается, сколько витков наматывается, чтобы получить 1 вольт напряжения. Зная это соотношение, можно высчитать, сколько витков необходимо иметь. Допустим, на 1 вольт приходится 27,567 витков. Тогда, чтобы подключить эту обмотку, к напряжению 220 в необходимо намотать (27,567 витков умножаем на 220 в и получаем) 6064,74 витка. Такая же формула используется и для вторичной. Допустим, на выходе нужно 12 В. Тогда 27,567 витков умножаем на 12 и получаем 330 витков.

Первичная может содержать больше или меньше витков, чем вторичная. В связи с этим их определяют как:

  • понижающий
  • повышающий

Если на первичную подается большее напряжение, чем на вторичную, то это понижающий, он понижает напряжение, например, с 220 в до 12 в. Если, наоборот, на выходе напряжение выше, чем на входе, то это повышающий. К примеру, в Америке в сети 110 в, поэтому, чтобы подключить электробритву европейского производства, потребуется устройство которое преобразует 110 вольт в привычные 220 в.

Мощность определяется суммой нагрузок на все вторичные обмотки. После чего вычисляется сечение провода первичной и вторичных обмоток. От сечения провода зависит ток, который будет проходить по обмоткам.

Выбор трансформатора

Как правило, на обмотку приклеивается наклейка, где указаны показатели устройства. В нее обычно входят первичные и вторичные напряжения, мощность, может указываться ток, схема подключения. Рекомендуется выбирать трансформатор так, чтобы он был загружен на 50 — 70% по мощности, тогда его КПД будет максимальным.

На маркировке указаны напряжения холостого хода, когда нагрузка равна нулю. При нагрузке напряжение падает на 5−10%, иногда это необходимо учитывать.

Принцип действия трансформатора для повышения напряжения

Открытие в далёком 1831 году великим учёным Фарадеем принципа электромагнитной индукции позволило по-новому взглянуть на многие законы электротехники. Именно основываясь на взаимодействие электромагнитных полей, через 45 лет после этого великий русский учёный П. Н. Яблочков получил патент на изобретение трансформатора. Классическое определение звучит так: трансформатор — это электрическое устройство, преобразующее ток первичной обмотки одного напряжения, в ток вторичной обмотки с другим напряжением.

Индукционный эффект образуется при изменении электромагнитного поля, поэтому для работы трансформатора необходимо наличие напряжения с переменным током. Трансформация (передача) осуществляется преобразованием электрической энергии первичной обмотки в магнитное поле, а затем, во вторичной обмотке происходит обратное преобразование магнитного поля в электрическую энергию. В случае если количество витков вторичной обмотки будет превышать число витков первичной обмотки, то устройство будет называться повышающим трансформатором. При подключении обмоток в обратном порядке, получается понижающее устройство.

Устройство и принцип работы

Конструктивно повышающее устройство трансформации напряжения состоит из сердечника и двух обмоток. Сердечник собран из пластин электротехнической листовой стали. На него намотаны первичная и вторичная обмотки, из медного провода, различного диаметра. Толщина провода намотки трансформатора напрямую зависит от его выходной мощности.

Сердечник устройства может быть стержневым или броневым. При использовании изделия в сетях низкочастотного напряжения чаще всего применяются стержневые магнит проводы, которые по форме могут быть:

  • П-образные.
  • Ш-образные.
  • Тороидальные.

Изготавливаются сердечники из трансформаторного специального железа, от качественных характеристик которого и зависят многие общие параметры устройства. Набирается сердечник из тонких железных пластин, которые изолированы друг от друга лаком или слоем окиси, для уменьшения потерь за счёт вихревых токов. Могут применяться и готовые половинки, которые сделаны из сплошных железных лент.

Достоинства и недостатки сердечников

  • Наборные чаще применяются для устройства магнитопроводов с произвольным сечением, ограничивающимся только шириной пластин. Лучшие параметры имеют устройства трансформации напряжения с квадратным сечением. Недостатком такого типа сердечника считается необходимость плотного стягивания пластин, малый коэффициент заполнения пространства катушки, а также повышенное рассеивание магнитного поля устройства.
  • Витые сердечники намного проще наборных в сборке. Весь сердечник Ш-образного типа состоит из четырёх частей, а П-образный тип имеет только две части в своей конструкции. Технические характеристики такого трансформатора гораздо лучше, нежели чем наборного. К недостаткам можно отнести необходимость минимального зазора между частями. При физическом воздействии пластины частей могут отслаиваться, и, в дальнейшем очень трудно добиться плотного их прилегания.
  • Тороидальные сердечники имеют форму кольца, которое свито из трансформаторной железной ленты. Такие сердечники имеют самые лучшие технические характеристики и практически полное исключение рассеивания магнитного поля. Недостатком считается сложность намотки, особенно проводов с большим сечением.

В трансформаторах Ш-образного типа все обмотки обычно делаются на центральном стержне. В П-образном устройстве вторичная обмотка может наматываться на один стержень, а первичная — на другой. Особенно часто, встречаются конструктивные решения, когда разделённые пополам обмотки наматываются на оба стержня, а после соединяются между собой последовательно. При этом существенно сокращается расход провода для трансформатора, и улучшаются технические характеристики прибора.

Технические характеристики

Основными характеристиками при эксплуатации трансформатора считаются:

  • Напряжение входное.
  • Величина напряжения на выходе.
  • Мощность прибора.
  • Ток и напряжение холостого хода.

Величина отношения напряжений на входе и выходе устройства называется коэффициентом трансформации. Это соотношение зависит только от количества витков в обмотках и остаётся неизменным при любом режиме функционирования устройства.

От диаметра проводов и от типа сердечника напрямую зависит мощность трансформатора, которая со стороны первичной намотки равна сумме мощностей вторичных обмоток, за исключением потерь.

Напряжение, получаемое на выходной обмотке устройства, без подключения нагрузки, называется напряжением холостого хода. Разница между этим показателем и напряжением с нагрузкой указывает на величину потерь за счёт разного сопротивления проводов обмотки.

От качественных показателей сердечника трансформатора полностью зависит величина тока холостого хода. В идеальном случае, ток первичной обмотки создаёт в сердечнике устройства магнитное поле переменного значения, по величине электродвижущая сила которого равна току холостого хода и противоположна по направлению. Но вот в реальности величина электродвижущей силы всегда меньше напряжения на входе, за счёт возможных потерь в сердечнике.

Именно поэтому для уменьшения величины тока холостого хода, требуется материал высокого качества при изготовлении сердечника и минимальный зазор между его пластинами. Таким условиям в большей мере соответствуют тороидальные сердечники.

Типы устройств

В зависимости от мощности, конструкции и сферы их применения, существуют такие виды трансформаторов:

  • Автотрансформатор конструктивно выполнен как одна обмотка с двумя концевыми клеммами, а также в промежуточных точках устройства имеются несколько терминалов, в которых располагаются первичные и вторичные катушки.
  • Трансформатор тока включает в себя первичную и вторичную обмотку, сердечник из магнитного материала, а также оптические датчики, специальные резисторы, позволяющие ускорять способы регулировки напряжения.
  • Силовой трансформатор — это устройство, передающее ток, при помощи индукции электромагнитного поля, между двумя контурами. Такие трансформаторы могут быть повышающими или понижающими, сухими или масляными.
  • Антирезонансные трансформаторы могут быть как однофазными, так и трёхфазными. Принцип работы такого устройства мало чем отличается от трансформаторов силового типа. Конструктивно представляет собой устройство литого типа с хорошей теплозащитой и полузакрытой структурой. Трансформаторы антирезонансного типа применяются при передаче сигнала на большие расстояния и в условиях больших нагрузок. Идеально подходят для работы в любых климатических условиях.
  • Заземляемые трансформаторы (догрузочные). Особенностью этого типа является расположение обмоток в форме звезды или зигзага. Часто заземляемые приборы применяют для подключения счётчика электрической энергии.
  • Пик — трансформаторы используются в устройствах радиосвязи и технологиях компьютерного производства, по принципу отделения постоянного и переменного тока. Конструкция такого трансформатора является упрощённой: обмотка с определённым количеством витков расположена вокруг сердечника из ферромагнитного материала.
  • Разделительный домашний трансформатор применяется при передаче энергии переменного тока к другому устройству или оборудованию, блокируя при этом способности источника энергии. В бытовых условиях такие приборы обеспечивают регулирование напряжения и гальваническую развязку. Чаще всего применяются для подавления электрических помех в чувствительных приборах и защиты от вредного воздействия электрического тока.

Обслуживание и ремонт

Желательно человеку, не знающему принцип действия электротехнических приборов, не заниматься ремонтными работами этого оборудования, из-за возможности поражения электрическим током. При ремонте и обслуживании трансформаторных устройств, единственное, что можно исправить, без недопустимых последствий, это перемотка трансформатора.

Перед началом любых ремонтных работ необходимо произвести проверку трансформатора:

  • Первым делом необходимо оценить состояние прибора при помощи визуального осмотра, так как порой, потемневшие и вздувшиеся участки, прямо указывают на неисправность обмотки трансформатора.
  • Определение правильности подключения устройства. Электрический контур, генерирующий магнитное поле обязательно должен быть подключён к первичной обмотке прибора. А вот вторая схема, потребляющая энергию трансформатора, должна быть включена в обмотку выходного напряжения.
  • Фильтрация выходного сигнала фазы определяется как для диодов и конденсаторов на вторичной обмотке устройства.
  • Следующим шагом нужно подготовить прибор к контрольному измерению параметров, т. е. снять защитные панели и крышки, чтобы получить свободный доступ к элементам схемы. С помощью тестера нужно в дальнейшем произвести измерение напряжения трансформатора.
  • Для проведения измерений, нужно подать питание на схему устройства. Измерение параметров первичной обмотки проводится тестером в режиме переменного тока. Если полученное значение меньше чем на 80% от ожидаемого, то неисправность может быть как в самом трансформаторе, так и в схеме всего устройства.
  • Проверку выходной обмотки осуществляют при помощи тестера. При этом проверяем обмотку как на возможность появления короткозамкнутых витков, так и на обрыв провода намотки катушки, по принципу измерения сопротивления (если сопротивление мало — то есть вероятность короткозамкнутых витков, а в случае когда сопротивление обмотки велико — обрыв).

После перемотки повышающего трансформатора напряжения, в случае неисправности обмотки, нужно собрать его в обратной последовательности, при этом особое внимание необходимо уделить наиболее плотному прилеганию пластин сердечника.

Самостоятельное изготовление или ремонт устройства предоставляется процессом очень сложным и трудоёмким. Для выполнения таких работ потребуется наличие необходимых материалов, а также умение производить некоторые специальные расчёты. В частности, нужно будет точно рассчитать количество витков в обмотке трансформатора, диаметр проводов для обмотки, а также сечение и тип сердечника устройства.

Поэтому лучше обратиться для проведения этих операций к квалифицированному человеку, знакомому с основными понятиями и свойствами электротехники и расчётами по необходимым формулам.

Разница между повышающим и понижающим трансформатором

Трансформатор - это статическое устройство, которое передает электрическую мощность переменного тока от одной цепи к другой с той же частотой, но уровень напряжения обычно изменяется. По экономическим причинам электрическая энергия должна передаваться при высоком напряжении, тогда как с точки зрения безопасности она должна использоваться при низком напряжении. Это увеличение напряжения для передачи и уменьшение напряжения для использования может быть достигнуто только с помощью повышающего и понижающего трансформатора.

Основное различие между повышающим и понижающим трансформаторами состоит в том, что повышающий трансформатор повышает выходное напряжение, а понижающий трансформатор снижает выходное напряжение. Некоторые другие отличия поясняются ниже в виде сравнительной таблицы с учетом факторов: напряжение, обмотка, количество витков, толщина проводника и область применения.

Содержание: Повышающий трансформатор против понижающего трансформатора

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Запомните

Таблица сравнения

ОСНОВА ДЛЯ СРАВНЕНИЯ СТУПЕНЧАТЫЙ
ТРАНСФОРМАТОР
СТУПЕНЧАТЫЙ
ТРАНСФОРМАТОР
Определение Повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение. Понижающий трансформатор снижает выходное напряжение.
Напряжение Входное напряжение низкое, а выходное напряжение высокое. Входное напряжение высокое, а выходное напряжение низкое.
Обмотка Обмотка высокого напряжения - вторичная обмотка. Обмотка высокого напряжения - первичная обмотка.
Ток Низкий ток вторичной обмотки. Большой ток во вторичной обмотке.
Номинальное выходное напряжение 11000 В или выше 110 В, 24 В, 20 В, 10 В и т. Д.
Размер жилы Первичная обмотка изготовлена ​​из толстой изолированной медной проволоки. Вторичная обмотка выполнена из толстой изолированной медной проволоки
Применение Электростанция, рентгеновский аппарат, микроволновые печи и т. Д. Дверной звонок, преобразователь напряжения и т. Д.

Определение повышающего трансформатора:

Когда напряжение на выходе повышается, трансформатор называется повышающим трансформатором. В этом трансформаторе количество витков во вторичной обмотке всегда больше, чем количество витков в первичной обмотке, поскольку на вторичной стороне трансформатора создается высокое напряжение.

В таких странах, как Индия, обычно электроэнергия вырабатывается на 11 кВ. По экономическим причинам мощность переменного тока передается при очень высоких напряжениях (220-440 В) на большие расстояния. Поэтому на генерирующей станции применяется повышающий трансформатор.

Определение понижающего трансформатора:

Понижающий трансформатор снижает выходное напряжение или, другими словами, преобразует мощность высокого напряжения с низким током в мощность с низким напряжением и высоким током.Например, в нашей силовой цепи 230–110 В, а для дверного звонка - только 16 В. Итак, нужно использовать понижающий трансформатор для понижения напряжения с 110 В или 220 В до 16 В.

Для питания различных зон из соображений безопасности напряжение понижено до 440/230 В. Таким образом, количество витков на вторичной обмотке меньше, чем на первичной обмотке; на выходе (вторичной обмотке) трансформатора индуцируется меньшее напряжение.

Ключевые различия между повышающим трансформатором и понижающим трансформатором

  • Когда выходное (вторичное) напряжение больше, чем его входное (первичное) напряжение, оно называется повышающим трансформатором, тогда как в понижающем трансформаторе выходное (вторичное) напряжение меньше.
  • В повышающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является первичной обмоткой, а обмотка высокого напряжения - вторичной обмоткой, тогда как в понижающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является вторичной обмоткой.
  • В повышающем трансформаторе ток и магнитное поле менее развиты во вторичной обмотке и сильно развиты в первичной обмотке, тогда как в понижающем трансформаторе напряжение на вторичной обмотке низкое. магнитное поле высокое.
    • Примечание 1 : Ток прямо пропорционален магнитному полю.
    • Note2 : Согласно законам Ома, напряжение прямо пропорционально току. Если мы увеличим напряжение, то ток также увеличится. Но в трансформаторе для передачи того же количества мощности, если мы увеличим напряжение, ток будет уменьшаться и наоборот. Таким образом, мощность на передающем и приемном концах трансформатора остается неизменной.
  • В повышающем трансформаторе первичная обмотка состоит из толстого изолированного медного провода, а вторичная - из тонкого изолированного медного провода, тогда как в понижающем трансформаторе выходной ток велик, поэтому толстый изолированный медный провод проволока используется для изготовления вторичной обмотки.
    • Примечание : Толщина проволоки зависит от силы тока, протекающего через них.
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение с 220 В до 11 кВ или выше, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение с 440-220 В, 220-110 В или 110-24 В, 20 В, 10 Вольт.

Что следует помнить:

Тот же трансформатор может использоваться как повышающий или понижающий трансформатор. Это зависит от того, каким образом он включен в цепь. Если входное питание подается на обмотку низкого напряжения, то она становится повышающим трансформатором.В качестве альтернативы, если питание подается на обмотку высокого напряжения, трансформатор становится понижающим.

Разница между понижающим и повышающим трансформаторами

Трансформатор необходим для изменения напряжения источника питания в соответствии с потребностями конкретных приборов или машин. Согласно Словарю Мерриам-Вебстера, трансформатор - это устройство, изменяющее напряжение электрического тока. Большинство людей не знает, что существует два типа трансформаторов: понижающий и повышающий трансформатор .Разница между этими двумя понятиями очень хитрая, но необходимость знать это очень важна. Неправильное использование повышающего или понижающего трансформатора может повлиять и разрушить наши с трудом заработанные приборы, и, что еще хуже, это может вызвать серьезные проблемы, особенно для наших семей. Позвольте мне представить вам сценарий:

Вы подключили свое устройство на 110 В, например, светодиодный телевизор, к розетке 220 В с помощью повышающего трансформатора. Как вы думаете, что может случиться? Да, это может привести к немедленному повреждению вашего прибора или, что еще хуже, к серьезной проблеме, которая поставит под угрозу безопасность вашей семьи.Слишком опасно рисковать!

Итак, теперь вы можете спросить, в чем реальная разница между понижающим и повышающим трансформатором?

Понижающие трансформаторы

Понижающие трансформаторы предназначены для понижения электрического напряжения. У него меньше витков во вторичной обмотке. Таким образом, снижается напряжение. Например, здесь, на Филиппинах, у нас есть электроснабжение 220 В. Но так как у нас есть родственники или друзья за границей, которые присылают нам приборы, требующие питания 110 В, необходимо использовать понижающий трансформатор.Использование понижающего трансформатора фактически означает, что напряжение было «понижено». Пожалуйста, обратитесь к диаграмме.

Электроснабжение 220 В на Филиппинах снижается до 110 В, которое требуется для вашего устройства. Вход 220 В, выход 110 В. Так работает понижающий трансформатор.

Повышающие трансформаторы

С другой стороны, повышающий трансформатор используется, когда вторичное напряжение больше первичного. У него больше витков во вторичной обмотке.Обычно он используется как пускатель электродвигателя. Для начала вращения двигателя требуется большое напряжение. Повышающий трансформатор также необходим для использования продукта на 220 В в стране с питанием 110 В. Другими словами, напряжение было «повышено». Как вы можете видеть на схеме, входное напряжение 110 В, а выходное - 220 В. Это основная цель повышающего трансформатора.

Итак, вот и все, разница между понижающим трансформатором и повышающим трансформатором. Лучше не путать их так, иначе вы можете пожалеть о последствиях, верно?

Как работают повышающие и понижающие трансформаторы?

Что такое электромагнитная индукция?

Если магнетизм может быть произведен из электричества, Фарадей выдвинул гипотезу, что электричество может быть произведено с помощью магнетизма. Фарадей использовал аппарат, состоящий из сердечника из мягкого железа, подобного показанному ниже. Катушка слева была подключена к батарее, а катушка справа - к гальванометру. Когда ток течет через левую катушку, подключенную к батарее, создается магнитное поле. Сила магнитного поля увеличивается за счет железного сердечника. Хотя Фарадей не мог создать ток в левом проводе, но, как ни странно, он заметил, что ток возникает при изменении тока.Фарадей пришел к выводу, что, хотя постоянное магнитное поле не производит электрического тока, изменение магнитного поля действительно вызывает ток. Такой ток называется индуцированным током . Процесс, при котором ток возникает при изменении магнитных полей, называется электромагнитной индукцией.

Примечание: Электромагнитная индукция была независимо открыта Майклом Фарадеем и Джозефом Генри в 1831 году. Связь между электродвижущей силой, ЭДС (напряжением) и магнитным потоком была формализована в уравнении, которое теперь называется Закон индукции Фарадея

Как работают трансформаторы

Трансформатор - это устройство, повышающее или понижающее напряжение переменного тока. Ток в одной катушке индуцирует ток в другой катушке.

Трансформатор состоит из двух катушек (одна катушка является первичной, а другая - вторичной), намотанных на металлический сердечник. (см. изображения ---) Когда переменный ток проходит через первичную катушку и индуцируется магнитное поле - электромагнитная индукция вызывает ток во вторичной катушке. Если количество витков провода одинаково в обеих катушках, индуцированное напряжение во вторичной катушке будет одинаковым.Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной обмотки, напряжение на вторичной обмотке будет больше. Это пример повышающего трансформатора.

Как количество петель влияет на напряжение?

Если количество витков во вторичной обмотке меньше, чем в первичной, то напряжение будет меньше. Это называется понижающим трансформатором.

СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАЦИЯ 10 КАТУШЕК В 2 КАТУШКИ 5: 1 ВОЛЬТ

Если количество витков во вторичной катушке больше, чем в первичной, то напряжение будет больше. Это называется повышающим трансформатором.

СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 2 КАТУШКИ НА 10 КАТУШЕК 1: 5 ВОЛЬТ

Почему трансформаторы важны для передачи электроэнергии.

Повышающие трансформаторы используются компаниями при передаче электроэнергии по линиям электропередачи. Затем компании используют понижающие трансформаторы для создания 120 В, используемых в домах.Повышающие трансформаторы также используются в домашних телевизорах, где требуется высокое напряжение. Понижающие трансформаторы также используются в радиоприемниках, компьютерах и калькуляторах


Проверьте свое Понимание:

Повышающий или понижающий трансформатор

Что такое повышающие трансформаторы и понижающие трансформаторы? Это легко запомнить, визуализировав следующие диаграммы:

У повышающего трансформатора больше витков на вторичной обмотке, чем на первичной.

Чтобы выяснить, какое влияние это оказывает на напряжение или ток, вместо того, чтобы помнить, какое это влияние, Mammoth Memory предлагает вам попробовать некоторые основные числа в формулах, которые вы выучили. Это проще, чем запоминать результаты.

Влияние повышающего трансформатора на напряжение можно очень быстро устранить с помощью:

`V_1 / V_2 = N_1 / N_2`

Вставьте несколько мнимых чисел.

`(15 \ v \ o \ l \ t \ s) / V_2 = (10 \ \ оборотов) / (100 \ \ оборотов)`

`V_2 = (15xx100) / 10`

` V_2 = 150 \ \ v \ o \ l \ t \ s`

ПОВЫШЕНИЕ - ПОВЫШЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Влияние этого на ток можно очень быстро решить с помощью:

`V_1 \ \ I_1 = V_2 \ \ I_2`

Используя

`V_1 = 15 \ \ v \ o \ l \ t \ s` и` V_2 = 150 \ \ v \ o \ l \ t \ s`

и мнимый ток 5 ампер для `I_1`

Получаем:

`15xx5 = 150xxI_2`

` I_2 = (15xx5) / 150`

`I_2 = 0.5 \ \ ампер`

УМЕНЬШЕНИЕ ТЕКУЩЕГО

:

У понижающего трансформатора меньше витков на вторичной обмотке, чем на первичной.

Влияние этого на напряжение может быть очень быстро решено с помощью:

`V_1 / V_2 = N_1 / N_2`

Вставьте несколько мнимых чисел.

`(150 \ v \ o \ l \ t \ s) / V_2 = (100 \ \ оборотов) / (10 \ \ оборотов)`

`V_2 = (150xx10) / 100`

` V_2 = 15 \ \ v \ o \ l \ t \ s`

СТУПЕНЬКА - УМЕНЬШЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Влияние этого на ток можно очень быстро решить с помощью:

`V_1 \ \ I_1 = V_2 \ \ I_2`

Используя

`V_1 = 150 \ \ v \ o \ l \ t \ s` и` V_2 = 15 \ \ v \ o \ l \ t \ s`

и мнимый ток 5 ампер для `I_1`

`5xx150 = 15xxI_2`

` I_2 = (5xx150) / 15`

`I_2 = 50 \ \ ампер`

STEP-DOWN - УВЕЛИЧЕНИЕ ТЕКУЩЕГО

Заключение

Повышающий трансформатор увеличивает напряжение.

То есть напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение на первичной обмотке. Хотя напряжение увеличивается, ток уменьшается.

Понижающий трансформатор работает наоборот.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *