Для чего используется трансформатор. Применение трансформаторов напряжения: назначение, виды и принцип работы

Для чего используются трансформаторы напряжения. Какие существуют типы и модификации трансформаторов напряжения. Как работают и где применяются измерительные трансформаторы напряжения. Какие особенности имеют масляные, сухие и газонаполненные трансформаторы.

Назначение и принцип действия трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения — это устройства, предназначенные для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях переменного тока. Их основные функции:

• Понижение высокого напряжения до уровня, подходящего для измерительных приборов
• Изоляция измерительных цепей от высокого напряжения первичной сети
• Обеспечение безопасности персонала при проведении измерений

Принцип действия трансформатора напряжения основан на явлении электромагнитной индукции. Он состоит из двух обмоток — первичной и вторичной, расположенных на общем магнитопроводе. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток, который наводит ЭДС во вторичной обмотке.

Основные виды и конструкции трансформаторов напряжения

По конструктивному исполнению различают следующие виды трансформаторов напряжения:

• Однофазные двухобмоточные — самый распространенный тип
• Трехфазные трехобмоточные — применяются в трехфазных сетях
• Каскадные — состоят из нескольких последовательно соединенных блоков
• Емкостные — содержат емкостный делитель напряжения
• Заземляемые — вторичная обмотка заземлена в одной точке

По типу изоляции трансформаторы напряжения разделяются на:

• Масляные — обмотки погружены в трансформаторное масло
• Сухие — с твердой изоляцией обмоток
• Газонаполненные — заполнены инертным газом под давлением

Применение трансформаторов напряжения в электроустановках

Основные области применения измерительных трансформаторов напряжения:

• Питание измерительных приборов и устройств релейной защиты
• Коммерческий и технический учет электроэнергии
• Контроль изоляции в сетях с изолированной нейтралью
• Синхронизация генераторов при включении на параллельную работу
• Питание цепей автоматики, управления, сигнализации

Трансформаторы напряжения устанавливаются в распределительных устройствах электростанций, подстанций, в комплектных распределительных устройствах.

Особенности конструкции маслонаполненных трансформаторов напряжения

Масляные трансформаторы напряжения имеют следующие особенности:

• Обмотки и магнитопровод погружены в бак с трансформаторным маслом
• Масло выполняет функции изоляции и охлаждения
• Имеют расширитель для компенсации температурных изменений объема масла
• Оснащаются маслоуказателем, газовым реле, термометром
• Герметичное исполнение препятствует попаданию влаги и загрязнений

Масляные трансформаторы обладают высокой надежностью и применяются на напряжения до 750 кВ. Недостатком является пожароопасность.

Сухие и газонаполненные трансформаторы напряжения

Сухие трансформаторы напряжения характеризуются:

• Отсутствием масла — изоляция твердая или газовая
• Пожаробезопасностью и экологичностью
• Простотой обслуживания
• Малыми габаритами и весом
• Применением на напряжения до 35 кВ

Газонаполненные трансформаторы заполнены элегазом или азотом под давлением. Они сочетают преимущества масляных и сухих трансформаторов — высокую электрическую прочность и пожаробезопасность.

Требования к точности измерительных трансформаторов напряжения

Основные требования к трансформаторам напряжения для измерений и учета:

• Класс точности не ниже 0,5 для коммерческого учета
• Допустимая погрешность напряжения не более ±0,5%
• Допустимая угловая погрешность не более ±20 угловых минут
• Стабильность характеристик в течение межповерочного интервала
• Устойчивость к внешним воздействиям — климатическим, механическим

Выполнение этих требований обеспечивает необходимую точность измерений электроэнергии и других электрических величин.

Эксплуатация и техническое обслуживание трансформаторов напряжения

При эксплуатации трансформаторов напряжения необходимо:

• Проводить периодические осмотры и профилактические испытания
• Контролировать уровень и качество изоляции
• Следить за отсутствием перегрева обмоток
• Не допускать перегрузок по напряжению и мощности
• Защищать от коммутационных и грозовых перенапряжений
• Своевременно проводить поверку средств измерений

Правильная эксплуатация обеспечивает надежную и долговременную работу трансформаторов напряжения в электроустановках.

Назначение и принцип действия трансформатора напряжения | ТТ и ТН

• трансформатор
• ТН
• справка

Трансформаторы напряжения  двух- или трехобмоточные предназначены как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередач от замыкания на землю. Трансформаторы напряжения имеют два назначения: изолировать вторичную обмотку НН и, тем самым, обезопасить обслуживающий персонал; понизить измеряемое напряжение до стандартного значения 100; 100ν3; 100/3 В.
Трансформаторы напряжения различают: по числу фаз — однофазные и трехфазные; по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные; по классу точности — 0,2; 0,5; 1,0; 3; по способу охлаждения — с масляным охлаждением, с воздушным охлаждением; по способу установки — для внутренней установки, для наружной установки и для КРУ.

На рис. 1 представлена схема включения трансформаторов напряжения с обозначениями первичной и вторичной обмоток. Однофазный двухобмоточный трансформатор напряжения применяется в установках как однофазного, так и трехфазного тока. В последнем случае он включается на линейное напряжение. Один из выводов вторичной обмотки для обеспечения безопасности при обслуживании заземляется.
Основными параметрами трансформаторов напряжения являются:
номинальные напряжения обмоток, т.е. напряжения первичной и вторичной обмоток, указанные на щитке;
номинальный коэффициент трансформации, т. е. отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному
погрешность по напряжению %
угловая погрешность, т. е. угол между вектором первичного напряжения и повернутым на 180° вектором вторичного напряжения, выраженный в угловых градусах (минутах).

Рис. 1. Однофазный двухобмоточный трансформатор напряжения: а — присоединение трансформатора напряжения к трехфазной сети без нулевого провода; б — расположение выводов (Л-X — выводы ВН; а-х — выводы НН)
На рис. 2 приведен пример изменения погрешности трансформатора напряжения при изменении мощности Бг вторичной нагрузки. Коррекцией напряжения называется преднамеренное изменение коэффициента трансформации в сторону повышения вторичного напряжения, выраженное в процентах. Это достигается уменьшением числа витков первичной обмотки.

Рис. 2. Погрешность по напряжению и угловая погрешность однофазного трансформатора напряжения (сплошные линии с коррекцией числа витков, штриховые линии — без коррекции)
Особо следует сказать о трансформаторах напряжения высокого и сверхвысокого напряжения. Как было отмечено, трансформаторы напряжения передают очень малую мощность, поэтому практически в таких трансформаторах напряжения определяющим является вопрос обеспечения изоляции между первичной и вторичной цепями. Поэтому при напряжениях выше 500 кВ используются так называемые емкостные трансформаторы напряжения, состоящие из емкостного делителя напряжения (двух последовательно соединенных конденсаторов С1 и С2) и понижающего трансформатора, показанных на рис. 3. В современных РУ устанавливаются колонны конденсаторов высокочастотной связи для цепей автоматики и сигнализации. Поэтому, если использовать эту колонку связи CJ и добавить некоторый конденсатор отбора мощности С2, получим емкостной делитель. К конденсатору подключается трансформатор напряжения обычно на 12-15 кВ первичного напряжения. Для устойчивой работы в первичную цепь включается дополнительный реактор LR и высокочастотный заградитель 3. Таким образом, это устройство имеет существенно меньшую стоимость, чем трансформатор напряжения на полное первичное напряжение.

Рис. 3. Практическая схема емкостного трансформатора напряжения

• Назад
• Вперед

• Вы здесь:  
• Главная
• org/ListItem»> Инфо
• ТТ и ТН
• Трансформаторы тока ТОЛ10-1

Читать также:

• Эксплуатация трансформаторов напряжения
• UMZ — трансформаторы напряжения
• Периодичность проверок измерительных трансформаторов выше 1000 В
• Трансформатор напряжения 110кВ
• Трансформаторы тока и напряжения

принцип работы устройства, основные разновидности

Назначение измерительных трансформаторов напряжения — этο вκлючение прибοрοв тестирοвания. Испοльзуются таκие устрοйства, κаκ правилο, в цепи переменнοгο тοκа. С пοмοщью них мοжнο прοвοдить различные замеры напряжения. Измерительные прибοры в даннοм случае пοлнοстью изοлируются, а сила тοκа регулируется трансфοрматором. Если речь идет ο тестирοвании силы тοκа, тο испοльзуются амперметры.

• Οбщее οпределение
• Виды трасфοрматοрοв и их сοставляющие
• Прοцесс тестирοвания
• Οднοдиапазοнные устройства
• Мнοгοдиапазοнные мοдификации
• Масляные мοдели
• С газοнапοлненными и сухими диэлектриκами

Οбщее οпределение

Трансфοрматоры — элементы элеκтричесκοй цепи, преοбразующие величину переменнοгο напряжения. Они мοгут быть:

• пοнижающими, выдающими на выхοде меньшее напряжение, чем на вхοде;
• пοвышающими, выпοлняющими прοтивοпοлοжнοе преοбразοвание;
• разделительными, не изменяющими величину напряжения. Применяются для гальваничесκοй развязκи между участκами элеκтричесκοй сети.

Пοвышающие и пοнижающие трансформаторы οбратимы: если пοдать нοминальнοе выхοднοе напряжение трансформатора на егο втοричную οбмοтκу, на первичнοй мы пοлучим нοминальнοе вхοднοе напряжение.

С тοκами в οбмοтκах прοисхοдит οбратная κартина. Первичная οбмοтκа рассчитывается на тοκ, сοοтветствующий нοминальнοй мοщнοсти трансформатора. Пοд мοщнοсть выбирается и сечение магнитοпрοвοда, и диаметр οбмοтοчнοгο прοвοда первичнοй οбмοтκи.

Тοκ втοричнοй οбмοтκи пοнижающегο трансформатора мοжет быть бοльше тοκа в первичнοй вο стοльκο раз, вο сκοльκο меньше ее напряжение. Этο οтнοшение называется κοэффициентοм трансформации. Пοэтοму сечение οбмοтοчнοгο прοвοда втοричнοй οбмοтκи у пοнижающегο трансформатора бοльше. У пοнижающегο — все наοбοрοт. У разделительнοгο — все οдинаκοвο.

Говоря о том, для чего нужен трансформатор напряжения, в элеκтрοустанοвκах дο 1000 В измерение напряжения прοизвοдят, пοдκлючая вοльтметры непοсредственнο κ шинам или другим κοнтрοлируемым участκам сети.

Нο в сетях 6 κВ и выше этο невοзмοжнο, пοтοму чтο:

• при измерении высοκοгο напряжения требуется пοнизить егο величину дο размера, вοспринимаемοгο рамκοй стрелοчнοгο прибοра или элеκтрοнным преοбразοвателем цифрοвοгο. Резистивные делители не выпοлнят задачу с требуемοй тοчнοстью, а применение пοнижающегο трансформатора сделает прибοр грοмοздκим;
• изοляция прοвοдниκοв для пοдκлючения прибοра дοлжна выдерживать нοминальнοе напряжение элеκтрοустанοвκи. Κрοме тοгο, дοлжны сοблюдаться междуфазные расстοяния, требуемые ПУЭ. Выпοлнить этο невοзмοжнο.

Пοэтοму для измерений величину напряжения пοнижают, и для этοгο нужен трансформатор напряжения.

Виды трасфοрматοрοв и их сοставляющие

На сегοдняшний день измерительные трансформаторы высокого напряжения выпусκаются различных типοв. Наибοлее распрοстраненным пοдвидοм мοжнο считать οднοфазные мοдифиκации. Прοпусκная спοсοбнοсть у них дοвοльнο высοκая. При этοм прοцесс индуκции οсуществляется быстрο. Заземляемые трансформаторы, κаκ правилο, выпусκаются трехфазными. Параметр пοрοгοвοгο напряжения у них дοстигает 400 В. Таκже существуют κасκадные мοдели. Первичная οбмοтκа у этих устрοйств разделена. Κаждая сеκция прοпусκает через себя тοκ οтдельнο. Емκοстные мοдификации οтличаются наличием делителя. Втοричная οбмοтκа при этοм имеется οдна.

Дοпοлнительнο κ трансформатοрам частο пοдсοединяются οмметры. При пοмοщи них в цепи есть вοзмοжнοсть οпределить элеκтричесκοе сοпрοтивление. Мультиметры являются κοмбинирοванными измерительными прибοрами. Частοта κοлебаний в сети мοжет быть οпределена при пοмοщи частοмера. Если напряжение в ней дοвοльнο высοκοе, тο без трансформатора в этой ситуации не οбοйтись. Οтдельнο таκже следует упοмянуть ο ваттметрах и варметрах. Предназначены οни для замерοв мοщнοсти элеκтричесκοгο тοκа. На сегодняшний день различают таκие οснοвные типы измерительных трансфοрматоров:

1. Устрοйства напряжения.
2. Мοдели пοстοяннοгο тοκа.
3. Устрοйства переменнοгο тοκа.

Дοпοлнительнο разделение трансфοрматοров прοисхοдит пο величине κοэффициента трансфοрмации. В таком случае различают οднοдиапазοнные и мнοгοдиапазοнные мοдификации. В зависимοсти οт типа устанοвκи устрοйства делятся на внутренние и внешние. Таκже трансфοрматор мοжет быть встрοенным. Дοпοлнительнο существуют наκладные и даже перенοсные модификации. Неκοтοрые еще разделяют трансфοрматоры пο типу диэлеκтриκа. На сегодняшний день мοжнο выделить масляный, сухοй и газοнапοлненный пοдвиды.

Принципы работы трансформаторов напряжения различных типοв дοвοльнο пοхοжие, οднаκο οтличия все же имеются. Если рассматривать прибοры напряжения, тο οни вκлючают в себя магнитοпрοвοд и втοричную οбмοтκу. В верхней части прибοра οбязанο распοлагаться κрепежнοе κοльцο. В свοю οчередь, тοκοпрοвοд нахοдится в середине устройства. Мοдифиκации пοстοяннοгο тοκа предпοлагают применение несκοльκих магнитοпрοвοдοв и сердечниκа. Οбмοтκа в этом случае используется первичная. Тοκοпрοвοд в устрοйстве прοхοдит пοд κрепежным κοльцοм.

Прοцесс тестирοвания

Испытания измерительных трансформаторов прοвοдятся при пοмοщи мегаοмметра. В этом случае неοбхοдимο сделать замеры изοляциοнных хараκтеристиκ. Для этοй цели дοпοлнительнο следует использοвать вοльтметр. Пοдсοединение κ сети οсуществляется через прοвοдниκи. Прοверяется сοпрοтивление пο κаждοй фазе οтдельнο. Дοпοлнительнο трансфοрматоοры мοгут тестирοваться пο κοэффициенту элеκтричесκих пοтерь. В таком случае прοвοдится измерение тангенса угла. При пοмοщи амперметра есть вοзмοжнοсть οценить οбмοтκу устройства.

Измерительные трансформаторы переменнοгο тοκа, κаκ правилο, выпусκаются встрοеннοгο типа. Οбмοтκа у них испοльзуется тοльκο первичная. Для устанοвκи на οпοрную плοсκοсть οни пοдхοдят идеальнο.

Маκсимум параметр вхοднοгο напряжение мοжет сοставлять 500 В. Прοхοдные мοдификации используются тοльκο в κачестве систем ввοда. При этοм для распределительных рабοт οни не пοдхοдят.

Дοпοлнительнο следует учитывать, чтο мнοгие мοдели изгοтавливаются с втулκами. Таκже οни называются шинными прибοрами. Трансфοрматοры пοстοяннοгο тοκа οтличаются наличием сердечниκа. Κаκ правилο, οн устанавливается элеκтрοмагнитнοгο типа. Рабοтают такие устройства, κаκ οбычные усилители. В прοцессе пοвышения напряжения цепи прοисхοдит намагничивание элемента. Втοричная οбмοтκа в этοй ситуации служит для усиления тοκа.

Οднοдиапазοнные устройства

Οднοдиапазοнные измерительные трансформаторы напряжения, κаκ правилο, прοизвοдятся с сердечниκами. Устанавливаются οни в цепи с переменным тοκοм. При этοм пοκазатель пοрοгοвοгο напряжения не дοлжен превышать 300 В. Если рассматривать температурные хараκтеристиκи, тο устройства маκсимум можно эκсплуатирοвать при 40 градусах.

Рабοчее напряжение в цепи οбязанο пοддерживаться на урοвне 200 В. Нοминальная частοта устройства в среднем не превышает 50 Гц. Пο κлассу тοчнοсти мοдели дοвοльнο сильнο οтличаются. Фазовая угловая пοгрешность в этом случае зависит οт прοпусκнοй спοсοбнοсти втοричнοй οбмοтκи. Κοэффициент трансформации устройства в среднем нахοдится на урοвне 50%. Первичный тοκ системοй спοсοбен вοсприниматься дο 3 А.

Мнοгοдиапазοнные мοдификации

Измерительные трансформаторы этого типа идеально пοдхοдят для цепи с переменным тοκοм. При этοм напряжение маκсимум выдерживается ими на урοвне 500 В. Κласс тοчнοсти устройства зависит οт типа сердечниκа, κοтοрый устанοвлен. С вοльтметрами мнοгие мοдификации рабοтать спοсοбны. Οтдельнο следует οтметить высοκий диапазοн рабοчих частοт.

Если эκсплуатирοвать трансфοрматοр в цепи с переменным тοκοм, тο такой пοκазатель в среднем нахοдится на урοвне 55 Гц. Фазοвая углοвая пοгрешнοсть в таком случае будет минимальнοй. Параметр пοрοгοвοгο напряжения устройства в οснοвнοм не превышает 300 В. Для пοдсοединения измерительных прибοрοв используются κлеммы. Заземленные мοдифиκации этого типа трансфοрматοра выпусκаются дοвοльнο редκο.

Масляные мοдели

Измерительные трансформаторы тοκа с масляными диэлеκтриκами на сегодняшний день являются οчень распрοстраненными. Использοваться οни мοгут в цепи с переменным тοκοм. В этом случае параметр пοрοгοвοгο напряжения не дοлжен превышать 300 В. Κласс тοчнοсти устройства зависит исκлючительно от типа сердечниκа. Минимум частοта нахοдится на урοвне 3 Гц. При этοм маκсимум измерительные устройства тοκа спοсοбны эκсплуатирοваться при 55 Гц.

Параметр нагрузκи в цепи, κаκ правилο, не превышает 5 А. Κлещи для сοединения с прибοрами используются. На οпοрнοй плοсκοсти трансфοрматοры спοсοбны устанавливаться. Мοдели с системοй заземления выпусκаются дοвοльнο частο. Дοпοлнительнο на сегодняшний день существуют шинные мοдификации. Используются οни, κаκ правилο, в κачестве устройств ввοда.

С газοнапοлненными и сухими диэлектриκами

Измерительные устройства того типа спοсοбны пοхвастаться высοκοй частοтοй на урοвне 60 Гц. При этοм минимум эκсплуатируются при 5 Гц. Для тοгο чтοбы пοдκлючить прибοр, неοбхοдима цепь с пοстοянным тοκοм. Нагрузκи устройства спοсοбны выдерживать маκсимум в 6 А. Использοвать мοдель при температуре свыше 45 градусοв запрещается. Сο всеми тοκοизмерительными прибοрами устрοйствο взаимοдействοвать спοсοбнο.

Οграничение пοрοгοвοгο напряжения в системе прοисхοдит благοдаря сердечниκу. При этοм магнитοпрοвοдοв в устройстве, κаκ правилο, устанοвленο два. Κοнтаκты в этом случае используются с защитнοй шинοй. При этοм втулοчные мοдифиκации встречаются дοвοльнο редκο. Οтдельнο таκже следует упοмянуть ο тοм, чтο существует мнοжествο трансформаторов заземленнοгο типа. Οбмοтκа у них испοльзуется тοльκο первичная. При этοм разделения ее на сеκции не прοисхοдит.

Измерительные трансформатοры с сухими диэлеκтриκами чаще всегο рабοтают на пару с мультиметрами. При этοм κ ним таκже мοжнο пοдκлючать вοльтметры и амперметры. За счет высοκοгο пοκазателя пοрοгοвοгο напряжения тοчнοсть результатοв будет высοκοй. Ваттметры пοдκлючаются κ мοделям этого типа дοвοльнο редκο.

Связанο этο в бοльшей степени с высοκим пοκазателем сοпрοтивления внутри цепи. Дοпοлнительнο следует учитывать, чтο на сегοдняшний день имеется мнοжествο встрοенных мοдифиκаций. В таком случае параметр пοрοгοвοгο напряжения их не превышает 330 В. Втулοчные устрοйства испοльзуются дοвοльнο редκο. При этοм разъемы у мοделей имеются разнοοбразные.

Пοдκлючать трансформатор κ цепи с переменным тοκοм мοжнο. Нагрузκа на систему маκсимум мοжет οκазываться в райοне 5 А. Для тοгο чтοбы сердечниκ рабοтал дοлжным οбразοм, следует следить за параметрοм рабοчегο напряжения. Магнитοпрοвοдοв в устройстве, κаκ правилο, имеется два. Прοхοдные мοдифиκации трансформатοров выпусκаются редκο.

ПУЭ 7. Учет с применением измерительных трансформаторов | Библиотека

• 13 декабря 2006 г. в 18:44
• 2843039

• Поделиться

• Пожаловаться

Раздел 1.

Общие правила

Глава 1.5. Учет электроэнергии

Учет с применением измерительных трансформаторов

1.5.16. Класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0,5. Допускается использование трансформаторов напряжения класса точности 1,0 для включения расчетных счетчиков класса точности 2,0.

Для присоединения счетчиков технического учета допускается использование трансформаторов тока класса точности 1,0, а также встроенных трансформаторов тока класса точности ниже 1,0, если для получения класса точности 1,0 требуется установка дополнительных комплектов трансформаторов тока.

Трансформаторы напряжения, используемые для присоединения счетчиков технического учета, могут иметь класс точности ниже 1,0.

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке не менее 5%.

1.5.18. Присоединение токовых обмоток счетчиков к вторичным обмоткам трансформаторов тока следует проводить, как правило, отдельно от цепей защиты и совместно с электроизмерительными приборами.

Допускается производить совместное присоединение токовых цепей, если раздельное их присоединение требует установки дополнительных трансформаторов тока, а совместное присоединение не приводит к снижению класса точности и надежности цепей трансформаторов тока, служащих для учета, и обеспечивает необходимые характеристики устройств релейной защиты.

Использование промежуточных трансформаторов тока для включения расчетных счетчиков запрещается (исключение см. в 1.5.21).

1.5.19. Нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений.

Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5% при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков.

Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1,5% номинального напряжения.

1.5.20. Для присоединения расчетных счетчиков на линиях электропередачи 110 кВ и выше допускается установка дополнительных трансформаторов тока (при отсутствии вторичных обмоток для присоединения счетчиков, для обеспечения работы счетчика в требуемом классе точности, по условиям нагрузки на вторичные обмотки и т. п.). См. также 1.5.18.

1.5.21. Для обходных выключателей 110 и 220 кВ со встроенными трансформаторами тока допускается снижение класса точности этих трансформаторов тока на одну ступень по отношению к указанному в 1.5.16.

Для обходного выключателя 110 кВ и шиносоединительного (междусекционного) выключателя 110 кВ, используемого в качестве обходного, с отдельно стоящими трансформаторами тока (имеющими не более трех вторичных обмоток) допускается включение токовых цепей счетчика совместно с цепями защиты при использовании промежуточных трансформаторов тока класса точности не более 0,5; при этом допускается снижение класса точности трансформаторов тока на одну ступень.

Такое же включение счетчиков и снижение класса точности трансформаторов тока допускается для шиносоединительного (междусекционного) выключателя на напряжение 220 кВ, используемого в качестве обходного, с отдельно стоящими трансформаторами тока и на напряжение 110-220 кВ со встроенными трансформаторами тока.

1.5.22. Для питания цепей счетчиков могут применяться как однофазные, так и трехфазные трансформаторы напряжения, в том числе четерех- и пятистержневые, применяемые для контроля изоляции.

1.5.23. Цепи учета следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки.

Зажимы должны обеспечивать закорачивание вторичных цепей трансформаторов тока, отключение токовых цепей счетчика и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене или проверке, а также включение образцового счетчика без отсоединения проводов и кабелей.

Конструкция сборок и коробок зажимов расчетных счетчиков должна обеспечивать возможность их пломбирования.

1.5.24. Трансформаторы напряжения, используемые только для учета и защищенные на стороне высшего напряжения предохранителями, должны иметь контроль целости предохранителей.

1.5.25. При нескольких системах шин и присоединении каждого трансформатора напряжения только к своей системе шин должно быть предусмотрено устройство для переключения цепей счетчиков каждого присоединения на трансформаторы напряжения соответствующих систем шин.

1.5.26. На подстанциях потребителей конструкция решеток и дверей камер, в которых установлены предохранители на стороне высшего напряжения трансформаторов напряжения, используемых для расчетного учета, должна обеспечивать возможность их пломбирования.

Рукоятки приводов разъединителей трансформаторов напряжения, используемых для расчетного учета, должны иметь приспособления для их пломбирования.

Персональная лента новостей Дзен от Elec.ru
Актуальные новости, обзоры и публикации портала в удобном формате.

Подписаться

17 Использование трансформаторов в повседневной жизни — StudiousGuy

Трансформатор — это электрическое устройство, которое в основном используется для передачи выходного сигнала от одной части цепи к другой части. Во время процесса трансформатор также может изменять такие характеристики, как уровень амплитуды входного сигнала. Концепция трансформатора была впервые представлена ​​английским ученым Майклом Фарадеем в 1831 году, а в последующие годы разработка устройства проводилась другими учеными, инженерами и учеными. В 1885 году три инженера Отто Блати, Микса Дери и Карой Циперновски из Венгрии впервые изобрели трансформатор переменного тока модели ZBD. Название трансформатора устройства было решено одним из изобретателей Отто Блати. Трансформатор в основном относится к категории пассивных электрических компонентов и устройств. Изменения или модификации входных сигналов, вносимые преобразователями, в основном связаны с амплитудой сигнала и не позволяют влиять на частоту сигнала во время процесса. Работа трансформаторов основана на основных принципах электромагнитной индукции и взаимной индукции. На основе фаз питания, типа сердечника трансформатора, типа используемой системы охлаждения, уровней напряжения, расположения обмоток, среды сердечника и места установки трансформаторы можно разделить на семь подкатегорий. Подкатегории трансформаторов обычно включают однофазные, трехфазные, с сердечником, с кожухом, с самоохлаждением, с воздушным охлаждением, с масляным охлаждением, повышающие, понижающие, с воздушным сердечником, с железным сердечником, автотрансформаторные, силовые, распределительные, измерительные или защитные трансформаторы и т. д.

Указатель статей (Щелкните, чтобы перейти)

Многие приложения в нашей повседневной жизни используют трансформаторы для своих основных операций. Некоторые из них перечислены ниже:

1. Регулирование переменного тока

Переменный ток можно определить как ток, который периодически меняет свою величину, а также направление во времени. Полная форма волны переменного тока в основном изображает гребень и впадину. Здесь гребень соответствует максимальному значению амплитуды сигнала, т. е. максимальному значению тока, а впадина соответствует минимальному значению амплитуды сигнала или минимальной величине тока. Трансформатор можно использовать для регулирования переменного тока, увеличивая или уменьшая его величину в системе. Регулирование переменного тока в основном помогает снизить потребление энергии и повысить эффективность системы.

2. Зарядка аккумуляторов

Процесс зарядки аккумуляторов — еще один пример применения трансформаторов в повседневной жизни. Зарядка батареи в основном включает передачу электронов от электрического генератора к устройству накопления энергии или батарее. Во время процесса зарядки батареи электроны имеют тенденцию бесконтрольно течь и могут вызвать разрыв или отказ устройства, поэтому для защиты батареи и предотвращения любого рода повреждения компонентов, встроенных во внутреннюю схему батареи, используется трансформатор. необходимо подключить между аккумулятором и источником зарядки. Здесь трансформатор в основном предназначен для регулирования напряжения и предотвращения утечки тока или протекания импульсного тока через устройство.

3. Производство стали

Предприятия по производству стали являются классическим примером коммерческого применения, где можно легко наблюдать за использованием трансформаторов. Процесс производства стали в основном включает плавку, сварку, формование и охлаждение сырья. Для расплавления и сварки элементов требуется ток значительно большей величины; тогда как для охлаждения элементов желательно сравнительно более низкое значение тока. Для достижения этого частого регулирования тока на протяжении всего производственного процесса обычно используются высоковольтные трансформаторы. В сталелитейной промышленности трансформаторы, как правило, повышают или понижают значения напряжения в разных точках цепи и помогают пользователю получать столько тока, сколько требуется.

4. Электролиз

Электролиз — это химическая технология, в которой обычно используются трансформаторы. Простыми словами процесс электролиза можно определить как метод разделения однородной или неоднородной комбинации элементов и соединений путем расщепления ионных веществ на более простые вещества. Электролиз обычно включает в себя подвергание веществ образца ряду химических реакций и пропускание электрической энергии через раствор вещества образца. Химические реакции, протекающие в процессе электролиза от начала до конца, требуют регулируемого тока, которого можно легко достичь с помощью трансформаторов.

5. Управление потоком электроэнергии в цепи

Трансформаторы могут использоваться вместо выключателей и прерывающих цепей, чтобы гарантировать, что пользователь имеет полный контроль над потоком тока в цепи. Это означает, что с помощью трансформатора можно инициировать или прекратить работу любого устройства или гаджета. Кроме того, наряду с управлением, трансформаторы также обеспечивают необходимую безопасность и безопасность цепи, тем самым увеличивая срок службы продукта и предотвращая несвоевременный разрыв или отказ устройства.

6. Аудиотрансформатор

Аудиотрансформатор — это электрическое устройство, которое обычно используется для обеспечения изоляции сигналов, протекающих по цепям, а также для согласования значений импеданса источника и нагрузки. Аудиопреобразователи обычно используются в звуковом оборудовании, таком как микрофоны, громкоговорители, усилители звука и т. д. Такие типы преобразователей специально разработаны для работы только с сигналами, которые попадают в диапазон слышимых сигналов, т. е. с сигналами, значения частоты которых лежат в пределах 20 Гц до 20 кГц или просто сигналы, которые должным образом слышны человеку среднего возраста. Аудиопреобразователь также может фильтровать входной сигнал, удаляя нежелательные или шумовые сигналы.

7. Охлаждающая жидкость

Когда трансформатор используется в воздушно-сухом виде, его можно использовать для создания охлаждающего эффекта. Это свойство трансформаторов создавать охлаждающий эффект можно легко использовать в холодильниках, чтобы продукты оставались холодными и свежими. Помимо охлаждения, трансформаторы, используемые в холодильниках и других подобных устройствах, также обеспечивают необходимую регулировку напряжения, чтобы избежать скачков тока и дисбаланса напряжения, тем самым обеспечивая безопасность устройства. Кроме того, трансформаторы помогают поддерживать охлаждение холодильников в течение некоторого времени даже после внезапного отключения электроэнергии.

8. Амперметры или трансформаторы тока

Амперметры, вольтметры и различные другие измерительные приборы и устройства обычно используют трансформаторы для своей основной работы. Амперметр — это устройство, которое используется для непрерывного определения величины тока в замкнутой цепи. Если величина тока, протекающего по цепи, значительно мала, то последовательно с цепью можно установить амперметры; однако если величина тока велика, то их включают в цепь через трансформатор тока измерительного типа. Трансформатор тока стремится обеспечить необходимую надежность и безопасность цепи, изолируя измерительное устройство от остальных частей цепи и подавляя или уменьшая ток большой величины до оптимального значения перед подачей его на амперметр. Параметры надежности и точности амперметров, использующих трансформаторы тока, сравнительно выше, чем у традиционных амперметров. Трансформаторы тока измерительного типа также помогают стандартизировать диапазон выходного тока.

9. Устройство согласования или передачи импеданса

Импеданс можно определить как сопротивление переменному току, проходящему через цепь. Компоненты, используемые в конструкции цепи, а также провода, которые используются для соединения цепи, имеют тенденцию оказывать некоторое сопротивление протеканию тока. Это сопротивление протеканию тока еще больше ухудшает общую мощность цепи. Для улучшения и увеличения значения передачи мощности в цепи обычно используются согласующие трансформаторы импеданса. Как следует из самого названия, согласующие трансформаторы импеданса используются для согласования импеданса источника с нагрузкой. Трансформаторы согласования импеданса обеспечивают эффективную и надежную передачу энергии между входными и выходными устройствами с помощью электромагнитной индукции.

10. Кондиционер

Кондиционеры, как правило, представляют собой еще один пример бытовых применений, в которых трансформаторы используются для общих операций. Некоторые основные операции кондиционера, выполняемые трансформатором, включают преобразование величины напряжение, подаваемое печатной платой на блок переменного тока, до оптимального значения, желаемого пользователем, позволяя одновременно работать кондиционеру и вентилятору, контролируя величину мощности, протекающей через цепь, в соответствии с текущей потребностью и т. д. Аналогичным образом в устройствах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха также используются трансформаторы для облегчения их работы, улучшения их работы и оптимизации энергопотребления.

11. Стабилизаторы

Цепи стабилизаторов представляют собой еще один пример реальных применений, в которых используются трансформаторы. Цепь стабилизатора обычно подключается к электрическим приборам, которые работают с высокими значениями тока или напряжения, в целях безопасности. Основная функция схемы стабилизатора состоит в том, чтобы принимать входной сигнал от бытового источника питания и создавать выходной сигнал, который приблизительно соответствует идеальным электрическим требованиям системы. Электроприбор, работающий через схему стабилизатора, имеет сравнительно меньше шансов выйти из строя или сломаться. Чтобы часто модулировать и контролировать уровень напряжения или тока через прибор или гаджет, во внутренней схеме стабилизатора обычно используется автотрансформатор. Трансформатор имеет тенденцию автоматически увеличивать или уменьшать значение напряжения или тока в случае, если напряжение или ток, протекающий через цепь, становится высоким или низким, сравнивая его с идеально требуемым значением тока или напряжения.

12. Выпрямители

Выпрямление можно просто определить как процесс преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление входного сигнала обычно достигается созданием электронной схемы путем сборки диодов, конденсаторов, регуляторов и т. д. или простым использованием трансформаторных выпрямителей. Выпрямительный трансформатор в основном содержит диоды и тиристоры, встроенные в бак. В основном транзисторы выпрямителя используются для коммерческого производства или промышленных приложений; однако они также могут использоваться в системах электрической тяги железных дорог и метро. Некоторые другие области применения выпрямительных трансформаторов включают управление двигателем, горнодобывающую промышленность, электрические печи, научно-исследовательские лаборатории, высоковольтную передачу постоянного тока и т. д.

13. Оптимизация уровней напряжения

Трансформаторы в первую очередь предназначены для оптимизации уровней напряжения в цепи. Для этой цели преобразователи имеют тенденцию усиливать или сжимать часть значения входного сигнала и генерировать выходной сигнал желаемой величины. Существуют в основном два типа трансформаторов напряжения, а именно, повышающий трансформатор и понижающий трансформатор. Повышающий трансформатор используется для повышения значения напряжения в цепи, в то время как понижающий трансформатор имеет тенденцию понижать значение напряжения. Повышающие и понижающие трансформаторы применяются в устройствах, требующих соответственно усиления или ослабления входного сигнала.

14. Изоляторы

Изоляторы или изолирующие цепи являются ярким примером применения трансформаторов в реальной жизни. Одной из основных характеристик трансформаторов является предотвращение прохождения сигнала от одной части схемы к другой, то есть изоляция различных частей схемы друг от друга. Эта особая характеристика трансформаторов позволяет использовать их в качестве изоляторов и других связанных приложений. Разделительные трансформаторы часто изготавливаются со специальной изоляцией между их первичной и вторичной обмотками. Изоляция позволяет трансформатору выдерживать большую величину или значение напряжения, тем самым предотвращая смешивание сигналов от одной части цепи с другой частью.

15. Вольтметры

Вольтметры – это измерительные устройства, которые используются для вычисления значения напряжения или разности потенциалов в двух разных точках цепи. Оценка значения разности потенциалов между двумя точками цепи также возможна с помощью основных электрических устройств, таких как трансформаторы. Для этой цели обычно предпочитают измерительные трансформаторы. Кроме того, измерительные трансформаторы помогают пользователю вычислить частоту входного сигнала, величину тока, протекающего по цепи, оценить коэффициент мощности и рассчитать общую мощность и энергию системы.

16. Блокиратор постоянного тока

Трансформатор также можно использовать в приложениях, где обычно требуется блокировка сигнала постоянного тока. Количество витков в первичной и вторичной катушках трансформатора, расстояние между катушками трансформатора и тип изоляционного материала, присутствующего между катушками, влияют на работу трансформатора и разрешают или запрещают протекание определенного типа сигнал через цепь в соответствии с конфигурацией и подключением трансформатора и цепи. В схемах блокировки постоянного тока трансформатор, подключенный к цепи в определенной конфигурации, имеет тенденцию позволять сигналу переменного тока легко проходить и запрещает прохождение сигнала постоянного тока через цепь.

17. Системы передачи и распределения электроэнергии

Трансформаторы широко используются в различных системах передачи и распределения электроэнергии. Передача электроэнергии может быть определена как перемещение электроэнергии высокого напряжения от электростанции к подстанции, в то время как распределение мощности соответствует преобразованию сигналов высокого напряжения в сигналы напряжения значительно более низкого значения. Кроме того, сигналы напряжения более низкого уровня, распространяемые системами распределения электроэнергии, могут использоваться для различных бытовых и коммерческих приложений. Энергия может передаваться от электростанций к месту назначения по проводам и кабелям. В таких приложениях трансформаторы могут использоваться для поддержания уровня частоты и амплитуды сигнала на постоянном уровне.

Что такое трансформатор? | Tech

Выпуск: 22 августа 2022 г., И.Р.

Трансформатор передает электрическую энергию от одной цепи переменного тока (AC) к одной или нескольким цепям. Используется для изменения напряжения. В частности, трансформатор, понижающий напряжение, называется понижающим трансформатором (понижающим трансформатором), тогда как трансформатор, повышающий напряжение, называется повышающим трансформатором (повышающий трансформатор). Наконец, трансформатор, который может повышать и понижать напряжение, называется повышающим трансформатором.

Трансформаторы

используются в различных местах, например, трансформаторы обычно встраиваются в адаптеры переменного тока.

Почему нам нужно использовать трансформатор для изменения напряжения?

Хорошо известно, что электричество может подаваться более эффективно при более высоком напряжении, чем при более низком. В частности, потери мощности при передаче энергии, вызванные сопротивлением провода, пропорциональны квадрату тока, протекающего по проводу, тогда как они обратно пропорциональны квадрату напряжения. Следовательно, та же мощность может передаваться при более высоком напряжении, что, в свою очередь, снижает ток и, как следствие, потери мощности.

Таким образом, электроэнергия, произведенная на электростанциях, передается при высоком напряжении, например 500 кВ или 200 кВ. В Японии бытовая техника обычно использует 100 В, в то время как электроэнергия, подаваемая на фабрики и крупные коммерческие объекты, оценивается в 60 кВ и т. д. Электроэнергия преобразуется в требуемое напряжение с помощью подстанций и трансформаторных сооружений, которые служат точками передачи, прежде чем поступить в сеть. соответствующие объекты. Такая система более практична, поскольку легко использовать трансформатор для изменения напряжения переменного тока (AC), передаваемого от электростанции.

Кроме того, электронные устройства, как правило, имеют разное номинальное напряжение. Например, по состоянию на 2022 год для большинства смартфонов и планшетов требуется общее зарядное напряжение 5 В. Однако в Японии напряжение типичной бытовой электросети составляет 100 В. Следовательно, при зарядке смартфонов и планшетов от сети напряжение необходимо снижать. Трансформаторы используются в таких случаях для преобразования напряжения.

Аналогично, адаптеры переменного тока, необходимые для электронного оборудования, такого как компьютеры, имеют встроенные трансформаторы для изменения напряжения до подходящего уровня для работы соответствующего оборудования.

Изоляция — еще одна важная роль трансформатора. Как правило, трансформаторы создают магнитную силу из электрического тока и используют эту силу для передачи электричества в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Таким образом, проводники со стороны входа и со стороны выхода не соединены. Следовательно, можно предотвратить протекание аномальных токов из одной цепи в другую. Другими словами, трансформатор предотвращает поражение человека электрическим током и утечку тока, даже если электрическое оборудование, подключенное к выходной стороне, вызывает нарушение изоляции. Разделительные трансформаторы в основном используются для медицинских розеток и защиты от разрывов цепи.

Таким образом, существует три основных цели использования трансформатора

.

• • Повышение эффективности передачи электроэнергии от электростанций
• • Эксплуатация электрооборудования при номинальных уровнях напряжения
• • Для изоляции

Базовая конструкция трансформатора состоит из железного сердечника (сердечника) с намотанными на него первичной и вторичной обмотками. Обмотки также называют катушками. Первичная и вторичная обмотки электрически не связаны. При изменении тока, протекающего через первичную обмотку, изменяется магнитное поле. Наведенная электродвижущая сила создается во вторичной обмотке, когда направление и напряженность (магнитный поток) магнитного поля проходят через вторичную обмотку.

Таким образом, напряжение электричества, протекающего по вторичной обмотке, равно V1/V2 = N1/N2. Соответственно напряжение может быть преобразовано в зависимости от количества витков первичной обмотки и вторичной обмотки. Каркас обмотки называется катушкой, проволока обмотки называется магнитной проволокой, а железный сердечник, проходящий через катушку, является сердечником.

Некоторые беспроводные зарядные устройства используют тот же принцип, что и трансформаторы, и используют индуктивную электродвижущую силу для подачи питания.

Трансформаторы используются для изменения напряжения переменного тока и не могут применяться для постоянного тока (DC). При подаче на трансформатор постоянного напряжения сердечник становится электромагнитом и полярность не меняется, а магнитный поток через вторичную обмотку остается неизменным. Следовательно, электромагнитной индукции не возникает, и ток во вторичной обмотке не возникает.

В трансформаторах используются катушки, но в чем разница между трансформатором и катушкой? На самом деле термин катушка имеет более широкое значение. Другими словами, это просто своего рода катушка, которая имеет функцию преобразования напряжения. Однако, как единое целое, именно трансформатор преобразует напряжение.

Существует несколько классификаций трансформаторов. Один из них учитывает положение обмотки и железного сердечника. Соответственно, трансформаторы делятся на сердечниковые (core type) и оболочечные (shell type). В трансформаторах с сердечником обмотка покрывает железный сердечник. В корпусных трансформаторах железный сердечник покрывает обмотку.

Другие критерии классификации трансформаторов включают поддерживаемое напряжение и количество фаз, метод охлаждения трансформатора и метод переключения ответвлений.

В зависимости от формы сердечники, используемые в трансформаторах, также подразделяются на различные типы, такие как сердечники EI, сердечники EE, сердечники EER, сердечники PQ, тороидальные сердечники, сердечники R и сердечники UU.

Трансформаторы также классифицируются по напряжению сети электропередач. Среди них трансформаторы, специально предназначенные для высокого напряжения, можно классифицировать в соответствии с соответствующими напряжениями и местами, в которых они используются, следующим образом.

• • Трансформаторы сверхвысокого напряжения (110 000 В и более): электростанции и подстанции.
• • Трансформаторы сверхвысокого напряжения (20 000–110 000 В): крупные строительные площадки и полигоны для испытаний электрооборудования.
• • Трансформаторы высокого напряжения (6 600–20 000 В): заводы, больницы и коммерческие объекты.

Трансформаторы сверхвысокого напряжения и специальные трансформаторы высокого напряжения, размещаемые на открытых огороженных объектах. Как правило, они строятся в местах с меньшей активностью человека, потому что оборудование представляет риск поражения электрическим током, даже если кто-то находится в непосредственной близости.

Трансформаторы высоковольтные применяются для электроснабжения крупных объектов с большим энергопотреблением. Трансформатор высокого напряжения часто устанавливается на крыше объекта или вдоль внешней стены и включается в устройство приема высоковольтной энергии, называемое ячейкой.

Ниже приводится описание типичных терминов, обычно используемых в трансформаторах.

Силовые трансформаторы (низкочастотные трансформаторы, трансформаторы промышленной частоты)

Эти трансформаторы преобразуют переменный ток частотой 50 или 60 Гц, получаемый из обычной розетки, в напряжение, подходящее для работы электрооборудования.

Высокочастотные трансформаторы

Высокочастотные трансформаторы используются для высокочастотного оборудования, такого как беспроводная связь и импульсные источники питания.

Трансформаторы импульсные (Трансформаторы для импульсных источников питания)

Трансформаторы импульсные используются для преобразования постоянного напряжения. Энергия постоянного тока преобразуется в высокочастотные импульсы путем переключения, которые затем проходят через трансформатор для создания электромагнитной индукции, такой как псевдопеременный ток, тем самым преобразуя напряжение.

Шумоподавляющий трансформатор

Шумоподавляющий трансформатор использует свою изолирующую функцию для отделения источника шума от цепи на принимающей стороне шума, тем самым предотвращая передачу шума.

Катушка Тесла

Катушка Тесла, изобретенная Николой Теслой, используется для генерации высокой частоты и высокого напряжения. В принципе, он использует резонанс вторичной катушки.

Дроссельная катушка (Дроссельный трансформатор)

Дроссельный трансформатор представляет собой тип катушки индуктивности (катушка), используемой в силовых цепях в качестве фильтра помех для линий электроснабжения. Соответственно, напряжение может быть понижено или повышено при управлении с помощью ШИМ или других средств.

Инверторный трансформатор

Инверторный трансформатор обычно используется в инверторе, который преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока. Постоянный ток преобразуется в переменный, а напряжение повышается с помощью инверторного трансформатора.

Сопутствующий продукт

Компания Matsusada Precision предлагает оборудование для электропитания для разработки и оценки трансформаторов и трансформаторных цепей.

Трансформатор: уравнение, принципы и типы

Электрические опоры являются культовым символом системы электроснабжения в Великобритании. Они используются для передачи электроэнергии по всей стране. Однако, если вы попытаетесь зарядить свой телефон от кабелей, проложенных по пилонам, он взорвется! Это связано с тем, что электричество протекает по кабелям при чрезвычайно высоком напряжении. Чтобы использовать электричество в наших домах, необходимо снизить напряжение до уровня, подходящего для бытовых приборов. Это делается с помощью трансформаторов.

Определение трансформатора

Трансформаторы — это электрические устройства, которые передают электрическую энергию между цепями переменного тока и могут использоваться для повышения или понижения напряжения от одной цепи к другой. Они основаны на том факте, что переменный ток в одной цепи создает магнитное поле, которое может индуцировать напряжение во второй цепи.

Схема трансформатора

Зеленая пунктирная линия вокруг железного сердечника показывает, как переменное магнитное поле передается от первичной обмотки к вторичной обмотке. Викимедиа, CC-BY-SA 3.0

Все трансформаторы состоят из трех основных частей:

• Первичная обмотка — она ​​подключена к первой цепи переменного тока, и напряжение на ней равно входному напряжению от цепи. Это напряжение называется \(V_p\) с нижним индексом, обозначающим «первичное».
• Вторичная катушка — подключена ко второй цепи переменного тока и обеспечивает напряжение для второй цепи. Это напряжение называется \(V_s\) с нижним индексом, относящимся к «вторичному».
• Железный сердечник – соединяет две катушки, которые намотаны на противоположные стороны. Между двумя катушками нет электрического соединения, они соединены только железным сердечником.

Как работает трансформатор?

По цепи должен протекать переменный ток. Причину этого можно понять, рассмотрев пошаговое функционирование трансформатора:

1. Через первичную обмотку проходит переменный ток из исходной цепи. Катушка представляет собой металл, поэтому она становится электромагнитом и создает переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле постоянно меняет направление.
2. Изменяющееся магнитное поле переносится вокруг железного сердечника на вторичную катушку, как показано на рисунке выше.
3. Когда переменное магнитное поле достигает вторичной катушки, в ней индуцируется ток, поскольку катушка действует как проводник.

Приведенные выше пункты показывают, почему в первой цепи нельзя использовать постоянный ток. Это создаст магнитное поле, которое не является переменным. Поскольку магнитное поле не меняется, во вторичной обмотке не индуцируется ток и, следовательно, напряжение.

Зеленые пунктирные линии на приведенной выше диаграмме представляют линии магнитного поля, проходящие через железный сердечник. Энергия от первичной обмотки передается вторичной обмотке магнитным полем — электрические соединения отсутствуют. Это означает, что магнитное поле должно иметь возможность очень эффективно передаваться через сердечник. Для этого необходимо использовать магнитомягкий материал, например сплав железа с кремнием. Однако в реальных ситуациях часть начальной энергии всегда теряется из-за сопротивления проводов и железного сердечника, сопротивляющегося изменению магнитного поля.

Потеря энергии является большой проблемой при работе с трансформаторами. На электростанциях используются очень большие трансформаторы, которые часто содержатся в огромных резервуарах, так что сердечник и катушки полностью закрыты. Очень небольшое количество энергии теряется в виде тепла, и охлаждающая жидкость непрерывно перекачивается вокруг резервуаров для отвода тепла.

Формула трансформатора

Напряжение, выходящее из вторичной обмотки во внешнюю цепь, связано с отношением количества витков на обмотках трансформатора. Используя символы для входного и выходного напряжения, как указано на предыдущей диаграмме, простая формула связывает количество витков на двух катушках с выходным напряжением:

$$\frac{N_p}{N_s}=\frac{V_p}{V_s}$$

\(N_p\) представляет количество витков на первичной обмотке и \(N_s\) то же самое на вторичной катушка. Уравнение очень простое и просто говорит о том, что отношение числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки равно отношению выходного напряжения к входному напряжению.

Напряжение электричества \(V_p\), проходящего через опору, равно \(100\, \mathrm{kV}\). Напряжение необходимо уменьшить до \(250\, \mathrm{V}\), чтобы оно соответствовало уровню электроснабжения дома. Это можно сделать с помощью большого трансформатора. Конкретный трансформатор, используемый в этом случае, имеет \(N_p = 10\,000\) витков на первичной обмотке. Сколько витков должно быть на вторичной обмотке?

Для этого вопроса мы можем использовать приведенное выше уравнение преобразования:

$$\frac{N_p}{N_s}=\frac{V_p}{V_s}$$

Его можно переставить, чтобы получить:

$$N_s=N_p\frac{V_s}{V_p}$$

Значения, указанные в вопросе, затем можно подставить, чтобы найти количество витков вторичной обмотки:

$$N_s=10 \;000\frac{250\;\mathrm V}{100\;000\;\mathrm V}=25\;\mathrm{turns}$$

Итак, на вторичной обмотке 25 витков.

Типы трансформаторов

Трансформаторы бывают двух типов; Трансформаторы повышающие и понижающие . Названия дают представление о том, что они делают: повышающие трансформаторы повышают напряжение от одной цепи переменного тока к другой, тогда как понижающие трансформаторы уменьшают напряжение.

Повышающий трансформатор, найденный внутри микроволновки, Wikimedia CC SA 4.0.

Чтобы трансформатор повышал (повышал) напряжение от первой цепи к следующей, число витков вторичной обмотки должно быть больше, чем первичная обмотка. И наоборот, чтобы уменьшить (понизить) напряжение от одной цепи к другой, витки вторичной катушки должны быть меньше, чем на первичной катушке.

Примеры трансформаторов

Трансформаторы имеют множество полезных применений. И повышающие, и понижающие трансформаторы используются в разных ситуациях.

Национальная энергосистема

Электроэнергия поставляется по всей Великобритании от электростанций, которые передают электричество по высоковольтным силовым кабелям. Национальная электросеть — это сеть кабелей, соединяющая все места Великобритании, нуждающиеся в электричестве. Причина, по которой для передачи электроэнергии используются высокие напряжения, заключается в том, что это приводит к передаче того же количества энергии с более низким током, протекающим по кабелям, а это означает, что потери энергии в виде тепла будут меньше. Энергия теряется, потому что сопротивление в проводах борется с током, и они нагреваются, что приводит к потере тепловой энергии в окружающую среду.

Схема, показывающая повышающий и понижающий трансформаторы, используемые в системе электропередачи в Северной Америке. Британская система очень похожа и работает при немного другом напряжении. Викимедиа.

Высокое напряжение очень опасно, поэтому кабели, передающие электроэнергию, проложены высоко над землей на опорах, как показано на схеме выше.

Электростанции обычно производят электричество при \(25\, \mathrm{kV}\) . Это увеличивается с помощью повышающих трансформаторов до напряжения до \(400\, \mathrm{кВ}\) для передачи по пилонам, а затем это напряжение снижается примерно до \(240\, \mathrm{В} \) как только высоковольтные кабели дойдут до нашей местной подстанции.

Бытовая техника

Радиоприемники и другие электронные устройства часто работают от сети. Однако их рабочее напряжение обычно намного ниже, чем \(240\, \mathrm{V}\)! В устройства встроены понижающие трансформаторы для снижения напряжения до подходящего уровня. С другой стороны, рабочее напряжение микроволновых печей выше, чем напряжение сети в домашнем хозяйстве, поэтому они также имеют внутри повышающий трансформатор для повышения напряжения.

Трансформатор – Основные выводы

• Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения входного напряжения на требуемую величину.
• Отношение количества витков первичной и вторичной катушек равно отношению их напряжений.
• Отсутствуют электрические соединения между первичной и вторичной обмотками. Они связаны только железным сердечником, и энергия передается между ними через переменные магнитные поля.
• Повышающие трансформаторы повышают напряжение, а понижающие трансформаторы понижают напряжение.