Для чего служит трансформатор: особенности, принцип работы и применение

Содержание

особенности, принцип работы и применение

Для начала разберемся, для чего служит трансформатор и что это такое. Это электрическая машина, предназначенная для изменения напряжения тока. Они бывают разные в зависимости от назначения. Существуют трансформаторы тока, напряжения, согласующие, сварочные, силовые, измерительные. У всех разные задачи, но однозначно их объединяет принцип действия. Любые трансформаторы работают на переменном токе. Не существует таких устройств постоянного тока. Все они имеют первичную и вторичную обмотки.

Что называют первичной, а что — вторичной обмоткой?

Первичной считается та, на которую приходит напряжение, а вторичная – та, с которой его снимают. Предположим, что мы имеем трансформатор, который преобразует 220 В переменного тока в 12 В. В таком случае первичной обмоткой является та, которая на 220 В. Но трансформаторы могут не только понижать, но и повышать напряжение. Таким образом, подключая 12 В переменного тока на ранее указанную вторичную обмотку, мы с первичной можем снимать 220 В. Таким образом они меняются местами.

В некоторых случаях вторичных обмоток может быть несколько. Например, в старых телевизорах стояли устройства с одной первичной обмоткой и множеством вторичных, напряжение на которых варьировалось от 3,3 до 90 В. В любом случае трансформатор служит для преобразования напряжений и токов до оптимальных значений.

Закон сохранения энергии

Следует понимать, что данный агрегат не берет энергию из ниоткуда. Для примера возьмем трансформатор с напряжением первичной обмотки 220 В и током 5 А. Это значит, что его мощность составляет 1100 Вт. Со вторичной обмотки на 22 В мы сможем снять ток не более 50 А. Переведя в ватты, получаем те же 1100 Вт. Больше мощности со вторичной обмотки мы не снимем. При попытке это сделать устройство просто выйдет из строя. Таким образом, становится ясно, для чего служит трансформатор. Для преобразования переменного напряжения в постоянное. Далее расскажем подробнее о каждом виде таких устройств.

Измерительные трансформаторы

Такие приборы служат для снижения величин до приемлемых для измерительных приборов. Применяются они в контрольно-измерительных приборах. Также можно встретить такие устройства в микропроцессорной технике. Там они работают как датчик, который посылает сигналы разного уровня на плату, в зависимости от чего последняя «принимает решение» о дальнейшем функционировании прибора.

Как правило, они обладают высокой точностью и не предназначены для питания потребителей. Примерами, для чего служат измерительные трансформаторы, могут быть приведенные ниже устройства для преобразования тока и напряжения. Мы постараемся максимально подробно объяснить их назначение.

Трансформаторы тока

Для чего служат подобные устройства? Они предназначены для снижения величины тока до приемлемой измерительным оборудованием. По сути, они являются промежуточным оборудованием между проводниками, с которых необходимо снять значение величины, и измерительным механизмом. Применяются такие трансформаторы, как уже было ранее сказано, в измерительных приборах, оборудовании защиты и автоматике. Подключаются же они таким образом: первичная обмотка имеет несколько витков и включается последовательно нагрузке, а вторичная — на минимально возможное сопротивление защитного или измерительного оборудования.

Обычно такие трансформаторы поставляются вместе с самим оборудованием, так как незначительные изменения в сопротивлении нагрузки повлияют на точность измерений, а оборудование защиты не будет работать должным образом. Конструктивная особенность и способ подключения таких приборов делают невозможным питание потребителя.

Трансформаторы напряжения

Этот вид устройств не применяется для питания потребителей, а необходим для создания гальванической развязки между высоковольтной и низковольтной частью. Метод изготовления ничем не отличается от силовых видов устройств с аналогичным названием. Все так же имеется первичная и вторичная обмотки, сечение провода довольно низкое, что не позволяет использовать его для питания потребителей.

Для примера возьмем киловольтметр. Дело в том, что соорудить прибор, который бы держал высокое напряжение, слишком накладно. Поэтому между измерительными щупами, которые снимают значение величин, и прибором устанавливается трансформатор напряжения. Он преобразует высокие величины до приемлемых измерительным механизмом (примерно 100 В). Такая мера позволяет не вносить изменения в измерительный механизм. В некоторой степени такая схема подключения позволяет обезопасить электрика, который проводит замеры.

Также их применяют для установки в различные автоматизированные системы управления и защиты. Теперь вы знаете для чего служат трансформаторы напряжения. Перейдем к следующему типу – сварочным устройствам с одноименным названием.

Силовые трансформаторы

Это более мощные устройства, которые многие из вас видели. Далее подробно расскажем, для чего служат силовые трансформаторы. Они нужны для повышения/понижения напряжения посредством электромагнитной индукции до той величины, которая необходима потребителю. В случае с данными устройствами под словом “потребитель” подразумеваются производства и жилые дома.

Самым ярким примером служат устройства, которые понижают 6(10) кВ до приемлемых 380 В, которые уже отдельно взятой фазой в совмещении со средней линией питают наши дома необходимыми 220 В. А пример такого повышающего трансформатора можно встретить в микроволновке, где тот из сетевых 220 В делает необходимые для работы магнетрона 2 кВ. Высоковольтные агрегаты (свыше 1000 В) почти всегда трехфазные, и их подразделяют на устройства масляного или воздушного охлаждения, а также по климатическому исполнению и по напряжению первичной обмотки.

Особенностью трехфазных трансформаторов является то, что в зависимости от включения обмоток (звезда-треугольник) можно изменять рабочее напряжение в 1,73 раза. Допустим, данный агрегат, соединенный треугольником на 6 кВ, может работать в сети 10 кВ, если, конечно, производитель позаботился о такой возможности со стороны изоляции. Бывают такие трансформаторы, как выше указанно, трехфазные и однофазные. Предназначены устройства для работы с различными мощностями в зависимости от нужд потребителя.

Однофазные трансформаторы, которые раньше использовались как блоки питания, сейчас активно вытесняются различными электронными преобразователями, которые обладают большим КПД, меньшим весом и габаритами. Также силовые устройства можно подразделить по типу исполнения магнитопровода на стержневые и броневые.

Трансформатор со стержневым магнитопроводом устроен таким образом, что на П-образную деталь устанавливают на 2 катушки, а сверху замыкают ярмом. Преимуществом является то, что элементы фактически не соприкасаются друг с другом.

В броневом магнитопроводе катушка устанавливается на Ш-образную деталь. Секция, на которой находятся проводники, обычно сначала наматывается как первичная, а затем, через термостойкий разделитель, как вторичная. Преимуществом является усиленная механическая защита обмоток.

Также существуют тороидальные сердечники, но они выполняются из ферритовых колец, т. к. сооружать такую конструкцию из шихтованного магнитопровода накладно. Такие агрегаты обычно применяются в электронике и работают на высоких частотах.

Сварочные трансформаторы

Для чего служат подобные устройства? По сути, они являются самостоятельными агрегатами. То есть сварочный трансформатор — это не обвязка, обеспечивающая работу какого-либо устройства, а он сам является полноценным прибором. Назначение такого аппарата — это понижение сетевого напряжения до сравнительно низкого, примерно 50-60 В, и обеспечение большого тока.

При таком напряжении пробивает довольно короткая дуга, но поистине огромный ток обеспечивает ей большую мощность. Благодаря последнему параметру осуществляется сварка или резка металла.

Такие трансформаторы, как правило, имеют подстройку тока. Это необходимо для изменения диаметра и типа сварочного электрода. Правда, сварочные трансформаторы для бытового использования все больше вытесняются инверторами. Что не удивительно, ведь у сварочного преобразователя КПД ниже. Он сильно сажает сетевое напряжение, потребляя большие токи на первичную обмотку, обладает большим весом, низкой мобильностью, довольно сильно нагревается по сравнению с аппаратами инверторного типа.

Теперь вы знаете, как работает и для чего служит сварочный трансформатор.

Согласующий

Трансформатор данного типа применяется в различных многокаскадных схемах для согласования сопротивления между различными частями схемы. Можно встретить его в ламповом звуковом усилителе. Обычно в таких устройствах он является выходным.

Так для чего же служит трансформатор согласования с нагрузкой? Например, рабочее напряжение ламп в усилителе звуковых частот составляет 70-90 В, но ток мизерный. На динамики такое напряжение подавать нельзя, значит, его понижают до допустимого напряжения и, соответственно, ток повышается.

Целью такого трансформатора является понижение напряжения или повышение до значения, необходимого определенному узлу аппарата.

Заключение

Все аппараты для преобразования тока и напряжения объединяет принцип действия. Ключевые параметры, на которые стоит обращать внимание при покупке: напряжение первичной, вторичной обмотки, частота, коэффициент мощности и, соответственно, мощность и выходной ток.

В быту данный агрегат уже почти не применяется. Ведь сварочный трансформатор заменил инвертор, а его аналоги в блоках питания уже заменили электронные преобразователи напряжения. Делается это по причине того, что устройства обычно обладают, по сравнению с электронными, большим весом, а также они не выгодны с экономической точки зрения из большого расхода цветного металла при производстве и дорогого ремонта. В скором времени останутся в производстве только трансформаторные подстанции, но лишь в тех местах, где заменить их электронными компонентами не будет возможности.

В этой статье мы постарались объяснить, для чего служат трансформаторы, и немного рассказали об их основных видах.

Назначение и принцип действия трансформатора напряжения | ТТ и ТН

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

Что такое трансформатор напряжения?

Главной транспортной системой электроэнергии являются высоковольтные сети. Именно от них электричество поступает к коммунальным службам, на производства и в жилые дома. Однако конечные потребители не используют электроэнергию с высоким напряжением в чистом виде. Большинство энергоснабжающих систем нуждается в понижении напряжения до определенного уровня. Именно эта функция возлагается на трансформатор напряжения.

Свое применение трансформаторы напряжения нашли в таких отраслях как жилищная сфера и коммунальное хозяйство, системы освещения и сигнализации. Без трансформаторов напряжения не обходится ни одно производство, где для питания станочного оборудования и других электротехнических устройств требуется стабильное пониженное напряжение. В частности, понижающий трансформатор незаменим в тяжелой промышленности, металлургии, на предприятиях нефтеперерабатывающей и химической отрасли, в медицинских и научных лабораториях, в системах измерения и контроля. Суда, сухогрузы, плавсооружения и другие транспортные средства также используют трансформаторы напряжения. В общем, для работы практически любого промышленного, коммунального и прочего оборудования необходим понижающий трансформатор.

Принцип работы

Суть работы трансформатора напряжения достаточно проста и заключается в том, чтобы преобразовывать высоковольтное напряжение до стандартного значения. С этой целью электрический ток с высоковольтных проводов подается на первичную обмотку с большим числом витков. А выходное напряжение, т.е. уже пониженное до нужного значения, берется с одной или нескольких вторичных обмоток. Между собой обмотки соединены специальным магнитопроводом. В соответствие с правилами безопасности один из выходов вторичной обмотки обязательно должен быть заземлен.

Основные параметры

Любой трансформатор напряжения имеет строго определенные параметры. Главными из них являются напряжение первичной и вторичной обмотки, либо основной вторичной обмотки, если таковых несколько. Не менее существенным можно считать номинальную и максимальную мощность трансформатора. Также к числу основных параметров относится напряжение короткого замыкания, которое указывается в процентах. Если понижающий трансформатор предназначен для измерений, то в дополнение к основных параметрам он характеризуется классом точности в диапазоне значений от 0,1 до 3,0. А защитные трансформаторы напряжения, используемые в системах автоматики и сигнализации, соответствуют классу точности 3P или 6P.

Конструкция

По конструкции данные устройства можно разделить на трехфазный и однофазный трансформатор. Трехфазные модели предназначены, как правило, для электропитания силового промышленного оборудования и станков. Однофазный трансформатор имеет более широкую сферу применения, он может быть использован для контрольно-измерительных, сварочных, строительных, коммунальных и бытовых нужд, а также для целого ряда других сфер.

Конструкция трансформатора различается и по числу обмоток. Так, можно выделить одно-, двух-, трех- и многообмоточные трансформаторы. Наличие нескольких вторичных обмоток позволяет использовать понижающий трансформатор для работы сразу нескольких видов потребителей. Например, для одновременного электропитания инструмента (220В и 110В), низковольтных осветительных приборов (24В), систем автоматики и сигнализации (12В).

По виду используемого охладителя трансформатор напряжения может быть в сухом или масляном исполнении. Сухая система охлаждения предназначена для энергосистем с напряжением до тысячи вольт. Если в масляных конструкциях для изоляции и охлаждения обмоток с магнитопроводом служит трансформаторное масло, то для изоляции в сухих трансформаторах используют электрокартон. Зато понижающий трансформатор с сухой системой охлаждения более прост в эксплуатации, обслуживании и ремонте.

В зависимости от назначения можно выделить измерительные, силовые, импульсные трансформаторы, а также более специфические — автотрансформаторы и пиковые трансформаторы напряжения. Одной из разновидностей силовых трансформаторов является регулируемый трансформатор. Особенность его конструкции заключается в том, что обмотки состоят из нескольких катушек с одинаковым числом витков. Благодаря этому регулируемый трансформатор позволяет изменять выходную мощность равными частями в пределах от номинального до максимального напряжения.

Трансформатор Служит для :: Электротехническое оборудование

Трансформатор Служит для

Рис. 1. Схема и векторная диаграмма трансформатора напряжения: а — схема, б — векторная диаграмма напряжений, в — векторная диаграмма напряжений

При работе трансформа тора напряжения без погрешностей его первичное и вторичное напряжение совпадают по фазе, как показано на рис. 1, 6, и отношение их величин равно Kн. При коэффициенте трансформации Kн=1 напряжение U2=U1 (рис. 1, в).

Измерительные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками

Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на защиту от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.

Схема трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками показана на рис. 2, а. Выводы второй (дополнительной) обмотки, используемой для сигнализации или защиты при замыканиях на землю, обозначены ад и хд.

На рис. 2, 6 приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль. Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма фазных напряжений всех трех фаз.

При нормальной работе сети, в которой включен трансформатор напряжения, эта векторная сумма равна нулю. Это видно из векторных диаграмм рис. 2, в, где Uа, Vв и Uc — векторы фазных напряжений, приложенных к первичным обмоткам, a Uaд, Уbд и Ucд — векторы напряжений первичной н вторичной дополнительной обмотки. напряжений на вторичных дополнительных обмотках, совпадающие по направлению с векторами на соответствующих первичных обмотках (так же, как на рис. 1, в).

Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками. а — схема; б — включение в трехфазную цепь; в — векторная диаграмма

Сумма векторов Uaд, Ubд и Ucд получена путем их совмещения соответственно схеме соединения дополнительных обмоток, при этом принималось, что стрелки векторов как первичных, так и вторичных напряжений соответствуют началам обмоток трансформатора.

Результирующее напряжение 3U0 между концом обмотки фазы С и началом обмотки фазы А па диаграмме равно нулю.

Источник: electricalschool.info

Трансформатор тока (пластиковый корпус) SACI TUC50

Измерительный трансформатор тока (пластиковый корпус) SACI TUC50 предназначен для преобразования аналогового измерительного сигнала для последующей передачи такого сигнала на измерительные приборы аналогового или цифрового типа, устройства защиты и (или) управления, а также приборы и системы учета электроэнергии в электросетях переменного тока промышленной частоты. Трансформаторы тока серии TUC50 являются масштабными преобразователями и служат для расширения пределов измерения тока. По конструкции относятся к трансформаторам фиксированного типа с неразборным сердечником и окном. Трансформатор на шину. Первичной обмоткой служит кабель или шина, пропущенная в окно трансформатора. Выход вторичной обмотки 5А, (1А по дополнительному заказу). Трансформаторы заключены в изолирующий корпус из самогасящегося термопластика. Модификации трансформаторов различаются диапазоном первичного тока, классом точности, номинальной нагрузкой во вторичной цепи, размерами и формой проходных окон, а также габаритными установочными размерами. Выводы вторичных обмоток подключены к клеммникам, закрепленным в корпусе трансформатора. Клеммники могут быть закрыты пластмассовыми крышками для пломбирования с целью ограничения доступа к измерительной цепи. Трансформаторы TUC50 имеют сертификат об утверждении типа средств измерений ES.C.34.010.A №28890 и внесены в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации под № 35626-07.

Технические характеристики разборного измерительного трансформатора тока (пластиковый корпус) TUC50

 Модель TUC50
Размер шины (mm)  50×10
Диаметр кабеля (mm)  Ø 40
 Класс точности  0,5
 Ток на первичной обмотке (A) VA
400 10
500 10
600 10
750 10
800 10
1000 10
1200 10
1500 10
2000 10

Габаритные размеры измерительного трансформатора тока (пластиковый корпус)  TUC50


Зачем нужен трансформатор? — Наука и Техника — Каталог статей

Большинство людей, вероятно, слышали о трансформаторах и знают, что они являются частью все еще очевидной, но все еще загадочной электрической сети, которая поставляет электроэнергию в дома, на предприятия и в любое другое место, где требуется «сок». Но обычный человек воздерживается от изучения тонкостей подачи электроэнергии, возможно, потому, что весь процесс кажется скрытым в опасности. С юных лет дети учатся тому, что электричество может быть очень опасным, и все понимают, что провода любой энергокомпании держатся высоко вне досягаемости (или иногда прячутся в земле) по уважительной причине.

Но энергосистема на самом деле является триумфом человеческой инженерии, без которой цивилизация была бы неузнаваема по сравнению с той, в которой вы живете сегодня. Трансформатор является ключевым элементом в управлении и доставке электроэнергии от точки, в которой оно производится на электростанциях, до момента, когда он не попадает в дом, офисное здание или другое конечное место назначения.


Какова цель трансформатора?

Подумайте о дамбе, сдерживающей миллионы галлонов воды, чтобы сформировать искусственное озеро. Поскольку река, питающая это озеро, не всегда несет в район одно и то же количество воды, а ее воды имеют тенденцию повышаться весной после таяния снега во многих районах и отливания летом в более сухое время, любая эффективная и безопасная плотина должна быть оснащен устройствами, которые обеспечивают более точное управление водой, чем просто прекращение ее протекания до тех пор, пока уровень не поднимется настолько, что вода просто начнет проливаться на нее. Таким образом, дамбы включают в себя все виды шлюзовых ворот и другие механизмы, которые определяют, сколько воды будет проходить на выходной стороне плотины, независимо от величины давления воды на входной стороне.

Примерно так работает трансформатор, за исключением того, что материал, который течет, это не вода, а электрический ток. Трансформаторы служат для управления уровнем напряжения, протекающего через любую точку энергосистемы (подробно описанную ниже), таким образом, чтобы сбалансировать эффективность передачи с базовой безопасностью. Очевидно, что как для потребителей, так и для владельцев электростанции и энергосистемы финансово и практически выгодно предотвращать потери электроэнергии между выходом электроэнергии из электростанции и ее попаданием в дома или в другие пункты назначения. С другой стороны, если величина напряжения, протекающего через типичный высоковольтный силовой провод, не уменьшится перед входом в ваш дом, это приведет к хаосу и катастрофе.


Что такое напряжение?

Напряжение является мерой разности электрических потенциалов. Номенклатура может сбивать с толку, потому что многие студенты слышали термин «потенциальная энергия», что позволяет легко спутать напряжение с энергией. Фактически, напряжение — это электрическая потенциальная энергия на единицу заряда или джоули на кулон (Дж / с). Кулон является стандартной единицей электрического заряда в физике. Единственному электрону присваивают -1,609 × 10-19 кулонов, в то время как протон несет заряд, равный по величине, но противоположный по направлению (то есть положительный заряд).

Ключевым словом здесь, на самом деле, является «разница». Причиной того, что электроны текут из одного места в другое, является разница в напряжении между двумя контрольными точками. Напряжение представляет собой объем работы, который потребуется на единицу заряда, чтобы переместить заряд против электрического поля из первой точки во вторую. Чтобы получить представление о масштабе, знайте, что провода передачи на большие расстояния обычно имеют напряжение от 155 000 до 765 000 вольт, тогда как напряжение на входе в дом обычно составляет 240 вольт.


История Трансформера

В 1880-х годах поставщики электрических услуг использовали постоянный ток (DC). Это было чревато обязательствами, включая тот факт, что DC нельзя было использовать для освещения и было очень опасно, требуя толстых слоев изоляции. За это время изобретатель по имени Уильям Стэнли произвел индукционную катушку, устройство, способное создавать переменный ток (AC). В то время, когда Стэнли придумал это изобретение, физики знали о явлении переменного тока и его преимуществах с точки зрения энергоснабжения, но никто не смог придумать средства доставки переменного тока в больших масштабах. Индукционная катушка Стэнли будет служить шаблоном для всех будущих вариантов устройства.

Стэнли чуть не стал адвокатом, прежде чем решил работать электриком. Он начал в Нью-Йорке, прежде чем переехать в Питтсбург, где он начал работать над своим трансформатором. Он построил первую муниципальную систему переменного тока в 1886 году в городе Грейт Баррингтон, штат Массачусетс. После рубежа веков его энергетическая компания была куплена General Electric.

Может ли трансформатор увеличить напряжение?

Трансформатор может как увеличивать (повышать), так и уменьшать (уменьшать) напряжение, передаваемое через силовые провода. Это примерно аналогично тому, как кровеносная система может увеличивать или уменьшать кровоснабжение определенных частей тела в зависимости от потребности. После того, как кровь («сила») покидает сердце («силовая установка»), чтобы достичь ряда точек ветвления, она может попасть в нижнюю часть тела вместо верхней части тела, а затем в правую ногу вместо слева, а затем к тельцу вместо бедра и т. д. Это определяется расширением или сужением кровеносных сосудов в органах и тканях-мишенях. Когда на электростанции вырабатывается электричество, трансформаторы повышают напряжение с нескольких тысяч до сотен тысяч в целях передачи на большие расстояния. Когда эти провода достигают точек, называемых силовыми подстанциями, трансформаторы снижают напряжение до 10000 вольт. Вы, наверное, видели эти подстанции и их трансформаторы среднего уровня в своих путешествиях; Трансформаторы обычно размещаются в коробках и выглядят как холодильники, установленные на обочинах дорог.

Когда электричество покидает эти станции, что обычно происходит в разных направлениях, оно сталкивается с другими трансформаторами ближе к своей конечной точке в подразделениях, кварталах и отдельных домах. Эти трансформаторы снижают напряжение от менее 10000 вольт до значения около 240 — более чем в 1000 раз меньше, чем типичные максимальные уровни, наблюдаемые в проводах высокого напряжения большой длины.


Как электричество приходит в наши дома?

Трансформаторы — это, конечно, только один компонент так называемой электросети, название системы проводов, коммутаторов и других устройств, которые производят, отправляют и контролируют электроэнергию от того места, где оно генерируется, до места, где оно в конечном итоге используется.

Первым шагом в создании электрической энергии является вращение вала генератора. По состоянию на 2018 г. чаще всего это делается с использованием пара, выделяющегося при сжигании ископаемого топлива, такого как уголь, нефть или природный газ. Атомные электростанции и другие «чистые» генераторы энергии, такие как гидроэлектростанции и ветряные мельницы, также могут использовать или производить энергию, необходимую для работы генератора. В любом случае, электричество, которое вырабатывается на этих станциях, называется трехфазной. Это связано с тем, что эти генераторы переменного тока вырабатывают электричество, которое колеблется между установленным минимальным и максимальным уровнем напряжения, и каждая из трех фаз смещена на 120 градусов от тех, которые находятся впереди и позади него во времени. (Представьте, что вы идете взад и вперед по 12-метровой улице, в то время как двое других делают то же самое, совершая 24-метровую поездку в оба конца, за исключением того, что один из двух других людей всегда на 8 метров впереди вас, а другой на 8 метров позади вас. Иногда двое из вас будут идти в одном направлении, в то время как в другое время двое из вас будут идти в другом направлении, изменяя сумму ваших движений, но в предсказуемой форме. работает трехфазная сеть переменного тока.)

Прежде чем электричество покидает электростанцию, оно впервые сталкивается с трансформатором. Это единственная точка, в которой трансформаторы в электросети заметно повышают напряжение, а не снижают его. Этот шаг необходим, потому что электричество затем поступает на большие линии электропередачи по три комплекта, по одному на каждую фазу питания, и некоторым из них может потребоваться проехать до 300 миль или около того.

В какой-то момент электричество попадает на электрическую подстанцию, где трансформаторы снижают напряжение до уровня, подходящего для более сдержанных линий электропередач, которые вы видите в микрорайонах или вдоль сельских дорог. Именно здесь происходит фаза распределения (в отличие от передачи) доставки электроэнергии, поскольку линии обычно покидают подстанции в нескольких направлениях, подобно ряду артерий, разветвляющихся от основного кровеносного сосуда в более или менее том же соединении.

От подстанции электричество передается в микрорайоны и покидает местные линии электропередач (которые обычно находятся на «телефонных столбах») для входа в отдельные жилые дома. Меньшие трансформаторы (многие из которых выглядят как маленькие металлические мусорные баки) снижают напряжение примерно до 240 вольт, чтобы оно могло попасть в дома без большого риска возникновения пожара или другого серьезного несчастного случая.

Какова функция трансформатора?

Трансформаторы не только должны выполнять работу по управлению напряжением, но они также должны быть устойчивы к повреждениям, будь то стихийные бедствия, такие как ураганы или целенаправленные атаки, созданные человеком. Невозможно держать энергосистему вне досягаемости стихий или злоумышленников, но, тем не менее, энергосистема абсолютно необходима для современной жизни. Это сочетание уязвимости и необходимости привело к тому, что Департамент внутренней безопасности США заинтересовался крупнейшими трансформаторами в американской электросети, называемыми крупными силовыми трансформаторами, или LPT. Функционирование этих массивных трансформаторов, которые находятся на электростанциях и могут весить от 100 до 400 тонн и стоят миллионы долларов, имеет важное значение для поддержания повседневной жизни, поскольку выход из строя одного из них может привести к отключению электроэнергии на обширной территории , Это трансформаторы, которые резко повышают напряжение, прежде чем электричество попадает на междугородние провода высокого напряжения.

По состоянию на 2012 год средний возраст LPT в США составлял около 40 лет. Некоторые из современных высоковольтных трансформаторов сверхвысокого напряжения (EHV) рассчитаны на 345 000 вольт, и спрос на трансформаторы растет как в США, так и во всем мире, что вынуждает правительство США искать способы замены существующих LPT по мере необходимости и разрабатывать новые по сравнительно низкой цене.
Как работает трансформатор?

Трансформатор — это большой квадратный магнит с отверстием посередине. Электричество поступает с одной стороны через провода, несколько раз обмотанные вокруг трансформатора, и уходит с противоположной стороны через провода, обернутые несколько раз вокруг трансформатора. Поступающее электричество индуцирует магнитное поле в трансформаторе, которое, в свою очередь, индуцирует электрическое поле в других проводах, которые затем отводят энергию от трансформатора.

На уровне физики трансформатор работает, используя преимущества закона Фарадея, который гласит, что отношение напряжений двух катушек равно отношению числа витков в соответствующих катушках. Таким образом, если на трансформаторе требуется пониженное напряжение, вторая (выходная) катушка содержит меньше витков, чем первичная (входная) катушка.

Трансформатор тока.Как это работает и чем он опасен на примере понижающего трансформатора | Электронные схемы

Трансформатор тока как это работает на примере понижающего трансформатора

Трансформатор тока как это работает на примере понижающего трансформатора

Трансформатор тока (измерительный ТТ) предназначен для преобразования(понижения) переменного тока большой величины в меньший ток,который можно измерить приборами. ТТ состоит из сердечника с многовитковой катушкой,к которой подключается измерительный прибор, и еще одной катушкой(или без нее),которая содержит несколько витков и подключается последовательно с нагрузкой.Вместо катушки,которая содержит несколько витков, через сердечник может просто проходить шина или один провод,по которому течет переменный ток.

трансформатор тока как это работает

трансформатор тока как это работает

Для демонстрации работы ТТ,вместо ТТ применил понижающий сетевой трансформатор,который содержит две катушки: сетевую,с большим количеством витков и понижающую,с меньшим количеством витков.Источником переменного тока служит трансформатор ТС-180 с понижающей обмоткой на 6.4В,источником нагрузки является галогенная лампа на мощность 35Вт.

Последовательно лампе подключил понижающую катушку ТТ,к вторичной сетевой или повышающей обмотке подключил нагрузку-миллиамперметр,который показывает ток 86мА.

как работает трансформатор тока

как работает трансформатор тока

Если убрать нагрузку с повышающей обмотки ТТ,то лампа погаснет( в настоящем ТТ лампа не погаснет,так как ток идет в основном по проводу с небольшим количеством витков) а на повышающей обмотке будет 128 Вольт переменного напряжения,при 6.3 Вольт на понижающей обмотке.Это соотношение напряжений называется коэффициент трансформации.Без нагрузки на повышающей обмотке-Амперметра или др., ТТ опасен!

чем опасен трансформатор тока

чем опасен трансформатор тока

Галогенная лампа не светит,а вот на повышающей обмотке будет высокое напряжение, и при подключении лампы накаливания на 220В к этой обмотке,лампа будет светить.

как работает и для чего нужен трансформатор тока

как работает и для чего нужен трансформатор тока

При замыкании повышающей обмотки,галогенка будет светить,при этом первичная обмотка будет иметь небольшую индуктивность и мало оказывать сопротивление току.

меньше индуктивность трансформатора-меньше сопротивление току

меньше индуктивность трансформатора-меньше сопротивление току

Провод,по которому протекает переменный ток,можно просто просунуть через сердечник,при этом на вторичной обмотке появится ЭДС напряжением несколько Вольт.

просунутый провод через сердечник трансформатора вызывает ЭДС на обмотке

просунутый провод через сердечник трансформатора вызывает ЭДС на обмотке

Все опыты и измерения показанные в статье,можно посмотреть в видеоролике.

10 применений трансформаторов — Все виды использования

Трансформатор можно назвать электрическим устройством, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой. Основное применение трансформатора заключается в передаче энергии между различными уровнями напряжения, что позволяет снизить или полностью остановить потери при передаче.

Также можно с уверенностью сказать, что трансформатор — это электромагнитное устройство, которое выполняет работу электромагнетизма посредством передачи напряжения. Существуют различные типы/виды трансформаторов с разным назначением или использованием.

Ниже мы рассмотрим несколько применений трансформатора и то, как он применяется в нашей повседневной жизни.

 

1. Используется в производстве стали

Как мы все знаем, сталелитейная промышленность нуждается в постоянном и надежном источнике света для правильной работы. Трансформатор в данном случае помогает электроэнергетике и тепловому сектору для производства стали.

2. Используется для электрохимии

При производстве металлов, таких как цинк и алюминий, во время процесса электролиза трансформаторы обеспечивают питание всего процесса завершения.С его помощью компании-производители могут изготавливать металлы и использовать их для различных целей.

3. для остановки и запуска подачи электроэнергии

Трансформатор используется для поддержания хорошего напряжения в цепях и обеспечения отсутствия повреждений. Он помогает запускать и останавливать подачу электрического тока, когда это необходимо. Это помогло бы сохранить машины или устройства, на которых он используется, от порчи из-за высокого напряжения.

4. Используется для переключения аккумуляторов

Разумеется, трансформатор нужен для регулирования подачи напряжения при замене аккумуляторов.Это сделано для того, чтобы внутренние компоненты батарей не испортились из-за высокого тока.

5. Используется в качестве охлаждающей жидкости

Трансформатор в воздушно-сухом виде помогает охлаждать продукты в холодильнике. Это помогает управлять напряжением в холодильнике и помогает в охлаждении. Даже если больше нет потока электричества, трансформатор делает его по-прежнему прохладным.

6. Используется в кондиционерах

Еще одно современное применение трансформатора в наших домах.Благодаря высокой индуктивности и низкому сопротивлению он способствует правильному функционированию сети переменного тока. Без этого в нашем доме не было бы долговременного кондиционера.

7. Используется для согласования импеданса

В электронной сфере имеет место согласование одного импеданса одной сети в цепи связи с другим входным импедансом другой сети. Когда это сделано, происходит максимальная передача мощности, чему способствует трансформатор.

8. Используется в амперметрах

Трансформатор помогает измерять амперметром ток-напряжение переменного тока. Как известно, вторичная катушка состоит из тонов проволоки, которая подключена к амперметру и помогает правильному функционированию.

9. Используется в выпрямителях

Выпрямители

используются для установки уровня напряжения от постоянного до переменного. В этом процессе, когда напряжение находится на высоком уровне, трансформатор необходим для управления или повышения высокого напряжения.

10. Используется в стабилизаторах

Стабилизатор состоит из трансформаторов, которые помогают выдавать напряжение или управлять напряжением таким образом, чтобы оно соответствовало цепям напряжения. Это помогает понижать и повышать уровень тока в здании.

Благодаря использованию трансформаторов мы наблюдали и видели его важность в нашей повседневной жизни, и без него электричество вызвало бы большой хаос в наших домах и на предприятиях.

.

Трансформер — Энциклопедия Нового Света

Трехфазный понижающий трансформатор на опоре.

Трансформатор представляет собой устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой с помощью магнитной связи, не требуя относительного движения между его частями. Обычно он состоит из двух или более связанных обмоток и, в большинстве случаев, сердечника для концентрации магнитного потока.

Переменное напряжение, приложенное к одной обмотке, создает изменяющийся во времени магнитный поток в сердечнике, который индуцирует напряжение в других обмотках. Изменение относительного числа витков между первичной и вторичной обмотками определяет соотношение входного и выходного напряжений, таким образом, преобразует напряжение, повышая или понижая его между цепями.

Принцип действия трансформатора был продемонстрирован в 1831 году Фарадеем, хотя практические разработки появились только в 1880-х годах. [1] Менее чем за десятилетие трансформатор сыграл важную роль во время «Войны токов», когда системы переменного тока одержали победу над своими аналогами постоянного тока, положение, в котором они оставались доминирующими. С тех пор трансформатор сформировал отрасль электроснабжения, позволив экономичную передачу энергии на большие расстояния.Почти вся электроэнергия в мире проходит через серию трансформаторов к тому времени, когда она достигает потребителя.

Среди простейших электрических машин трансформатор также является одним из самых эффективных, [2] с большими блоками, достигающими производительности более 99,75 процентов. [3] Трансформаторы бывают разных размеров: от соединительного трансформатора размером с ноготь, спрятанного внутри сценического микрофона, до огромных блоков мощностью гига ВА, используемых для соединения частей национальных энергосистем.Все они работают по одним и тем же основным принципам и имеют много общего в своих частях, хотя существуют различные конструкции трансформаторов для выполнения специализированных функций в домашних условиях и в промышленности.

История

Майкл Фарадей построил первый трансформатор в 1831 году, хотя использовал его только для демонстрации принципа электромагнитной индукции и не предвидел его практического применения. [1] Русский инженер Павел Яблочков в 1876 году изобрел систему освещения на основе набора индукционных катушек, где первичные обмотки подключались к источнику переменного тока, а вторичные обмотки могли подключаться к нескольким «электрическим свечам».В патенте утверждалось, что система может «обеспечивать раздельное питание нескольких осветительных приборов с разной силой света от одного источника электроэнергии». Очевидно, что индукционная катушка в этой системе работала как трансформатор.

Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс, которые впервые продемонстрировали устройство с открытым железным сердечником под названием «вторичный генератор» в Лондоне в 1882 году [4] , а затем продали идею американской компании Westinghouse. Возможно, это был первый практический силовой трансформатор.Они также представили изобретение в Турине в 1884 году, где оно было использовано для системы электрического освещения.

Исторический трансформер Стэнли.

Уильям Стэнли, инженер Westinghouse, построил первое коммерческое устройство в 1885 году после того, как Джордж Вестингауз купил патенты Голара и Гиббса. Сердечник был сделан из соединенных между собой железных пластин Е-образной формы. Эта конструкция была впервые использована в коммерческих целях в 1886 году. [1] Венгерские инженеры Циперновски, Блати и Дери из компании Ganz в Будапеште создали эффективную модель с закрытым сердечником ZBD в 1885 году на основе конструкции Голара и Гиббса.В их патентной заявке впервые используется слово «трансформатор». [4] Русский инженер Михаил Доливо-Добровольский разработал первый трехфазный трансформатор в 1889 году. В 1891 году Никола Тесла изобрел катушку Тесла, резонансный трансформатор с воздушным сердечником и двойной настройкой для генерации очень высокого напряжения на высокой частоте.

Преобразователи звуковой частоты (в то время называемые повторяющимися катушками) использовались самыми ранними экспериментаторами при разработке телефона. Хотя новые технологии сделали трансформаторы в некоторых приложениях электроники устаревшими, трансформаторы все еще используются во многих электронных устройствах.Трансформаторы необходимы для передачи электроэнергии высокого напряжения, что делает передачу на большие расстояния экономически целесообразной. Это преимущество было основным фактором при выборе передачи энергии переменного тока в «Войне токов» в конце 1880-х годов. [1] Многие другие имеют патенты на трансформаторы.

Основные принципы

Муфта взаимной индукции

Идеальный понижающий трансформатор, показывающий магнитный поток в сердечнике

Принципы трансформатора иллюстрируются рассмотрением гипотетического идеального трансформатора, состоящего из двух обмоток нулевого сопротивления вокруг сердечника с пренебрежимо малым сопротивлением. [5] Напряжение, подаваемое на первичную обмотку, вызывает ток, который создает магнитодвижущую силу (МДС) в сердечнике. Ток, необходимый для создания МДС, называется током намагничивания; в идеальном трансформаторе считается незначительным. MMF управляет потоком вокруг магнитной цепи сердечника. [5]

В каждой обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), эффект, известный как взаимная индуктивность. [6] Обмотки в идеальном трансформаторе не имеют сопротивления, поэтому ЭДС по величине равны измеренным напряжениям на клеммах.В соответствии с законом индукции Фарадея они пропорциональны скорости изменения потока:

vP = NPdΦPdt {\ displaystyle {v_ {P}} = {N_ {P}} {\ frac {d \ Phi _ {P}} {dt}}}     и     vS = NSdΦSdt {\ displaystyle {v_ {S} }={N_{S}}{\frac {d\Phi _{S}}{dt}}}

, где:

В идеальном трансформаторе весь поток, создаваемый первичной обмоткой, также связывает вторичную, [7] и, следовательно, ΦP = ΦS {\ displaystyle \ Phi _ {P} = \ Phi _ {S} \,}, из которого следует известное уравнение трансформатора:

vPvS = NPNS{\ displaystyle {\ frac {v_ {P}} {v_ {S}}} = {\ frac {N_ {P}} {N_ {S}}} \, \!}

поэтому отношение первичного и вторичного напряжения такое же, как отношение числа витков; [5] в качестве альтернативы, что напряжение на виток одинаково в обеих обмотках.

Под нагрузкой

Идеальный трансформатор как элемент схемы

Если сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке, во вторичной цепи будет протекать ток. Ток создает МДС во вторичной обмотке, противоположную таковой в первичной обмотке, таким образом действуя на нейтрализацию потока в сердечнике. [7] Теперь уменьшенный поток уменьшает первичную ЭДС, заставляя ток в первичной цепи увеличиваться, чтобы точно компенсировать эффект вторичной МДС, и возвращая поток к его прежнему значению. [8] Таким образом, поток в сердечнике остается неизменным независимо от вторичного тока при условии, что первичное напряжение поддерживается. [7] Таким образом, электрическая энергия, подаваемая в первичную цепь, передается во вторичную цепь.

Первичная и вторичная МДС отличаются только величиной незначительного тока намагничивания и могут быть приравнены, и поэтому: iPNP=iSNS{\displaystyle {i_{P}}{N_{P}}={i_{S}} {N_{S}}\!}, из которого возникает соотношение токов трансформатора:

iSiP = NPNS{\ displaystyle {\ frac {i_ {S}} {i_ {P}}} = {\ frac {N_ {P}} {N_ {S}}}}

С учетом напряжения и текущие отношения, можно легко показать, что импеданс в одной цепи преобразуется квадрат отношения витков, [7] вторичный импеданс ZS {\ displaystyle Z_ {S} \!}, таким образом, появляется в первичном схема имеет значение ZS (NPNS) 2 {\ displaystyle Z_ {S} \! \ left (\! {\ tfrac {N_ {P}} {N_ {S}}} \! \ right) ^ {2} \!\!}.

Практические соображения

Утечка флюса

Утечка потока в двухобмоточном трансформаторе


Идеальная модель трансформатора предполагает, что весь поток, создаваемый первичной обмоткой, связывает все витки каждой обмотки, включая саму себя. На практике некоторые потоки проходят пути, выходящие за пределы обмоток. Такой поток называется потоком рассеяния и проявляет себя как самоиндукция последовательно с взаимно связанными обмотками трансформатора. [9] Утечка сама по себе не является прямым источником потери мощности, но приводит к ухудшению регулирования напряжения, в результате чего вторичное напряжение не может быть прямо пропорционально первичному, особенно при большой нагрузке. [9] Поэтому распределительные трансформаторы обычно имеют очень низкую индуктивность рассеяния.

Однако в некоторых приложениях утечка может быть желательным свойством, и длинные магнитные пути, воздушные зазоры или магнитные обходные шунты могут быть преднамеренно введены в конструкцию трансформатора для ограничения тока короткого замыкания, который он будет подавать. Негерметичные трансформаторы могут использоваться для питания нагрузок с отрицательным сопротивлением, таких как электрические дуги, ртутные лампы и неоновые вывески; или для безопасного обращения с нагрузками, которые периодически подвергаются короткому замыканию, такими как электродуговые сварочные аппараты.Воздушные зазоры также используются для предотвращения насыщения трансформатора, особенно трансформаторов звуковой частоты, в которые добавлен компонент постоянного тока.

Влияние частоты

Производная по времени в законе Фарадея подразумевает, что поток в сердечнике является интегралом приложенного напряжения. Идеальный трансформатор, по крайней мере гипотетически, должен работать при возбуждении постоянным током, при этом поток в сердечнике линейно увеличивается со временем. На практике поток очень быстро возрастал бы до точки, при которой происходило бы магнитное насыщение сердечника, и трансформатор переставал бы функционировать как таковой.Поэтому все практические трансформаторы должны работать в условиях переменного (или импульсного) тока.

Универсальное уравнение ЭДС трансформатора

Если поток в сердечнике синусоидальный, соотношение для любой обмотки между ее среднеквадратичной ЭДС E и частотой питания f , числом витков N , площадью поперечного сечения сердечника a и пиковым магнитным потоком плотность B определяется универсальным уравнением ЭДС: [5]

E=2πfNaB2=4.44fNaB {\ displaystyle E = {\ frac {2 \ pi fNaB} {\ sqrt {2}}} \! = 4,44fNaB}

ЭДС трансформатора при заданной плотности потока увеличивается с частотой, эффект определяется универсальным уравнением ЭДС трансформатора. [5] Работая на более высоких частотах, трансформаторы могут быть физически более компактными, не достигая насыщения, и данный сердечник способен передавать большую мощность. Однако эффективность ухудшается с такими свойствами, как потери в сердечнике и поверхностный эффект проводника, которые также увеличиваются с увеличением частоты.В самолетах и ​​военной технике традиционно используются источники питания с частотой 400 Гц, поскольку снижение эффективности более чем компенсируется уменьшением веса сердечника и обмотки.

Как правило, работа трансформатора при его расчетном напряжении, но при более высокой частоте, чем предполагалось, приведет к уменьшению тока намагничивания. При частоте ниже расчетной при номинальном напряжении ток намагничивания может возрасти до чрезмерного уровня. Работа трансформатора на частоте, отличной от расчетной, может потребовать оценки напряжений, потерь и охлаждения, чтобы установить, является ли безопасная эксплуатация практичной.Например, может потребоваться оснащение трансформаторов реле перевозбуждения «вольт на герц» для защиты трансформатора от перенапряжения при частоте выше номинальной.

Потери энергии

Идеальный трансформатор не будет иметь потерь энергии и, следовательно, будет иметь 100-процентный КПД. Несмотря на то, что трансформатор является одним из самых эффективных электрических машин, в экспериментальных моделях, использующих сверхпроводящие обмотки, КПД которых составляет 99,85%, [10] энергии рассеивается в обмотках, сердечнике и окружающих конструкциях.Более крупные трансформаторы, как правило, более эффективны, а те, которые предназначены для распределения электроэнергии, обычно работают лучше, чем 95 процентов. [11] Небольшой трансформатор, такой как подключаемый «блок питания», используемый для маломощных [[потребительских электроника]] может быть менее 85 процентов эффективности.

Потери в трансформаторе связаны с несколькими причинами и могут быть разделены на потери в обмотках, иногда называемые потери в меди, , и потери в магнитной цепи, иногда называемые потери в стали, Потери зависят от тока нагрузки и кроме того, могут быть выражены как потери «без нагрузки» или «полной нагрузки» или при промежуточной нагрузке.Сопротивление обмотки преобладает над потерями под нагрузкой, тогда как потери на гистерезис и вихревые токи составляют более 99 процентов потерь холостого хода.

Потери в трансформаторе возникают из-за:

Сопротивление обмотки
Ток, протекающий по обмоткам, вызывает резистивный нагрев проводников. На более высоких частотах скин-эффект и эффект близости создают дополнительное сопротивление обмотки и потери.
Вихревые токи
Ферромагнитные материалы также являются хорошими проводниками, а сплошной сердечник из такого материала также представляет собой одиночный короткозамкнутый виток на всей своей длине.Таким образом, индуцированные вихревые токи циркулируют внутри сердечника в плоскости, перпендикулярной потоку, и вызывают резистивный нагрев материала сердечника.
Гистерезисные потери
Каждый раз, когда магнитное поле меняется на противоположное, небольшое количество энергии теряется из-за гистерезиса внутри магнитного сердечника, количество которого зависит от конкретного материала сердечника.
Магнитострикционный
Магнитный поток в ядре заставляет его физически расширяться и слегка сжиматься под действием переменного магнитного поля — эффект, известный как магнитострикция.Это производит знакомый жужжащий звук и, в свою очередь, приводит к потерям из-за фрикционного нагрева в восприимчивых сердечниках.
Механические потери
В дополнение к магнитострикции переменное магнитное поле вызывает колебания электромагнитных сил между первичной и вторичной обмотками. Они вызывают вибрации в ближайших металлоконструкциях, усиливая жужжание и потребляя небольшое количество энергии.
Случайные потери
Не все магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, перехватывается вторичной обмоткой.Часть потока рассеяния может индуцировать вихревые токи в близлежащих проводящих объектах, таких как опорная конструкция трансформатора, и преобразовываться в тепло.
Система охлаждения
Большие силовые трансформаторы могут быть оснащены охлаждающими вентиляторами, масляными насосами или теплообменниками с водяным охлаждением, предназначенными для отвода тепла. Мощность, используемая для работы системы охлаждения, обычно считается частью потерь трансформатора.

Эквивалентная схема

Физические ограничения практического трансформатора могут быть объединены в модель эквивалентной схемы, построенной вокруг идеального трансформатора без потерь. [12] Потери мощности в обмотках зависят от тока и легко могут быть представлены в виде последовательных сопротивлений R P и R S . Утечка потока приводит к падению части приложенного напряжения, не внося вклада во взаимную связь, и поэтому может быть смоделирована как самоиндукции X P и X S последовательно с идеально связанной областью. Потери в стали вызваны в основном эффектами гистерезиса и вихревых токов в сердечнике и, как правило, пропорциональны квадрату потока сердечника для работы на заданной частоте. [13] Поскольку поток в сердечнике пропорционален приложенному напряжению, потери в железе могут быть представлены сопротивлением R C параллельно с идеальным трансформатором.

Сердечник с конечной магнитной проницаемостью требует тока намагничивания I M для поддержания взаимного потока в сердечнике. Ток намагничивания совпадает по фазе с потоком; эффекты насыщения делают связь между ними нелинейной, но для простоты этот эффект обычно игнорируется в большинстве эквивалентов схем. [13] При синусоидальном питании поток в сердечнике отстает от ЭДС индукции на 90°, и этот эффект можно смоделировать как реактивное сопротивление намагничивания X M параллельно с составляющей потерь в сердечнике. R C и X M иногда вместе называются намагничивающей ветвью модели . Если вторичная обмотка разомкнута, ток, потребляемый намагничивающей ветвью, представляет собой ток холостого хода трансформатора.{2}\!\!}.

Полученную модель иногда называют «точной эквивалентной схемой», хотя она сохраняет ряд приближений, таких как предположение о линейности. [12] Анализ можно упростить, переместив ветвь намагничивания влево от первичного импеданса, неявно предполагая, что ток намагничивания низкий, а затем просуммировав первичный и приведенный вторичный импедансы.

Типы трансформаторов и их применение

Для выполнения определенных технических задач было создано множество специализированных конструкций трансформаторов.Многочисленные приложения, к которым адаптированы трансформаторы, приводят к тому, что их можно классифицировать по-разному:

  • По уровню мощности : от долей вольт-ампер (ВА) до более тысячи МВА;
  • По диапазону частот : мощность, аудио или радиочастота;
  • По классу напряжения : от нескольких вольт до сотен киловольт;
  • По типу охлаждения : с воздушным охлаждением, маслонаполненным, с вентиляторным или водяным охлаждением;
  • По прикладной функции : например, источник питания, согласование импеданса или изоляция цепи;
  • По конечному назначению : распределитель, выпрямитель, дуговая печь, выход усилителя;
  • По соотношению витков обмотки : повышающий, понижающий, изолирующий (почти равный коэффициент), переменный.

Строительство

ядер

Трансформатор с многослойным сердечником, на котором видны края пластин в верхней части блока.
Стальные сердечники

Трансформаторы для использования на силовых или звуковых частотах обычно имеют сердечники из кремнистой стали с высокой проницаемостью. [14] Концентрируя магнитный поток, большая его часть полезно связывает как первичную, так и вторичную обмотки, и ток намагничивания значительно снижается. Ранние разработчики трансформаторов вскоре поняли, что сердечники, изготовленные из твердого железа, приводят к непомерно высоким потерям на вихревые токи, и их конструкции смягчили этот эффект с помощью сердечников, состоящих из пучков изолированных железных проводов. [4] В более поздних конструкциях сердечник был построен путем укладки слоев тонких стальных пластин, принцип, который используется до сих пор. Каждая пластина изолирована от соседей слоем непроводящей краски. Универсальное уравнение трансформатора указывает минимальную площадь поперечного сечения сердечника, чтобы избежать насыщения.

Эффект ламинирования заключается в том, что вихревые токи ограничиваются высокоэллиптическими путями, которые охватывают небольшой поток, и, таким образом, уменьшают их величину. Более тонкие пластины снижают потери, [14] , но их изготовление более трудоемко и дорого. [15] Тонкие пластины обычно используются в высокочастотных трансформаторах, при этом некоторые типы очень тонких стальных пластин могут работать на частотах до 10 кГц.

Конструкция сердечника E-I, обмотки опущены

Одна из распространенных конструкций многослойного сердечника состоит из чередующихся пакетов стальных листов Е-образной формы, покрытых деталями I-образной формы, что привело к его названию «трансформатор EI». [15] Тип с разрезным сердечником или С-образным сердечником изготавливается путем намотки стальной полосы вокруг прямоугольной формы с последующим соединением слоев вместе.Затем он разрезается на две части, образуя две формы C, и сердечник собирается путем связывания двух половинок C стальной лентой. [15] Их преимущество заключается в том, что флюс всегда направлен параллельно зернам металла, что снижает магнитное сопротивление.

Остаточная намагниченность стального сердечника означает, что он сохраняет статическое магнитное поле при отключении питания. Когда затем снова подается питание, остаточное поле будет вызывать высокий пусковой ток до тех пор, пока эффект остаточного магнетизма не уменьшится, обычно после нескольких циклов приложенного переменного тока.Устройства защиты от перегрузки по току, такие как плавкие предохранители, должны быть выбраны таким образом, чтобы этот безвредный пусковой ток мог пройти. На трансформаторах, подключенных к протяженным воздушным линиям электропередачи, наведенные токи из-за геомагнитных возмущений во время солнечных бурь могут вызвать насыщение сердечника, ложное срабатывание устройств защиты трансформатора.

Распределительные трансформаторы могут обеспечить низкие потери без нагрузки за счет использования сердечников, изготовленных из кремнистой стали с низкими потерями и высокой проницаемостью и аморфной (некристаллической) стали, так называемых «металлических стекол».«Высокая начальная стоимость материала сердечника компенсируется в течение срока службы трансформатора более низкими потерями при малой нагрузке.

Твердые сердечники
Сердечники из порошкового железа

используются в цепях (таких как импульсные источники питания), которые работают на частотах выше частоты сети и до нескольких десятков килогерц. Эти материалы сочетают в себе высокую магнитную проницаемость с высоким удельным электрическим сопротивлением. Для частот, выходящих за пределы диапазона VHF, обычно используются сердечники из непроводящих магнитных керамических материалов, называемых ферритами. [15] Некоторые радиочастотные трансформаторы также имеют подвижные сердечники (иногда называемые «слагами»), которые позволяют регулировать коэффициент связи (и полосу пропускания) настроенных радиочастотных цепей.

Воздушные сердечники

Высокочастотные трансформаторы также могут использовать воздушные сердечники. Это устраняет потери из-за гистерезиса в материале сердечника. Такие трансформаторы обеспечивают высокую эффективность связи (низкие потери поля рассеяния) за счет перекрытия первичной и вторичной обмоток.

Тороидальные сердечники
Различные трансформаторы.Верхний правый тороидальный. Внизу справа от настенного источника питания 12 В переменного тока.

Тороидальные трансформаторы построены вокруг кольцеобразного сердечника, который изготавливается из длинной полосы кремнистой стали или пермаллоя, намотанной в катушку, из порошкового железа или феррита, в зависимости от рабочей частоты. Полосовая конструкция обеспечивает оптимальное выравнивание границ зерен, повышая эффективность трансформатора за счет снижения сопротивления сердечника. Замкнутая кольцевая форма устраняет воздушные зазоры, присущие конструкции сердечника E-I.Сечение кольца обычно квадратное или прямоугольное, но доступны и более дорогие сердечники с круглым сечением. Первичная и вторичная обмотки часто наматываются концентрически, чтобы покрыть всю поверхность сердечника. Это сводит к минимуму необходимую длину провода, а также обеспечивает экранирование, чтобы свести к минимуму магнитное поле сердечника от создания электромагнитных помех.

Ферритовые тороидальные сердечники используются на более высоких частотах, обычно от нескольких десятков килогерц до мегагерц, для уменьшения потерь, физических размеров и веса импульсных источников питания.

Тороидальные трансформаторы более эффективны, чем более дешевые ламинированные типы E-I аналогичного уровня мощности. Другие преимущества по сравнению с типами EI включают меньший размер (примерно вдвое), меньший вес (примерно вдвое), меньший механический шум (что делает их лучшими в аудиоусилителях), меньшее внешнее магнитное поле (примерно одна десятая), низкие потери без нагрузки. (что делает их более эффективными в резервных цепях), крепление одним болтом и более широкий выбор форм. Этот последний пункт означает, что для данной выходной мощности можно выбрать либо широкий плоский тороид, либо высокий узкий тороид с такими же электрическими свойствами, в зависимости от доступного места.Основными недостатками являются более высокая стоимость и ограниченный размер.

Недостатком конструкции тороидального трансформатора является более высокая стоимость обмоток. Как следствие, тороидальные трансформаторы редко встречаются на номинальных мощностях выше нескольких кВА. Небольшие распределительные трансформаторы могут получить некоторые преимущества тороидального сердечника, разделив его и принудительно разомкнув, а затем вставив катушку, содержащую первичную и вторичную обмотки.

При установке тороидального трансформатора важно избегать непреднамеренного короткого замыкания через сердечник.Это может произойти, если стальной крепежный болт в середине сердечника касается металлических конструкций с обоих концов, образуя петлю из проводящего материала, которая проходит через отверстие в тороиде. Такая петля может привести к протеканию в болте опасно большого тока.

Обмотки

Символы цепи
Трансформатор с двумя обмотками и железным сердечником.
Понижающий или повышающий трансформатор.Символ показывает, какая обмотка имеет больше витков, но обычно не точное соотношение.
Трансформатор с тремя обмотками. Точки показывают относительную конфигурацию обмоток.
Трансформатор с электростатическим экраном, предотвращающим емкостную связь между обмотками.

Проводящий материал, используемый для обмоток, зависит от применения, но во всех случаях отдельные витки должны быть электрически изолированы друг от друга и от других обмоток. [16] Для малых силовых и сигнальных трансформаторов катушки часто наматываются из эмалированного магнитопровода, такого как формваровый провод. Более крупные силовые трансформаторы, работающие при высоком напряжении, могут иметь проволочные, медные или алюминиевые прямоугольные проводники с изоляцией из пропитанной маслом бумаги. [17] Ленточные проводники используются для очень больших токов. Высокочастотные трансформаторы, работающие в диапазоне от десятков до сотен килогерц, будут иметь обмотки из литцендрата, чтобы свести к минимуму потери в проводниках из-за скин-эффекта. [16] Большие силовые трансформаторы также используют многожильные проводники, так как даже при низких частотах мощности в сильноточных обмотках будет существовать неравномерное распределение тока. [17] Каждая жила имеет индивидуальную изоляцию, и жилы расположены таким образом, что в определенных точках обмотки или по всей обмотке каждая часть занимает различные относительные положения в проводнике в целом. Такое перемещение выравнивает ток, протекающий в каждой жиле проводника, и снижает потери на вихревые токи в самой обмотке.Многожильный проводник также более гибкий, чем одножильный проводник аналогичного размера, что упрощает производство. [17]

Для сигнальных трансформаторов обмотки могут быть расположены таким образом, чтобы минимизировать индуктивность рассеяния и паразитную емкость для улучшения высокочастотных характеристик. Это можно сделать, разделив каждую катушку на секции, и эти секции расположить слоями между секциями другой обмотки. Это известно как многослойная или чередующаяся обмотка.

Как первичная, так и вторичная обмотки силовых трансформаторов могут иметь внешние соединения, называемые ответвлениями, с промежуточными точками на обмотке, что позволяет выбирать коэффициент напряжения.Отводы могут быть подключены к автоматическому переключателю ответвлений под нагрузкой для регулирования напряжения распределительных цепей. Преобразователи звуковой частоты, используемые для передачи звука на громкоговорители для громкой связи, имеют отводы, позволяющие регулировать импеданс каждого динамика. Трансформатор с отводом от середины часто используется в выходном каскаде усилителя мощности звука в двухтактной схеме. Трансформаторы модуляции в АМ-передатчиках очень похожи.

Изоляция обмотки

Витки обмоток должны быть изолированы друг от друга для обеспечения прохождения тока по всей обмотке.Разность потенциалов между соседними витками обычно невелика, поэтому для небольших силовых трансформаторов может быть достаточно эмалевой изоляции. Между слоями обмотки в больших трансформаторах обычно используется дополнительная листовая или ленточная изоляция.

Трансформатор также может быть погружен в трансформаторное масло, которое обеспечивает дополнительную изоляцию. Хотя масло в основном используется для охлаждения трансформатора, оно также помогает уменьшить образование коронного разряда в высоковольтных трансформаторах. При охлаждении обмоток изоляция не так легко разрушается из-за нагрева.Чтобы изолирующие свойства трансформаторного масла не ухудшались, корпус трансформатора полностью герметизируется от проникновения влаги. Таким образом, масло служит как охлаждающей средой для отвода тепла от сердечника и катушки, так и частью системы изоляции.

Обмотки некоторых силовых трансформаторов защищены эпоксидной смолой. При пропитке трансформатора эпоксидной смолой под вакуумом воздушные пространства внутри обмоток заменяются эпоксидной смолой, тем самым герметизируя обмотки и помогая предотвратить возможное образование коронного разряда и поглощение грязи или воды.Это позволяет производить трансформаторы, подходящие для влажной или грязной среды, но с более высокими производственными затратами.

Базовый импульсный уровень изоляции (BIL)

Наружные электрические распределительные системы подвержены ударам молнии. Даже если молния ударит в линию на некотором расстоянии от трансформатора, скачки напряжения могут пройти по линии и попасть в трансформатор. Выключатели высокого напряжения и автоматические выключатели также могут создавать аналогичные скачки напряжения при их размыкании и замыкании. Оба типа перенапряжений имеют крутые волновые фронты и могут нанести серьезный ущерб электрическому оборудованию.Чтобы свести к минимуму последствия этих перенапряжений, электрическая система защищена грозозащитными разрядниками, но они не полностью исключают попадание перенапряжения на трансформатор. Базовый импульсный уровень (BIL) трансформатора измеряет его способность выдерживать эти выбросы. Все трансформаторы на 600 вольт и ниже имеют номинал 10 кВ BIL. Трансформаторы на 2400 и 4160 вольт имеют номинал 25 кВ BIL.

Экранирование

Если трансформаторы предназначены для минимальной электростатической связи между первичной и вторичной цепями, между обмотками может быть размещен электростатический экран для уменьшения емкости между первичной и вторичной обмотками.Экран может состоять из одного слоя металлической фольги, изолированного в местах нахлеста, чтобы он не действовал как короткозамкнутый виток, или из однослойной обмотки между первичной и вторичной обмотками. Экран соединен с заземлением.

Трансформаторы также могут быть закрыты магнитными экранами, электростатическими экранами или и тем, и другим для предотвращения воздействия внешних помех на работу трансформатора или для предотвращения влияния трансформатора на работу близлежащих устройств, которые могут быть чувствительны к полям рассеяния, таким как ЭЛТ .

Охлаждающая жидкость

Трехфазный сухой трансформатор со снятой крышкой; мощностью около 200 кВА, 480 В.

Небольшие сигнальные трансформаторы не выделяют значительного количества тепла. Силовые трансформаторы мощностью до нескольких киловатт используют естественное конвективное воздушное охлаждение. Особое внимание должно быть уделено охлаждению мощных трансформаторов. Трансформаторы с более высокой мощностью или с большим рабочим циклом могут охлаждаться вентилятором.

Некоторые сухие трансформаторы заключены в баки под давлением и охлаждаются газообразным азотом или гексафторидом серы.

Обмотки мощных или высоковольтных трансформаторов погружают в трансформаторное масло — высокоочищенное минеральное масло, стабильное при высоких температурах. В больших трансформаторах, предназначенных для использования в помещении, должна использоваться негорючая жидкость. Раньше использовался полихлорированный дифенил (ПХБ), поскольку он не представлял опасности возгорания в силовых трансформаторах, используемых внутри помещений, и обладал высокой стабильностью. Из-за стабильности и токсического воздействия побочных продуктов ПХД, а также их накопления в окружающей среде их использование в новом оборудовании больше не допускается.Старые трансформаторы, которые все еще содержат ПХБ, следует еженедельно проверять на наличие утечек. Если обнаружена утечка, его следует заменить и профессионально обеззаразить или утилизировать экологически безопасным способом. Сегодня нетоксичные, стабильные масла на основе силикона или фторированные углеводороды могут использоваться там, где стоимость огнестойкой жидкости компенсирует дополнительные затраты на строительство трансформаторного подвала. Можно использовать и другие менее воспламеняющиеся жидкости, такие как масло канолы, но все огнестойкие жидкости имеют некоторые недостатки в отношении характеристик, стоимости или токсичности по сравнению с минеральным маслом.

Масло охлаждает трансформатор и обеспечивает часть электрической изоляции между внутренними токоведущими частями. Он должен быть стабильным при высоких температурах, чтобы небольшое короткое замыкание или дуга не привели к поломке или возгоранию. Маслонаполненный бак может иметь радиаторы, по которым масло циркулирует за счет естественной конвекции. Очень большие или мощные трансформаторы (мощностью в миллионы ватт) могут иметь охлаждающие вентиляторы, масляные насосы и даже масляно-водяные теплообменники. Масляные трансформаторы подвергаются длительным процессам сушки с использованием теплопередачи в паровой фазе, электрического самонагрева, применения вакуума или их комбинации, чтобы гарантировать, что трансформатор полностью свободен от водяного пара до подачи охлаждающего масла.Это помогает предотвратить электрический пробой под нагрузкой.

Масляные силовые трансформаторы могут быть оборудованы реле Бухгольца, которые представляют собой предохранительные устройства, обнаруживающие скопление газа внутри трансформатора (побочный эффект электрической дуги внутри обмоток) и, таким образом, отключающие трансформатор.

Экспериментальные силовые трансформаторы мощностью 2 МВА были построены со сверхпроводящими обмотками, что исключает потери в меди, но не потери в стали сердечника. Они охлаждаются жидким азотом или гелием.

Клеммы

Очень маленькие трансформаторы имеют провода, подсоединенные непосредственно к концам катушек и выведенные к основанию блока для подключения цепи. Более крупные трансформаторы могут иметь клеммы с тяжелыми болтами, шины или высоковольтные изолированные втулки, изготовленные из полимеров или фарфора. Большой ввод может представлять собой сложную конструкцию, поскольку он должен обеспечивать электрическую изоляцию, не допуская утечки масла из трансформатора.

Корпус

Небольшие трансформаторы часто не имеют корпуса.Трансформаторы могут иметь защитный кожух, как описано выше. Блоки большего размера могут быть закрыты для предотвращения контакта с частями, находящимися под напряжением, и для удержания охлаждающей среды (масла или сжатого газа).

См. также

Примечания

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Дж.В. Колтман, «Трансформатор» Scientific American 1 (январь 1988 г.): 86–95.
  2. ↑ Уильям Фланаган. 1993. Справочник по конструкции и применению трансформаторов. (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 0070212910).
  3. ↑ ЭНЕРГИЯ. Возможности энергосбережения в ЕС за счет использования энергоэффективных распределительных трансформаторов 1999 г. [1]. Проверено 25 июня 2007 г.
  4. 4.0 4.1 4.2 Д.Дж. Аллан, «Силовые трансформаторы — второй век» Power Engineering Journal IEE (1991)
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 М.Г. Скажи. 1983. Машины переменного тока, , 5-е изд. (Лондон, Великобритания: Питман), 13–14.
  6. ↑ Nave, CR HyperPhysics State University Georgia, 2005; Проверено 25 июня 2007 г.
  7. 7.0 7.1 7.2 7.3 Уильям Фланаган. 1993. Справочник по конструкции и применению трансформаторов. (Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill), 2
  8. ↑ Джон Хиндмарш. 1977. Электрические машины и их применение, , 4-е изд.(Эксетер, Великобритания: Пергаммон), 142–143.
  9. 9.0 9.1 Питер Макларен. 1984. Элементарная электроэнергетика и машины. (Западный Сассекс, Великобритания: Эллис Хорвуд), 68–74.
  10. ↑ H. Riemersma, et al. 1981. Применение сверхпроводниковой технологии в силовых трансформаторах. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems PAS-100 (7): 3398-3407 [2] дата доступа 25 июня 2007 г.
  11. ↑ Т. Кубо, Х. Сакс, С. Надель. 2001. Возможности для новых стандартов эффективности приборов и оборудования. Американский совет по энергоэффективной экономике [3], 39. дата обращения 25 июня 2007 г.
  12. 12,0 12,1 12,2 А.Р. Daniels, 1985. Введение в электрические машины. (Лондон, Великобритания: Macmillan. ISBN 0333196279)
  13. 13,0 13,1 М.Г. Сказать. 1983. Машины переменного тока, , 5-е изд. . (Лондон, Великобритания: Питман), 142-143.
  14. 14.0 14.1 Джон Хиндмарш.1977. Электрические машины и их применение. (Сент-Луис, Миссури: Пергамон. ISBN 0080305733), 29-31.
  15. 15.0 15.1 15.2 15.3 Полковник Уильям Маклайман. 2004. Справочник по проектированию трансформаторов и катушек индуктивности. (Варминстер, Пенсильвания: CRC. ISBN 0824753933), 3.9–3.14.
  16. 16.0 16.1 Ллойд Диксон, Потери на вихревые токи в обмотках трансформаторов и проводке цепей. Техасские инструменты .Проверено 25 июня 2007 г.
  17. 17.0 17.1 17.2 Центральное электроуправление. 1982. Практика современной электростанции. (Сент-Луис, Миссури: Пергамон. ISBN 0080164366).

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Центральное электрогенерирующее управление. 1982 г. Практика современной электростанции. Оксфорд, Великобритания: Пергамон. ISBN 0080164366.
  • Дэниелс, А.Р. 1985. Введение в электрические машины | издатель. Южная Ярра, Виктория, Австралия: Macmillan. ISBN 0333196279.
  • Фитцджеральд, А. 1983. Электрические машины, , 4-е изд. Колумбус, Огайо: McGraw-Hill. ISBN 0070211450.
  • Фланаган, Уильям. 1993. Справочник по конструкции и применению трансформаторов. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 0070212910.
  • Хиткот, MJ. 1998. J&P Transformer Book, , 12-е изд. Оксфод, Великобритания: Newnes. ISBN 0750611588.
  • Hindmarsh, J. 1984. Электрические машины и их применение, , 4-е изд. Оксфорд, Великобритания: Пергамон. ISBN 0080305725.
  • Макларен, Питер. 1984. Элементарная электроэнергетика и машины. Западный Суссекс, Великобритания: Эллис Хорвуд. ISBN 047020057X.
  • Маклайман, полковник Уильям. 2004. Справочник по проектированию трансформаторов и катушек индуктивности. Уорминстер, Пенсильвания: CRC. ISBN 0824753933.
  • Нил, Дж. П. 1960. Основы электротехники. Колумбус, Огайо: McGraw-Hill.АСИН B000BSOZ66. (Раздел 7-9 о взаимной индуктивности, 301).
  • Сэй, М.Г. 1983. Машины переменного тока, , 5-е изд. Лондон, Великобритания: Питман. ISBN 0273019694.
  • Шеперд, Мортон Дж. и А. Х. Спенс. 1970. Высшее электротехническое образование. Nominet, Великобритания: Pitman Publishing. ISBN 0273400258.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 25 марта 2020 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Трансформатор — обзор | ScienceDirect Topics

3 Силовые трансформаторы

Силовой трансформатор используется на подстанции для повышения или понижения входного и выходного напряжения. Трансформаторы на распределительных подстанциях всегда понижают входящее напряжение передачи до более низкого напряжения, используемого на уровне распределения. Распределительные линии отходят от подстанций напряжением 4–25 кВ. Затем мощность передается на распределительный трансформатор, где напряжение дополнительно понижается до рабочего напряжения в диапазоне от 110 до 480 В для непосредственного использования потребителями.

Когда в 1886 году Уильям Стэнли изобрел трансформатор, прежние ограничения на диапазон и уровни мощности энергосистем были сняты. В системе постоянного тока, разработанной Томасом Эдисоном, передаваемая мощность требовала исключительно высоких уровней тока, поскольку напряжение было низким. Эти большие уровни тока вызвали большие падения напряжения и потери мощности в линиях электропередачи. Использование трансформаторов значительно уменьшило падение напряжения и потери мощности. Основная предпосылка идеального трансформатора заключается в том, что если напряжение системы увеличивается, уровни тока уменьшаются пропорционально, чтобы поддерживать постоянную выходную мощность.

Трансформатор обычно изготавливается одним из двух способов. На рис. 5 показаны следующие основные конфигурации:

Рис. 5. Однофазные трансформаторы: (A) сердечник и (B) кожух.

Тип сердечника: Состоит из простого прямоугольного ламинированного куска стали с обмоткой трансформатора, обернутой с обеих сторон. Обмотка, подключенная к источнику, называется первичной обмоткой, а та, которая подключена к импедансу или нагрузке, называется вторичной обмоткой.

Тип кожуха: Этот тип конструкции состоит из трехполюсного сердечника с обмотками, намотанными вокруг центральной ветви.

В обоих типах трансформаторов сердечник состоит из тонких пластин, электрически изолированных друг от друга, чтобы свести к минимуму вихревые токи или токи, которые циркулируют в материале сердечника и вызывают тепловые потери.

Трансформатор работает по принципу магнитной индукции. Изменяющееся во времени напряжение В p , подаваемое на входную (первичную) сторону, создает изменяющийся во времени поток в сердечнике.Этот изменяющийся поток соединяется со вторичной обмоткой и индуцирует вторичное напряжение 90 762 В 90 763 90 289 с 90 290 , пропорциональное соотношению витков. Соотношение между напряжениями на обеих сторонах идеального трансформатора определяется как

Vp/Vs=Np/Ns,

, где N p и N s — число витков первичной обмотки. и вторичной обмотки соответственно. Соотношение между токами, протекающими по обеим сторонам идеального трансформатора, определяется как

NpIp=NsIs,

, где I p и I s — первичный и вторичный токи соответственно.Если трансформатор без потерь, то входная мощность равна выходной мощности, а напряжения и токи связаны соотношением Vp/Vs=Is/Ip. Таким образом, по мере увеличения напряжения от вторичного к первичному ток уменьшается; следовательно, ток ниже при более высоких напряжениях.

В современных энергосистемах трансформаторы можно найти повсюду. Трансформаторы имеют множество названий в зависимости от цели, для которой они используются в энергосистеме. Трансформатор, подключенный к выходу генератора и используемый для повышения его напряжения до уровня передачи, называется единичным трансформатором.Трансформаторы, которые снижают уровни напряжения передачи до уровней распределения, известны как трансформаторы подстанции. Наконец, трансформаторы, которые снижают напряжение на уровне распределения до уровня напряжения, доступного для клиентов, известны как распределительные трансформаторы.

Трансформаторы обычно располагаются в разных местах. Многие трансформаторы представляют собой подвесные трансформаторы, подвешенные на столбах с прямым доступом к проводам. Подземные трансформаторы обычно размещают в подземных хранилищах, чтобы защитить их от доступа общественности и внешних воздействий.Наиболее распространенным типом трансформатора является трансформатор, устанавливаемый на подушке, который обычно размещается на бетонной подушке на уровне земли. Крепления для накладок предназначены для контакта с широкой публикой и поэтому должны соответствовать строгим стандартам Американского национального института стандартов (ANSI). Последний тип трансформатора — это внутренний трансформатор, который предназначен для размещения в здании, обычно на уровне земли. Из-за опасений по поводу масла, используемого в качестве хладагента, большинство внутренних трансформаторов охлаждаются менее воспламеняющимся хладагентом, таким как газ, и их часто называют трансформаторами сухого типа.

Уникальным набором трансформаторов являются трансформаторы с переключением под нагрузкой (ULTC). Поскольку напряжение вдоль распределительной линии обычно уменьшается с увеличением нагрузки, потребляемой потребителями, желательно регулировать величину напряжения на подстанции. Наиболее экономичным методом регулирования напряжения является трансформатор ULTC. Трансформатор ULTC имеет несколько настроек ответвлений, которые позволяют регулировать количество вторичных обмоток в зависимости от желаемого уровня напряжения.Поскольку соотношение первичных и вторичных обмоток меняется, соотношение напряжений на первичной и вторичной сторонах также меняется. Это изменение настройки ответвления позволяет изменять вторичное напряжение в ответ на изменения нагрузки. Эти ответвители полностью автоматические и работают в зависимости от напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

У вас есть вопросы о трансформаторах? На нашей странице часто задаваемых вопросов есть ответы!

Не случайно в школах, больницах и офисах редко слышишь трансформаторы.В этих чувствительных к шуму средах часто требуются тихие трансформаторы, и MGM может разработать блоки с уровнем шума в среднем на 3 дБ ниже стандартов NEMA ST-20. Для некоторых номиналов KVA и классов KV мы можем снизить уровень шума до 7 дБ по сравнению с NEMA!

Что вызывает шум трансформатора?
Трансформаторы по своей конструкции издают слышимый «гул», вызванный вибрациями электротехнической стали. Вибрации вызваны свойством, известным как «магнитострикция», которое заставляет стальной сердечник изменять свою форму и размер при намагничивании.По мере увеличения вибрации уровень «жужжания» повышается.

Почему важно снижать уровень шума?
Для всех устройств MGM придерживается стандартов NEMA, которые определяют уровни звука в зависимости от KVA. Кроме того, существуют специальные приложения, в которых повышенное шумоподавление имеет решающее значение. Примеры включают больницы, высотные здания, школы, офисы, библиотеки или другие объекты, где трансформаторы размещаются рядом с их нагрузками в средах, чувствительных к шуму.

Как MGM снижает уровень шума?
MGM имеет запатентованную конструкцию шумоподавления, в которой используются методы минимизации гудения, вызванного магнитострикцией.Наша конструкция регулирует усилие зажима, материал сердечника, конструкцию сердечника и устанавливает антивибрационные прокладки по всему устройству. В дополнение к дизайну размещение трансформатора имеет решающее значение, поэтому MGM предлагает услуги поддержки, чтобы обеспечить соблюдение акустических принципов во время установки.

Как MGM проверяет уровень шума?
В соответствии со стандартами тестирования NEMA компания MGM тестирует каждое устройство при номинальной частоте и напряжении в условиях холостого хода. Комната для испытаний примерно на 10 футов больше трансформатора со всех сторон с уровнем окружающего звука 5 дБ.С помощью утвержденного/откалиброванного шумомера снимаются пять показаний звука на расстоянии одного фута от каждой стороны корпуса трансформатора и одного фута над корпусом. Звуковой рейтинг представляет собой среднее значение этих пяти показаний.

НАЗНАЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА

Для чего используется трансформатор ? Это стандартное электрическое устройство, которое встречается где угодно. От небольших домов до обширных объектов электричество невозможно использовать без трансформатора.

Функции и роли трансформаторов

Трансформатор представляет собой электромагнитное устройство. Он работает по принципу электромагнитной индукции, чтобы преобразовать переменный ток в этом напряжении в другой переменный ток в другом напряжении с постоянной частотой.

Роли-трансформеры

Трансформатор может изменять переменное напряжение, увеличивать или уменьшать напряжение, выдавая выходное напряжение, соответствующее потребностям.Эти виды использования могут передавать электричество на большие расстояния или использовать его в домах или на фабриках.

Трансформаторы играют важную роль в передаче электроэнергии.

Подробнее

  • Роль трансформатора , который преобразует напряжение в требуемую цель, например, из линии среднего напряжения 10 кВ в низкое напряжение 220 В или 400 В, используемое в жилых помещениях или на электростанциях.
  • Роль трансформатора обычно преобразует среднее напряжение от источника (от 10 кВ до 50 кВ) в высокое напряжение (от 110 кВ до 500 кВ или выше) перед передачей его в линию высокого напряжения.При передаче электроэнергии на большие расстояния чем выше напряжение, тем меньше потери.

Существуют также трансформаторы меньшей мощности. Если вы хотите стабилизировать напряжение в помещении, вы можете использовать трансформатор стабилизатора напряжения, зарядные устройства для низковольтного электрооборудования (230 В на 24 В, 12 В, 3 В)

Принципы работы трансформатора

Работа трансформатора зависит от двух физических явлений:

  • Электрический ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле.
  • Изменение потока в катушке вызывает индуцированное напряжение (называемое электрической индукцией).

Трансформатор играет роль , когда ток генерируется в первичной обмотке, подключенной к первичному напряжению, и имеет переменное магнитное поле в железном сердечнике. Во вторичной цепи изменяющееся магнитное поле создает вторичное напряжение (это напряжение отличается от входного напряжения из-за модификации). Таким образом, первичное напряжение может быть изменено на вторичное напряжение через магнитное поле.Соотношение витков вокруг двух железных сердечников пропорционально напряжению в этих сердечниках.

 

Когда NP, UP, IP, ΦP и NS, US, IS, ΦS — количество витков, напряжение, ток и поток в первичной и вторичной (первичной и вторичной) цепях соответственно, по закону Фарадея имеем:

 

Для простого примера трансформатор мощностью 400 Вт, коэффициент трансформации 100:5

• Первичная сторона 80 В, 5 А, 200 витков

• Вторичная сторона 4 В, 100 А, 10 витков

Вопрос о управляющих трансформаторах, трансформаторах класса 2 и различных других трансформаторах?

Что такое трансформатор?

Трансформатор — это устройство, передающее электрическую энергию от одной цепи к другой через индуктивно связанные проводники — катушки или «обмотки» трансформатора.За исключением трансформаторов с воздушным сердечником, проводники обычно наматываются на один сердечник с высоким содержанием железа или на отдельные сердечники, но с магнитной связью. Изменяющийся ток во входной или «первичной» обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике (сердечниках) трансформатора. Это переменное магнитное поле индуцирует переменную электродвижущую силу или «напряжение» в выходной или «вторичной» обмотке. Если к вторичной обмотке подключена нагрузка, то во вторичной обмотке будет протекать электрический ток, а электрическая энергия будет течь из первичной цепи через трансформатор в нагрузку.В идеальном трансформаторе индуцированное напряжение во вторичной обмотке пропорционально первичному напряжению и определяется отношением числа витков во вторичной обмотке к числу витков в первичной.

Различные типы трансформаторов:

  • Промышленный контроль и общее назначение
  • Понижающе-повышающие трансформаторы
  • Тороиды
  • Высокочастотный/ферритовый сердечник
  • Реакторы
  • Феррорезонансный
  • Изолирующие трансформаторы
  • Автотрансформаторы
  • Трансформаторы низкого напряжения
  • Трансформаторы освещения
  • Трансформаторы класса 2
  • Энергоэффективные трансформаторы
  • Инкапсулированные/герметизированные трансформаторы

Что такое разделительный трансформатор?

Изолирующий трансформатор не имеет прямого электрического пути от входа к выходу.Хотя любой трансформатор с отдельной первичной и вторичной обмоткой можно назвать изолирующим трансформатором, этот термин обычно используется для обозначения трансформатора, созданного специально для этой цели. Эти трансформаторы используются для снижения риска поражения электрическим током и могут иметь одинаковое входное и выходное напряжения и поэтому используются строго для обеспечения безопасности, которую они обеспечивают.

Что такое автотрансформатор?

Автотрансформатор имеет только одну обмотку с двумя концевыми выводами плюс третью в промежуточной точке ответвления.Первичное напряжение прикладывается к двум клеммам, а вторичное напряжение снимается с одной из них и с третьей клеммы. Таким образом, первичная и вторичная цепи имеют несколько общих витков обмотки. Это часто позволяет трансформатору быть немного меньше, дешевле и часто более эффективным, чем аналог изолирующего трансформатора той же номинальной мощности, но ему не хватает безопасности изолирующего трансформатора.

Можно ли использовать трансформатор на более высоких частотах?

Да.Трансформаторы «сетевой частоты» предназначены для работы на частоте 50 Гц и/или 60 Гц, а «высокочастотные» трансформаторы предназначены для работы на более высоких частотах — кГц, МГц и выше. Высокочастотные трансформаторы могут быть меньше, чем их аналоги на 60 Гц того же уровня мощности, но они вносят электромагнитные помехи (EMI), которые в основном игнорируются на более низких частотах.

Что такое регулирование?

Регламент

сравнивает разницу выходного напряжения БЕЗ приложенного тока нагрузки с выходным напряжением С приложенным током нагрузки.Обычно выражается в процентном изменении. Чем выше КПД трансформатора, тем меньше будет меняться напряжение. Следовательно, «лучшее» регулирование означает меньшее изменение напряжения и, следовательно, более низкое процентное значение.

Что такое тороидальный трансформатор?

Проще говоря, тороидальный трансформатор — это трансформатор с тороидальным сердечником или сердечником в форме бублика. Тороидальные сердечники могут быть изготовлены из длинных полос намотанной стали для низкочастотных трансформаторов или из ферритовых материалов для высокочастотных трансформаторов.Круглая форма тороидального сердечника означает отсутствие зазоров или разрывов на пути линии магнитного потока и, следовательно, меньшие магнитные потери. Это явное преимущество в некоторых приложениях. Сами тороидальные сердечники, а также специальные методы намотки и сборки часто делают тороидальные трансформаторы немного более дорогими, чем трансформаторы других типов.

Для чего используется трансформатор с ферритовым сердечником?

Трансформатор с ферритовым сердечником требуется, если рабочая частота находится в диапазоне кГц или МГц.

Можно ли использовать трансформаторы при температуре окружающей среды, отличной от 40oC?

Конечно, если сочетание температуры окружающей среды и температуры, создаваемой самим трансформатором, не превышает допустимых температурных пределов. Пределы могут быть установлены нормативными стандартами или, при отсутствии таких стандартов, просто температурными характеристиками изоляционных материалов.

Что такое рабочий цикл?

Рабочий цикл, упрощенно, представляет собой процент времени, в течение которого трансформатор активен или находится под напряжением и нагружен в соответствии с его номиналами.Если он всегда «включен», то говорят, что он имеет рабочий цикл 100% или рассчитан на «непрерывную работу». Средний, эффективный или эквивалентный рабочий цикл необходимо рассчитывать для трансформаторов, нагрузка которых изменяется в течение типичного цикла.

Какие основные составляющие стоимости трансформатора?

Как правило, наиболее дорогостоящими компонентами трансформатора являются материал магнитного сердечника и медная проволока или фольга. Иногда используются специальные изоляционные материалы (высоковольтные и/или высокотемпературные) и защитные устройства (предохранители, автоматические выключатели, термовыключатели и т. д.).) также может значительно увеличить стоимость.

Каковы минимальные требования безопасности для общего использования моего трансформатора?

Трудно и, возможно, безрассудно делать общее заявление о том, какими должны быть минимальные требования безопасности для трансформаторов. Требования варьируются в зависимости от уровней напряжения и мощности, нормативных стандартов для конкретных приложений и того, на каких глобальных рынках будут использоваться трансформаторы.

Какие разрешения требуются для медицинских/стоматологических приложений?

Существует множество стандартов для медицинских/стоматологических приложений, но в большинстве из них используется один или несколько разделов UL/EN 60601-1.

Как я могу получить одобрение трансформатора для медицинского/стоматологического или любого другого специального применения?

Обычно существует два (2) варианта: • Изготовитель трансформатора представляет трансформатор в соответствующие агентства по безопасности для одобрения компонента или, • Изготовитель конечного продукта представляет трансформатор для исследования вместе с конечным продуктом. В этом случае производитель трансформатора предоставляет производителю конечного продукта необходимую документацию по трансформатору, необходимую следственному органу.

Как высота над уровнем моря влияет на трансформатор?

Ограниченная плотность воздуха из-за большой высоты над уровнем моря может повлиять на рабочие характеристики низковольтных компонентов. Для приложений на большой высоте были проведены некоторые исследования (исследование Субхаса Саркара и Джона К. Джона), но мало что известно об этом влиянии на рабочие характеристики этих компонентов. Уменьшение плотности воздуха может повлиять на такие характеристики, как устойчивость к диэлектрическому напряжению, способность выдерживать тепловой ток, калибровка перегрузки, срок службы контактов и способность к отключению.Стандарт — Трансформатор может использоваться с полной паспортной мощностью на высоте до 3300 футов (1000 метров). Выше этой высоты номинальная мощность трансформатора должна снижаться на 0,3% на каждые 300 футов подъема выше 3300 футов. (Согласно IEC 726/ANSI C57.12)

Каково влияние нагрузки на трансформатор?

Трансформатор управления предназначен для обеспечения номинального выходного напряжения при полной мощности ВА. По мере снижения нагрузки выходное напряжение будет расти. И наоборот, увеличение тока нагрузки приведет к снижению выходного напряжения.Как правило, чем меньше размер трансформатора ВА, тем больше разница между напряжением холостого хода и полной нагрузкой.

Что такое температурный класс?

Температурный класс = система изоляции трансформатора Стандартная классификация систем изоляции следующая: 105(A), 130(B), 155(F), 180(H), 200(N) и 220(R).

Что такое повышение температуры?

Повышение температуры – это разница между средней температурой обмоток трансформатора и температурой окружающей среды.

Что такое трансформатор класса 2?

Определение — Трансформатор класса 2: Трансформатор с максимальным вторичным потенциалом 30 В (среднеквадратичное значение) при любых условиях нагрузки. Часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 2 и подключенным оборудованием. Источник питания класса 2 ограничен следующими характеристиками:

Напряжение Мощность Текущий
от 0 до 20 В (класс 2 и 3)     100 Вт 5 А
от 21 до 30 В (класс 2 и 3) 100 Вт 3.3 ампера
от 31 до 150 В (класс 3) 0,5 Вт 5 миллиампер

Примечание: При увеличении напряжения ограничение мощности уменьшается.

Когда следует использовать трансформатор класса 2?

Эти трансформаторы используются в цепях класса 2, которые должны соответствовать требованиям ANSI/NFPA 70 или части 1 Канадского электротехнического кодекса, CSA C22.1, при подключении к синусоидальным источникам.НЕ используется для — источников питания, игрушечных трансформаторов, подключенных к шнуру или вилке, прямого подключения, для аудио-, телевизионных устройств или других специальных типов трансформаторов, указанных в требованиях к электрическим устройствам или приборам. Применение/конечный продукт определяют, какую категорию трансформатора можно использовать. Безопасное использование трансформаторов в решающей степени зависит от электрической системы, в которой они установлены. Исследование для оценки безопасности системы и компонентов проводится для совместимости системы.

Для чего используется трансформатор класса 3?

Эти трансформаторы предназначены для использования в цепях, которые должны соответствовать требованиям ANSI/NFPA 70 и которые подключены к синусоидальным источникам. Часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 3 и подключенным оборудованием. Выходное напряжение трансформатора класса 3 должно быть между 31 В и 100 В, если оно ограничено по своей природе, или между 31 В и 150 В, если оно не ограничено по своей природе. Как и цепь класса 2, ее можно установить без кабелепровода; однако, поскольку имеет более высокое напряжение, чем цепь класса 2, NEC предъявляет дополнительные требования к безопасности.

Что такое дизайн для производства?

(DFM) — это общий инженерный принцип конструирования изделий таким образом, чтобы их было легко изготовить, чтобы обеспечить соответствие и функциональность.

Что такое управляющий трансформатор?

Трансформатор управления представляет собой изолирующий трансформатор, предназначенный для обеспечения высокой степени вторичной стабилизации при пусковом токе.

Можно ли подключить трансформатор обратно?

В идеальном мире без потерь обратное подключение трансформатора вполне сработало бы.Однако в реальном мире есть потери, и обмотки трансформатора обычно регулируются, чтобы компенсировать ожидаемые потери. Следовательно, несмотря на то, что трансформаторы могут быть подключены в обратном направлении, передаточное отношение может не привести к ожидаемым характеристикам.

Можно ли использовать однофазный трансформатор с трехфазным источником?

Три однофазных трансформатора могут быть соединены в трехфазную группу, их первичная и вторичная обмотки соединены звездой или треугольником.

Что такое горячая точка?

Горячая точка — это самая высокая температура внутри катушки трансформатора.

Зачем мне герметизированный трансформатор?

Герметизация или герметизация помогут защитить трансформатор от влаги, пыли, грязи и других загрязнений.

Одна система изоляции лучше другой?

Система изоляции основана на различных материалах, используемых в групповом использовании при проектировании. Он обеспечивает сопоставимую продолжительность жизни. Выбор системы изоляции зависит от области применения и стоимости.

Зачем нужен трансформатор?

Трансформатор необходим для понижения или повышения напряжения от входного источника.Он также может обеспечить стабильность выходного напряжения в течение коротких периодов времени, когда возникают пусковые токи перегрузки.

Ограничивают ли управляющие трансформаторы ток?

Нет управляющих трансформаторов, не ограничивающих ток. Они пропускают весь ток, требуемый нагрузкой.

Будут ли управляющие трансформаторы регулировать выходное напряжение?

Трансформаторы управления не регулируют выходное напряжение. Изменения входного напряжения будут пропорционально отражаться на выходном напряжении.

На что влияет герметизация управляющих трансформаторов?

Инкапсуляция, или герметизация, защищает обмотку трансформатора от промышленных загрязнений и влаги.Это также заставляет трансформатор работать медленнее под нагрузкой и без нагрузки.

Какое влияние оказывает управляющий трансформатор на электрические помехи в линии?

Управляющий трансформатор не является компонентом регулирования мощности, однако он может уменьшать электрические шумы, выбросы, выбросы и переходные процессы.

Что такое код CAGE Wabash?

Наш кодовый номер CAGE — 5GQ82 (материнская компания PowerVolt — 4SMM8).

Что такое номер ECCN Wabash?

Классификационный номер экспортного контроля (ECCN) — EAR99.

Соответствуют ли трансформаторы Wabash уровню эффективности VI?

Да. Пожалуйста, сообщите нам на этапе проектирования и предложения, чтобы мы могли убедиться, что выбран правильный номер детали.

Термины и определения трансформаторов


AA  — Обозначение класса охлаждения Ansi (Американский национальный институт стандартов), указывающее на открытую конструкцию трансформатора с естественной вентиляцией, обычно для трансформаторов сухого типа.

С воздушным охлаждением  —  Трансформатор, который охлаждается за счет естественной циркуляции воздуха вокруг сердечника и катушек или через них.

Уровень окружающего шума  — Существующий или собственный уровень шума в зоне вокруг трансформатора до включения трансформатора. Измеряется в децибелах.

Температура окружающей среды  — Температура воздуха, окружающего трансформатор, в котором рассеивается тепло трансформатора.

Сила тока  — Нагрузочная способность электрического проводника при заданных тепловых условиях.Выражается в амперах.

Ампер  — Практическая единица измерения электрического тока.

ANSI  — (Американский национальный институт стандартов) Организация, которая предоставляет письменные стандарты для трансформаторов.

Ослабление  — Уменьшение мощности или напряжения сигнала. Единица измерения дБ.

Автотрансформатор — Трансформатор, в котором часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной цепей.

Блоки  — Два или более однофазных трансформатора, соединенных вместе для питания трехфазной нагрузки.Три однофазных трансформатора могут быть соединены вместе для поддержки трехфазной нагрузки. Например, три однофазных трансформатора мощностью 10 кВА, соединенные вместе, будут иметь трехфазную мощность 30 кВА.

BIL  — Базовый импульсный уровень. Способность системы изоляции трансформатора выдерживать скачки напряжения высокого напряжения.

BTU  — британская тепловая единица. В Северной Америке термин «BTU» используется для описания теплотворной способности (энергосодержания) топлива, а также для описания мощности систем отопления и охлаждения, таких как печи, плиты, грили для барбекю и кондиционеры.При использовании в качестве единицы мощности понимается БТЕ «в час» (БТЕ / ч), хотя это часто сокращается до просто «БТЕ».

Вернуться к началу

Buck-boost  — Название стандартного однофазного двухобмоточного трансформатора с низковольтными вторичными обмотками, подключенными как автотрансформатор для повышения (увеличения) или снижения (понижения) напряжения в маленькое количество. Приложения могут быть однофазными или трехфазными.

Втулка — Электрический изолятор (фарфор, эпоксидная смола и т. д.), который используется для контроля высоковольтных нагрузок, возникающих, когда кабель под напряжением должен проходить через заземленный барьер.

Трансформатор с литой катушкой — Трансформатор с высоковольтными катушками, залитыми эпоксидной смолой. Обычно используется с трансформаторами от 5 до 15 кВ.

CE  — Знак, указывающий на одобрение третьей стороной или самостоятельную сертификацию в соответствии с конкретными требованиями Европейского сообщества.

Цельсия  — Цельсия (градусы Цельсия): метрическая мера температуры.°F = (1,8 x °C) + 32, °C = (°F-32) / 1,8. Центральный отвод на трехфазных трансформаторах треугольник-треугольник называется отводом освещения. Он обеспечивает 5% кВА трансформатора для однофазных нагрузок.

Сертифицированные испытания  — Фактические значения, полученные во время производственных испытаний и сертифицированные как применимые к данному устройству, поставляемому по конкретному заказу. Сертифицированные тесты зависят от серийного номера.

Потери в меди  — См. Потери под нагрузкой.

Конструкция с формованным сердечником — Тип конструкции сердечника, в которой материалы обмотки полностью покрывают сердечник.

Трансформатор тока  — Трансформатор, обычно используемый в измерительных цепях, которые измеряют или контролируют ток.

Общий режим  — Электрические помехи или флуктуации напряжения, возникающие между всеми выводами линии и общей землей, или между землей и линией или нейтралью.

Вернуться к началу

Трансформатор с компенсацией — Трансформатор с коэффициентом трансформации, который обеспечивает более высокое выходное (вторичное) напряжение, чем указано на паспортной табличке, при холостом ходу и выходное (вторичное) напряжение, указанное на паспортной табличке, при номинальной нагрузке.Небольшие трансформаторы (2 кВА и менее) обычно компенсируются.

Потери в проводнике  — Потери (выраженные в ваттах) в трансформаторе, связанные с нагрузкой: сопротивление катушки, паразитные потери из-за потоков рассеяния в обмотках, зажимах сердечника и т.п., а также блуждающие токи ( если есть) в параллельных обмотках. Также называются потерями нагрузки.

Непрерывный режим работы  — Нагрузка, с которой трансформатор может работать в течение неопределенного времени без превышения указанного превышения температуры.

Потери в сердечнике  — Потери (выраженные в ваттах), вызванные намагничиванием сердечника и его сопротивлением магнитному потоку. Также называются потерями холостого хода или потерями возбуждения. Потери в сердечнике всегда присутствуют, когда трансформатор находится под напряжением.

CSA — Канадская ассоциация стандартов. Канадский аналог Underwriters Laboratories (UL).

CSL3  — Критерии проектирования уровня 3 (CSL3), разработанные Министерством энергетики США.Этот термин используется при рассмотрении максимального практического КПД трансформатора.

cUL  — Маркировка, указывающая на сертификацию UL по определенным стандартам CSA.

Децибел  — (дБ) Единица измерения, используемая для выражения величины изменения уровня сигнала или звука.

Соединение треугольником  — Стандартное трехфазное соединение, при котором концы каждой фазной обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур с каждой фазой, расположенной под углом 120 градусов к другой.Иногда его называют трехпроводным.

Треугольник, звезда  — Термин или символ, обозначающий первичную обмотку, соединенную треугольником, и вторичную обмотку, соединенную звездой, применительно к трехфазному трансформатору или блоку трансформаторов.

Диэлектрические испытания  — Испытания, состоящие из приложения напряжения, превышающего номинальное, в течение определенного времени с целью определения адекватности изоляционных материалов и промежутков при нормальных условиях.

Вернуться к началу

Распределительные трансформаторы — Те, которые рассчитаны на напряжение от 5 до 120 кВ на стороне высокого напряжения и обычно используются во вторичных распределительных системах.Применимым стандартом является ANSI C-57.12.

Dripproff  — Сконструированы или защищены таким образом, что падающая влага или грязь не мешают успешной работе. Трансформатор, в котором сердечник и катушки трансформатора не погружены в жидкость.

Трансформатор сухого типа — Трансформатор, в котором сердечник и катушки находятся в газообразной или сухой компаундной изолирующей среде. Трансформатор, который охлаждается средой, отличной от жидкости, обычно за счет циркуляции воздуха.

Вихревые токи  — Токи, которые индуцируются в теле проводящей массы при изменении во времени магнитного потока или переменного магнитного поля.

КПД  — Отношение выходной мощности трансформатора к общей потребляемой мощности. Обычно выражается в %.

Электростатический экран  — Медный или другой токопроводящий лист, помещенный между первичной и вторичной обмотками и заземленный для уменьшения электрических помех и обеспечения дополнительной защиты от помех между линиями или между линиями и землей.Обычно его называют «щитом Фарадея».

Трансформатор в капсуле — Трансформатор с катушками, погруженными или залитыми эпоксидной смолой или другим герметизирующим веществом.

Кожух  — Окружающий кожух или кожух, используемый для защиты находящегося в нем оборудования от внешних условий и предотвращения случайного контакта персонала с токоведущими частями.

Экологически предпочтительный продукт  — Продукт, который оказывает меньшее или сниженное негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду по сравнению с конкурирующими продуктами, которые служат той же цели.Это сравнение может учитывать приобретение сырья, производство, производство, упаковку, распространение, повторное использование, эксплуатацию, техническое обслуживание и утилизацию продукта. Этот термин включает перерабатываемые продукты, переработанные продукты и продукты повторного использования.

EPACT  — Закон об энергетической политике 1992 г. (EPAct) является важным законодательным актом в отношении эффективности, поскольку он устанавливает минимальные уровни эффективности для распределительных трансформаторов сухого типа, изготовленных или импортированных после декабря 2006 г.EPAct, основанный на стандартах NEMA, определил ряд терминов, в том числе определение энергоэффективного трансформатора. Министерство энергетики выпустило правило, которое определяет эти трансформаторы и то, как производители должны их соблюдать. DOE EPAct rule (PDF): Программа энергоэффективности для определенного коммерческого и промышленного оборудования: процедуры испытаний, маркировка и требования к сертификации электродвигателей. Окончательное правило. 10-CFR, часть 431.

Ток возбуждения  — Ток холостого хода. Ток, протекающий в любой обмотке, используется для возбуждения трансформатора, когда все остальные обмотки разомкнуты.Обычно выражается в процентах от номинального тока обмотки, в которой он измеряется. Также называется током намагничивания.

Вернуться к началу

FA — Обозначение класса охлаждения ANSI, указывающее на трансформатор с принудительной вентиляцией, обычно для трансформаторов сухого типа и, как правило, для увеличения трансформаторов и, как правило, для повышения номинальной мощности трансформатора в кВА по сравнению с естественной вентиляцией или номинальной мощностью AA.

С вентиляторным охлаждением — Механическое охлаждение для поддержания номинального повышения температуры за счет добавления внутренних и/или внешних вентиляторов.Обычно используется только на больших трансформаторах.

FCAN  — (полная пропускная способность выше номинальной) отводы. Обозначает, что трансформатор будет выдавать свои номинальные кВА при подключении к источнику напряжения, которое выше, чем номинальное первичное напряжение.

FCBN  — (полная мощность ниже номинальной) отводы. Обозначает, что трансформатор будет выдавать свою номинальную кВА при подключении к источнику напряжения, которое ниже номинального первичного напряжения.

FOA  — Обозначение класса охлаждения ANSI, указывающее на принудительное охлаждение масла с использованием насосов для циркуляции масла для повышения охлаждающей способности.

FOW  — Обозначение класса охлаждения ANSI, указывающее на принудительное водяное охлаждение масла с использованием отдельного водяного контура в масле для отвода тепла к удаленному теплообменнику. Обычно используется там, где затруднено воздушное охлаждение, например, под землей.

Частота  — В цепях переменного тока обозначает количество раз, когда полярность меняется с положительной на отрицательную и обратно в секунду, например 60 циклов в секунду. Обычно измеряется в герцах (Гц).

Заземление  — Соединение одной стороны цепи с землей через цепи с низким сопротивлением или низким импедансом для предотвращения поражения персонала электрическим током.

Заземляющая лента — Плоская лента различной плотности, ширины и длины для рассеивания высокочастотного шума, обычно создаваемого импульсными источниками питания, осветительными балластами, инверторами или частотно-регулируемыми приводами.

Гармоника  — Синусоида с частотой, кратной основной частоте (60 Гц). 60 H 3 основная, 120 H 3 2-я гармоника, 180 H 3 3-я гармоника, 240 H 3 4-я гармоника

гармоническое искажение -синусоидальный) токи на выходе, когда на входе синусоидальный.

Вернуться к началу

Гармонические искажения (общие)  — (THD) Квадратный корень из суммы квадратов всех гармонических токов, присутствующих в нагрузке, за исключением основного тока частотой 60 Гц. Обычно выражается в процентах от основного.

Обмотки высокого напряжения — — В двухобмоточном трансформаторе обмотка рассчитана на большее напряжение. Обычно маркируется буквой «H».

HMT  —  Трансформатор подавления гармоник (HMT) лучше справляется с гармоническими токами, присутствующими в современной системе электроснабжения.тем самым увеличивая пропускную способность системы, уменьшая искажения по всему объекту, помогая свести к минимуму время простоя и «загадочное» техническое обслуживание оборудования, а также вернув долговечность оборудования за счет снижения эксплуатационных потерь энергии, тем самым работая с меньшим нагревом.

Hp  — Лошадиная сила. Энергия, необходимая для того, чтобы поднять 33 000 фунтов на расстояние в один фут за одну минуту. 1 л.с. равна 746 Вт или 0,746 кВт.

Hi-pot  — Стандартное испытание сухих трансформаторов, состоящих из сверхвысоких потенциалов (напряжений), подключенных к обмоткам.Используется для проверки целостности изоляционных материалов и зазоров.

Температура самой горячей точки  — Наибольшая температура внутри обмотки трансформатора. Больше измеренной средней температуры проводников катушки при использовании метода изменения сопротивления.

Гистерезис  — Склонность магнитного вещества сохраняться в любом состоянии намагниченности.

Полное сопротивление  — Замедляющие силы тока в цепи переменного тока; токоограничивающие характеристики трансформатора.Символ = Z

Трансформатор для установки внутри помещений — Трансформатор, который из-за своей конструкции не подходит для эксплуатации вне помещений.

Индуктивность  — В электрических цепях противодействие изменению протекания электрического тока. Обозначение = L

Испытание индуктивным потенциалом — Стандартное испытание изоляции трансформатора на электрическую прочность. Проверяет целостность изоляционных материалов и электрических зазоров.

Вернуться к началу

Пусковой ток  — Первоначальный высокий пик тока, возникающий в первые несколько циклов подачи питания, который может в 30–40 раз превышать номинальный ток.

Изолирующий трансформатор  — Другое название изолирующего трансформатора.

Изоляция  — Материал с высоким электрическим сопротивлением.

Изоляционные материалы — Материалы, используемые для изоляции электрических обмоток трансформатора друг от друга и от земли.

Интегральный TVSS или SPD  — Значительное стандартное изменение для устройств защиты от перенапряжений (ранее известных как ограничители перенапряжений переходного процесса). Основной стандарт безопасности для ограничителей переходных перенапряжений (TVSS) претерпел серьезные изменения за последние три года, и производители должны его соблюдать до 29 сентября 2009 года.Даже название стандарта изменилось с «Стандарт UL по безопасности для ограничителей перенапряжения переходных процессов», UL 1449, на «Стандарт UL по безопасности для устройств защиты от перенапряжения», UL 1449. могут быть изготовлены после 29 сентября 2009 г. После этой даты все устройства защиты от перенапряжения должны быть спроектированы, испытаны, изготовлены и перечислены в соответствии со стандартом 3-й редакции UL 1449.

Изолирующий трансформатор — Трансформаторы, предназначенные для обеспечения электрической изоляции между первичной и вторичной обмотками без ступенчатого повышения или понижения напряжения и тока.

К-фактор  — Общепринятый отраслевой термин для обозначения количества гармоник, создаваемых данной нагрузкой. Чем больше К-фактор, тем больше присутствует гармоник. Также используется для определения способности трансформатора выдерживать дополнительный нагрев, вызванный гармоническими токами.

кВА  — Киловольт-ампер. Обозначает выходную мощность, которую трансформатор может обеспечить в течение заданного времени при номинальном вторичном напряжении и номинальной частоте без превышения заданного повышения температуры.При умножении на коэффициент мощности получится киловатт или кВт. 1000 ВА = 1 кВА

Ламинирование — Тонкие листы электротехнической стали, используемые для изготовления сердечника трансформатора.

Предельная температура  — Максимальная температура, при которой компонент или материал может работать непрерывно без ущерба для нормального ожидаемого срока службы.

Линейная нагрузка  — Нагрузка, форма волны тока которой соответствует форме приложенного напряжения, или нагрузка, при которой изменение тока прямо пропорционально изменению приложенного напряжения.

Вернуться к началу

Трансформатор, погруженный в жидкость — Трансформатор с сердечником и катушками, погруженными в жидкость (в отличие от трансформатора сухого типа).

Часть, находящаяся под напряжением  — Любой компонент, состоящий из электропроводящего материала, который может находиться под напряжением в условиях нормального использования.

Нагрузка  — Количество электроэнергии в кВА или вольт-амперах, подаваемой трансформатором. Нагрузки выражаются в зависимости от тока, протекающего через трансформатор, а не в зависимости от мощности, потребляемой оборудованием, питаемым трансформатором.

Потери нагрузки  — I 2 R потери в обмотках. См. также потери в проводнике.

Обмотка низкого напряжения — — В двухобмоточном трансформаторе обмотка рассчитана на меньшее напряжение. Обычно маркируется знаком «Х».

Средний кран  — См. центральный кран.

Влагостойкий  — Сконструированы или обработаны таким образом, чтобы уменьшить вред от воздействия влажной атмосферы.

С естественной тягой или с естественной тягой с вентиляцией — Открытый трансформатор, охлаждаемый тягой, создаваемой дымоходным эффектом нагретого воздуха в его корпусе.

Уровень шума  — Относительная интенсивность звука, измеряемая в децибелах (дБ). Стандарт NEMA ST-20 определяет максимально допустимый уровень шума для сухих трансформаторов.

Нелинейная нагрузка  — Нагрузка, форма волны тока которой не соответствует форме приложенного напряжения или изменение тока не пропорционально изменению приложенного напряжения.

Невентилируемый трансформатор  — Трансформатор, в котором сердечник и катушка в сборе смонтированы внутри кожуха без отверстий для вентиляции.Также называется полностью закрытым невентилируемым (TENV).

Вернуться к началу

Потери без нагрузки  — Потери в трансформаторе, который возбуждается при номинальном напряжении и частоте, но не питает нагрузку. Потери без нагрузки включают потери в сердечнике, диэлектрические потери и потери в проводнике в обмотке из-за тока возбуждения. Также называется потерями возбуждения.

Перегрузочная способность — Кратковременная перегрузочная способность предусмотрена в трансформаторах в соответствии с требованиями ANSI.Способность к длительной перегрузке не заложена в трансформаторе намеренно, потому что цель проектирования состоит в том, чтобы находиться в пределах допустимого повышения температуры обмотки при нагрузке, указанной на паспортной табличке.

OA — Обозначение класса охлаждения ANSI, указывающее на масляный трансформатор.

Параллельная работа — — Однофазные и трехфазные трансформаторы, имеющие соответствующие клеммы, могут работать параллельно путем соединения клемм с одинаковой маркировкой при условии, что их коэффициенты, напряжения, сопротивления, реактивные сопротивления и соединения с землей рассчитаны на параллельную работу и при условии их угловые смещения одинаковы и в случае трехфазных трансформаторов.

Процент IR  — (% сопротивления) Падение напряжения из-за сопротивления при номинальном токе в процентах от номинального напряжения.

Процент IX  — (% реактивного сопротивления) Падение напряжения из-за реактивного сопротивления при номинальном токе в процентах от номинального напряжения.

Процент IZ  — (% полного сопротивления) Падение напряжения из-за полного сопротивления при номинальном токе в процентах от номинального напряжения.

Фаза — Тип электрической цепи переменного тока; обычно однофазные двух- или трехпроводные, или трехфазные трех- или четырехпроводные.

Проверка полярности — Стандартная проверка трансформаторов для определения мгновенного направления напряжения в первичной обмотке по сравнению со вторичной.

Первичные отводы  — Отводы добавлены к первичной (входной) обмотке. См. Нажмите.

Первичное напряжение  — Напряжение входной цепи.

Вернуться к началу

Первичная обмотка  — Обмотка трансформатора, расположенная на стороне ввода (питания) энергии.

Многофазный  — Более одного этапа.

Трансформатор напряжения (напряжения) — Трансформатор, используемый в измерительных цепях, которые измеряют или контролируют напряжение.

Коэффициент мощности  — Косинус фазового угла между напряжением и током.

Первичные ответвители  — Отводы добавлены в первичную обмотку (см. Ответвители).

Номинальная мощность  — Выход или вход и любые другие характеристики, такие как первичное и вторичное напряжение, ток, частота, коэффициент мощности и превышение температуры, назначенные трансформатору производителем.

Проверка соотношения — Стандартное испытание трансформаторов для определения отношения входного (первичного) напряжения к выходному (вторичному) напряжению.

Реактивное сопротивление — Влияние индуктивных и емкостных компонентов цепи, создающих коэффициент мощности, отличный от единицы.

Реактор  — Устройство с одной обмоткой с воздушным или железным сердечником, создающее определенное количество индуктивного сопротивления в цепи. Обычно используется для уменьшения управляющего тока.

Регламент  — Обычно выражается в виде процентного изменения выходного напряжения при переходе от полной нагрузки к нулевой нагрузке.

Герметичный трансформатор — Трансформатор, полностью изолированный от внешней атмосферы и обычно содержащий инертный газ, находящийся под небольшим давлением.

Вернуться к началу

Вторичные ответвители  — Отводы, расположенные во вторичной обмотке (см. Ответвители).

Вторичная обмотка — Обмотка трансформатора, расположенная на стороне вывода энергии (нагрузки).

Номинальное вторичное напряжение  — Обозначает напряжение цепи нагрузки, на которое рассчитана вторичная обмотка (обмотка на стороне выхода).

Соединение Scott T  — Соединение для трехфазных трансформаторов. Вместо трех наборов катушек для трехфазной нагрузки трансформатор использует только два набора катушек.

Последовательная/многократная обмотка  — Обмотка, состоящая из двух или более секций, которые могут быть соединены для последовательной или многократной (параллельной) работы.Также называется последовательно-параллельной обмоткой.

Кожуховая конструкция — Тип конструкции трансформатора, в которой сердечник полностью окружает катушку.

Короткое замыкание  — Соединение с низким сопротивлением, обычно случайное, через часть цепи, приводящее к протеканию чрезмерного тока.

Уровни звука  — Все трансформаторы производят определенный звук в основном из-за вибрации, создаваемой в его сердечнике переменным потоком.

Соединение звездой  — То же, что соединение звездой.

Понижающий трансформатор — Трансформатор, в котором входное напряжение больше выходного.

Повышающий трансформатор — Трансформатор, в котором входное напряжение меньше выходного.

Вернуться к началу

T-Connection  — Использование Scott Connection для трехфазной работы. Соединение, выведенное из обмотки в какой-то точке между ее концами, обычно для изменения коэффициента напряжения или тока.

Соединение Т-Т  — См. Соединение Скотта Т.

Ответвитель  — Соединение, выводимое из обмотки в какой-либо точке между ее концами, обычно для обеспечения возможности изменения коэффициента напряжения или тока. Отводы обычно используются для компенсации выше или ниже номинального входного напряжения, чтобы обеспечить номинальное выходное напряжение. См. FCAN и FCBN.

Температурный класс  — Максимальная температура, которую система изоляции трансформатора может непрерывно выдерживать. Общие классы изоляции: 105, 150, 180 (также 185) и 220.

Повышение температуры  — Увеличение температуры обмоток по сравнению с окружающей средой из-за включения и нагрузки трансформатора.

Общие потери  — Сумма потерь холостого хода и потерь под нагрузкой.

Полностью закрытый невентилируемый корпус  — Сердечник и катушка в сборе устанавливаются внутри корпуса без вентиляции для охлаждения трансформатора. Трансформатор использует тепло, излучаемое корпусом для охлаждения.

Трансформатор  — Электрическое устройство без постоянно движущихся частей, которое за счет электромагнитной индукции преобразует энергию из одной или нескольких цепей в другие цепи с той же частотой, обычно с измененными значениями напряжения и силы тока.

Испытания трансформатора  — Согласно NEMA ST-20 перед отправкой каждого трансформатора проводятся стандартные производственные испытания трансформатора. К этим испытаниям относятся: испытания соотношения при подключении к номинальному напряжению; Проверка полярности и фазового соотношения на номинальном соединении; Испытания без нагрузки и тока возбуждения при номинальном напряжении в соединении с номинальным напряжением, а также испытания приложенного и наведенного потенциала. Специальные тесты включают тестирование уровня звука.

Поперечная мода  — Электрические помехи или помехи напряжения, возникающие между фазой и нейтралью, или из-за ложных сигналов через металлическую горячую линию и нейтральный проводник.

Коэффициент витков  — Отношение числа витков в обмотке высокого напряжения к числу витков в обмотке низкого напряжения.

Вернуться к началу

Типичные данные испытаний  — Испытания, проведенные на аналогичных устройствах, которые были изготовлены и протестированы ранее.

UL  — (Underwriters Laboratories) Независимая организация по тестированию безопасности.

Универсальные ответвители  — Комбинация шести ответвителей первичного напряжения, состоящая из 2 на +2-1/2% FCAN и 4 на -2-1/2% FCBN.

Вольт-ампер  — Напряжения в цепи, умноженные на ампер в цепи.

Коэффициент напряжения — Отношение среднеквадратичного напряжения на первичной клемме к среднеквадратичному напряжению на вторичной клемме при определенных условиях нагрузки.

Регулирование напряжения  — Изменение вторичного напряжения, которое происходит, когда нагрузка снижается от номинального значения до нуля, при этом значения всех других величин остаются неизменными. Регулирование может быть выражено в процентах (или на единицу) на основе номинального вторичного напряжения при полной нагрузке.

Ватт  — Единица электрической мощности, когда сила тока в цепи составляет один ампер, а напряжение — один вольт.

Потери в обмотке  — См. Потери под нагрузкой.

Номинальное напряжение обмотки — Обозначает напряжение, на которое рассчитана обмотка.

Соединение звездой — Стандартное трехпроводное соединение трансформатора с одинаковыми концами однофазных катушек, соединенных вместе. Общая точка образует электрическую нейтральную точку и может быть заземлена.Также называется трехфазным четырехпроводным. Чтобы получить линейное напряжение, разделите линейное напряжение на √3 (1,732).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.