Генератор на выходе которого стоит повышающий трансформатор: Хорошо известный повышающий трансформатор…. Повышающие трансформаторные преобразователи напряжения большой мощности

Содержание

Электрическая часть электростанций ⋆ Geoenergetics.ru

Рассказ о том, каким образом электроэнергия добирается до наших с вами розеток, не короток, поскольку проблема не проста. Не потому, что она не решена, а потому, что решения для каждой электростанции она решается индивидуально, всякий раз приходится создавать новые комбинации аппаратуры, оборудования, которые обеспечивают выдачу электроэнергии в сеть, доставку ее до населенных пунктов, распределения по жилым кварталам, по промышленным предприятиям.

Каждый город, каждый завод имеют свои особенности – свой «набор» потребителей. Вот тут дом в сто квартир, но на первом этаже – парикмахерская и магазин, а в соседнем дом 150 квартир, зато ничего дополнительного. И каждый такой вариант – это задача, которую приходится решать нашим энергетикам. Мало того – решение географически начинается не в распределительном щитке подъезда, а куда как раньше. Тут даже не очень понятно, в каком порядке описывать алгоритм решения – то ли идти от генератора электростанции к розетке, то ли от розетки «забираться внутрь» электростанции. Но, раз уж предыдущий рассказ был об электростанциях, то начнем с них.

Для того, чтобы не загромождать рассказ ворохом технических описаний, пропускаем все, что связано с проблемой нагревания используемого железа. Крутится ротор – греется, статор – греется, принимая потоки магнитного поля, греется каждая металлическая деталь, каждая деталь требует тщательно выстроенной системы охлаждения. Изменилась форма сердечника – изменился характер генерации, а сеть требует, чтобы частота оставалась неизменной, ей 50 герц отдай и не греши. Вот за этими тремя предложениями мы и спрячем содержание нескольких учебников, в которых рассказано и показано, какие методы решения проблем существуют на станциях разного типа (тепловые, атомные, гидроэнергетические и гидроакккумулирующие – у каждой из них свои требования к надежности турбин и генераторов), какие технические нормативы необходимо соблюдать, какие системы безопасности использовать. Пропустим, все это, просто пометив – проблема есть, проблема большая, способы решения имеются, для нормального функционирования электростанции энергетикам надо знать об этом всё.

Генератор как таковой «не интересует», как будет жить распределительная сеть – будучи составной частью турбины, он обеспечивает решение ею главной задачи электростанции. Напомним, что главное – забрать и преобразовать максимум возможного количества энергии, которая вырабатывается за счет того или иного энергетического ресурса. Еще часть этой задачи – обеспечить генерируемому току частоту в 50 герц, а все прочее уже вторично. То, как ведут себя турбина и генератор в момент их запуска, как они реагируют на отключение нагрузки (крупный город «ушел спать») или резкое ее увеличение («доброе утро, страна!») – это еще один учебник электротехники, который мы в этот раз пропустим, оставим «на следующий семестр».

Но то, что вторично для генератора – смысл существования трансформаторов электростанции. Да, чтобы не бояться такого страшного слова тем, кто его слышит в своей жизни раз в сто лет – нет в нем ничего страшного: трансформатор всего-навсего трансформирует ток, который он получает. Получил ток с определенными характеристиками, трансформировал в ток с другими характеристиками. Зачем такая трансформация нужна?

В предыдущих статьях мы уже не раз и не два касались основного постулата электропередачи – если не хотим понапрасну греть провода, теряя активную мощность, то нужно обеспечивать высокое напряжение. Генератор за этим «не следит», он вырабатывает тот ток, который обеспечивает ему турбина, которая борется за свой максимальный КПД. Электростанции никогда не строят «просто так», каждую из них рассчитывают под определенных потребителей. В 100 км от нее будет город, в котором 100 тысяч население, в 150 км уже строят огромный завод, в котором будут жужжать сто тысяч станков, а еще бы не забыть про городок самих энергетиков, что уже заканчивают в двух км от места будущей работы. Этим, в 100 км, надо 100 миллионов ватт, вот тем – 500 миллионов. Пример, конечно, совершенно с потолка, но принцип отражен более-менее точно – рассчитывая характеристики электростанции, ее проектировщики заранее учитывают нужды потенциальных потребителей, среди которых загодя определяют основных.

Население в городе в 75 км от турбины будет расти, но медленно, а вот тут уже идет строительство предприятия, владельцы которого подписываются забрать 39% мощности и до которого от турбины 233 км. Какие-то потребители имеют схожие параметры – два города рядом, пять заводов на северо-северо-восток, на северо-восток будут забирать по 1 ГВт – соответственно, на такие группы трансформатор или трансформаторы должны выдавать вот такие токи. Соответствующим образом, опять же заранее, рассчитываются параметры трансформаторов – заранее известно, какой ток им «вручат» генераторы, дальше надо подумать, как трансформаторы изменят параметры тока. И, разумеется, снова надо решить задачи отвода тепла, устойчивости при внезапных изменениях нагрузок, обезопасить аппаратуру от коротких замыканий. От этих задач сначала постанывают проектировщики, потом чешут затылки заводы, конструкторы которых получают технические задачи от этих проектировщиков. И все то время, пока жужжат турбины, искрят генераторы, гудят трансформаторы – дежурные смены электростанций изо дня в день готовы вот тут подкрутить, вот здесь перекоммутировать, вот там во время заменить, готовы сделать это быстро, слаженно, не перепутав ни одной инструкции. Это действительно по настоящему боевые дежурства, по другому не назовешь.

Электрики за работой, Фото: elektrika-24.narod.ru

Продолжаем следить за путешествием тока внутри электростанции. Вот он покинул генератор, вот трансформаторы его видоизменили, разделили и… ? А что «и» – надо его передавать дальше. Несколько видов тока, предназначенные для разных групп потребителей, расположенных на разных расстояниях и по разным направлениям. Бардак, который приводят в стройную систему приборы-аппараты, названия которых точно отражают суть того, для чего они придуманы – распределительные устройства. Да, достаточно часто, когда нам приходится читать про электрические токи и станции, мы видим слово «шина» применительно ко всем этапам передачи тока. Сбивает с толку, потому как профессионалы привычно пропускают прилагательные – «электрическая», «энергетическая». Эта шина совсем не похожа на шины автомобильные, она не из резины сделана, а вовсе наоборот, поскольку задача ее – передать ток с минимальными потерями. Шина в электроэнергетике – это проводник электричества с минимальным сопротивлением.

Понятие «сопротивление», если отбросить детали – это нежелание материала, из которого сделан тот или иной проводник пропускать через себя ток. Часть мощности тока уходит на разогрев материала проводника, снижая КПД электростанции, что, разумеется, никого из энергетиков не радует. Для борьбы с такими потерями и разрабатываются шины, при помощи которых соединены между собой все устройства электростанции, обеспечивающие выдачу электроэнергии в сеть и все устройства, обеспечивающие внутреннее электроснабжение. Гибкие и жесткие, в виде кабелей и пластин соответственно, изолированные и неизолированные, собранные в шинопроводы, выполненные из стали, алюминия, меди – шины являются неотъемлемой частью любой электростанции. Их тоже приходится рассчитывать заранее, а потом монтировать и содержать в безукоризненном порядке, они тоже входят в «комплект головной боли дежурной смены электростанции».

Продолжаем отслеживать путешествие электроэнергии внутри электростанции. Турбина-генератор – шина – трансформатор – шина. Куда теперь? На распределительное устройство. Давайте рассмотрим все это не теоретически, а на простом, незамысловатом примере – на энергетическом блоке Нововоронежской АЭС с реактором ВВЭР-1200. Вот трансформатор, на который приходит ток от турбины:

Трансформатор на Нововоронежской АЭС, Фото: muph.livejournal.com

Вес этого изящного изделия 340 тонн, турбину и генератор АЭС он «обслуживает» не в одиночку, таких трансформаторов там три, поскольку принять им надо 1’200 МВт мощности. Принимают, увеличивают напряжение с 24кВ до 500 кВ и передают на КРУЭ-500.

КРУЭ – «комплектное распределительное устройство элегазовое», еще одна абракадабра от энергетиков. Но прием все тот же – надо разобрать термин на отдельные слова, ларчик и откроется. «Комплектное» – потому, что его скомплектовали не на стройплощадке мужики с паяльниками, а тщательнейшим образом рассчитали и со всеми техническими предосторожностями самым аккуратным и тщательным образом сделали это на заводе, доставив на станцию в укомплектованном виде. «Элегаз» – электрический газ, типичный слэнг, поскольку выговаривать научное название удовольствие то еще. Этот газ химиками именуется «шестифтористой серой», SF6, главное его свойство как химического соединения – то, что он не реагирует с кислородом. В «переводе на человеческий» – не горит, не воспламеняется этот газ ни при каких условиях, даже если очень сильно нагрет. Почему приходится бояться возгораний?

Каждый из нас не единожды видел, как искрит проводка, каждый год происходят сотни пожаров из-за того, что она где-то в доме загорелась. В доме – это 220 вольт и 50 ампер, так и то горим. В КРУЭ приходит ток в 500’000 вольт и 800 ампер, вот и попробуйте себе представить, на сколько выше и страшнее риск пожара в таком устройстве. Согласитесь – воздуху тут не место, устройство заполнено элегазом и тщательно загерметизировано. «Распределительное» – это потому, что устройство не преобразует ток, а только распределяет. «Кашку варила, деток кормила. Этому дала, этому дала…» – помните детскую сказку? Вот очень похоже, только «кашку сварили» трансформаторы, а вместо деток – линии электропередач или какие-то другие потребители. «Устройство» – так это потому, что оно устройство, полюбуйтесь:

КРУЭ-220, Фото: muph.livejournal.com

КРЭУ-500, которое используется на НВАЭС, не поместилось в кадр, но фигура человека позволяет представить, какого масштаба эта «железяка».

Думаете – все? Это КРЭУ раздает токи напряжением 500 кВ и только, но мы уже в начале статьи размышляли о том, что потребители могут быть поближе и подальше от турбины и генератора, а на ближние расстояния тянуть ЛЭП в 500 кВ дороговато. Есть такие потребители и у этой конкретной АЭС – к ним по плану побегут провода с током в 220 кВ. Для того, чтобы обеспечить потребителям такое напряжение, КРЭУ-500 передает часть мощности на другой трансформатор – ведь трансформировать ток умеет только он. Энергетики не любят вычурных названий, они любят логику. Трансформатор на верхней картинке повышает напряжение – значит, это повышающий трансформатор. КРЭУ передает ток в 500 кВ на трансформатор, задача которого понизить напряжение до 220 кВ – он и будет понижающим. Изящный, японский, никакой нашенской брутальности, но весит он 350 тонн:

Трансформатор Hyundai на Нововоронежской АЭС, Фото: muph.livejournal.com

Конечно, пример был подобран с умыслом – чтобы показать самые мощные трансформаторы и самые сложные КРЭУ. И, разумеется, они еще и самые дорогие, поскольку требуют той самой хай-технологии, которую мы привычно ассоциируем с айфонами и прочими ноутбуками с нано-чем-то-там. Чем меньше мощность электростанции – тем более дешевые варианты комплектов электрооборудования, которые энергетикам надо каким-то образом окупать, не сдирая при этом три шкуры с конечных потребителей. Распределительные устройства далеко не всегда требуют использования элегаза, есть места, где их можно даже не прятать в закрытые помещения, они и на свежем воздухе исправно выполняют свои функции. ОРУ – открытое распределительное устройство, их на наших и не наших электростанциях полным полно, выглядят они, к примеру, вот так:

Открытое распределительное устройство, Фото: tulaavtomatika.ru

Конечно, расположение распределительных устройств на открытом воздухе накладывает дополнительные требования на изоляцию всех контактов, зато позволяет изрядно экономить на капитальном строительстве – выбирают обычно то, что экономически целесообразнее. Но технически, с точки зрения безопасности ОРУ можно использовать только в случае, если выдаче подлежит не очень большая электрическая мощность. КРУЭ дороги сами по себе, импортозамещение на них все еще не действует, хотя ирония судьбы заключается в том, что элегаз был впервые использован как раз нашими инженерами-энергетиками.

Потребитель бывает разный

Случай с НВАЭС-2 – это не самое сложное, что бывает на электростанциях. Иногда набор потребителей настолько разнообразен, что приходится использовать еще большее количество распределительных устройств и трансформаторов. Исходят при этом из простого принципа – потребитель всегда прав, то есть работа любой электростанции должна быть продумана так, чтобы нам, потребителям, было максимально удобно и комфортно. Сгорел трансформатор, оборвались провода, полярная лисица покусала какую-нибудь шину между трансформатором и распределительным устройством – а холодильник слесаря Иванова и кофеварка менеджера Сидорова должны продолжать работать.

Но энергетики, которым приходится управлять всем своим огромным парком аппаратов самого разного предназначения из-за постоянного риска, постоянной напряженности (не путать с напряжением!), будучи первоклассными специалистами – не всемогущи, гарантировать на 100%, что ничего не случится с бесперебойностью подачи электроэнергии они не могут. Пожары, наводнения, обледеневшие провода, взбесившийся из-за заводского брака трансформатор – всякое в их жизни случается. Мы, потребители, подразделяемся для них на три категории: очень важные электропотребители, вторая – просто важные электропотребители, третья – все остальные. И мы ни за что не скажем, как именно энергетики ради краткости называют третью категорию в разговорах между собой…

Первая категория

Ну, а если без смеха, то логика подсказывает, какие потребители относятся к первой категории. Противопожарные насосы, шахты, сигнализации, химические производства и, как ни удивительно на первый взгляд, городские системы водоснабжения и канализации – потребители, от бесперебойного питания которых зависят жизнь и здоровье людей. Ну и, само собой «мелким почерком» – еще и те, от которых зависит безопасность государства, потому, между прочим, мы с вами можем быть спокойны за наличие связи, телевидения и прочих интернетов.

Энергопотребители категории «номер раз» должны иметь два, а то и три независимых резервируемых источника питания, при этом перерыв для возобновления электроснабжения при отключении одного из них, должен быть лишь на время автоматического переключения на второй. Объект питается от трансформаторной подстанции? Прекрасно, только для резерва надо подвести электропитание и от второго. На город работает только одна электростанция и потому могут отключиться обе подстанции? Тогда должны иметься про запас и дизельные установки, последняя капля солярки в которых должна быть израсходована на зарядку аккумуляторной батареи.

Вторая категория

Энергопотребители, отключение которых могут привести к массовому возникновению брака или к недоотпуску продукции, но допускается некоторое время на переключение. Другими словами, допустимо время простоя до восстановления электроснабжение – дежурная смена электриков имеет хоть какое-то время на переключение, которое в этом случае доверено людям, а не автоматам. Но при этом наличие резервной линии питания также строго обязательно.

Третья категория

Все, кто не входит в первые две. Для нее допустимо электроснабжение от одного источника, но при условии, что на восстановление питания будет потрачено не более суток. Очевидно, что подразделение потребителей на эти категории проектируется изначально, но это уже не уровень электростанций. Резервные линии, обеспеченные автоматами переключения – это забота городской сети, до которой ток прибежит по ЛЭП.

Городами командуют вовсе не мэры

Разумеется, высоковольтные линии не несут поезда до подъездов домов – как-то нам без особой надобности сотни киловольт в розетках. Если посмотреть на наши города с высоты птичьего полета, то обнаружится, что по периметру их окружают замысловатые сооружения, имя которым – электрические подстанции.

Электрическая подстанция, Фото: wikimapia.org

Для населенных пунктов подстанции – пожалуй, самые важные электроустановки. Это, если коротко, некая комбинация трансформаторов и распределительных устройств, собранная на одной площадке. Подстанция способна сразу на все – понизить или повысить напряжение, увеличить или уменьшить силу тока, распределить напряжение одного класса на несколько потребителей или, допустим, на несколько городских кварталов. Городские подстанции – то, что обеспечивает все городские потребности, это и есть настоящий центр города, а не всяческие мэрии прочие гнезда чиновников, которые пытаются доказать, что без них никак. Завотделом может не выйти на работу по случаю отпуска или больничного, больших неудобств это не вызовет. Выходной или перерыв на обед для подстанции будет катастрофой для города, дежурные энергетики на них, как и на электростанциях, на наш взгляд, должны приравниваться к сотрудникам МЧС или военным, находящимся на боевом дежурстве. С учетом уровня ответственности, лежащего на них – каждый должен быть многократно проверенным профессионалом, получающим достойное вознаграждение за свой труд. Если кто-то считает, что Аналитический онлайн-журнал Геоэнергетика.ru ушел в агитацию и пропаганду, то переубедить заблуждающихся нам будет несложно. Вот совершенно реальный список основных элементов электрических подстанций:

  • силовые трансформаторы, автотрансформаторы, шунтирующие реакторы;
  • вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередач;
  • открытые и закрытые распределительные устройства, включающие системы и секции шин, силовые выключатели, разъединители, измерительное оборудование, оборудование ВЧ-связи между подстанциями, конденсаторы, фазовращатели, реакторы, преобразователи, выпрямители;
  • система питания собственных нужд подстанции, состоящая из трансформаторов собственных нужд, щитов переменного тока, аккумуляторных батарей, щитов постоянного тока, дизельные генераторы и других аварийных источников питания;
  • системы защиты и автоматики, в состав которых входят устройства релейной защиты, противоаварийная автоматика для силовых линий, трансформаторов и шин, автоматическая система управления, система телемеханического управления, система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции;
  • система заземления , включая заземлители и контур заземления;
  • молниезащитные сооружения.

Не устали читать? А электрики знают это не только наизусть, но и, что называется, наощупь – до любого устройства они должны уметь добираться с максимальной скоростью в любое время суток и при любой погоде, назубок знать, какие могут возникнуть неисправности…

ЕЭС России – самое колоссальное инженерное сооружение планеты

Кроме подстанций, обеспечивающих городское хозяйство, есть еще и такие, которые, пожалуй, можно назвать стратегическими – промежуточные подстанции единой энергосистемы России. Это узлы, связывающие воедино огромную страну, значимость которых не меньше, чем у генерирующих мощностей. Провода ЛЭП, тянутся на многие сотни километров, между ними, а также между ними и землей действуют достаточно высокие напряжения, поэтому на поверхности проводов накапливаются достаточно большие заряды. В электротехнике это – конденсатор, и при изменении напряжения от одного провода к другому текут так называемые токи смещения, а потому и ток, текущий по проводу, будет неодинаков в разных точках линии. Чем длиннее линия и чем выше в ней напряжение – тем больше значение этих токов смещения, тем больше разница между током в начале и в конце линии. Протекающий в проводах переменный ток, в свою очередь, создает между проводами переменное магнитное поле, которое наводит в проводах электродвижущую силу. Как следствие – в проводах кроме активного падения напряжения, появляется еще и индуктивное падение, которое, в силу неодинаковости мгновенных значений тока вдоль провода также не будет одно и то же на единицу длины в разных точках.

Но и это не все – в силу несовершенства изоляции, кроме токов смещения от одного провода к другому может еще проходить ток утечки. И нет никаких способов избавиться от этих трех проблем, кроме промежуточных подстанций, которые приходится строить через каждые 200-300 км для того, чтобы они компенсировали все сложности из-за всего перечисленного. «Узловые» подстанции обеспечивают подключение к сети генерирующих мощностей, совмещая и преобразуя их токи, подстанции обеспечивают реверсивные поставки электроэнергии между семью объединенными энергетическими системами, которые составляют ЕЭС России (напомним, что наша ЕЭС – это соединенные межрегиональными высоковольтными линиями энергосистемы Востока, Сибири, Урала, Средней Волги, Центра, Юг и Северо-Запада), подстанции обеспечивают синхронный режим работы ЕЭС. Впрочем, такие подстанции, как и рассказ о том, как функционирует Единая Энергетическая Система России выходят за рамки сегодняшней статьи.

Мы смогли проследить основную часть маршрута электроэнергии от турбины к нашим розеткам, остается совсем немного – понять, как распределяется электроэнергия внутри наших городов. Нам кажется, что теперь вы представляете, каких трудов и забот стоит энергетикам наш привычный уровень комфорта, чтобы энергия прошла каждый из этапов большого пути. Турбина, генератор, трансформатор, распределительное устройство, ЛЭП, подстанция – это общая схема, общая, «электрическая», часть электростанций любого типа (кроме солнечных). Это – то, что обязаны знать и уметь все наши энергетики вне зависимости от того, работают ли они на ГЭС, на атомной или любой тепловой электростанции. Это – то, что работает бесперебойно, без праздников и выходных, из года в год, не обращая внимания на то, какой там -изм на дворе. Электричество поступало к потребителям в годы войны, во время стихийных бедствий, в девяностые годы, когда энергетики годами сидели без зарплаты.

Статья выходит в преддверии Дня энергетика, к поздравлению с которым всех, кто так надежно работает, обеспечивая работу огромного энергетического хозяйства от Калининграда до Камчатки. Спасибо вам, уважаемые энергетики!

Фото: rushydro.ru

Часть I. Подключение генератора к сети загородного дома (220В/380В). Как делать нельзя

Опубликовано автором Сергей Леднёв — Бесперебойное питание домов — Декабрь 3, 2016

Стандартная задача бесперебойного питания дома от генератора таит в себе множество подводных камней и нюансов.

Поиск в интернете по соответствующей теме выдает множество ссылок на статьи и видеоролики, большинство из которых, к сожалению, написаны и сняты с дилетантским подходом. Реализация этих схем может привести к серьезным проблемам, начиная от сгоревшей техники и заканчивая электротравмами. В этой части разберемся с тем, как делать нельзя.

Категорически нельзя

  1. Подключать генератор через обычную домовую розетку проводом вилка-вилка с отключением вводного автомата. Почему? Отвечаем:
    • Мощность самых популярных генераторов для частных домов как правило находится в границах от 5-6.5кВт. Бытовая розетка, при правильном монтаже, способна держать нагрузку до 16А (~3,5кВт), а при неправильном (не ГОСТовский провод, сечение менее 2.5 кв.см., китайская розетка, слабые контактные соединения и т.п.) 10А и менее. При повышении нагрузки возникает пожароопасная ситуация.
    • По ГОСТу (12.2.007.0-75 п.3.1.7) в электромонтаже не допускается наличие неизолированных токоведущих частей, а при использовании подключения вилка-вилка мы имеем возможность наличия опасного напряжения на одной из вилок.
    • Эта схема допускает механическую возможность подачи встречного напряжения на генератор, что приведет к выходу его из строя. Это возможно в том случае, если при работающем генераторе, один из домочадцев включит вводной автомат, зная, что появилось напряжение от сети.
  2. Запрещается подключать генератор через распределительный щит с использованием схемы переключения на автоматах. Давайте посмотрим на пример, который нам довелось встретить на практике:

    Неправильная схема подключения генератора

    Опустим комментарии по качеству сборки этого щита. Чем опасна такая схема? При одновременном включении двух автоматов (в данном случае слева внизу “Ввод” и “Внешн.роз и генер”.) мы получаем встречное напряжение на линию генератора, что приводит к его выходу из строя. Включить сразу два автомата может непосвященный в схему член семьи или задумавшийся о смысле жизни хозяин дома. Необходимо использовать трехпозиционные реверсивные рубильники I-0-II (например, ABB OT40F3C)

  3. Категорически нельзя подключать один из выходов генератора на общую нейтральную шину при отсутствии повторного заземления нейтрали в основном щите (схема ТТ) и/или на столбе и/или в шкафу учета. Такое заземление, как правило, отсутствует в старых СНТ или в поселках с нарушением норм прокладки силовых линий. Нарушая это правило, мы на “общественную” нейтраль отдаем опасное напряжение полуфазы с выхода нашего генератора. Это может привести к электротравмам у ваших соседей и работающих на линии электриков. Как определить, есть ли повторное заземление? Заземление нейтрали делается либо наверху столба через вывод арматуры, либо на стальную ленту, которая идёт вдоль столба и уходит в землю. Один из примеров схемы с заземлением нейтрали на столбе и организацией зазмеление по схеме TN-C-S

    Заземление нейтрали во ВРУ

Не рекомендуем:

  1. Заземлять один из выходов генератора на общедомовую шину PE (землю). В случае, если у вас земля “отвалится” (сгниет провод, открутится соединение) опасное напряжение появится на всех заземленных приборах вашего дома.
  2. Подключать бюджетные генераторы на прямую на нагрузку без использования фильтров сетевых помех. Изменение оборотов генератора вызывает сильные помехи и броски напряжение, которые опасны для чувствительного электронного оборудования (автоматика газовых котлов, дорогая бытовая техника).
  3. Использовать трехфазные генераторы мощностью до 10кВт для резервного питания дома. Перекос по фазам приведет к быстрому выходу генератора из строя. Используйте однофазные генераторы со схемой объединения фаз.
  4. Подключать инверторные генераторы на общую нейтральную шину. Это может привести к быстрому выходу генератора из строя.
  5. Пренебрегать правилом заземления самого корпуса генератора.
  6. Использовать неинверторный генератор без глухозаземленной нейтрали одного из его выходов, т.к. это приводит к некорректной работе автоматов диф.защиты (УЗО) и ошибкам в работе фазозависимых котлов.
  7. Использовать для заземления выход генератора, который отключается однополюсным автоматом на его корпусе.

О том, как правильно подключить генератор в сеть (220/380В) загородного дома поговорим позднее.

Задавайте ваши вопросы в комментариях!

Об авторе
Сергей Леднёв

Руководитель комплексных проектов по стабильному и бесперебойному электропитанию. [email protected]

Можно ли увеличить мощность в сети с помощью трансформатора?

Представьте себе повышающий трансформатор. Входные параметры мы пока что рассматривать не будем. А вот выходные!? Повышающие трансформаторы бывают двух типов:

  1. Повышают напряжение но пропорционально уменьшается ток, мощность на выходе та же что и на входе.
  2. Повышают ток и пропорционально уменьшают напряжение мощность на выходе опять такая же что и на входе.

А теперь давайте представим трансформатор у которого две выходные обмотки: одна повышает ток и состоит из 2-3 витков, а вторая повышает напряжение и состоит из нескольких сотен витков.

Вопрос: Каким образом можно объединить высокий ток с высоким напряжением чтобы получилось добиться чтобы в результате получилось увеличение мощности, т.е. высокий ток умножить на высокое напряжение получаем высокую мощность. Достаточно ли просто последовательно или параллельно соединить вторичные обмотки такого трансформатора или же нужно придумать что то хитрее?

Например, получится ли взять ещё один трансформатор, но теперь у него две первичные обмотки. На первой например 5 витков и на неё подаётся высокий ток и на второй 5 витков, но на неё подаётся высокое напряжение. Вторичная обмотка состоит из 20 витков. Получится ли на вторичной обмотке получить объединённую повышенную мощность с двух первичных обмоток посредством не прямой, а магнитной связи, которая присутствует в трансформаторе? Надеюсь что вы внимательно прочитаете мой вопрос и вникнете в его суть перед тем как ответить, вопрос на самом деле интересный. Всем спасибо большое заранее, с нетерпением буду ждать ответов.

P.S.

Любопытство моё было вызвано вопросом существует ли в принципе способ увеличения мощности, ни отдельных составляющих электричества, а мощности в целом. И не обязательно через трансформатор, может быть существуют какие-либо другие способы?

Мощность — повышающий трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Мощность — повышающий трансформатор

Cтраница 1

Мощность повышающих трансформаторов должна быть достаточной для выдачи всей мощности электростанции в сети повышенных напряжений в часы минимума местной нагрузки ( включая выходные дни и ночные часы) за вычетом местной нагрузки. Отступление от этого правила обосновывается технико-экономическими расчетами. При выборе трансформаторов связи ТЭЦ с энергосистемой должны учитываться требования обеспечения надежности питания нагрузок генераторного напряжения.  [1]

Мощность повышающих трансформаторов на электростанции должна обеспечивать выдачу в сеть энергосистемы всей активной и реактивной мощности генератора за вычетом нагрузки собственных нужд. Подстанции напряжением 35 кВ и выше выполняются по соображениям надежности с двумя трансформаторами.  [2]

Мощность повышающего трансформатора 5Т в испытательных установках выбирают в зависимости от наибольшего напряжения установки.  [4]

Число и мощность повышающих трансформаторов зависят от того, будут ли они соединены в блок с генераторами или включены на генераторные шины. В первом случае мощность трансформаторов находится в полном соответствии с мощностью генератора, за вычетом мощности на собственные нужды, если последние снабжаются ответвлением от зажимов генератора.  [5]

Соответственно должны быть выбраны число и мощность повышающих трансформаторов и автотрансформаторов связи.  [7]

Отступление от этого правила возможно лишь в случаях, обоснованных технико-экономическими расчетами. На электростанциях, имеющих нагрузку генераторного напряжения, мощность повышающих трансформаторов выбирают также достаточной для бесперебойного электроснабжения этой нагрузки при выходе из строя наиболее мощного генератора в часы максимума нагрузки. На тепловых электростанциях, входящих в состав энергосистем со значительной долей ( по мощности) гидроэлектростанций, мощность повышающих трансформаторов связи выбирают с учетом возможности снижения нагрузки генераторов тепловых электростанций, например, во время паводков.  [8]

На рис. 3 показана принципиальная схема собственных нужд современной тепловой электростанции. Трансформаторы собственных нужд присоединены непосредственно к шинам генераторного напряжения ( за счет чего снижается мощность повышающих трансформаторов) и питают распределительные устройства собственных нужд блоков. Эти распределительные устройства могут также питаться от других, которые связаны с общестанционным трансформатором собственных нужд, соединенным с районной сетью, чем обеспечивается пусковое и резервное питание. Следует упомянуть, что общестанционные трансформаторы собственных нужд дублированы, что имеет место и в отношении трансформаторов и распределительных устройств низших напряжений. Не исключено, что этот принцип резервирования будет пересмотрен; надежность электрооборудования настолько высока, что риск, связанный с упрощением схемы, незначителен, в то время как снижение капиталовложений может составить около 2 % общей стоимости станции.  [9]

Отступление от этого правила возможно лишь в случаях, обоснованных технико-экономическими расчетами. На электростанциях, имеющих нагрузку генераторного напряжения, мощность повышающих трансформаторов выбирают также достаточной для бесперебойного электроснабжения этой нагрузки при выходе из строя наиболее мощного генератора в часы максимума нагрузки. На тепловых электростанциях, входящих в состав энергосистем со значительной долей ( по мощности) гидроэлектростанций, мощность повышающих трансформаторов связи выбирают с учетом возможности снижения нагрузки генераторов тепловых электростанций, например, во время паводков.  [10]

Отступление от этого правила возможно лишь в случаях, обоснованных технико-экономическими расчетами. На электростанциях, имеющих нагрузку генераторного напряжения, мощность повышающих трансформаторов выбирают также достаточной для бесперебойного электроснабжения этой нагрузки при выходе из строя наиболее мощного генератора в часы максимума нагрузки. На тепловых электростанциях, входящих в состав энергосистем со значительной долей ( по мощности) гидроэлектростанций, мощность повышающих трансформаторов связи выбирают с учетом возможности снижения нагрузки генераторов тепловых электростанций, например, во время паводков.  [11]

Страницы:      1

Повышающий трансформатор переменного тока в

Повышающие и понижающие трансформаторы

До сих пор мы с вами рассматривали трансформаторы, у которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, давая примерно одинаковые уровни напряжения и тока в обоих цепях. Однако, равенство напряжений и токов между первичной и вторичной обмотками трансформатора не является нормой для всех трансформаторов. Если индуктивности двух обмоток имеют разную величину, происходит нечто интересное:

Обратите внимание на то, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт против 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз превышает первичный (0,9962 мА против 0,09975 мА). В этом SPICE моделировании описано устройство, которое в десять раз понижает напряжение и в десять раз повышает ток.

Трансформатор – это очень полезное устройство. С его помощью мы легко можем повысить или понизить напряжение и ток в цепях переменного тока. Появление трансформаторов сделало практической реальностью передачу электроэнергии на большие расстояния. Трансформаторы позволяют уменьшить потери на проводах линий электропередач (соединяющих генерирующие станции с нагрузками) путем повышения переменного напряжения и понижения переменного тока. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) трансформаторы понижают уровни напряжения до более безопасных значений и снижают стоимость применяемого оборудования. Трансформатор, который на выходе (во вторичной обмотке) вырабатывает более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке), называется повышающим трансформатором (его вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная). И наоборот, понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем подается на его вход, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.

Посмотрите еще раз на фотографию, показанную в предыдущей статье:

На поперечном разрезе трансформатора хорошо видно первичную и вторичную обмотки.

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое число витков вторичной обмотки. Он преобразует высокое напряжение и маленький ток в низкое напряжение и большой ток. Благодаря большому току вторичной обмотки, в ней используется провод большого сечения. Первичная обмотка, ток в которой имеет небольшую величину, может быть выполнена из провода меньшего сечения.

Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать по противоположному назначению (подключить вторичную обмотку к источнику переменного напряжения, а первичную обмотку – к нагрузке). В этом случае трансформатор будет выполнять противоположную функцию: понижающий трансформатор будет функционировать как повышающий, и наоборот. Однако, для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из его обмоток должны быть спроектированы под конкретные рабочие диапазоны напряжения и тока (этот вопрос рассматривался в предыдущей статье). Поэтому, при использовании трансформатора по «противоположному» назначению, напряжения и токи его обмоток должны оставаться в исходных конструктивных параметрах. Только в этом случае трансформатор будет эффективен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).

Трансформаторы часто имеют такую конструкцию, что не очевидно, какие провода принадлежат к первичной обмотке, а какие к вторичной. Во избежание путаницы, на многих трансформаторах (в основном импортного производства) используется обозначение «Н» для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), и обозначение «X» для низковольтной обмотки. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с надписью «h2», «h3», «X1» и «X2».

Если вы вспомните, что мощность равна произведению напряжения и тока, то поймете почему напряжение и ток всегда движутся в «противоположных направлениях» (если напряжение увеличивается, то ток уменьшается, и наоборот). Вы так же поймете, что трансформаторы не могут производить энергию, они могут только преобразовывать ее. Любое устройство, которое могло бы произвести больше энергии, чем потребило, нарушило бы Закон сохранения энергии (энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована).

Практическая значимость вышесказанного становится более очевидной, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов, преобразование уровней напряжения и тока могло быть достигнуто только за счет использования установок, содержащих моторы и генераторы:

Установка мотор/генератор иллюстрирует основной принцип трансформатора

В этой установке мотор механически соединен с генератором. Генератор предназначен для получения желаемых уровней напряжения и тока за счет скорости вращения мотора. В то время, как и мотор и генератор являются достаточно эффективными устройствами, использование их в связке не обладает достаточной эффективностью, так что общий КПД установки находится в диапазоне 90% или менее. Кроме того, движущиеся части данных установок подвержены трению и механическому износу, а это, в свою очередь, влияет как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы же, с другой стороны, способны преобразовывать переменное напряжение и ток с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради стоит сказать, что установки мотор/генератор не обязательно являются устаревшими в сравнении с трансформаторами во всех сферах применения. Если трансформаторы явно превосходят моторы/генераторы в преобразовании переменного напряжения и тока, то они не могут преобразовать одну частоту переменного тока в другую, а также преобразовать (сами по себе) постоянное напряжение в переменное или наоборот. Установки мотор/генератор могут все это делать относительно просто, хотя и с некоторыми ограничениями эффективности, описанными выше. Эти установки также обладают уникальным свойством сохранения кинетической энергии: то есть, если по какой-либо причине источник питания мотора мгновенно отключается, его угловой момент (инерция вращательного движения) будет еще некоторое время поддерживать вращение генератора, изолируя тем самым нагрузку (питаемую генератором) от «сбоев» в основной энергосистеме.

При внимательном просмотре цифр в SPICE анализе вы должны увидеть соотношение между коэффициентом трансформации и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная обмотка (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная (10000 Гн против 100 Гн), и что напряжение было понижено с 10 В до 1 В (в 10 раз). Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток. Поскольку обе обмотки трансформатора намотаны вокруг одного и того же сердечника (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на их индуктивность равны, за исключением количества витков в каждой из обмоток. Если мы еще раз взглянем на формулу индуктивности, то увидим, что индуктивность катушки пропорциональна квадрату числа ее витков:

Таким образом, должно быть очевидно, что две обмотки трансформатора в вышеприведенном SPICE моделировании при соотношении их индуктивностей 100 : 1 должны иметь соотношение витков провода 10 : 1, так как 10 в квадрате равно 100. Поскольку соотношение витков соответствует соотношению между первичным и вторичным напряжениями и токами (10 : 1), мы можем сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен соотношению витков провода между первичной и вторичной обмотками.

Повышающее / понижающее действие соотношения витков обмоток в трансформаторе аналогично соотношениям шестеренок в механических редукторных системах, которые преобразуют значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:

Повышающие и понижающие трансформаторы, применяющиеся для распределения электроэнергии, могут иметь гигантские размеры (сопоставимые с размером дома). На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около четырех метров:

Обзор:

  • Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношениями витков первичных и вторичных обмоток.

  • Коэффициент трансформации напряжения равен квадратному корню из отношения индуктивности первичной обмотки к индуктивности вторичной обмотки.

Большинство электрических бытовых устройств работает от сети питания 220 В. Иногда необходимо понизить это напряжение до определенного значения, чтобы подключить низковольтные потребители нагрузки. Такими потребителями могут быть галогенные светильники, низковольтные нагреватели, светодиодные ленты и множество других.

Такое снижение напряжение могут выполнить понижающие трансформаторы, которые приобретают в магазине, или изготавливают самостоятельно. Такие трансформаторы популярны в электротехнике и радиоэлектронике, а также в бытовых условиях.

Особенности конструкции

Основной частью трансформатора выступает ферромагнитный сердечник, на котором расположены две обмотки, намотанные медным проводником. Эти обмотки разделяют на первичную и вторичную, в зависимости от принципа действия. На первичную обмотку подается сетевое напряжение, а с вторичной – снимается пониженное напряжение для потребителей нагрузки.

Обмотки связаны между собой переменным магнитным потоком, который наводится в ферромагнитном сердечнике. Между обмотками нет электрического контакта. Первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная. Поэтому напряжение на выходе понижено.

Обычно понижающие трансформаторы со всеми элементами находятся в корпусе. Однако не все модели его имеют. Это зависит от фирмы изготовителя, а также назначения понижающего трансформатора.

Обозначение на схеме

Принцип действия

Работу понижающего трансформатора можно описать следующим образом. Действие трансформатора основывается на принципе электромагнитной индукции. Напряжение, подключенное на первичную обмотку, образует в ней магнитное поле, которое пересекает витки вторичной обмотки. В ней образуется электродвижущая сила, под действием которой возникает напряжение, отличное от входного напряжения.

Разница в количестве витков первичной и вторичной обмоток определяет разницу между входным и выходным напряжением понижающего трансформатора. В процессе функционирования трансформатора возникают некоторые потери электроэнергии, которые неизбежны, и составляют около 3% мощности.

Чтобы вычислить точные величины параметров трансформатора, нужно сделать определенные расчеты его конструкции. Электродвижущая сила может возникать при подключении трансформатора только к переменному току. Поэтому большинство бытовых электрических устройств работает от сети переменного тока.

Понижающие трансформаторы входят в состав многих блоков питания, стабилизаторов и других подобных устройств. Некоторые модели трансформаторов могут содержать несколько выводов на вторичной обмотке для разных групп соединений. Такие виды приборов стали популярными, так как являются универсальными, и обладают многофункциональностью.

Разновидности

Понижающие трансформаторы имеют различные исполнения, в зависимости от конструкции и принципа действия.

  • Тороидальные . Такой вариант модели трансформатора (рисунок «а») также применяется для незначительных мощностей, имеет сердечник формы в виде тора. Он отличается от других моделей малым весом и габаритами. Применяется в радиоэлектронных устройствах. Его конструкция позволяет достичь более высокой плотности тока, так как обмотка хорошо охлаждается на всем сердечнике, показатели тока намагничивания самые низкие.
  • Стержневые . На рисунке «б» изображен стержневой вид трансформатора, в конструкции которого обмотки охватывают сердечники магнитопровода. Такие модели чаще всего выполняют для средней и большой мощности приборов. Их устройство довольно простое и дает возможность легче изолировать и ремонтировать обмотки. Их преимуществом является хорошее охлаждение, вследствие чего требуется меньше проводников для обмоток.
  • Броневые . В этом виде трансформатора (рисунок «в») магнитопровод охватывает обмотки в виде брони. Остальные параметры идентичны стержневому виду, за исключением того, что броневые трансформаторы в основном выполняют маломощными, так как они имеют меньший вес и цену в сравнении с предыдущим вариантом, из-за простой сборки и меньшего количества катушек.
  • Многообмоточные . Наиболее популярными являются двухобмоточные 1-фазные понижающие трансформаторы.

Для получения нескольких различных величин напряжений от одного трансформатора применяют несколько вторичных обмоток на сердечнике. Эти обмотки разные по числу витков и выдаваемому напряжению.

  • Трехфазные . Такая модель применяется для понижения напряжения трехфазной сети. Такие понижающие трансформаторы применяются не только в промышленности, но и для бытовых нужд.

Они могут быть изготовлены из 3-х однофазных трансформаторов на общем сердечнике. Магнитные потоки всех фаз в сумме равны нулю. Промышленные образцы проходят испытания по определенным параметрам. Результаты испытаний сравнивают с документацией. Если нет соответствия, то трансформатор подлежит выбраковке. 3-фазный трансформатор имеет соединение обмоток по схеме треугольника или звезды. Схема звезды характерна общим узлом выводов всех фаз. Соединение треугольником выполняется последовательной схемой фаз в кольцо.

  • Однофазные . Такие трансформаторы имеют подключение питания от однофазной сети, фаза и ноль поступают на одну первичную обмотку. Принцип их работы аналогичен всем остальным видам трансформаторов. Это наиболее популярный вид устройств.

Основные свойства

Маркировка трансформаторов зависит от его свойств. Основными свойствами понижающих трансформаторов являются:

  • Мощность.
  • Напряжение выхода.
  • Частота.
  • Габаритные размеры.
  • Масса.

Частота тока для разных моделей трансформаторов будет одинаковой, в отличие от других перечисленных характеристик. Габаритные размеры и масса будут больше при повышении мощности модели. Максимальная величина мощности у промышленных образцов понижающих трансформаторов, так же как габаритные размеры и масса.

Напряжение на выходе вторичных обмоток может быть различным, и зависит от назначения прибора. Модели трансформаторов для бытовых нужд имеют малые габариты и вес. Их легко устанавливать и перевозить.

Обмотки трансформатора

Обмотки находятся на магнитопроводе прибора. Ближе к сердечнику располагают низковольтную обмотку, так как ее легче изолировать. Между обмотками укладывают изоляционные прокладки и другие диэлектрики, например электротехнический картон.

Первичная обмотка соединяется с сетью питания переменного напряжения. Вторичная обмотка выдает низкое напряжение и подключается к потребителям электроэнергии. К одному трансформатору можно подключать сразу несколько бытовых устройств.

Для намотки катушек применяют изолированные провода, с изоляцией каждого слоя кабельной бумагой. Проводники бывают различных форм сечения:

  • Круглая.
  • Прямоугольная (шина).

По способу намотки обмотки делят:

  • Концентрические, на стержне.
  • Дисковые, намотанные чередованием.
Достоинства и недостатки

Достоинства

  • Применение понижающих трансформаторов, как в промышленности, так и в домашних условиях можно объяснить необходимостью уменьшения рабочего напряжения до 12 вольт для создания безопасности человека.
  • Другой причиной применения низкого напряжения является нетребовательность трансформаторов к значению входного напряжения, так как они могут функционировать, например, при 110 В, при этом обеспечивая стабильное напряжение на выходе.
  • Компактные размеры.
  • Малая масса.
  • Удобство транспортировки и монтажа.
  • Отсутствие помех.
  • Плавная регулировка напряжения.
  • Незначительный нагрев.

Недостатки

  • Недолгий срок службы.
  • Незначительная мощность.
  • Высокая цена.
Как выбрать понижающие трансформаторы

Торговая сеть электротехнических изделий предлагает модели бытовых понижающих трансформаторов на все случаи жизни. При выборе конкретного устройства, рекомендуется воспользоваться следующими критериями выбора:

  • Величина напряжения на входе. На корпусе устройства обычно есть маркировка входного напряжения 220, либо 380 вольт. Для бытовой сети подходит модель на 220 В.
  • Величина напряжения выхода. Зависит от назначения и применения устройства. Обычно это 12 или 36 вольт, о чем также должна быть маркировка.
  • Мощность устройства. Чтобы правильно подобрать стабилизатор по мощности, нужно сложить мощности всех планируемых к подключению потребителей, и добавить резервное значение 20%.
Эксплуатация и ремонт

Основным условием правильной и надежной эксплуатации понижающего трансформатора является специально оборудованное место для его монтажа и функционирования.

Понижающие трансформаторы необходимо содержать в чистоте, сухом виде, защищать от пыли и влаги. В домашних бытовых условиях для трансформатора используют специальный шкаф или металлический корпус. Заземление для понижающего трансформатора является обязательным условием.

Трансформатор требует периодического обслуживания и ухода, в зависимости от выполняемых им задач и условий эксплуатации.

Чаще всего обслуживание включает в себя следующие работы:

  • Наружный осмотр, очистка от пыли и грязи.
  • Осмотр деталей уплотнения, колец, прокладок, подтяжка клемм.
  • Проверка изоляции на пробой.

В трансформаторе могут появиться неисправности и повреждения обмоток в виде трещин секций катушек. При этом не требуется демонтировать трансформатор. На поврежденную изоляцию накладывают лакоткань. При серьезных неисправностях, связанных с обрывом или коротким замыканием, осуществляют снятие трансформатора и его ремонт в электромастерской.

Трансформатором называют статическое электро­магнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электро­магнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

В общем случае вторичная система переменного тока может отличаться от первичной любыми пара­метрами: значениями напряжения и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой. Наибольшее применение в электротехнических установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии имеют силовые трансформаторы общего применения, посредством которых изменяют значения переменного напряжения и тока. При этом число фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота остаются неизменными.

При рассмотрении вопросов данной лекции мы будем иметь в виду силовые трансформаторы общего применения.

Рассмотрим принцип действия простейшего однофазного трансформатора. Простейший однофазный силовой трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала (обычно листовая электротехническая сталь), и двух обмоток, расположенных на стержнях магнитопровода.

Почему магнитопровод трансформатора выполняют из ферромагнитного материала?

Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока на напряжение U1. К другой обмотке, называемой вторичной подключен потребитель Zн. Первичная и вторичная обмотки трансформатора не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем.

Каково назначение магнитопровода трансформатора?

Магнитопровод, на котором расположены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между обмотками.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции (рис. 2).

Рис. 2. Электромагнитная схема трансформатора

При подключении первичной обмотки трансформа­тора к сети переменного тока напряжением U1 по обмотке начнет проходить переменный ток i1, который создаст в магнитопроводе пе­ременный магнитный по­ток Ф. Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней е2, которую можно пользовать для питания нагрузки. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуцирует в них ЭДС:

В первичной ЭДС самоиндукции:

Во вторичной ЭДС взаимоиндукции:

При подключении нагрузки Zн к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС е2 в цепи этой обмотки создается ток i2, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение U2.

Может ли трансформатор работать на постоянном токе?

Трансформатор — это аппарат переменного тока. Если его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора будет постоянным как по величине, так и по направлению (dФ/dt= 0), поэтому в обмотках трансформатора не будет наво­диться ЭДС электромагнитной индукции, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет передаваться во вторичную.

Каким образом решается задача изменения напряжения, например его повышения, на вторичной обмотке трансформатора?

Задача повышения напряжения решается следующим образом. Любой виток обмотки трансформатора имеет одинаковое напряжение, если на вторичной обмотке увеличить число витков по сравнению с первичной обмоткой, то т.к. витки соединены последовательно напряжение, получаемое на каждом из витков, будет суммироваться. Поэтому, увеличивая или уменьшая количество витков, можно увеличивать или уменьшать напряжение на выходе трансформатора.

Поскольку первичная и вторичная обмотки трансформатора пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф, выражения действующих значений ЭДС можно записать в виде

Поделив одно равенство на другое, получим важный параметр трансформатора – коэффициент трансформации:

,

где k – коэффициент трансформации.

Если цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута (режим холостого хода), то напряжение на зажимах обмотки равно ее ЭДС: U2 = E2, а напряжение источника питания почти полностью уравнове­шивается ЭДС первичной обмотки U1 E1. Следовательно, можно написать, что

,

Отношение токов вторичной и первичной обмоток приближенно равно коэффициенту трансформации, поэтому ток I2 во столько раз увеличивается (умень­шается), во сколько раз уменьшается (увеличивается) U2.

Применяя трансформацию, т. е. повышая напряжение в линии, а затем, снижая его вблизи расположения потребителей, пользуются другим способом снижения потерь: уменьшают ток в линии.

Какое соотношение между активной мощностью и током?

Потери при передаче электроэнергии пропорциональны квадрату силы тока.

Действительно, при повышении напряжения вдвое ток при этом снижается вдвое, а потери уменьшаются в 4 раза. Если напряжение повысить в 100 раз, то потери снизятся в 100 2 , т. е. в 10 000 раз.

Проиллюстрируем это выражение следующим примером. На рисунке приведена схема передачи энергии (рис. 3). Генератор, напряжение на зажимах которого составляет 6,3 кВ, присоединен к первичной обмотке повы­шающего трансформатора. Напряжение на концах вторич­ной обмотки составляет 110 кВ.

Рис. 3. Схема передачи электроэнергии:

1 – генератор; 2 – повышающий трансформатор; 3 – линия электропередачи;

4 – понижающий трансформатор; 5 – потребитель

При этом напряжении происходит передача энергии вдоль линии передачи. Пе­редаваемая мощность пусть составляет 10 000 кВт, сдвиг фаз между током и напряжением отсутствует.

Так как мощности в обеих обмотках одинаковы, то ток в первичной обмотке равен, I=P/U=10000/6,3 = 1590 А, а во вторичной обмотке 10000/110 = 91 А. To же значение будет иметь ток в проводах линии пе­редачи.

Принцип действия трансформатора можно продемонстрировать следующим учебным фильмом: «Принцип действия понижающего трансформатора», «Нагрев воды с помощью траснформатора».

Закрепим пройденный материал, ответив на следующие вопросы.

Принцип действия трансформатора основан на…

законе электромагнитной индукции

Если число витков первичной обмотки трансформатора w1=100, а число витков вторичной обмотки w2=20, определите коэффициент трансформации.

Для ответа недостаточно данных.

Действующее значение ЭДС, индуцируемых в обмотках трансформатора, определяются по формулам

Вывод по первому вопросу: в основе принципа действия трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, поэтому трансформатор является устройством переменного тока. Преобразование напряжения в трансформаторе осуществляется за счет изменения числа витков во вторичной обмотке. Основное назначение трансформатора преобразование электроэнергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения с целью уменьшения капитальных вложений в строительство и эксплуатацию линий электропередачи.

Повышающий трансформатор

: конструкция и принципы работы

Что такое повышающий трансформатор? Трансформатор, используемый для повышения основного напряжения путем поддержания стабильного тока без каких-либо модификаций, представлен как повышающий трансформатор. Этот тип трансформатора в основном используется в случае передающих и производящих электростанций. Этот прибор состоит из двух обмоток, включая первичную и вторичную части. Первичная секция имеет меньше витков по сравнению со вторичной.

Что такое повышающий трансформатор?

Трансформатор является одним из наиболее часто используемых электрических устройств. Это причина, по которой мы можем использовать электрические устройства так, как мы это делаем. Даже невольно вы можете положиться на эти инструменты в своей повседневной жизни. Прежде чем мы перейдем к его приложениям, мы в первую очередь попытаемся получить ответы на два важных вопроса: что такое повышающий трансформатор и как работает повышающий трансформатор?

Любой трансформатор в основном состоит из сердечника и двух обмоток.Две обмотки представлены как первичная и вторичная секции. Повышающий трансформатор преобразует сильноточный низковольтный вход в слаботочный высоковольтный выход, используя принципы магнитной индукции. Переменный электрический поток в первичной части создает переменное магнитное поле в сердечнике. Это, в свою очередь, приводит к возникновению переменного тока во вторичной секции. Если число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, выходное значение будет больше, чем входное напряжение.

Определение

Трансформатор – это статический электрический прибор, используемый для передачи энергии электрического типа между двумя или несколькими сетями. Важной функцией этого устройства является изменение переменного тока от одного напряжения до другого значения. Трансформатор не имеет скользящих компонентов и работает по принципу магнитной индукции.

Модель трансформатора обычно предназначена для повышения напряжения. Как правило, они доступны в двух формах в зависимости от обмотки, а именно повышающего и понижающего типа.Целью повышающего трансформатора является повышение напряжения, в то время как производительность понижающего типа заключается в понижении входного значения. Уровнями трансформатора можно управлять в соответствии с требованиями, такими как ВА, кВА или МВА. В этом посте обсуждается обзор повышающего трансформатора.

Определение повышающего трансформатора (Ссылка: elprocus.com )

Повышающий трансформатор — это форма электрического прибора, который преобразует низкое напряжение (НН) и сильноточный вход первичной части устройства в высокое напряжение (ВН). ) и малотоковый выход на вторичной секции прибора.Обратная сторона этой функции называется понижающим трансформатором.

Как обсуждалось ранее, это устройство представляет собой часть статического электрического оборудования, которое преобразует электрическую энергию в первичной обмотке в магнитную форму в магнитном сердечнике и снова в электричество на вторичной стороне. Согласно этому определению, повышающий трансформатор может использоваться в самых разных случаях в линиях электропередачи и электрических системах.

Что такое повышающий трансформатор? (Ссылка: electric4u.com )

Рабочая частота и стандартная мощность относительно равны на первичной и вторичной сторонах трансформатора, поскольку трансформатор является очень эффективной частью оборудования, в то время как значения тока и напряжения обычно различны.

Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку в электрической сети. Благодаря этим двум основным свойствам трансформатор является наиболее важным компонентом электрической цепи и обеспечивает надежную и экономичную передачу и распределение электроэнергии.

Принцип

Трансформатор может передавать электроэнергию в обоих направлениях, со стороны НН на сторону ВН, а также в обратном направлении. Это основная причина, по которой он может работать как понижающий или повышающий трансформатор.Обе формы трансформатора имеют одинаковую конструкцию и принцип.

Теоретически, мы можем запустить любое устройство как на ступень выше, так и на ступень ниже. Это зависит только от направления потока энергии.

Катушки ВН содержат большее количество витков по сравнению с катушками НН. Провод катушки НН имеет большее поперечное сечение, чем линия ВН, из-за большего значения тока на секции НН. Как правило, катушки НН устанавливаются близко к центру трансформатора, а над ними устанавливаются обмотки ВН.

Коэффициент витков повышающего трансформатора приблизительно связан с коэффициентом напряжения и может быть определен как: \frac{{N}_{P}}{{N}_{S}}

 

, где V P, S — напряжения, а N P, S — номера витков на первичной и вторичной обмотках. разделы соответственно. Первичная обмотка повышающего трансформатора (сторона НН) имеет меньше витков по сравнению со вторичной обмоткой. Это означает, что мощность течет со стороны НН на секцию ВН.Напряжение повышается от входного напряжения до вторичного выходного напряжения.

Конструкция повышающего трансформатора

Конструкция повышающего трансформатора очень проста. Схема повышающего трансформатора состоит из нескольких основных частей. Эта конструкция может быть выполнена с использованием сердечника и обмоток. Нажмите здесь, чтобы полностью увидеть конструкцию этого инструмента.

Сердечник

Моделирование сердечника трансформатора может быть выполнено с использованием вещества с высокой проницаемостью.Это основное вещество позволяет магнитному току течь с меньшими потерями. Материал сердцевины обладает высокой проницаемостью по сравнению с воздухом. Таким образом, это вещество ядра будет ограничивать линии магнитного потока через материал ядра. Таким образом, эффективность трансформатора может быть повышена за счет сокращения отходов трансформатора.

Магнитные части позволяют магнитному току течь через них, а также они приводят к потерям в сердечнике, таким как отходы вихревых токов из-за гистерезиса. Так, для создания магнитных сердечников, подобных кремнистой стали или ферриту, выбирают гистерезисные и низкосоактивные вещества.

Сердечник трансформатора может быть ламинирован, чтобы удерживать отходы вихревых токов на минимально низком уровне, что позволяет свести к минимуму нагрев сердечника. Как только сердечник нагревается, происходит некоторая потеря электроэнергии, и эффективность трансформатора может быть снижена.

Обмотки

Обмотки повышающего трансформатора помогают передавать ток, который вырабатывается в трансформаторе. Эти обмотки обычно сконструированы таким образом, чтобы трансформатор охлаждался и выдерживал условия эксплуатации и испытаний.Плотность катушки в первичной части большая, но она состоит из меньшего количества витков. Точно так же плотность катушки во вторичной секции мала, но содержит огромные витки. Моделирование этого может быть выполнено так, что первичная часть несет меньше энергии по сравнению со вторичной стороной.

В обмотке трансформатора используются медь и алюминий. Здесь цена алюминия меньше по сравнению с медью, но за счет использования меди можно улучшить жизненный цикл трансформатора.В трансформаторе присутствуют различные формы ламинирования, уменьшающие потери вихревых токов, такие как форма EE или тип EI.

Работа повышающего трансформатора?

Ниже представлено символическое изображение повышающего трансформатора. В следующей схеме выходное и входное напряжения представлены как V 2 и V 1, соответственно. Витки на катушках трансформатора Т 1 и Т 2 . Здесь выходная обмотка вторичная, а входная первичная.

Представление повышающего трансформатора (ссылка: elprocus.com )

Выходное значение велико по сравнению с входным значением, поскольку витки катушки на первичной стороне меньше, чем на вторичной. В то время как переменный ток проходит через трансформатор, ток будет трансформироваться в одном направлении, останавливаться и изменять направление, чтобы трансформироваться в другом направлении.

Протекание тока создаст магнитный поток в области обмотки. Направления магнитных полюсов будут меняться, когда ток меняет свое направление.

Напряжение создается в обмотках поперек магнитного поля. Точно так же напряжение будет создаваться на вторичной обмотке, когда она находится в движущемся магнитном потоке, вводимом как эффект взаимной индукции. Следовательно, переменный ток в первичной части создает движущийся магнитный поток, так что напряжение может создаваться на вторичной стороне.

Основное соотношение между напряжением и количеством витков в каждой обмотке можно получить, используя эту формулу повышающего трансформатора на основе его основной схемы.

 

\frac{{V}_{2}}{{V}_{1}}=\frac{{T}_{2}}{{T}_{1}}

 

Где ,

  • ‘В 2 ‘ — напряжение во вторичной обмотке
  • ‘В 1 ‘ — напряжение в первичной обмотке
  • ‘Т 2 ‘ витки на вторичной обмотке
  • ‘Т 2 ‘ 50 106
  • ‘ включает первичную обмотку

Это уравнение трансформатора может помочь вам просто оценить коэффициент трансформации трансформатора и определить, является ли прибор понижающим или повышающим трансформатором.

Наиболее важным применением повышающего типа является устройство повышающего генератора (GSU), используемое на всех электростанциях.

Эти трансформаторы обычно имеют большие коэффициенты трансформации. Значение напряжения, генерируемого при производстве энергии, улучшено и подготовлено для передачи на большие расстояния.

Энергия, вырабатываемая электростанцией, имеет высокие значения тока и низкого напряжения. По форме генерирующей установки устройство ГСУ имеет стандартное первичное значение от 6 до 20 кВ.

Нормативное значение устройства ПГУ на вторичном участке может быть 110 кВ, 220 кВ, 410 кВ по сети электропередачи, присоединенной к вторичной стороне ПГУ. Величина тока на первичной части обычно очень велика и, в зависимости от стандартной мощности трансформатора, может достигать даже 30000 А.

Этот ток не является потенциальным для передачи электроэнергии и должен снижаться за счет потери мощности передачи (RI 2 ). Передача электроэнергии на большие расстояния нецелесообразна.Кроме того, устройство ГСУ также производит гальваническую развязку между электрической сетью и генератором.

Различные факторы повышающего трансформатора

При выборе повышающего трансформатора необходимо проверить несколько различных факторов. Самые важные из них:

  • Рейтинг трансформаторов
  • Трансформаторы
  • Трансформаторы
  • Охлаждающая среда
  • Количество фаз
  • Материал обмоток
  • Материал обмоток
  • Преимущества шага UP Transformer

    Преимущества шагиного трансформатора Перечислены ниже:

    • Использование в коммерческих и жилых местах
    • Быстрый запуск
    • Техническое обслуживание
    • Трансмитчик мощности
    • Эффективность
    • Непрерывная работа
    • Недостатки шага UP-трансформатора

      Недостатки шага вверх трансформатор следующие.

      • Нужна система охлаждения
      • Работа только с переменным током
      • Огромные размеры этих трансформаторов

      Подробнее о Linquip

      Типы трансформаторов: Статья о том, чем трансформаторы отличаются по конструкции и дизайну

      Применение Step up Transformer

      Теперь, когда мы понимаем, как работает повышающий трансформатор, давайте кратко рассмотрим его основные области применения. Важные применения повышающего трансформатора в реальной жизни представлены ниже:

      Распределение электроэнергии

      Производимая электрическая энергия должна преодолевать мили, прежде чем она достигнет нашего дома.Поскольку условия, как правило, не идеальны, в этом направлении происходит растрата энергии. Эти потери напрямую связаны с квадратом тока, протекающего по линиям (RI 2 ). Мощность создаваемого электричества является произведением низкого напряжения и высокого тока. Потери, которые возникнут в результате, сделают непрактичной передачу электроэнергии в какой-либо регион, который находится далеко от источника генерации.

      В этом случае повышающий трансформатор может преобразовать этот низковольтный вход в слаботочный высоковольтный выход.Тогда этот выход не будет страдать от таких высоких потерь. Это делает трансформаторы важным компонентом распределительной сети.

      Повышающий трансформатор в системе распределения электроэнергии (Ссылка: vietnamtransformer.com )

      Пусковые электроприборы

      Несмотря на то, что преобразуемая электроэнергия имеет высокое напряжение, оно понижается, когда подается в наш дом. Однако это делается для того, чтобы сделать его пригодным для общего использования; существуют специальные устройства, такие как микроволновые печи, электродвигатели, рентгеновские аппараты и т. д.которые требуют высокого напряжения для запуска.

      Повышающее устройство используется для преобразования существующего источника питания в подходящее напряжение. Это устройство обычно доступно как часть самого прибора. Хотя для некоторых устройств, таких как рентгеновские аппараты, иногда требуется внешний трансформатор.

      Другие области применения повышающих трансформаторов приведены ниже:

      • Эти устройства применяются в электронных системах, таких как стабилизаторы и инверторы, для регулирования напряжения от низкого до высокого.
      • Используются для распределения электроэнергии.
      • Применяются для изменения высокого напряжения в сети передачи, которое вырабатывается генератором.
      • Эти трансформаторы также используются для питания электродвигателя, духовки и т. д.
      • Они используются для повышения мощности электронных устройств.
      • Небольшое повышающее устройство можно использовать в электронных устройствах, где требуется повышение напряжения. Но в настоящее время в современных электронных приборах чаще используются силовые электронные сети из-за меньшего веса и габаритов.
      • Гигантское повышающее устройство используется в качестве трансформатора GSU для повышения вырабатываемой энергии до более высокого значения напряжения для эффективной передачи электроэнергии.

      Для устройств, произведенных в другой стране

      Например, в Канаде ограничением источника питания является источник 120 В, 60 Гц. Хотя, это не универсальная сумма. В некоторых регионах есть свои ограничения. Если мы купим какой-либо электрический инструмент в стране, он будет изготовлен в соответствии с характеристиками этой страны.В случае, если мы приобрели какое-либо электрическое устройство из региона, где основное напряжение выше 120 В, нам потребуется использовать повышающий трансформатор для изменения напряжения до уровня, необходимого для устройства.

      Выбор лучшего трансформатора

      Как видно из его использования, повышающее устройство является неотъемлемым компонентом нашей жизни. Иногда его применение может быть очевидным, например, в линиях распределения электроэнергии, а иногда оно может быть не столь очевидным. Но независимо от того, считаем мы это или нет, он отвечает за бесперебойную работу всех электрических инструментов.

      Таким образом, нам нужно получить повышающий трансформатор от надежного производителя с соответствующим послужным списком. Если вы хотите выбрать лучший повышающий трансформатор, то вам обязательно нужно подумать о том, чтобы приобрести его у таких конструкторов.

      Резюме

      Итак, это все о концепции повышающего трансформатора. Производительность повышающей формы заключается в повышении напряжения, а также в снижении силы тока. В этом типе количество витков во вторичной части больше, чем в первичной.Поэтому провод в первичной обмотке прочный по сравнению со вторичной стороной. Эти устройства необходимы в сетях передачи и производства электроэнергии, поскольку они передают энергию в отдаленные регионы.

      Разница между повышающим и понижающим трансформаторами

      Трансформатор представляет собой статическое устройство, которое передает переменный ток от цепи к цепи с одной и той же частотой, но уровень напряжения обычно меняется. По экономическим причинам электрическая энергия должна передаваться при высоком напряжении, а с точки зрения безопасности она должна использоваться при низком напряжении.Это увеличение напряжения передачи и снижение напряжения для использования могут быть достигнуты только с использованием повышающего трансформатора и понижающего трансформатора.

       

      Основное различие между повышающим и понижающим трансформаторами заключается в том, что повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение, а понижающий трансформатор снижает выходное напряжение.

       

      Содержание

      1. Сравнительная таблица

      2. Определение

      3.Ключевые отличия

      4. Укажите на запоминание

      1. Сравнительная таблица


      Старший №
      Повышающий трансформатор Понижающий трансформатор
      1 Выходное напряжение повышающего трансформатора больше напряжения источника. Выходное напряжение понижающего трансформатора меньше напряжения источника.
      2    Обмотка НН трансформатора является первичной, а обмотка ВН — вторичной.    Обмотка ВН трансформатора является первичной, а обмотка НН — вторичной.
      3 Вторичное напряжение повышающего трансформатора больше, чем его первичное напряжение.     Вторичное напряжение понижающего трансформатора меньше его первичного напряжения.
      4 Количество витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной обмотке.     Число витков в первичной обмотке больше, чем во вторичной обмотке.
      5     Первичный ток трансформатора больше вторичного тока.     Вторичный ток больше первичного.
      6     Повышающий трансформатор обычно используется для передачи электроэнергии.Генераторный трансформатор на электростанции является одним из примеров повышающего трансформатора. В электрораспределении используется понижающий трансформатор. Трансформатор в жилом поселке — один из примеров понижающего трансформатора.

       

      2. Определение

      а. Повышающий трансформатор

      Повышающий трансформатор представляет собой тип трансформатора с функцией преобразования низкого напряжения (НН) и высокого тока на первичной стороне трансформатора в высокое напряжение (ВН) и низкое значение тока на вторичной стороне трансформатора.

      б. Понижающий трансформатор

      Понижающий трансформатор — это тип трансформатора, который преобразует высокое напряжение (ВН) и малый ток на первичной стороне трансформатора в низкое напряжение (НН) и высокое значение тока на вторичной стороне трансформатора.

      3. Основное различие между повышающим трансформатором и понижающим трансформатором

      — Когда выходное (вторичное) напряжение больше, чем входное (первичное) напряжение, это называется повышающим трансформатором.Для сравнения, выходное (вторичное) напряжение понижающего трансформатора меньше.

       

      — В повышающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является первичной обмоткой, а обмотка высокого напряжения — вторичной обмоткой. Напротив, в понижающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является вторичной обмоткой.

       

      — В повышающем трансформаторе ток и магнитное поле меньше развиваются на вторичной обмотке, а на первичной она возрастает. Напротив, в понижающем трансформаторе напряжение вторичной обмотки ниже из-за сильного тока и магнитного поля.

       

      * Примечание 1: Электрический ток пропорционален магнитному полю.

       

      * Примечание 2: Согласно закону Ома, напряжение пропорционально силе тока. Если мы увеличим напряжение больше, чем сила тока также будет увеличиваться, но в трансформаторе для передачи того же количества электроэнергии, если мы увеличим напряжение, то сила тока уменьшится и наоборот. Таким образом, мощность на выводах передачи и приема трансформатора постоянна.

       

      — В повышающем трансформаторе первичная обмотка состоит из толстого медного провода с изоляцией, а вторичная — из тонкого медного провода с изоляцией.Напротив, в понижающем трансформаторе высокий выходной ток приводит к тому, что для изготовления вторичной катушки используется толстая изолирующая медь.

       

      *Примечание 3: Толщина проводов зависит от способности электрического тока течь по ним.

       

      — Повышающий трансформатор увеличивает напряжение с 220В до 11кВ и выше, а понижающий трансформатор снижает напряжение с 440-220В, 220-110В или 110-24В, 20В, 10В.

      4. Укажите на запоминание

      Один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего или понижающего трансформатора.Это зависит от того, как он подключен в цепи. Если входное питание подается на низковольтную обмотку, она становится повышающим трансформатором. С другой стороны, если входная мощность подается на обмотку высокого напряжения, трансформатор становится понижающим.

       

       

       

       

       

       

       

      Работа, конструкция, выгоды и использование

      Электрические трансформаторы должны быть признаны наиболее важными разработками в индустриальную эпоху наряду с другими открытиями проточной воды, газового освещения и энергии пара.Название указывает на то, что трансформатор используется для преобразования электрической энергии с более высокого уровня на более низкий уровень. Существует множество типов трансформаторов, разработанных для работы с различными уровнями напряжения, например, понижающий и повышающий трансформатор .

      По мере того, как изо дня в день совершенствуются изобретения, происходят изменения и разработки в области трансформаторов. Поскольку существует много типов трансформаторов, сегодня в этой статье будет рассказано о повышающем трансформаторе, его подробной теории, назначении, преимуществах и использовании.

      Что такое повышающий трансформатор?

      Повышающий трансформатор — это тип силового распределительного трансформатора, в котором токи вторичной обмотки больше, чем токи первичной обмотки. Поскольку устройство повышает уровень напряжения, это называется повышающим трансформатором. Он уменьшает выходной ток, чтобы поддерживать одинаковые уровни входной и выходной мощности.

      Принимая во внимание, что другие факторы, такие как уровни номинальной мощности и рабочей частоты, почти одинаковы на обеих сторонах обмоток по той причине, что трансформатор очень эффективен, когда уровни напряжения и тока обычно различаются.

      Это устройство обеспечивает гальваническую развязку электрических систем, и благодаря этим характеристикам повышающий трансформатор имеет большее значение и обеспечивает надежную передачу. Схема повышающего трансформатора — это

      Схема повышающего трансформатора

      Теоретически трансформатор может работать как повышающий, так и понижающий, и зависит от направления потока энергии. По сравнению с обмотками НН, обмотки ВН больше, тогда как площадь поперечного сечения обмотки НН больше, чем у ВН.Это связано с тем, что обмотки НН проводят больший ток. Как правило, обмотки низкого напряжения располагаются рядом с секцией сердечника трансформатора, а обмотки высокого напряжения наматываются на нее.

      Это основная теория повышающего трансформатора .

      Формула для коэффициента трансформации представлена ​​в следующем виде: прямо пропорциональна коэффициенту напряжения. Это также показывает, что существует поток энергии от стороны низкого напряжения к стороне высокого напряжения.Уровень напряжения повышается от входного до выходного напряжения.

      Чтобы получить формулу повышающего трансформатора для выходного напряжения, вышеприведенное уравнение можно преобразовать и получить как

      VS = (N S * V P )/N P

      Конструкция повышающего трансформатора

      Конструкция повышающего трансформатора очень проста. Он имеет несколько основных частей, таких как секции сердечника и обмотки. Эти детали описаны ниже:

      Сердечник

      Конструкция секции сердечника может быть выполнена с использованием материала с высокой проницаемостью.Использование сердечника в устройстве позволяет потоку магнитного тока иметь минимальные потери, такие как потери на вихревые токи из-за гистерезиса. Поскольку уровни проницаемости ядра больше, чем у воздуха, это ограничивает линии магнитного потока через вещество ядра. Это связано с тем, что для создания магнитных сердечников выбраны элементы с минимальной соактивностью и гистерезисом, а также ферритовые вещества и кремнистая сталь. Таким образом, эффективность трансформатора может быть увеличена за счет уменьшения потерь трансформатора.

      Секция сердечника трансформатора также может быть намотана, чтобы удерживать потерю вихревых токов на меньшем уровне, чтобы можно было уменьшить нагрев сердечника. При нагреве сердечника потери электроэнергии будут меньше, а КПД трансформатора может быть сведен к минимуму.

      Обмотки

      Обмотки повышающего трансформатора помогают передавать ток, развивающийся в трансформаторе. Обмотки обычно предназначены для охлаждения трансформатора и подходят для условий испытаний и функциональности.Несмотря на то, что плотность катушки в первичной части больше, количество витков в ней меньше. Точно так же плотность катушки во вторичной секции узкая и имеет больше витков. Конструкция обмоток может быть выполнена таким образом, чтобы первичная часть содержала минимальную энергию по сравнению со вторичной частью. Повышающий трансформатор , символ , представлен следующим образом:

      Символ

      Материал обмотки трансформатора изготовлен из алюминия и меди.Поскольку стоимость алюминия не выше, чем у меди, но использование медного материала может увеличить срок службы трансформатора. Существуют различные виды ламинирования, чтобы свести к минимуму отходы вихревых токов, такие как EI или EE.

      Меры предосторожности
      • Если есть вероятность возгорания в устройстве, необходимо быстро отключить шнур питания. магнит и притягивает магнитные устройства
      • Только эксперименты должны проводиться под строгим руководством и опытом

      Работа повышающего трансформатора

      В этом разделе объясняется функция повышающего трансформатора. В схеме, показанной ниже, напряжения на входной и выходной секциях даны как V 1 и V 2 , а витки катушки на первичной и вторичной обмотках даны как T 1 и T 2 . Поскольку витков катушки больше во вторичной обмотке, выходное значение больше только во вторичной части. Поскольку через все устройство протекает переменный ток, то преобразование тока, протекающего в одном направлении, изменяется в другом направлении.

      Протекание тока имеет тенденцию создавать магнитный поток в области обмотки, и направление магнитного полюса изменяется при изменении пути протекания тока.Во вторичной обмотке будет генерироваться напряжение, когда она будет помещена вблизи движущегося магнитного потока. Таким образом, переменный ток в первичной части создает движущийся магнитный поток, и, таким образом, во вторичной обмотке происходит генерация напряжения.

      Важнейшей целью повышающего трансформатора является повышение мощности генератора, который является компонентом GSU, который используется почти на всех электростанциях. Эти устройства имеют более высокие значения коэффициента поворота. Генерация напряжения во время производства энергии может быть улучшена и использована для передачи на большие расстояния.Эта произведенная энергия имеет более высокие значения тока и минимального напряжения,

      Согласно данным, собранным с электростанции, стандартное первичное значение устройства GSU находится в диапазоне от 6 до 20 кВ, тогда как стандартное вторичное значение находится в диапазоне от 110 кВ до 410 кВ. на основе сети электропередачи, которая связана со вторичным участком ПГУ. Исходя из типичной мощности трансформатора, значение тока на первичной стороне больше и может находиться в диапазоне почти 30000 ампер. В настоящее время это не представляется возможным для энергетического вещания, и его необходимо свести к минимуму из-за потерь мощности передачи, которые составляют RI 2 .Кроме того, устройства GSU даже создают гальваническую развязку между генератором и электрической системой.

      Преимущества и недостатки

      Преимущества повышающего трансформатора :

      1. Повышающие трансформаторы в основном используются в силовых передачах запускается быстро и не требует более раннего времени загрузки.
      2. Ступенчатые трансформаторы увеличивают значение напряжения и уменьшают ток.Это, наконец, снижает значение сопротивления передачи. Таким образом, для передачи данных на большие расстояния эти устройства являются идеальным и менее экономичным выбором.

      Недостатки:

      1. Поскольку повышающие трансформаторы работают непрерывно, им требуется стабильная система охлаждения, а также регулярное техническое обслуживание
      2. Он работает только для переменного тока для повышения уровня напряжения.Таким образом, поскольку они не работают для постоянного тока
      3. Размер трансформатора огромен
      Влияющие факторы

      При выборе повышающего трансформатора следует учитывать несколько факторов, поскольку они оказывают огромное влияние на производительность устройства и уровни эффективности . Когда выбраны неправильные спецификации, это может привести к огромным осложнениям. Итак, коэффициенты:

      • Количество фаз, присутствующих на первичной и вторичной обмотках
      • Охлаждающая среда, используемая в устройстве
      • Материал, используемый для изготовления обмоток
      • Номинальные уровни трансформатора
      • КПД уровни

      Применение

      Основные области применения повышающего трансформатора объясняются следующим образом: распределение электроэнергии

    • Повышающие трансформаторы также применяются для изменения значений высокого напряжения в сетях передачи, которые генерируются генераторами переменного тока
    • Также используются для работы микроволновых печей и электродвигателей
    • Используются для усиления электронного оборудования
    • Огромная силовая установка устройства используются в качестве трансформаторов ГСУ для ступенчатого Поднимите генерируемую энергию до более высокого уровня напряжения, что позволит повысить эффективность и производительность трансформатора.

    Это подробная концепция повышающего трансформатора.В этой статье представлен четкий анализ работы, конструкции, назначения, применения, использования и недостатков повышающего трансформатора. Кроме того, знаете, как выбрать лучший повышающий трансформатор и каковы его характеристики?

    3 шт. Перевернутый повышающий генератор высокого напряжения Модуль катушки дугового зажигания Комплект высокочастотного трансформатора 15 кВ — Совместимые с Arduino комплекты и наборы для самостоятельной сборки —


    • Убедитесь, что он подходит, введя номер модели.
    • В комплект входят: 3 катушки повышения напряжения 15KVE-1 | Резистор 3 x 120 Ом | 3 х 107 диодов | 3 выделенных триода | 3 х радиатор | 3 винта | 3 х маленький переключатель | 3 штыревых контакта
    • Входное напряжение: 3,7–4,2 В
    • Входной ток: ≤ 2 А
    • Выходное напряжение: ≤ 15 кВ
    • Выходной ток: ≤ 0,4 А
    › Подробнее о продукте

    GENERATOR STEP-UP TRANSFORMER Примеры статей

    Относящиеся к

    GENERATOR STEP-UP TRANSFORMER

    Развязанный медный подконтур голосового класса Развязанный подконтур Распределение — сетевой кабель внутри здания (aka вертикальный кабель) 900 Частотный спектр и разделитель пространства 3.2.1 BellSouth предоставит компании Momentum доступ к высокочастотному спектру следующим образом:

    Разделение каналов (мультиплексирование) UC) предоставляет дополнительную возможность мультиплексирования, которая позволяет сетевым элементам DS1 (1,544 Мбит/с), DS3 (44,736 Мбит/с) или STS-1 (51,84 Мбит/с) мультиплексировать или распределять каналы в центральном офисе BellSouth.Разделение каналов может быть выполнено с помощью мультиплексора или цифровой системы кросс-коммутации по усмотрению BellSouth. После установки UC компания NewPhone может запросить активацию канала на канальном объекте, а BellSouth подключит запрошенные объекты через COCI. COCI должен быть совместим с устройством меньшей мощности и заказывать вместе с устройством меньшей мощности. Эта услуга доступна, как определено в NECA 4.

    Плата за доступ к архитектуре подключения группы соединительных линий 8.2.1 Если компания Reconex решит передать тандем доступа Verizon, компания Reconex должна назначить NPA/NXX компании Reconex для поддержки того же тандема доступа Verizon, что и Verizon NPA/NXX, обслуживающий тот же тарифный центр, который указан в LERG.

    Предоставление шлейфов с использованием интегрированных операторов цифровых шлейфов 2.6.1 В тех случаях, когда ECI запросила несвязанный шлейф, а BellSouth использует системы с интегрированными операторами цифрового шлейфа (IDLC) для предоставления местного обслуживания конечному пользователю, а BellSouth располагает подходящим альтернативным оборудованием, BellSouth предоставит ECI такие альтернативные объекты.Если подходящее альтернативное средство недоступно, то, насколько это технически осуществимо, BellSouth предоставит ECI альтернативные механизмы (например, шпильки).

    Необъединенные комбинации сетевых элементов 4.1 Для целей настоящего раздела ссылки на «объединенные в настоящее время» сетевые элементы означают, что конкретные сетевые элементы, запрошенные NewPhone, фактически уже объединены BellSouth в сети BellSouth. Ссылки на «

    Несинхронная генерация Заказчик по присоединению должен спроектировать свой Малый генерирующий объект таким образом, чтобы поддерживать комбинированную подачу электроэнергии при постоянной номинальной выходной мощности на стороне высокого напряжения генераторной подстанции при коэффициенте мощности в диапазоне 0.95, ведущий к отставанию 0,95, если только NYISO или Владелец линии электропередач, в районе электропередачи которого соединяются малые генерирующие объекты, не установили другой диапазон коэффициента мощности, который применяется ко всем аналогичным образом расположенным асинхронным генераторам в зоне управления или районе электропередачи (если применимо). на сопоставимой основе в соответствии с Надлежащей практикой полезности. Этот стандарт диапазона коэффициента мощности должен быть динамическим и может быть выполнен с использованием, например, силовой электроники, предназначенной для обеспечения этого уровня реактивной мощности (принимая во внимание любые ограничения, связанные с уровнем напряжения, фактической выходной мощностью и т. д.).) или фиксированные и переключаемые конденсаторы, или их комбинация. Это требование должно применяться только к вновь подключаемым асинхронным производителям, которые еще не подписали Соглашение об исследовании объектов по состоянию на 21 сентября 2016 г. желает предоставить, как указано в Приложении B. BellSouth должна предоставить следующие локальные интерфейсы коммутации:

    Разделение линии инициализации и пространство для разделителя Data LEC, Voice CLEC или BellSouth могут предоставить разделитель.Когда разветвитель принадлежит MCI или ее уполномоченному агенту, для разделения линии требуется следующее: неразработанный аналоговый контур от обслуживающего центра проводов до NID в местоположении клиента; перекрестное соединение словосочетаний, соединяющее цикл с пространством словосочетаний; второе кросс-соединение коллокации из пространства коллокаций, соединенного с голосовым портом; активация линии высокочастотного спектра и разветвитель. Если разветвитель принадлежит компании BellSouth, для разделения линии требуется следующее: незапроектированный аналоговый шлейф от обслуживающего проводного центра до NID в месте нахождения клиента с назначением портов CFA и разветвителя, а также перекрестное соединение из пространства коллокации, подключенного к голосовому каналу. порт.

    Запуск и синхронизация В соответствии с взаимоприемлемыми процедурами Застройщика и Владельца соединительной линии, Разработчик несет ответственность за надлежащую синхронизацию Крупного генерирующего объекта с системой электропередачи штата Нью-Йорк в соответствии с NYISO и Соединительной передачей. Процедуры и требования владельца.

    20.2 Двигатели, генераторы и трансформаторы. Физика

    Электродвигатели, генераторы и трансформаторы

    Как мы узнали ранее, на проводник с током в магнитном поле действует сила — вспомним F=IℓBsinθF=IℓBsinθ .Электродвигатели, которые преобразуют электрическую энергию в механическую, являются наиболее распространенным приложением магнитной силы на проводах с током. Двигатели состоят из проволочных петель в магнитном поле. Когда ток проходит через петли, магнитное поле оказывает на петли крутящий момент, который вращает вал. При этом электрическая энергия преобразуется в механическую работу. На рис. 20.23 показан схематический чертеж электродвигателя.

    Рисунок 20.23 Крутящий момент в токовой петле.Вертикальная проволочная петля в горизонтальном магнитном поле прикреплена к вертикальному валу. Когда ток проходит через проволочную петлю, на нее действует крутящий момент, заставляющий вращать вал.

    Давайте рассмотрим силу, действующую на каждый сегмент петли на рис. 20.23, чтобы найти крутящие моменты, возникающие вокруг оси вертикального вала, — это приведет к полезному уравнению для крутящего момента в петле. Мы считаем, что магнитное поле является однородным по всей прямоугольной петле, которая имеет ширину 90 675 w 90 266 и высоту ℓ, ℓ, как показано на рисунке.Сначала рассмотрим силу, действующую на верхний сегмент петли. Для определения направления силы воспользуемся правилом правой руки. Ток идет слева направо внутрь страницы, а магнитное поле идет слева направо в плоскости страницы. Согните правые пальцы от текущего вектора к вектору магнитного поля, и ваш правый большой палец указывает вниз. Таким образом, сила на верхнем сегменте направлена ​​вниз, что не создает крутящего момента на валу. Повторение этого анализа для нижнего сегмента — пренебрегая небольшим зазором, где выходят провода — показывает, что сила на нижнем сегменте направлена ​​вверх, снова не создавая крутящего момента на валу.

    Рассмотрим теперь левый вертикальный сегмент петли. Снова используя правило правой руки, мы находим, что сила, действующая на этот сегмент, перпендикулярна магнитному полю, как показано на рис. 20.23. Эта сила создает крутящий момент на валу. Повторение этого анализа на правом вертикальном сегменте петли показывает, что сила на этом сегменте направлена ​​в направлении, противоположном силе на левом сегменте, таким образом создавая равный крутящий момент на валу. Таким образом, общий крутящий момент на валу вдвое превышает крутящий момент на одном из вертикальных сегментов петли.

    Чтобы найти величину крутящего момента при вращении проволочной петли, рассмотрите рис. 20.24, на котором показан вид проволочной петли сверху. Напомним, что крутящий момент определяется как τ=rFsinθ,τ=rFsinθ, где F — приложенная сила, r — расстояние от оси вращения до места приложения силы, а θ — угол между r и Ф . Обратите внимание, что при вращении петли ток в вертикальных сегментах петли всегда перпендикулярен магнитному полю.Таким образом, уравнение F=IℓBsinθF=IℓBsinθ дает величину силы на каждом вертикальном сегменте как F=IℓB.F=IℓB. Расстояние r от вала до места приложения этой силы равно w /2, поэтому крутящий момент, создаваемый этой силой, равен

    τsegment=rFsinθ=w/2IℓBsinθ=(w/2)IℓBsinθ.τsegment=rFsinθ=w/2IℓBsinθ=(w/2)IℓBsinθ.

    20.10

    Поскольку есть два вертикальных сегмента, общий крутящий момент в два раза больше, или

    τ=wIℓBsinθ.τ=wIℓBsinθ.

    20.11

    Если у нас есть многократная петля с 90 675 Н 90 266 витками, мы получаем 90 675 Н 90 266 крутящего момента, умноженного на одиночную петлю.Используя тот факт, что площадь петли равна A=wℓ;A=wℓ; выражение для крутящего момента становится равным

    τ=NIABsinθ.τ=NIABsinθ.

    20.12

    Это крутящий момент на петле с током в однородном магнитном поле. Можно показать, что это уравнение справедливо для петли любой формы.

    Рис. 20.24. Вид сверху на проволочную петлю с рис. 20.23. Магнитное поле создает силу F на каждом вертикальном сегменте проволочной петли, которая создает крутящий момент на валу.Обратите внимание, что токи Iin и IoutIin и Iout имеют одинаковую величину, потому что они оба представляют ток, протекающий в проводной петле, но IinIin течет в страницу, а IoutIout выходит из страницы.

    Из уравнения τ=NIABsinθ,τ=NIABsinθ видно, что крутящий момент равен нулю, когда θ=0,θ=0. По мере вращения проволочной петли крутящий момент увеличивается до максимального положительного крутящего момента wℓBwℓB, когда θ=90°.θ=90°. Затем крутящий момент снова уменьшается до нуля по мере того, как проволочная петля поворачивается до θ=180°.θ=180°.От θ=180°, θ=180° до θ=360°, θ=360°, крутящий момент отрицательный. Таким образом, крутящий момент меняет знак каждые пол-оборота, поэтому проволочная петля будет совершать возвратно-поступательные колебания.

    Чтобы катушка продолжала вращаться в том же направлении, ток меняется на противоположный, когда катушка проходит через θ=0 и θ=180°, θ=0 и θ=180° с помощью автоматических переключателей, называемых щетками , как показано на рис. 20.25.

    Рисунок 20.25 (a) Поскольку угловой момент катушки переносит ее через θ = 0, θ = 0, щетки меняют направление тока, и крутящий момент остается по часовой стрелке.(b) Катушка непрерывно вращается по часовой стрелке, при этом ток меняется на противоположное каждые пол-оборота, чтобы поддерживать крутящий момент по часовой стрелке.

    Рассмотрим теперь, что произойдет, если мы запустим двигатель в обратном направлении; то есть мы прикрепляем ручку к валу и механически заставляем катушку вращаться в магнитном поле, как показано на рис. 20.26. Согласно уравнению F=qvBsinθF=qvBsinθ, где θθ — угол между векторами v→v→ и B→—зарядыB→, заряды в проводах петли испытывают магнитную силу, поскольку они движутся в магнитном поле.Снова используя правило правой руки, когда мы сгибаем пальцы от вектора v→v→ к вектору B→B→, мы обнаруживаем, что заряды в верхнем и нижнем сегментах испытывают силу, перпендикулярную проводнику, которая не вызывает ток . Однако заряды в вертикальных проводах испытывают силы, параллельные проводу, в результате чего ток течет по проводу и через внешнюю цепь, если она подключена. Такое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую, называется генератором.

    Рисунок 20.26 Когда эта катушка поворачивается на одну четвертую оборота, магнитный поток Φ изменяется от своего максимума до нуля, индуцируя ЭДС, которая пропускает ток через внешнюю цепь.

    Поскольку ток индуцируется только в боковых проводах, мы можем найти ЭДС индукции, рассматривая только эти провода. Как поясняется в книге «Наведенный ток в проводе», ЭДС движения в прямом проводе, движущемся со скоростью 90 675 v 90 266 через магнитное поле 90 675 B 90 266, равна E=Bℓv, E=Bℓv, где скорость перпендикулярна магнитному полю.В генераторе скорость составляет угол θθ с B (см. рис. 20.27), поэтому составляющая скорости, перпендикулярная B , равна vsinθ.vsinθ. Таким образом, в этом случае ЭДС, индуцированная на каждом вертикальном отрезке провода, равна E=Bℓvsinθ, E=Bℓvsinθ, и они имеют одинаковое направление. Суммарная ЭДС вокруг контура тогда равна

    E=2Bℓvsinθ.E=2Bℓvsinθ.

    20.13

    Хотя это выражение справедливо, оно не дает ЭДС как функцию времени. Чтобы найти, как изменяется ЭДС во времени, предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью ω.ω. Угол θθ связан с угловой скоростью соотношением θ=ωt, θ=ωt, так что

    E=2Bℓvsinωt.E=2Bℓvsinωt.

    20,14

    Напомним, что тангенциальная скорость v связана с угловой скоростью ωω соотношением v=rω.v=rω. Здесь r=w/2r=w/2, так что v=(w/2)ωv=(w/2)ω и

    E=2Bℓ(w2ω)sinωt=Bℓwωsinωt.E=2Bℓ(w2ω)sinωt=Bℓwωsinωt.

    20,15

    Заметив, что площадь петли равна A=ℓwA=ℓw и учитывая N проволочных петель, находим, что

    E=NABωsinωtE=NABωsinωt

    20.16

    – ЭДС индукции в генераторной катушке Н витков и площадью А , вращающейся с постоянной угловой скоростью ωω в однородном магнитном поле В . Это также может быть выражено как

    E=E0sinωtE=E0sinωt

    20,17

    где

    — максимальная (пиковая) ЭДС.

    Рис. 20.27 Мгновенная скорость вертикальных отрезков проволоки составляет угол θθ с магнитным полем. Скорость показана на рисунке зеленой стрелкой, указан угол θθ.

    На рис. 20.28 показан генератор, подключенный к лампочке, и график зависимости ЭДС от времени. Обратите внимание, что ЭДС колеблется от положительного максимума E0E0 до отрицательного максимума -E0.-E0. Между ними ЭДС проходит через ноль, что означает, что в эти моменты через лампочку протекает нулевой ток. Таким образом, лампочка на самом деле вспыхивает и гаснет с частотой 2 f , потому что за период приходится два пересечения нуля. Поскольку переменный ток, подобный этому, используется в домах по всему миру, почему мы не замечаем мерцание света? В США частота переменного тока составляет 60 Гц, поэтому лампочки мигают с частотой 120 Гц.Это быстрее, чем частота обновления человеческого глаза, поэтому вы не замечаете мерцания огней. Кроме того, другие факторы препятствуют столь быстрому включению и выключению различных типов лампочек, поэтому светоотдача 90 675 немного сглажена по сравнению с 90 266.

    Рис. 20.28 ЭДС генератора передается на лампочку с показанной системой колец и щеток. На графике показана зависимость ЭДС генератора от времени. E0E0 – пиковая ЭДС. Период равен T=1/f=2π/ω, T=1/f=2π/ω, где f – частота вращения катушки в магнитном поле.

    Виртуальная физика

    Генератор

    Используйте эту симуляцию, чтобы узнать, как работает электрический генератор. Управляйте подачей воды, которая заставляет водяное колесо вращать магнит. Это индуцирует ЭДС в соседней проволочной катушке, которая используется для зажигания лампочки. Вы также можете заменить лампочку вольтметром, который позволяет увидеть полярность напряжения, которая меняется с положительной на отрицательную.

    Проверка захвата

    Установите количество проволочных петель равным трем, силу стержневого магнита примерно на 50 процентов и площадь петли на 100 процентов.Обратите внимание на максимальное напряжение на вольтметре. Предполагая, что одно основное деление вольтметра равно 5 В, каково максимальное напряжение при использовании только одной проволочной петли вместо трех проволочных?

    1. 5 В
    2. 15 В
    3. 125 В
    4. 53 В

    В реальной жизни электрические генераторы выглядят совсем иначе, чем на рисунках в этом разделе, но принцип тот же. Источником механической энергии, вращающей змеевик, может быть падающая вода, гидроэнергетика, пар, образующийся при сжигании ископаемого топлива, или кинетическая энергия ветра.На рис. 20.29 показан разрез паровой турбины; пар движется по лопастям, соединенным с валом, который вращает катушку внутри генератора.

    Рисунок 20.29 Паротурбинный генератор. Пар, образующийся при сжигании угля, воздействует на лопатки турбины, вращая вал, соединенный с генератором. (кредит: Набонако, Викисклад)

    Другое очень полезное и распространенное устройство, использующее магнитную индукцию, называется трансформатором. Трансформаторы делают то, что следует из их названия — они преобразуют напряжение из одного значения в другое; термин напряжение используется, а не ЭДС, потому что трансформаторы имеют внутреннее сопротивление.Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие бытовые приборы имеют встроенный трансформатор, который преобразует 120 В или 240 В переменного тока в любое напряжение, используемое устройством. На рис. 20.30 показаны два разных трансформатора. Обратите внимание на проволочные катушки, которые видны в каждом устройстве. Назначение этих катушек объясняется ниже.

    Рис. 20.30 Слева показан обычный трансформатор с многослойным сердечником, который широко используется в передаче электроэнергии и электроприборах.Справа тороидальный трансформатор, который меньше трансформатора с многослойным сердечником при той же номинальной мощности, но его изготовление дороже из-за оборудования, необходимого для намотки проводов в форме пончика.

    На рис. 20.31 показан трансформатор с пластинчатой ​​катушкой, основанный на законе индукции Фарадея и очень похожий по конструкции на аппарат, который Фарадей использовал для демонстрации того, что магнитные поля могут генерировать электрические токи. Две проволочные катушки называются первичной и вторичной катушками.При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная создает преобразованное выходное напряжение. Железный сердечник не только улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, но и его намагничивание увеличивает напряженность поля, что аналогично тому, как диэлектрик увеличивает напряженность электрического поля в конденсаторе. Поскольку входное напряжение переменного тока, через вторичную катушку проходит изменяющийся во времени магнитный поток, индуцирующий выходное напряжение переменного тока.

    Рисунок 20.31 Типичная конструкция простого трансформатора состоит из двух катушек, намотанных на ферромагнитный сердечник. Магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, в основном ограничивается и усиливается сердечником, который передает его вторичной катушке. Любое изменение тока в первичной обмотке индуцирует ток во вторичной обмотке.

    Ссылки на физику

    Память на магнитной веревке

    Чтобы отправить людей на Луну, программа «Аполлон» должна была разработать бортовую компьютерную систему, которая была бы надежной, потребляла мало энергии и была бы достаточно маленькой, чтобы поместиться на борту космического корабля.В 1960-х годах, когда была запущена программа «Аполлон», целые здания регулярно предназначались для размещения компьютеров, вычислительная мощность которых легко превзошла бы самый простой сегодня карманный калькулятор.

    Чтобы решить эту проблему, инженеры Массачусетского технологического института и крупный оборонный подрядчик обратились к памяти на магнитной веревке , которая была ответвлением аналогичной технологии, использовавшейся до того времени для создания памяти с произвольным доступом. В отличие от памяти с произвольным доступом, память на магнитной веревке была памятью только для чтения, которая содержала не только данные, но и инструкции.Таким образом, на самом деле это было больше, чем память: это была встроенная компьютерная программа.

    Компонентами памяти магнитной веревки были провода и железные кольца, которые назывались сердечниками . Железные сердечники служили трансформаторами, как показано на предыдущем рисунке. Однако вместо того, чтобы несколько раз обматывать провода вокруг сердечника, отдельные провода проходили через сердечники только один раз, создавая эти одновитковые трансформаторы. До 63 проводов слов могут проходить через одно ядро ​​вместе с одним проводом бит .Если бы провод слова проходил через данный сердечник, импульс напряжения на этом проводе индуцировал бы ЭДС в проводе бита, что интерпретировалось бы как 1 . Если бы провод слова не проходил через сердечник, на проводе бита не индуцировалась бы ЭДС, которая интерпретировалась бы как ноль .

    Инженеры создадут программы, которые будут жестко связаны с этими магнитными веревками памяти. Процесс подключения мог занять до месяца, поскольку рабочие кропотливо протягивали провода через одни жилы и вокруг других.Если бы были допущены какие-либо ошибки либо в программировании, либо в проводке, отладка была бы чрезвычайно трудной, если не невозможной.

    Эти модули неплохо справились со своей задачей. Им приписывают исправление ошибки астронавта в процедуре посадки на Луну, что позволило Аполлону-11 приземлиться на Луну. Сомнительно, чтобы Майкл Фарадей когда-либо представлял себе такое применение магнитной индукции, когда он его открыл.

    Проверка захвата

    Если бы битовый провод был дважды обмотан вокруг каждого сердечника, как это повлияло бы на напряжение, индуцированное в битовом проводе?

    1. Если количество витков вокруг провода удвоить, ЭДС уменьшится вдвое.
    2. Если количество витков вокруг провода удваивается, ЭДС не изменяется.
    3. Если число витков вокруг провода удваивается, ЭДС также удваивается.
    4. Если количество витков вокруг провода удвоить, ЭДС в четыре раза больше исходного значения.

    Для трансформатора, показанного на рис. 20.31, выходное напряжение VSVS вторичной обмотки почти полностью зависит от входного напряжения VPVP на первичной обмотке и числа витков в первичной и вторичной обмотках.Закон индукции Фарадея для вторичной катушки дает ее индуцированное выходное напряжение VSVS равным

    . VS=-NSΔΦΔt,VS=-NSΔΦΔt,

    20,19

    , где NSNS — число витков вторичной обмотки, а ΔΦ/ΔtΔΦ/Δt — скорость изменения магнитного потока. Выходное напряжение равно ЭДС индукции (VS = ES), (VS = ES) при условии, что сопротивление катушки мало — разумное предположение для трансформаторов. Площадь поперечного сечения катушек одинакова с каждой стороны, как и напряженность магнитного поля, поэтому ΔΦ/ΔtΔΦ/Δt одинаково с каждой стороны.Входное первичное напряжение VPVP также связано с изменением потока на

    VP=-NPΔΦΔt.VP=-NPΔΦΔt.

    20,20

    Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение

    ВСВП=НСНП(3.07).ВСВП=НСНП(3.07).

    20.21

    Это известно как уравнение трансформатора. В нем просто говорится, что отношение вторичного напряжения к первичному напряжению в трансформаторе равно отношению количества витков во вторичной обмотке к количеству витков в первичной обмотке.

    Передача электроэнергии

    Трансформаторы

    широко используются в электроэнергетике для повышения напряжения (так называемые повышающие трансформаторы ) перед передачей на большие расстояния по высоковольтным проводам. Они также используются для снижения напряжения — называемые понижающими трансформаторами — для подачи электроэнергии в дома и на предприятия. Подавляющее большинство электроэнергии вырабатывается с помощью магнитной индукции, при которой проволочная катушка или медный диск вращаются в магнитном поле.Первичная энергия, необходимая для вращения катушек или диска, может быть обеспечена различными способами. Гидроэлектростанции используют кинетическую энергию воды для привода электрогенераторов. Угольные или атомные электростанции производят пар для привода паровых турбин, которые вращают змеевики. Другие источники первичной энергии включают ветер, приливы или волны на воде.

    После выработки электроэнергии ее необходимо передать потребителю, что часто означает передачу мощности на сотни километров. Для этого напряжение силовой установки повышают повышающим трансформатором, то есть ступенчато, а ток уменьшается пропорционально т.к.

    Ptransmitted=ItransmittedVtransmitted⋅Ptransmitted=ItransmittedVtransmitted⋅

    20.22

    Меньший ток ItransmittedI, передаваемый в проводах передачи, снижает потери Джоулей , которые представляют собой нагрев провода из-за протекания тока. Этот нагрев вызван малым, но отличным от нуля сопротивлением проводов передачи RwireRwire. Мощность, потерянная в окружающую среду за счет этого тепла, равна

    . Plost=Itransmitted2Rwire,Plost=Itransmitted2Rwire,

    20,23

    , что пропорционально току в квадрате в проводе передачи.Поэтому передаваемый ток Iпередаваемый Iпередаваемый должен быть как можно меньше и, следовательно, напряжение должно быть большим для передачи мощности Pпереданного⋅Pпереданного⋅

    Напряжение от 120 до 700 кВ используется для передачи электроэнергии на большие расстояния. Напряжение повышается на выходе электростанции с помощью повышающего трансформатора, как показано на рис. 20.32.

    Рис. 20.32 Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках системы распределения электроэнергии.Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжении от 120 до 700 кВ для ограничения потерь энергии. Местное распределение электроэнергии в районы или предприятия проходит через подстанцию ​​и передается на короткие расстояния при напряжении от 5 до 13 кВ. Оно снижено до 120, 240 или 480 В для обеспечения безопасности на объекте отдельного пользователя.

    Как только электроэнергия поступает в населенный пункт или промышленный центр, напряжение на подстанции снижается до 5–30 кВ.Наконец, в отдельных домах или на предприятиях мощность снова снижается до 120, 240 или 480 В. Каждое повышающее и понижающее преобразование выполняется с помощью трансформатора, разработанного на основе закона индукции Фарадея. Мы прошли долгий путь с тех пор, как королева Елизавета спросила Фарадея, как можно использовать электричество.

    Как запитать этот повышающий трансформатор с помощью этого функционального генератора?


    Я понимаю, почему у LM358 могут быть проблемы.
    ———————————
    На высокочастотных генераторах звон коаксиала является большой проблемой, поэтому согласующие резисторы находятся внутри.Также хороший генератор должен выдерживать короткое замыкание в течение всего дня. Некоторые генераторы имеют варианты 50/75/0 Ом.

    От Keysight/Agilent/HP. Все, ради чего я работал.

    Почему ваш функциональный генератор выдает в два раза больше запрограммированного напряжения

    По умолчанию для функциональных генераторов Agilent заданное напряжение отображается так, как если бы оно было подключено к нагрузке 50 Ом. Когда устройство с высоким импедансом, такое как осциллограф, используется для измерения выходного сигнала функционального генератора, форма сигнала кажется в два раза больше напряжения, установленного на дисплее осциллографа.
    Некоторые осциллографы могут изменять свое входное сопротивление со стандартного высокого сопротивления на согласование 50 Ом. Другим решением является добавление проходного кабеля 50 Ом (номер детали Agilent: 0960-0301) к концу кабеля BNC.


    Другие распространенные импедансы: 25, 75 , 93, 135, 150 и 600 Ом. — Видеосистемы чаще всего имеют сопротивление 75 Ом, а многие аудиосистемы используют симметричную оконечную нагрузку 600 Ом. Если выход функционального генератора не подключается к нагрузке 50 Ом, может потребоваться регулировка выходного напряжения для компенсации различного импеданса.Для источника 50 Ом желаемое напряжение V, измеренное в импедансе R, может быть рассчитано как 50))
    Функциональные генераторы Agilent 33220A и 33250A могут сделать этот расчет за вас и напрямую отобразить желаемое напряжение. Они включают в себя функцию, которая позволяет установить выходную нагрузку на любой импеданс от 1 до 10 кОм или на бесконечность. Например, если выходная нагрузка установлена ​​на 75 Ом, а затем генератор подключен к осциллографу с нагрузкой 75 Ом (или проходной 75 Ом).Дисплей генератора функций будет соответствовать тому, что отображается на осциллографе.
    —-отредактировано—-
    Почему высоковольтный трансформатор должен быть хуже трансформатора 1:1? или простой индуктор? (это из-за кольца)

     

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *