Опишите устройство трансформатора: Трансформатор — урок. Физика, 8 класс.

Принцип работы однофазного трансформатора

В энергетической сфере деятельности используются первичные источники высокого переменного напряжения, однако в быту или на предприятиях необходимо значительно его снизить. Для этой цели применяются трансформаторы.

• Принцип действия

Принцип работы однофазного трансформатора довольно простой и основан на генерации электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках проводника, который находится в движущемся магнитном поле и сгенерирован при помощи переменного I.

При прохождении электричества по обмоткам первичной катушки создается магнитный поток (Ф), который пронизывает и вторичную катушку. Силовые линии Ф благодаря замкнутой конструкции магнитопровода имеют замкнутую структуру. Для получения оптимальной мощности Т необходимо располагать катушки обмоток на близком расстоянии относительно друг друга.

Исходя из закона электромагнитной индукции происходит изменение Ф и индуцируется в первичной обмотке ЭДС. Эта величина называется ЭДС самоиндукции, а во вторичной — ЭДС взаимоиндукции.

При подключении потребителя к первичной обмотке трансформатора в цепи появится электрическая энергия, которая передается из первичной обмотки через магнитопровод (катушки не связаны гальванически). В этом случае средством передачи электроэнергии служит только Ф. Трансформаторы по конструктивной особенности бывают различные.

По достижению максимальной магнитной связи трансформаторы делятся на следующие типы:

1. Сильная.
2. Средняя.
3. Слабая.

При слабой МС происходит значительная потеря энергии и Т такого типа практически не применяются. Основной особенностью таких Т являются незамкнутые сердечники.

Уровень средней МС достигается только при полностью замкнутом магнитопроводе. Одним из примеров такого Т является стержневой тип, у которого обмотки расположены на железных стержнях и соединены между собой накладками или ярмами. В результате такой конструкции получается полностью замкнутый сердечник.

Примером сильной МС является Т броневого типа, обмотки которого располагаются на одной или нескольких катушках. Эти обмотки расположены очень близко, благодаря чему и обеспечивается минимальная потеря электрической энергии. Магнитопровод полностью покрывает катушки, создавая более сильный Ф, который разбивается на 2 части. У трансформаторов такого типа потоки сцепления между обмотками практически равны.

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а со вторичной снимают нужное нам напряжение. Чаще всего в повседневной жизни можно увидеть так называемые сетевые трансформаторы, у которых первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, то есть 220 В.

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

Первичная обмотка слева, а вторичная – справа.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

расчет параметров, назначение и режимы работы

Действующее в электрической сети напряжение 220 Вольт в том виде, в котором оно поступает в квартиру, непригодно для работы большинства электронных устройств. Для приведения его к удобному типу для питания бытовой аппаратуры требуются специальные преобразователи, называемые трансформаторами. С их помощью удается понизить величину питающего напряжения до нужного значения, а затем выпрямить его.

Содержание

1. Общие сведения о трансформаторах
2. Назначение и устройство
3. Принцип действия
4. Режимы работы
5. Основные параметры
6. Виды трансформаторов и их применение
7. Эксплуатация изделий

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатор ТМГ-2500/6/0.4

В качестве преобразователей эти устройства традиционно применяются для приведения к приемлемому виду мощностей, пересылаемых по высоковольтным линиям. Для «переброски» на огромные расстояния подходят только сверхвысокие напряжения, при которых ток может иметь приемлемую величину.

Если попытаться передать энергию хотя бы на сотню километров в виде привычного напряжения 380 Вольт – для доставки до потребителя нужной мощности потребуется ток величиной в миллионы Ампер.

Для ее рассеяния нужен провод толщиной примерно с человеческое тело, что на практике реализовать невозможно. Поэтому на генерирующей электричество стороне с помощью другого (повышающего) трансформатора его значение поднимается до 110-ти кВ. В таком виде использовать электроэнергию распределения по жилым строениям и производственным объектам нельзя. Поэтому после доставки по ВВ в распределительных станциях 110 кВ понижаются до 10(6) кВ.

Отсюда они поступают в районные трансформаторные подстанции, где в местном понижающем трансформаторе приобретают свой окончательный вид 380 (220) Вольт. При таких значениях потенциалов энергию легко удается транспортировать по подземному кабелю или воздушному проводу СИП до конечного потребителя. Поэтому однофазный трансформатор играет большую роль в жизни человека.

Назначение и устройство

Любой трансформатор 220 Вольт однофазный представляет собой электрическое устройство, работающее только в цепях переменного тока. С его помощью входное напряжение преобразуется в нужную величину (чаще всего оно уменьшается). При этом ток, отбираемый от вторичной обмотки, возрастает, поскольку мощность предается практически без потерь. Отсюда следует, что основное назначение этого прибора – получить нужное для решения задач напряжение, а затем использовать его в конкретных целях.

Составить более полное представление поможет знакомство с конструкцией трансформатора, который состоит из следующих основных элементов:

• сердечник из ферромагнитных материалов;
• первичная и вторичная катушка, размещенная на изолированном каркасе;
• защитный кожух (этот элемент у ряда моделей отсутствует).

В некоторых образцах вместо ферромагнетиков применяются электротехническая сталь или пермаллой. Выбор определенного типа материала сердечника зависит от области использования самого изделия.

Принцип действия

Действие электромагнитных потей трансформатора

Принцип работы однофазного трансформатора основан на законе, согласно которому действующее в витке переменное э/м поле наводит ЭДС в расположенном рядом проводнике. Явление названо законом электромагнитной индукции Фарадея, который первым обнаружил этот интересный эффект. Для его обоснования ученый разработал целую теорию, которая легла в основу работы большинства современных электротехнических устройств и агрегатов.

Основные ее положения:

• при прохождении тока через виток провода вокруг него формируется магнитный поток, захватывающий все такие же витки, расположенные рядом;
• под воздействием этого потока в них наводится ЭДС, по форме изменений совпадающая с исходным полем;
• при наличии в нем ферромагнетика действие этого эффекта усиливается.

Все эти принципы заложены в основу действия современного трансформаторного изделия. При подключении к вторичной обмотке нагрузки рабочая цепь замыкается, а энергия практически без потерь передается потребителю.

Режимы работы

Подобно любым преобразовательным устройствам трансформатор имеет два режима работы:

• так называемый «холостой ход»;
• режим нагрузки.

При холостом ходе устройство работает без нагрузки и потребляет минимум мощности, рассеиваемой только в первичной обмотке. Ток в ней также минимален и составляет обычно не более 3-10% от значения, наблюдаемого при подключенной нагрузке. Во втором случае в витках вторичной обмотки начинает течь ток, величина которого обратно пропорциональна количеству витков в катушке.

В понижающем трансформаторе напряжение в ней ниже, а ток – больше. В этом режиме мощность в нагрузку передается с учетом теплового рассеяния в сердечнике трансформатора.

Основные параметры

При рассмотрении параметров преобразователей напряжения и тока важно отметить коэффициент трансформации k, определяемый как I1/I2 = w2/w1 = 1/k. Здесь w2 и w1 – число витков во вторичной и первичной обмотках соответственно. Помимо этого, учитываются и такие его характеристики, как размер окна сердечника, в котором размещаются катушки.

Еще одним параметром, характеризующим передаточные свойства однофазного двухобмоточного трансформатора по напряжению, является тот же коэффициент трансформации k, величина которого для понижающего прибора меньше 1. И наоборот, если к > 1 – это изделие является повышающим трансформатором. При отсутствии потерь в проводах обмоток и рассеивания потока вычислить этот показатель очень просто. Для этого удобнее всего воспользоваться простым алгоритмом расчета: k= U2/U1. Если вторичных обмоток несколько, указанный параметр следует определять для каждой из них в отдельности.

Виды трансформаторов и их применение

Виды трансформаторов

По конструктивным особенностям сердечника известные образцы однофазных трансформаторов подразделяются на стержневые, кольцевые и броневые изделия. По форме используемого в них магнитопровода они могут быть:

• Ш-образными;
• Тороидальными;
• П-образными.

Каждая из этих форм подходит для определенных целей, связанных с необходимостью получения заданных передаточных характеристик.

По величине максимально достижимой магнитной связи (МС) трансформаторы делятся на изделия с сильным, средним и слабым взаимодействием. Эти характеристики в значительной мере зависят от конструкции самого изделия и вида его сердечника.

Однофазный трансформатор востребован в тех областях, где нужно согласовать две силовые цепи с электрической развязкой каждой из них.

Эксплуатация изделий

При эксплуатации однофазных преобразующих устройств особое внимание обращается на безопасное обращение с ними, что объясняется высоким напряжением, присутствующим на первичных обмотках. Также важно учитывать следующие моменты, касающиеся правил установки и включения трансформаторов в электрические схемы:

• чтобы избежать выхода обмоток из строя (выгорания), следует защищать вторичные цепи от КЗ;
• важно следить за тепловым режимом сердечника и обмоток и, если потребуется, предусмотреть их охлаждение.

Уход за однофазным трансформатором сводится к стандартным процедурам, которые предусмотрены положениями действующих нормативов.

Что такое трансформатор? | Вандополис

НАУКА — Физические науки

Задумывались ли вы когда-нибудь…

• Что такое трансформатор?
• Как работает трансформатор?
• Почему электростанции выдают электричество с таким высоким напряжением?

Теги:

См. все теги

• Изобретение,
• Наука,
• Технология,
• Бенджамин Франклин,
• Электричество,
• Сила,
• Завод,
• Электронный,
• Устройство,
• Заглушка,
• Электрика,
• Розетка,
• Путь,
• Утилита,
• Машины,
• Машина,
• Трансформатор,
• Напряжение,
• Сила,
• Электрон,
Цепь
• ,
• Понижающий,
• Повышение,
• Энергия,
• Трансмиссия,
• Вольт,
• ПС,
• Метро, ​​
• Провод,
• Текущий,
• Переменный ток,
• Ак,
• Магнитный,
• Поле,
• Электромагнитная индукция,
• Катушка,
• Петля,
• Поворот,
• Железо,
• Бар,
• Ядро

 

Что вы считаете величайшим научным открытием или изобретением всех времен? Для некоторых открытие электричества Бенджамином Франклином, вероятно, заняло бы первое место в списке. Ведь без электричества наша жизнь была бы совсем другой, чем сегодня.

Вы когда-нибудь задумывались о том, как электричество поступает от электростанции в ваш дом? Простое подключение электронного устройства к ближайшей розетке — это удобство, которое мы часто воспринимаем как должное. Однако путь электричества к этим маленьким розеткам в стене — увлекательное путешествие.

Если вы когда-нибудь видели предметы, свисающие с верхушек опор линий электропередач, или большие ящики, установленные рядом со зданиями, то вы знакомы с некоторыми из наиболее важных механизмов в системе, которая поставляет энергию в ваш дом. Эти машины называются трансформаторами. Нет, они не превращаются в автомобили супергероев, когда вы не смотрите, но все они меняются!

Трансформаторы представляют собой электрические машины, которые преобразуют электричество с одного напряжения на другое напряжение. Напряжение — это мера электрической силы, которая толкает электроны по цепи. В некоторых случаях трансформаторы могут принимать электричество более низкого напряжения и изменять его на более высокое напряжение.

Такие трансформаторы называются повышающими трансформаторами.

Однако большинство трансформаторов являются понижающими трансформаторами. Они берут электричество с высоким напряжением и преобразуют его в более низкое напряжение. Это критический этап в процессе доставки энергии, поскольку электричество, поступающее от электростанции, имеет чрезвычайно высокое напряжение, которое слишком велико для использования в вашем доме.

Например, по линии электропередачи может передаваться электричество напряжением от 400 000 до 750 000 вольт. Электричество передается с таким высоким напряжением, потому что ему часто приходится преодолевать большие расстояния. Использование более высоких напряжений помогает свести к минимуму потери энергии при ее перемещении.

В определенных областях, называемых электрическими подстанциями, огромные трансформаторы уменьшают эти высокие напряжения до более низких напряжений, чтобы отправить их в определенные области. Вы когда-нибудь видели электрическую подстанцию ​​возле своего дома? Обычно их можно узнать по наличию множества электрических линий и оборудования, в том числе многочисленных трансформаторов.

Понижающие трансформаторы на подстанциях снижают высокое напряжение до более низкого в диапазоне 7200 вольт. Когда электричество достигает вашего района, трансформаторы на вершинах опор или заземляющих коробок, подключенных к подземным проводам, снижают напряжение электричества до 220-240 вольт для использования в вашем доме. Некоторые крупные электроприборы, такие как водонагреватели, плиты и кондиционеры, будут использовать 220-240 вольт, в то время как большинство других более мелких электроприборов будут использовать 110-120 вольт.

Так как же трансформаторы работают с этой электрической магией? Все это происходит из-за пары простых фактов об электричестве. Трансформаторы работают, потому что переменный ток электричества (известный как переменный ток или переменный ток), протекающий по проводам, входящим в трансформатор (первичный ток), создает магнитное поле. Это флуктуирующее магнитное поле создает ток (вторичный ток) во втором наборе проводов, выходящих из трансформатора, посредством процесса, называемого электромагнитной индукцией.

Чтобы сделать этот процесс более эффективным, провода, входящие и выходящие из трансформатора, скручиваются в петли или обвиваются вокруг железного стержня, называемого сердечником. Если первичная и вторичная катушки имеют одинаковое количество витков или витков, напряжение в каждой из них будет одинаковым. Однако если вторичная катушка имеет больше или меньше петель или витков, то напряжение вторичного тока будет больше или меньше первичного тока.

Например, если первичная обмотка имеет 10 витков, а вторичная обмотка имеет один виток, то трансформатор уменьшит первичное напряжение в 10 раз. Таким образом, ток, поступающий в трансформатор при 1000 вольт, оставит трансформатор при 100 вольт .

Интересно, что дальше?

Завтрашнее чудо дня может заставить вас ЗАДУМАТЬСЯ, что такое x!

Попробуй

Разве сегодняшнее Чудо дня не было просто потрясающим? Пригласите друга или члена семьи, чтобы помочь вам изучить следующие виды деятельности:

• Где находится ближайший к вашему дому трансформатор? Выйдите на улицу и узнайте! Если в вашем районе есть подземные линии электропередач, вам может потребоваться немного больше времени, чтобы найти трансформатор, но мы уверены, что вы сможете найти его без особых проблем и путешествий. Попросите помощи у взрослого друга или члена семьи, если вам это нужно.
• Вы когда-нибудь ездили в местное управление электроснабжения? Попросите взрослого друга или члена семьи отвести вас в местное коммунальное управление, где вы сможете пообщаться один на один с некоторыми работниками, которые помогают поддерживать электроэнергию в вашем районе. Спросите их, могут ли они научить вас нескольким вещам о том, как вырабатывается и транспортируется электроэнергия в вашем районе.
• Что, если бы электрический трансформатор был трансформатором другого типа… ну, знаете… вроде тех, что в фильмах превращаются в удивительные транспортные средства и тому подобное? Напишите короткий рассказ, описывающий типичный электрический трансформатор, который днем ​​висит на столбе на улице. Но во что он превращается ночью? Он трансформируется в самолет? Машина? Кондиционер? Что-то другое? Получайте удовольствие, используя свое воображение, чтобы рассказать историю о трансформере, который тоже трансформер!

Wonder Sources

• http://energyquest. ca.gov/how_it_works/transformer.html
• http://www.explainthatstuff.com/transformers.html
• http://science.howstuffworks.com/ трансформатор-info.htm

Вы получили это?

Проверьте свои знания

Wonder Words

• вилка
• путь
• полюс
• строка
• вольт
• провод
• электричество
• розетка
• утилита
• трансформатор
• текущий
• первичный
• резко
• удобство
• напряжение
• подстанция
• колеблющийся
• электромагнитный

Примите участие в конкурсе Wonder Word

Оцените это чудо

Поделись этим чудом

×

ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

Подпишитесь на Wonderopolis и получайте Wonder of the Day® по электронной почте или SMS

Присоединяйтесь к Buzz

Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

Поделитесь со всем миром

Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

Поделиться Wonderopolis

Wonderopolis Widget

Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

Добавить виджет

Ты понял!

Продолжить

Не совсем!

Попробуйте еще раз

Что такое приборный трансформатор?

Р Джаган Мохан Рао

Инструментальные трансформаторы играют важную роль в защитных системах , которые используются в системах переменного тока для измерения различных электрических параметров.

Напряжение, ток, мощность, коэффициент мощности, частота, энергия. Как следует из названия, эти трансформаторы используются в сочетании с подходящими приборами, такими как амперметры, вольтметры, ваттметры и счетчики электроэнергии.

Для защиты энергосистем измерительные трансформаторы также используются с защитными цепями для управления реле, автоматическими выключателями и т. д. Работа этих трансформаторов аналогична работе обычных трансформаторов.

СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ

• Трансформатор приборов
• Типы приборных трансформаторов
• Трансформатор тока
• Трансформатор напряжения
• DOS и нель Основная цель измерительного трансформатора — понизить напряжение и ток сети переменного тока (переменного тока) и измерить соответствующий сигнал.

  Уровни напряжения и тока системы питания очень высоки. Очень сложно и дорого разработать измерительные приборы для измерения напряжения и тока такого высокого уровня. Как правило, измерительные приборы рассчитаны на 5 ампер и 110 вольт.

  Большое количество электрических параметров может быть измерено с помощью измерительных трансформаторов малых номиналов. Следовательно, эти трансформаторы очень популярны в современных энергосистемах.

  Типы измерительных трансформаторов

  В электротехнике трансформаторы тока (CT) вместе с трансформаторами напряжения (PT) называются измерительными трансформаторами.

  Трансформатор тока

  Трансформатор тока используется для понижения тока энергосистемы до более низкого уровня, чтобы его можно было измерить амперметром небольшого номинала (5 А).

  Типовая схема подключения трансформатора тока показана на рисунке ниже.

  Первичная обмотка трансформатора тока (ТТ) соединена последовательно с нагрузкой. Первичная обмотка несет измеряемый ток нагрузки.

  В первичной обмотке очень мало витков, а во вторичной обмотке больше витков. Через вторичную обмотку амперметр подключается напрямую.

  Трансформатор тока можно рассматривать как последовательный трансформатор, первичная обмотка которого должна быть включена последовательно в цепь, ток которой необходимо измерить.

  Коэффициент трансформации C.T = (ток первичной обмотки / ток вторичной обмотки).

  Соотношение витков для C.T = (Количество витков вторичной обмотки/Количество витков первичной обмотки).

  Например, передаточное число CT отмечено как 600:5.

  Трансформатор напряжения

  Используются для измерения высоких напряжений с помощью низкочастотных вольтметров.

  Первичная обмотка трансформатора напряжения подключается к линии питания (R, Y и B), напряжение которой необходимо измерить. Через вторичную обмотку подключается цепь измерения напряжения.

  Трансформатор напряжения считается параллельным трансформатором, первичный трансформатор напряжения должен быть подключен параллельно цепи, напряжение которой необходимо измерить.

  Коэффициент трансформации для трансформатора напряжения = (напряжение первичной обмотки/напряжение вторичной обмотки).

  Коэффициент витков для PT = (Количество витков первичной обмотки/Количество витков вторичной обмотки).

  Например, передаточное число PT имеет маркировку 1300: 120.

  Что нужно и что нельзя делать

  Никогда не размыкайте вторичную цепь трансформатора тока, когда первичная обмотка находится под напряжением.