Применение трансформатора. Применение трансформаторов напряжения: виды, особенности, выбор

Всего комментариев: 0

Где и для чего применяется трансформатор напряжения, разбираем подробно

Электричество, впервые этот термин ввел Уильям Гилберт. В одном из своих трудов он описал опыты с наэлектризованным телом. С тех пор прошло много лет, в течении которых не прекращались исследования в этой отрасли. В них принимали участие лучшие ученые умы различных эпох. В итоге появились электрические станции, все населенные пункты опутывает сеть линий электропередач. И сложно представить себе, что еще относительно недавно человек обходился без электроэнергии.

Ведь сегодня она является необходимым условием для жизни и деятельности людей. Но чтобы все современное оборудование обеспечить электроэнергией необходимо осуществлять ее передачу на дальние расстояния. Сделать это можно, используя трансформатор напряжения. Этот прибор позволил уменьшить потери в проводах, а также адаптировать параметры сети под конкретного потребителя. Чтобы понять, как небольшое устройство сумело справиться со столь сложными задачами, рассмотрим его конструктивные особенности.

Назначение и сфера применения трансформаторов

Функция электрических сетей заключается как в выработке энергии, так и ее передаче на большие расстояния, а затем и распределении между потребителями. Вот для чего нужен специальный электромагнитный аппарат или трансформатор напряжения. Такие приборы находят широкое применение на электрических станциях. Они способны повышать или понижать напряжение.

Смотрим видео, немного о трансформаторах и их действии:

Применяется такое оборудование как в закрытых помещениях, так и уличных условиях. Благодаря использованию повышающих трансформаторов на таких объектах стало возможным передавать энергию на дальние расстояния с минимальными потерями в проводах. Это обеспечивается за счет уменьшения пощади сечения кабелей линий электропередачи.

Но так как поступающее со станции высокое напряжение не может использоваться потребителями, то на входе обычно устанавливаются понижающие трансформаторы. Они позволяют получить сравнительно небольшие значения, при которых возможна работа оборудования и бытовой техники.

Устройство прибора

Простейший из таких приборов состоит из двух основных частей:

• Магнитопровода, выполненного из стали;
• Двух обмоток из проводов с изоляцией.

Одна из них называется первичной, так как на нее подается ток. Обмотка, к которой подключаются потребители называется вторичной.

Принцип работы трансформатора напряжения заключается в следующем. Подключение его к сети приводит к поступлению тока на первичную обмотку. Переменный поток, образованный им, проходит по магнитопроводу. При этом в витках обмоток индуцируются переменные ЭДС. Величина этой силы зависит от скорости изменения магнитного потока и того, как быстро он изменяется. А так как эти параметры являются постоянными для каждого прибора, то можно сделать вывод, что одинаковыми будут и индуцируемые в каждой обмотке ЭДС.

Виды и их особенности

Различные виды трансформаторов

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

• Тяговые;
• Лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
• Для выпрямительных установок;
• Источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке.

Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Смотрим видео классификация трансформаторов:

Влияет на классификацию и форма магнитопровода. Он может быть:

1. Стержневой;
2. Броневой;
3. Тороидальный.

При этом различают два вида конструкции обмоток:

• Концентрический;
• Дисковый.

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

• Внутренние;
• Наружные;
• Для КРУ.

Критерии выбора оборудования

Классификация приборов напряжения

Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

• Напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
• Коэффициент трансформации;
• Угловой погрешности.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

1. Частота тока;
2. Фазность;
3. Способ установки;
4. Место расположения;
5. Нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Соответствуют ли они ожидаемым цифрам?

Но даже выбрав модель в соответствии со всеми перечисленными требованиями стоит учитывать возможность ее подключения к цепи измерительных приборов для трансформаторов соответствующего типа.

Если предполагается использовать устройство в качестве защитного, то можно ограничиться изделием со средними показателями точности. В случае проведения измерений с минимальными погрешностями выбирают лабораторные трансформаторы напряжения 10 кВ.

Обслуживание и эксплуатация

Приобретая приборы для бытового обслуживания стоит воспользоваться услугами профессиональных консультантов. Они, имея необходимые знания и опыт помогут выбрать оптимальную модель.

Смотрим видео, диагностика и обслуживание:

Но чтобы оборудование работало эффективно необходимо еще и правильно его эксплуатировать. Установка и использование трансформаторов выполняются в соответствии с нормативными документами. В них же оговаривается и порядок обслуживания приборов. Согласно этим документам после монтажа устройства необходимо проверить схемы включения и все элементы во вторичных цепях. Исходя из полученных результатов оценивают возможность включения трансформатора в работу.

Чтобы убедиться в исправности прибора следует измерить;

• Сопротивление на обмотках;
• Ток.

Уровень масла в трансформаторах должен поддерживаться в пределах шкалы в зависимости от температуры окружающей среды. Также периодически устройство проверяют на предмет отсутствия протекания масла и чистоту изоляции. Для этого используют специальный индикатор – силикагель. При насыщении влагой он приобретает розовый окрас, в то время как в нормальном состоянии он голубого цвета.

В процессе обслуживания прибора необходимо соблюдать меры безопасности. Они регламентируются нормативными документами. Осмотр трансформатора под напряжением допускается выполнять, находясь на безопасном расстоянии от токоведущих частей.

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов.

Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Трансформатор тока: применение и виды

В этой статье мы поговорим о преобразователях одного напряжения в другое. Само слово трансформатор происходит от латинского слова transformo, что значит преобразовывать, изменять или переделывать, сохранив суть. Так ли это на самом деле? Недаром ли говорят, что этот трансформатор является таким же чудом света, как египетские пирамиды, висячие сады Семирамиды? Одним словом, живым памятником творения рук человека.

Что такое трансформатор тока

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое служит для передачи энергии между двумя или более системами на основе закона электромагнитной индукции. Именно такое определение трансформатору даёт нормативная документация.

Идея состоит в том, чтобы подключить первую схему к первичной обмотке, состоящую из множества витков проволоки, создающих концентрированную зону с сильным магнитным полем внутри катушки. Затем разместить вторичную обмотку (или несколько), чтобы максимально возможное количество линий магнитного поля от первичной проходило через вторичную.

Это делают путем намотки первичной и вторичной обмотки в одно и то же пространство, но часто более удобным способом является использование магнитного сердечника из материала с высокой магнитной проницаемостью и малой магнитной силой. Линии магнитного поля хорошо проходят через материалы с высокой магнитной проводимостью – медь, алюминий.

Напряжение, приложенное к первичной обмотке, по закону Фарадея, будет увеличивать ток и создавать нарастающее магнитное поле. Согласно закону Фарадея, возникает обратное напряжение, равное скорости изменения магнитного потока, умноженного на количество витков в первичной. Скорость увеличения тока будет корректироваться до тех пор, пока это обратное напряжение не будет в равновесии с приложенным напряжением.

При этом вокруг первичной обмотки возникает магнитный поток, пересекающий витки вторичной обмотки. Изменяющийся магнитный поток во вторичной обмотке также индуцирует напряжение. Если количество витков в обмотках различно, то получится преобразование напряжения, чему соответствует само название «трансформатор». От меньшего или большего количества витков зависит какой, по сути, трансформатор: повышающий или понижающий.

Трансформаторы используют переменное электромагнитное поле для изменения напряжения питания. Они работают только с переменным током. Ток переменного значения легче генерировать и использовать в электродвигателях. Электричество наиболее эффективно передается при высоком напряжении, но для безопасного и эффективного использования оно должно иметь относительно низкое напряжение.

Простота генерации, трансформации и использования переменного напряжения – это то, почему переменный ток был принят в начале истории электроснабжения. Однако более эффективно передавать постоянный ток, поскольку потери ниже из-за постоянного высокого напряжения и уменьшения излучения энергии электромагнитного поля.

На практике используются только трансформаторы переменного тока, где входное напряжение постоянно меняет направление, и ток никогда не имеет возможности слишком сильно нарастать, чтобы не было перегрева и возгорания. Это электрическая машина, которая работает по принципу индукции и используется для преобразования компонентов электрической энергии на один набор проводов в другой набор, сохраняя при этом одну и ту же энергию на обоих концах.

Трансформатор переменного тока для преобразования постоянного тока, естественно, не предназначен. В противном случае это приведет к перегреву проводника. Устройства способны работать исключительно с переменным, импульсным и пульсирующим током.

Трансформатор постоянного тока не существует в виде традиционного устройства, работающего по принципу индукции Фарадея. Однако при моделировании силовых электронных преобразователей в модели стационарного контура иногда он используется.

Выбор трансформаторов

Основные компоненты

Существующие сегодня виды трансформаторов тока обладают определенными общими характеристиками. Все разновидности представленного оборудования имеют в своем составе три обязательных компонента – то, из чего состоит трансформатор. К ним относятся:

• Сердечник трансформатора (магнитопровод), набираемый из листов электротехнической стали толщиной 0 5 мм или 0 35 мм;
• Охлаждающая система. Чем больше мощность устройства, тем интенсивнее должна быть система охлаждения;
• Обмотки трансформатора, изготавливаемые из меди или алюминия.

Трансформаторные обмотки состоят из обмоточного провода и изоляционных деталей.

Чтобы использовать устройство, необходимо:

• Подготовить место для установки. Оно должно быть изолировано от публики ограждением или находиться в отдельно стоящем здании;
• Разместить и надежно подключить его к хорошо спроектированной сетке заземления;
• Подключить его к линиям высокого и низкого напряжения согласно нормам безопасности;
• Опробовать работу установленного устройства.

Это важно! Материал сердечника является ключевым моментом для процесса индукции и обмена накопленной энергией между электрическим и магнитным полями. Слабый магнитный поток первичной обмотки способен возбуждать (индуцировать) плотность магнитного потока в материале примерно в тысячу раз сильнее, чем в воздухе, и именно это позволяет преобразовывать энергию между электрическим и магнитным полями. Вот почему железный сердечник используется во всех электрических машинах.

Классификация и разновидности

Различают следующие типы трансформаторов:

1. В зависимости от числа фаз:

• однофазные, применяемые для однофазных нагрузок;
• трехфазные, используемые для трехфазной системы повышения и понижения напряжения.

1. В соответствии с режимом охлаждения:

• сухого типа с воздушным охлаждением;
• с масляным охлаждением компонентов.

3. По назначению:

• для линий передачи и распределения напряжения;
• для подключения измерительного прибора (например, электросчётчика) и релейных устройств защиты;
• для испытания электрооборудования на высокое напряжение;
• для выпрямления, регулировки.

4. По количеству обмоток трансформатора:

• двухобмоточный трансформатор, предназначенный для подключения двух энергосистем с различной степенью мощности;
• трехобмоточный, обычно используемый в трансформаторной подстанции региональной силовой установки, соединяющей три уровня напряжения;
• трансформатор самоподключения, предназначенный для подключения к разным напряжениям силовой системы. Также может применяться как обычный усилитель.

5. По конструкции:

• трансформатор с ферромагнитным сердечником, применяемый для высоковольтного силового трансформатора;
• трансформаторы с магнитопроводами из аморфных сплавов. Благодаря использованию новых магнитных материалов в этих устройствах, ток холостого хода снижен примерно на 80%. Это идеальный распределительный трансформатор с энергосберегающим эффектом, особенно подходящий для сельских электрических сетей и развивающихся регионов;
• трансформаторы с магнитопроводом, используемые для больших токов, например, в электропечах, для электросварки или в электронных приборах, телевизоре.

Для выбора того или иного устройства нет жестких правил. Но есть некоторые тенденции, которые основаны на практике применения.

Распределительный трансформатор

Например, силовые трансформаторы сухого типа с магнитопроводом популярны в приложениях высокого напряжения, таких как распределительные и силовые трансформаторы. Высокое напряжение соответствует высокому магнитному потоку. Статические потери – это потери на перемагничивание магнитопровода. Для того чтобы потери были небольшими, нужно использовать более толстый сердечник. Также при высоком напряжении требуется высокопрочная изоляция.

Импульсные трансформаторы популярны в низковольтных приложениях, электронных схемах и силовых электронных преобразователях. При низком напряжении по объему требуется больше медных проводов, чем железного сердечника. Таким образом, всё должно быть сопоставимо относительно всего размера трансформатора. Здесь уже изоляция не играет такую важную роль и может быть тонкой и легкой.

Авто трансформатор – это специальная разновидность устройства, в котором первичная и вторичная обмотка соединяются вместе.

Что такое трансформаторная нагрузка

Нагрузка подключается к выходу устройства согласно номинальной выходной мощности или величине рабочего тока системы. Физически трансформаторная нагрузка подключается как вторичная система. Эта система сохраняет выходные параметры устойчивыми, поглощая энергию, превышающую пороговую величину, или недостающую мощность, когда она опускается ниже допустимой границы. Нагрузка силовой трансформации является ссылкой на допуск к использованию.

Трансформатор – это устройство, которое перемещает энергию от одной системы к другой, например, к стандартной электрической сети. Он, как правило, представляет собой компонент модульного бокса, соединяющего систему энергетической компании с бытовыми системами. От фидеров трансформаторной подстанции отходят кабельные линии передач, подводимые к домам и предприятиям.

Эти системы работают на основе процесса, называемого индукцией. В этом случае две системы расположены достаточно близко друг к другу, чтобы электричество переходило из одной системы в другую. Нагрузка позволяет электричеству перемещаться в системе. Когда энергия течёт от источника питания по линии передачи, напряжение появляется в энергоприемниках. Этот процесс также является формой индукции – нагрузка и катушки трансформатора не касаются друг друга.

Система обеспечивает базовую стабильность качества электричества, подаваемого на объекты. Когда трансформатор работает слишком сильно, система снижает мощность. И при обратной картине, наоборот, заряженные катушки позволяют нагрузке добавлять дополнительную мощность в систему. Это предотвращает появление пиков в локальной системе, что увеличивает срок службы подключенной электроники.

В мире все естественным образом стремится к равновесию и стабильности. Система электроснабжения также стремится уравновесить потенциал, перемещая электричество с одного конца в другой, несмотря на то, что трансформаторная нагрузка и локальная система не соединены друг с другом. Если бы они были соединены, это привело бы к большому всплеску энергии и создало короткое замыкание.

Поскольку трансформатор является источником питания, он рассчитан на определенную величину мощности. Когда количество энергии, протекающей через устройство, падает ниже рекомендованной величины, это может привести к отключению электроэнергии в локальной системе. Если мощность превышает ее номинал, это может привести к перегрузке и повреждению системы.

Все трансформаторы должны иметь табличку с характеристиками или другие маркировки, показывающие номинальные напряжения для различных обмоток.

Если превысить эти напряжения, то есть риск возникновения отказа:

• насыщенность сердечника,
• отказ изоляции.

Мощные трансформаторы

Области использования

Трансформатор в основном используется для трех работ:

1. Изменения параметров (напряжение и ток) при неизменной частоте и мощности;
2. Для фильтрации постоянного тока, поскольку постоянный ток не может проходить через трансформатор из-за использования катушки, индуктивное сопротивление равно:

XL = 2 * pi * f * l, здесь f = 0 для постоянного тока.

3. Согласование импеданса – в некоторых случаях, когда требуется определенный импеданс для максимальной передачи мощности.

Дополнительная информация. Импеданс – это сопротивление потоку переменного тока через проводящий материал.

Применение трансформатора при передаче электроэнергии на большие расстояния помогает контролировать возникающие большие напряжения. Некоторые разновидности устройств используется для измерения, контроля, изоляции и защиты.

Измерительные трансформаторы тока

Обратите внимание! Правильно сконструированные разделительные трансформаторы имеют такие изолированные обмотки, чтобы свести к минимуму вероятность того, что сигналы смогут переходить от одной обмотки к другой. Между обмотками прокладывают диэлектрик, чтобы обеспечить максимальную изоляцию.

Трансформатор – это электрическое устройство, используемое для повышения или понижения напряжения переменного тока. При этом используется простое явление взаимной индукции для преобразования энергии от одной обмотки к другой. Количество обмоток с каждой стороны определяет коэффициент увеличения или понижения. Во всем этом преобразовании мощность с каждой стороны и частота остаются такими же.

Знать, какие бывают трансформаторы и зачем они нужны необходимо всем, тогда будут понятны многие другие вещи, связанные с электротехникой и электричеством. Можно даже самому сделать преобразующий трансформатор по технологии намотки и сборки, важно лишь не отступать от неё.

Видео

устройство и принципы работы, назначение и область применения прибора

Название «трансформатор» произошло от латинского слова «transforмare», что значит «превращать, преобразовывать». Именно в этом и заключается его суть — преобразование путем магнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но аналогичной частоты. Главное назначение трансформатора — использование в электросетях и источниках питания разнообразных приборов.

Устройство и принцип действия

Трансформатор — это прибор для преобразования переменного тока и напряжения, не имеющий подвижных частей.

Устройство трансформаторов состоит из одной или нескольких обособленных проволочных, иногда ленточных катушек (обмоток), которые охвачены единым магнитным потоком. Катушки, как правило, наматывают на сердечник (магнитопровод). Обычно он изготавливается из ферромагнитного материала.

На рисунке схематично представлен принцип работы трансформатора.

На рисунке видно, что первичная обмотка подсоединена к источнику переменного тока, а другая (вторичная) — к нагрузке. В витках первичной обмотки при этом проистекает переменный ток, его величина I1. А обе катушки охватывает магнитный поток Ф, производящий в них электродвижущую силу.

Если вторичная обмотка находится без нагрузки, то такой режим работы преобразователя называется «холостой ход». Когда вторичная катушка под нагрузкой, в ней под действием электродвижущей силы возникает ток I2.

Выходное напряжение при этом зависит напрямую от того, сколько витков на катушках, а сила тока — от диаметра (сечения) провода. Другими словами, если обе катушки имеют равное количество витков, то напряжение на выходе будет равно напряжению на входе. А если на вторичную катушку намотать в 2 раза больше витков, то и напряжение на выходе станет в 2 раза выше входного.

Итоговый ток зависит также и от диаметра провода обмотки. Например, при большой нагрузке и маленьком диаметре провода может произойти перегрев обмотки, нарушение целостности изоляции и даже полный выход из строя трансформатора.

Во избежание таких ситуаций составлены таблицы для расчета преобразователя и выбора диаметра провода под заданное выходное напряжение.

Классификация по видам

Трансформаторы принято классифицировать по нескольким признакам: по назначению, по способу установки, по типу изоляции, по используемому напряжению и т. д. Рассмотрим самые распространенные виды приборов.

Силовые преобразователи

Такой вид приборов применяется для подачи и приема электрической энергии на ЛЭП и с ЛЭП с напряжением до 1150 квт. Отсюда и название — силовой. Эти приборы функционируют на низких частотах — порядка 50−60 Гц. Их конструктивными особенностями является то, что они могут содержать несколько обмоток, которые располагаются на броневом сердечнике, изготовленном из электротехнической стали. Причем катушки низкого напряжения могут быть запитаны параллельно.

Такой прибор носит название трансформатор с расщепленными обмотками. Обычно силовые трансформаторы помещают в емкость с трансформаторным маслом, а самые мощные агрегаты охлаждают активной системой. Для установки на подстанциях и электростанциях используют трехфазные приборы мощностью до 4 тыс. кВА. Они получили наибольшее распространение, так как потери в них уменьшены на 15% по сравнению с однофазными.

Автотрансформаторы (ЛАТР)

Это особая разновидность низкочастотного прибора. В нем вторичная обмотка одновременно является частью первичной и наоборот. То есть катушки связываются не только магнитно, но и электрически. Разное напряжение получается и с одной обмотки, если сделано несколько выводов. За счет использования меньшего количества проводов достигается удешевление прибора. Однако при этом отсутствует гальваническая развязка обмоток, а это уже существенный недочет.

Автотрансформаторы нашли применение в высоковольтных сетях и в установках автоматического управления, для запуска двигателей переменного тока. Целесообразно их использование при невысоких коэффициентах трансформации. ЛАТР применяют для регулировки напряжения в лабораторных условиях.

Трансформаторы тока

В таких приборах первичная обмотка подсоединяется непосредственно к источнику тока, а вторичная — к приборам с небольшим внутренним сопротивлением. Это могут быть защитные или измерительные устройства. Самым распространенным видом трансформатора тока считается измерительный.

Он состоит из сердечника, выполненного из шихтованной кремнистой холоднокатаной электротехнической стали, с намотанной на него одной или несколькими обособленными вторичными обмотками. В то время как первичная может представлять собой просто шину или же провод с измеряемым током, пропущенным при этом сквозь окошко магнитопровода. По такому принципу функционируют, к примеру, токоизмерительные клещи. Главной характеристикой трансформаторного тока является коэффициент трансформации.

Такие преобразователи безопасны и поэтому нашли применение при измерении тока и в схемах релейной защиты.

Импульсные преобразователи

В современном мире импульсные системы практически полностью заменили тяжелые низкочастотные трансформаторы. Обычно импульсный прибор выполняется на ферритовом сердечнике разнообразных форм и размеров:

• кольцо;
• стержень;
• чашечка;
• в виде буквы Ш;
• П-образный.

Превосходство таких приборов сомнениям не подлежит — они способны функционировать на частотах до 500 и более кГц.

Так как это прибор высокочастотный, то его размеры существенно снижаются с ростом частоты. На обмотку расходуется меньшее количество провода, а для получения высокочастотного тока в первой цепи достаточно лишь подключения полевого или биполярного транзистора.

Существуют еще много разновидностей трансформаторов: разделительные, согласующие, пик-трансформаторы, сдвоенный дроссель и т. д. Все они широко применяются в современной промышленности.

Область применения приборов

Сегодня, пожалуй, трудно себе представить область науки и техники, где не применяются трансформаторы. Их широко используются для следующих целей:

1. Для передачи и раздачи электроэнергии.
2. Для создания допустимой схемы включения вентилей. Применяется в преобразовательных устройствах с одновременным согласованием входного и выходного напряжения.
3. В производстве: в сварке, для снабжения электротермических установок и т. д. Мощность таких приборов достигает порой десятков тысяч кВА и напряжения до 10 кВ, а рабочий диапазон — 50 Гц.
4. Преобразователи малой мощности и невысокого напряжения применяют для радио- и телеаппаратуры, устройств связи, бытовых приборов, для согласования напряжений и т. д.
5. При включении электроизмерительных приборов и реле в электроцепи высокого напряжения с целью расширения диапазонов измерений и обеспечения электробезопасности.

Исходя из многообразия устройств и видов назначения трансформаторов, можно утверждать, что сегодня они — незаменимые, использующиеся практически повсеместно устройства, благодаря которым обеспечивается стабильность и достижение необходимых потребителю значений напряжения как гражданских сетей, так и сетей предприятий промышленности.

Электрический трансформатор

Трансформатор – это устройство, главным назначением которого является преобразование электрического тока. Он изменяет напряжение тока посредством электромагнитной индукции.

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

• Изменяющийся во времени электрический ток создает изменяющееся во времени магнитное поле.
• Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, электромагнитную индукцию в этой обмотке. В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать. Идеальный трансформатор — трансформатор, у которого отсутствуют потери энергии на нагрев обмоток и потоки рассеяния обмоток.

В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток. Такой трансформатор всю поступающую энергию из первичной цепи трансформирует в магнитное поле и, затем, в энергию вторичной цепи. В этом случае поступающая энергия равна преобразованной энергии.

Режимы работы трансформатора

1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт.

2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора.

3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора.

4. Режим холостого хода. Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены, ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток, протекающий через первичную обмотку, невелик. Для трансформатора с сердечником из магнито-мягкого материала ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике (на вихревые токи и на гистерезис) и реактивную мощность перемагничивания магнитопровода.

5. Режим короткого замыкания. В режиме короткого замыкания на первичную обмотку трансформатора подается переменное напряжение небольшой величины, выводы вторичной обмотки соединяют накоротко. Величину напряжения на входе устанавливают такую, чтобы ток короткого замыкания равнялся номинальному (расчетному) току трансформатора.

6. Режим с нагрузкой. При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.

Виды электрических трансформаторов

Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов, подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Трансформатор тока — трансформатор, питающийся от источника тока.

Типичное применение — для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А , 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации.

Трансформатор напряжения — трансформатор, питающийся от источника напряжения. Типичное применение — преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Импульсный трансформатор — это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического. Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками.

Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, при случайных одновременных прикасаниях к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции. Согласующий трансформатор — трансформатор, применяемый для согласования сопротивления различных частей электронных схем при минимальном искажении формы сигнала. Одновременно согласующий трансформатор обеспечивает создание гальванической развязки между участками схем. Пик-трансформатор — трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью. Сдвоенный дроссель — конструктивно является трансформатором с двумя одинаковыми обмотками. Благодаря взаимной индукции катушек он при тех же размерах более эффективен, чем обычный дроссель. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания.

Трансфлюксор — разновидность трансформатора, используемая для хранения информации. Основное отличие от обычного трансформатора — это большая величина остаточной намагниченности магнитопровода. Иными словами трансфлюксоры могут выполнять роль элементов памяти. Помимо этого трансфлюксоры часто снабжались дополнительными обмотками, обеспечивающими начальное намагничивание и задающими режимы их работы. Эта особенность позволяла (в сочетании с другими элементами) строить на трансфлюксорах схемы управляемых генераторов, элементов сравнения и искусственных нейронов. Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов.

Применение трансформаторов в электросетях

Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Трансформаторы понижающие электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью.

Применение трансформаторов в источниках электропитания

Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы. В схемах питания современных радиотехнических и электронных устройств широко применяются высокочастотные импульсные трансформаторы. В импульсных блоках питания переменное напряжение сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют при помощи инвертора в высокочастотные импульсы.

Система управления с помощью широтно-импульсной модуляции позволяет стабилизировать напряжение. После чего импульсы высокой частоты подаются на импульсный трансформатор, на выходе с которого, после выпрямления и фильтрации получают стабильное постоянное напряжение. Трансформаторы 50-60 Гц, несмотря на их недостатки, продолжают использовать в схемах питания, в тех случаях, когда надо обеспечить минимальный уровень высокочастотных помех, например при высококачественном звуковоспроизведении.

Эксплуатация электрических трансформаторов

Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории: Экономический срок службы — экономический срок службы заканчивается, когда капитализированная стоимость непрерывной работы существующего электрического трансформатора превысит капитализированную стоимость доходов от эксплуатации этого трансформатора. Или экономический срок жизни трансформатора (как актива) заканчивается тогда, когда удельные затраты на трансформацию энергии с его помощью становятся выше удельной стоимости аналогичных услуг на рынке трансформации энергии.

Примеры использования трансформаторов тока в различных приложениях

Уважаемые господа разработчики, как Вы понимаете, можно приводить огромную массу примеров применения трансформаторов тока, но мы остановимся только на некоторых, не связанных с измерением параметров электрических сетей для функций коммерческого учета. Моя задача постараться донести общий подход к решению практических задач, переодически возникающих при разработке новых приборов или контроле за состоянием переферийных устройств. Все остальное — доделает полет мысли разработчика, а я никоем образом не хочу вводить ограничения и навязывать свое мнение в вопросах выбора. Со своей стороны я постараюсь продолжать публиковать интересные решения для общего обозрения, так что делитесь проблемами и решениями. Итак начнем:

1. Индикация включенной нагрузки

Достаточно часто, возникает необходимость дистанционного контроля за работой различных энергопотребляющих устройств. Например работа ТЭНов. Как правило, в силовую цепь нагревателей помещают спец. защитные отключатели (например биметаллические), которые срабатывают при достижении аварийной температуры. Как узнать — греет ТЭН или нет? Можно пощупать пальцем — вскочил волдырь, значит греет, холодный — либо перегорел, либо включилась защита. А есть более безопасный вариант? Конечно! В цепь питания такого ТЭНа включим трансформатор тока и будем внимательно наблюдать за его работой. Если по первичке трансформатора течет ток — он будет стараться выдать и вторичный ток, который можно использовать, например засветить светодиод или подключить стрелочный индикатор или вообще — передать в контроллер, который будет принимать решения.

1.1. Используем светодиод.

Как Вы знаете, для того, что-бы светодиод светился, на него надо подать ток, чем ток больше — тем ярче светится светодиод, но тем более короткую жизнь он проживает. Обычно величину этого тока принимаю равным 5-10мА, для ярких соответственно 2-5мА. При этом они живут очень долго и счастливо. С учетом того, что светодиод работает на постоянном токе, а трансформатор этого категорически не любит — выходной ток трансформатора мы будем выпрямлять. Можно конечно включить встречно 2 светодиода — один горит на одной полуволне, второй на другой. Это выход, но напряжение стабилизации светодиодов немного разнится от экземпляра к экземпляру, поэтому мы имеем несимметричную нагрузку, а это нехорошо для трансформатора. В принципе, некоторый перекос он прощает, но если просто повесить на выход тр-ра один светодиод, то придется наблюдать за его слабеньким свечением.

Почему слабеньким? Да потому, что работая на одну полуволну, сердечник трансформатора постепенно намагнитится до режима насыщения и трансформатор перестанет правильно работать. Идеальный выход — включить на выходе трансформатора диодный мостик, например на КД522 (LL4148), стоит копейки, а пользу для трансформатора приносит громадную. Если на выход моста включить еще и конденсатор — то и нагрузка начнет ощущать себя поспокойней. Итак мы имеем трансформатор, диодный мост и конденсатор. Включим на выход моста красный светодиод. А для того, что бы он светился правильно — займемся предварительным расчетом и выбором трансформатора.

Для того, чтобы в нагрузку потек ток, трансформатор в нашем примере должен развить на выходе некоторую ЭДС (для преодоления напряжения открывания диодов моста и светодиода). Считаем эту ЭДС: падение напряжения на диоде LL4148 можно принять за 0.9в ( они слабенькие, падение напряжения при хорошем токе побольше чем 0.6в.), их у нас работает по 2 в каждой полуволне, на красном светодиоде — 1.7в. Итого имеем 0.9*2+1,7=3.5в.

Т.е. трансформатор должен уметь развивать на выходе ЭДС значительно больше 3.5 в. Теперь считаем ток на входе: Если на выходе нам нужно 5 мА, то при коэфф. трансформации 1:3000, первичный ток должен быть 5мА*3000=15А. Смотрим сколько нам надо: например ТЭН имеет мощность 1 кВт, т.е. ток = 1000Вт/220в=4.8А. А нам надо 15А! Что делать? Все просто — 15А/4.8А=3, т.е., нам надо трижды просунуть через центральное отверстие токоведущий проводник и мы получим практически искомую величину — 15А, которая нам и нужна. (т.е. получить фактический коэфф. трансформации 3:3000). Итак, ищем трансформатор, который может выдать на выходе ЭДС не менее 3.5в, при этом не уйти в насыщение при 15А на входе, а не вдаваясь в подробности — ищите с запасом в 2-3 раза.

С учетом того, что нам надо просунуть аж 3 витка — ищем трансформатор с подходящим отверстием. Возьмем например Т10-110А-90-З/0 (см фото). Он имеет ЭДС не менее 10В, и что самое для нас главное — огромное отверстие (11мм), в которое легко просунем 3 витка сетевого провода (внимание-только один провод из двух, идущих на ТЭН!).

Проверим: сопр. обмотки у Т10-110А-90-З/0=190 Ом. При токе 5 мА, на обмотку придется 5мА*190 Ом=0,95в. Да еще 3.5в на нагрузке, итого имеем 3.5+0,95=4.45в. что меньше 10в. А это значит что все работает! Если отв. не нужно такое большое, например мотаем 3 витка проводом ПЭТВ2-1.05 и запаиваем его в плату (см примеры монтажа на печ. плату), то можно выбрать трансформатор поменьше и подешевле.

А что, если мы проверяем работу ТЭНа аж на 10 кВт? Коротко считаем: 10кВт/220в=48А. А надо всего 15А! Значит на сетодиод пойдет аж 16мА! Либо мы с этим миримся, либо надо отвести лишний ток от светодиода. Как это сделать? Поставим резистивный шунт параллельно светодиоду. Посчитаем шунт? Итак мы имеем 1.7в на нагрузке, и при этом лишний ток 11мА (5 мА съедает светодиод). Считаем 1.7в/11мА=0,15кОм. Ближайший 150 Ом. Считаем мощность = 1,7в*11мА=19мВт. Значит резистор ставим любой (берем обычный 0.125Вт). С учетом того, что особая точность нам не нужна (не измеряем, а просто светим), на этом расчет остановим.

1.2 Стрелочный индикатор

Ход рассуждений абсолютно такой-же как и при выборе светодиода, но считать надо поточнее и ввести элемент для калибровки (все-таки какой-никакой, а измеритель).

Итак мы имеем все тот-же мост на выходе трансформатора и стрелочный прибор. С учетом того, что стрелочный прибор обладает большой инерционностью, большой конденсатор ему не требуется, но, что-бы убрать всякие переходные процессы, лучше все-же небольшой конденсатор (0.1-0.22 мкФ) поставить. Итак, например, мы имеем полное отклонение стрелки на 100 мкА, сопротивление обмотки 1600 Ом. (первая цифра пишется у прибора на циферблате, вторую можно получить померив сопр. прибора омметром). Считаем падение напряжения на приборе при полном отклонении стрелки: 100мкА*1600ом=160мв. Добавим к этому падение напряжения на мосте 1.6в, итого трансформатор ищем с ЭДС более 1,8в. Например Т04-90А-110-К/0 (см фото) или Т04-90А-110-Т/0 (см фото)

Для случая ТЭНа=1кВт (см выше) имеем на выходе трансформатора 4.8А/3000=1,6мА. Стрелочный прибор зашкаливает на 0.1 мА. Значит лишние 1.5мА надо увести в шунт. Считаем 160мв/1.5мА=107 ом. Т.е. в теории, зашунтировав прибор резистором 107 ом мы получим полное отклонение стрелки при мощности нагрузки 1 кВт. А что будет, если мы поставим резистор 130 ом? А это значит, что ток через стрелочный прибор будет больше максимального и его зашкалит. Что-бы этого не случилось, мы включим последовательно с прибором (внимание не с шунтом!) подстроечный резистор, которым и ограничем ток. Расчет подстроечного резистора: Итак, если мы ставим шунт 130 ом, при прохождении через него тока 1.5 мА, падение напряжения составит 13ом*1.5мА=195 мВ. Считам нужное сопротивление в цепи стрелочного прибора: 195мв/0,1мА=1950ом. Сопротивление катушки 1600ом, 1950ом-1600ом=350ом. Значит, в теории, нам не хватает сопротивления 350ом для того, что бы все замечательно работало. Берем подстроечный резистор 470ом, которым мы легко сможем выставить показание стрелочного прибора в максимум при максимальной мощности (т.к. откалибровать стрелочный прибор по максимальному току в первичке). Что нам собственно и требовалось.

1.3 Передача информации в контроллер или исполнительное устройство.

Все абсолютно так-же как и выше. Единственно, надо решить — мы контролируем форму тока и принимаем решения, или нам не важно как этот ток течет, главное — поймать что его слишком много или слишком мало. В первом случае ставим АЦП, во втором — триггер шмитта, компаратор, или, если работать по принципу есть/нет, то просто логический вход. Наша задача — получиь напряжение заданной величины при заданном входном токе. Рассмотрим это на примере работы того-же ТЭНа 1кВт. Наша задача среагировать на защитное отключение ТЭНа при аварийном отключении ТЭНа внешним размыкателем, например биметаллическим при перегреве.

Используем PIC16F630 имеющий в своем составе компаратор (встроенное опорное по 24 уровням). С учетом того, что при включении нагрузки может проходить мощный пусковой ток, надо ограничить возможность трансформатора выдавать напряжение на м.сх. более напряж. питания м.сх., для этой цели достаточно защитить вход м.сх. стабилитроном. В данном примере предлагаю заменить стабилитрон копеечным диодом LL4148 с прямым включением и не переживать за сохранность микросхемы (весь ток диод заберет на себя и больше 1 в. ну никак не пропустит). С учетом того, что диод реально начнет влиять на измерительную цепь уже на 0.2-0.3в надо ограничиться этим уровнем при измерении, хотя для контроля до 0.6в все будет достаточно корректно.

Далее, по уже знакомому пути, считаем величину нагрузочного резистора: Считаем ток: 4.8А/3000=1.6мА. Примем величину опорного напряжения = 2/24 напр. питания или (при 5в) = 5/24*2=0,41в.Принимаем, что если напряж. на входе компаратора более 0,41в, считаем что ТЭН включен, менее — выключен. Примем, что при 1 кВт нагрузки, на входе компаратора должно быть не менее 0,5в.( т.е. больше 0.41в) Значит: 0.5в/1,6мА=0,3125 кОм. Выбираем ближайший резистор = 330 Ом. Рассуждения по поводу выбора трансформатора уже приводились выше, повторяться не будем.

Как это реализовано можно посмотреть на фото контроллера управления температурой сушильного шкафа (справа, между реле, виден трансформатор Т04-90А-25-Т/25К-18, слева сетевой трансформатор питания ТТН3):

Вид снизу на контроллер, трансформатор Т04-90А-25-Т/25К-18 впаян в разрыв токоведущей шины (широкая шина справа), под трансформатором расположен диодный мост, нагрузочный резистор и сглаживающий конденсатор (стабилитрон пока не установлен), слева PIC16F630.

Если взять резистор сопротивлением побольше расчетного, в этом случае можно снизить требования по емкости сглаживающего конденсатора. В данном примере совсем не обязательно проверять, что нагрузка именно 1 кВт. Она либо есть, либо ее нет. Так что, если контроллер увидит нагрузку не 1 кВт,а 100Вт, это никого не обидит, лишний ток заберет на себя защитный диод, в общем все довольны. Однако, если взять за основу данную схему, то можно обеспечить дистанционный контроль не только за состоянием нагрузки (включена/выключена), но и, например, за количеством перегоревших ламп в подъезде или складе и т.д., т.е. контролировать подключенную мощность.

2. Простейшие защиты электродвигателей

Защиты бывают разные, но мы остановимся на защите от холостого хода (актуально для погружных насосов и насосных станций) и защите от перегрузки (например эл. двигатель открывания ворот). Все остальные применения будут находится между этими вариантами.

2.1. Защита от холостого хода.

Наша задача отключить исполнительное устройство в том случае, если в процессе работы произошло снижение тока потребления ниже заданной величины. Рассмотрим как это сделать. Если мы поставим в разрыв токоведущей шины токовый трансформатор, то, при протекании тока, на его выходе будет создаваться ЭДС, пропорциональная протекающему току. Достаточно эту ЭДС выпрямить, сгладить и передать на исполнительное устройство. Как только ЭДС снизится ниже определенного порога — исполнительное устройство выключится, отключив эл. двигатель. Идея понятна? Идем дальше.

Раз мы имеем на выходе напряжение, что у нас работает от напряжения и не хочет при этом потреблять ток? Конечно полевой транзистор. Как его заставить коммутировать нагрузку при переменном токе? Тоже не проблема — включить его в диагональ моста. Транзистор открыт — мост закорочен, ток через мост идет. Транзистор закрыт — ток через мост не течет, нагрузка отключена. Если в качестве нагрузки включить обмотку реле магн. пускателя — можно управлять двигателем насоса. Ток течет через насос, транзистор открыт, пускатель под напряжением, ток снизился — напряжение снизилось, транзистор закрылся, пускатель выключился, ток упал до нуля, насос выключен. Запуск только вручную (кнопка параллельно мосту) шунтированием моста. Ток потек, транзистор открылся и шунтировал мост параллельно кнопке, бросил кнопку — все работает. ток снизился — все выключилось. Учитывая, что трансформатор электрически изолирован от силовой цепи, его можно смело включать непосредственно на вход полевого транзистора. Если ЭДС > 5.5в (1.2в падение при выпрямлении и 4в — пороговое напряжение полевого транзистора) — транзистор открыт, ниже — транзистор закрыт. Как посчитать нагрузочный резистор для нужного входного тока в п.1. не раз приводилось, так что опустим этот аспект. Как выбрать трансформатор по ЭДС также описано. Не забудьте защитить затвор полевого транзистора стабилитроном от возможного пробоя (обычно 10в.). Учтите, если поставить на затвор полевика управляемый напряжением ключ, да еще и с гистерезисом — можно коммутировать непосредственно саму нагрузку данным устройством. Самое приятное — для такого устройства не требуется внешнее питание, вполне хватает генерации напряжения от тока нагрузки.

2.2 Безконтактное пусковое реле

Здесь даже и писать особенно нечего — это задача п.2.1, с той лишь разницей, что нагрузкой является пусковая обмотка двигателя. При пуске потек значительный ток — подключим пусковую обмотку, двигатель раскрутился, ток снизился — пусковая обмотка сама выключилась. Самое приятное — никаких контактов.

2.3 Защита от перегрузки

Фактически это тоже задача п.2.1, с той лишь разницей, что нагрузку надо выключить если ток возрос, например автоматическое открывание ворот — двигатель довел ворота до упора, пошла перегрузка двигателя (он толкает, а толкать то некуда дальше) — исполнительное устройство отключило пускатель. Можно применить полевик во встроенным каналом (он открыт при нулевом напряжении, а закрывается подачей отрицательного напряжения), но их нет на большие токи и напряжения. Хотя как датчик края вполне хорош, нет контактов и питания, монтируется в любом месте силового кабеля. А вот если поставить инвертирующий каскад перед обычным полевиком, правда потребуется его запитывать (т.е. полностью автономное устройство не получится), то можно управлять магнитным пускателем на отключение. Так как ток потребления маленький, на схему надо подать небольшое напряжение с параметрического стабилизатора с конденсатором в качестве гасящего резистора. Получается также вполне жизнеспособно.

3. Работаем с постоянным током.

3.1 Контроль постоянного тока

Как сделать защиту от перегрузки в цепи постоянного тока? Попробуем оценить этот ток трансформаторм тока. Казалось-бы, как трансформатор будет работать с постоянным током? Как известно — трансформатор работает только в переменном магнитном поле, которое постоянный ток создать не может. Идея проста — создать такое переменное поле, чтобы он смог работать. Однако, если во вторичку давать ток, то и в первичке будет также создаваться ток и влиять на измеряемую цепь. А этого делать нельзя. Давайте возьмем два одинаковых трансформатора, оденем их на общий токоведущий провод, а вторичные обмотки включим последовательно встречно. Теперь, если мы будем подавать переменный ток во вторички, в первичках будут наводиться ЭДС, пропорциональные току, но направленные встречно друг другу, т.е. в сумме равные 0. Таким образов влияние на первичную цепь мы исключим.

Скажете — ну и что с этого? А вот что. Как известно, зависимость магнитной проницаемости ферромагнетиков сильно зависит от напряженности магнитного поля. Т.е., если в обмотку трансформатора подать переменный ток, он будет создавать определенное магнитное поле в сердечнике, равное для обоих полуволн и величина индуктивности обмотки трансформатора будет одинакова для обоих полуволн. А вот если на сердечник наложить постоянное поле, тогда, в одну полуволну поля будут складываться, а в другую — вычитаться. В результате поле в одной полуволне будет больше, чем в другой, и индуктивности не будут равны. Если смотреть на примеры, описанные выше — мы всячески пытались избежать этого варианта и клеймили его как плохой режим работы трансформатора тока, а здесь он придется как раз в пору.. А что создаст нам постоянное поле? А это поле создаст проводник, проходящий через оба трансформатора, в котором мы и собирались имерить постоянный ток.

Помните, мы включили обмотки трансформаторов встречно? В сумме, индуктивности обоих трансформаторов будут постоянны в обоих полуволнах, ток также постоянен, а вот напряжения на них различны для каждой полуволны (индуктивности же разные). Т.е., если проводить замер напряжения на одной из обмоток, оно будет разное для каждой полуволны. Момент можно усугубить, если взять соединенные последовательно 2 резистора, включить их параллельно обмоткам трансформаторов и снимать напряжение со средних точек. Получается измерительный мост и мы снимаем уже разницу напряжений для каждой полуволны. Если направление тока в первичке не представляет интерес, это напряжение с выхода моста можно выпрямить и работать с постоянным напряжением, пропорциональным постоянному току.

Следует учесть, что зависимость магнитной проницаемости от поля нелинейна, и мы не сможем получить линейный выходной сигнал с выхода этой схемы в широком диапазоне.

3.2 Измерение постоянного тока.

Как замерить ток мощного эл. двигателя, работающего от аккумулятора? А как померить ток в цепи под высоким напряжением? Да в принципе точно также как описано выше в небольшом диапазоне или так-же в широком, но с той лишь разницей, что ток надо дать такой, что-бы трансформаторы входили в режим насыщения. В этом случае мы можем уже оценивать не напряжение на выходе, а длительность нахождения трансформатора в режиме насыщения в каждой полуволне или же сам факт вхождения в режим насыщения. Посмотреть на искажения сигнала в режиме насыщения можно на фото:

Эти фото уже фигурировали в предыдущих заметках. Понятно, чем глубже трансформатор уходит в насыщение, тем больше горизонтальная полка. Берем диф. сигнал и работаем с ним. Я не предполагаю детально рассматривать схемотехнические решения, но очень неплохо ввести в обратную связь усилитель сигнала генератора, управляемый напряжением и контролировать уже не сам диф. сигнал, а управляющее напряжение этого усилителя. можно подать линейно изменяюшийся сигнал и ловить его длительность до момента насыщения трансформатора. Можно запустить подмагничивание постоянным током во вторичку (его величина меньше измеряемого тока в коэфф. трансформации раз!) и наложить на него переменный ток. Управляя током подмагничивания добиваться постоянства напряжения на катушке и замерять ток подмагничивания. В общем способов масса, а описание практической реализации займет уйму места и потребует столько-же времени для изучения. Так что на этом и ограничимся.

Применение трансформаторов тока | Оборудование

Измерительные трансформаторы тока применяют в электроустановках переменного тока для питания токовых обмоток измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения.
Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность персонала при работе с измерительными приборами и реле, так как Цепи высшего и низшего напряжения разделены. Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь измеряемого тока последовательно. Она имеет один виток или несколько, выполненных проводом большого сечения.
При номинальном первичном токе /ном по вторичной обмотке протекает номинальный вторичный ток равный 5 А (реже 1 или 2,5 А), что позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов, а шкалы приборов градуировать в соответствии с измеряемым первичным током с учетом номинального коэффициента трансформации трансформатора тока

Вторичная обмотка трансформатора тока имеет большое число витков и выполняется проводом, рассчитанным на длительное протекание тока равного 5 А.
На рис.  показан трансформатор тока ТА, включенный первичной обмотки   в первичную цепь, по которой протекает ток во вторичной обмотке W2 подключены последовательно амперметр РА, реле тока КА и токовая обмотка счетчика активной энергии PI (обмотка напряжения PI подключается к трансформатору напряжения TV). Обмотки W1 и W2 располагаются на сердечнике из листовой или ленточной электротехнической стали и надежно изолируются друг от друга. Вторичная обмотка заземляется для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Выводы первичной обмотки обозначают Л1 и JI2 (линейные), вторичной Я, и И2 (измерительные).

Схема включения трансформаторного тока и подключения к нему приборов.
Трансформатор тока работает в условиях, отличных от условий работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения. Сопротивление его вторичной цепи, состоящей из последовательно соединенных токовых обмоток приборов и реле, очень незначительно, вследствие чего трансформатор работает в условиях, близких к короткому замыканию. Первичный ток , проходя по виткам первичной обмотки, создает в сердечнике магнитный поток Ф, пропорциональный магнитодвижущей силе (МДС) который наводит в витках вторичной обмотки Wг электродвижущую силу ЭДС. Последняя создает в замкнутой вторичной цепи ток /2, который в свою очередь наводит магнитный поток Ф2, пропорциональный магнитодвижущей силе МДС. Результирующий магнитный поток Фо = Ф, — Ф2 обеспечивает передачу электромагнитной энергии из первичной цепи во вторичную. Таким образом, в сердечнике существует рабочий магнитный поток Фо, благодаря которому создается вторичный ток.
При размыкании вторичной обмотки ее МДС снижается до нуля, тогда FS = Fs, т.е. результирующая МДС F0 резко возрастает, что приводит к увеличению магнитного потока Фо в сердечнике. Следствием этого является возрастание нагрева сердечника и увеличения ЭДС вторичной обмотки до нескольких киловольт. Последнее может привести к перегреву и пробою изоляции вторичной обмотки, появлению опасного напряжения на приборах и реле. Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо. При снятии приборов и реле, подключенных к трансформатору тока необходимо закоротить его вторичную обмотку или зашунтировать обмотку снимаемого прибора.        
Если бы материал сердечника имел высокую магнитную проницаемость и ничтожно малые потери, то коэффициент трансформации был бы постоянным и равным отношению числа витков обмоток. Однако в результате потерь в стали, нарушается точная пропорция между первичным и вторичным токами, появляются токовые и угловые погрешности. Токовая погрешность возникает при измерении тока вследствие того, что действительный коэффициент трансформации отличается от номинального  из-за потерь в стали. Угловая погрешность представляет собой угол между вектором первичного тока, и повернутым на 180° вектором вторичного тока 12 и обозначается 5.
В зависимости от величины погрешностей трансформаторы тока делятся на пять классов точности (табл.).
Приведенные в табл. погрешности соответствуют первичному току, составляющему 100-120% от номинального. При значительном отклонении первичного тока от номинального погрешности резко возрастают.
Номинальной нагрузкой трансформатор тока для данного класса точности называют такую нагрузку вторичной обмотки, при которой погрешность не превышает установленного для этого класса значения
Предельно допустимые погрешности трансформаторов тока

Таким образом, номинальная мощность вторичной обмотки и номинальное сопротивление связаны прямой зависимостью, и в расчетах можно использовать в качестве вторичной нагрузки как вторичную мощность так и вторичное сопротивление.
Трансформаторы тока применяют:
класса 0,2 — для точных лабораторных измерений;
класса 0,5 — для подключения счетчиков денежного расчета и точных защит;
класса 1 — для подключения амперметров, счетчиков технического учета, фазометров и других измерительных приборов и реле;
класса 3 и 10 — для подключения релейных защит.
Для питания обмоток приборов, требующих различных классов точности, изготовляют трансформаторы тока с двумя сердечниками, имеющими общую первичную обмотку и индивидуальные вторичные.

Использование и применение трансформатора

Использование и применение трансформатора

Наиболее важные области применения и применения трансформатора:

• Он может повышать или понижать уровень напряжения или тока (когда напряжение увеличивается, ток уменьшается и наоборот. virsa, потому что P = V x I , и мощность такая же) в цепи переменного тока.
• Может увеличивать или уменьшать значение конденсатора, катушки индуктивности или сопротивления в цепи переменного тока. Таким образом, он может действовать как устройство передачи импеданса.
• Может использоваться для предотвращения передачи постоянного тока от одной цепи к другой.
• он может электрически изолировать две цепи.

Трансформатор является основной причиной для передачи и распределения мощности переменного тока вместо постоянного, потому что трансформатор не работает на постоянном токе, поэтому слишком сложно передавать мощность на постоянном токе. при переходе и распределении постоянного тока уровень напряжения повышается с помощью понижающего и повышающего преобразователя, но это слишком дорого и экономически нецелесообразно.
Основное применение трансформатора — повышение (увеличение) или понижение (уменьшение) уровня напряжения.
другими словами, увеличивает или снижает уровень тока, в то время как мощность должна быть такой же.
Другое применение и применение трансформатора:
Повышает уровень напряжения на стороне генерации перед передачей и распределением.
на стороне распределения, для коммерческого или бытового использования электроэнергии, трансформатор понижает (понижает) уровень напряжения, например, с 11 кВ до 220 В однофазный и 440 В трехфазный.
Трансформатор тока и трансформатор напряжения также используются в энергосистемах и в промышленности.Также он используется для согласования импеданса. Итак, это были простые способы использования трансформатора.

Также читайте:

Распределительный трансформатор на опоре с центральным отводом вторичной обмотки, используемый для обеспечения «расщепленной фазы» электропитания для жилых и легких коммерческих предприятий, которые в Северной Америке обычно рассчитаны на напряжение 120/240 В. Источники изображений и атрибуции Википедия

Типы трансформаторов: работа и их применение

«ТРАНСФОРМАТОР» — одна из старейших инноваций в области электротехники.Трансформатор — это электрическое устройство, которое может использоваться для передачи мощности от одной цепи к другой без физического контакта и без изменения своих характеристик, таких как частота, фаза. Это важное устройство в любой электрической схеме сети. Он состоит в основном из двух цепей, а именно из первичных цепей и одной или нескольких вторичных цепей. Пожалуйста, перейдите по ссылке Все, что вам нужно знать о трансформаторах и работе трансформаторов. В этом обсуждении мы имеем дело с различными типами трансформаторов.

Принцип работы трансформатора

Работа трансформатора зависит от закона электромагнитной индукции Фарадея. Явление взаимной индукции между двумя или более обмотками отвечает за преобразование мощности.

Согласно законам Фарадея, «Скорость изменения магнитной связи во времени прямо пропорциональна ЭДС, индуцированной в проводнике или катушке».

E = N dϕ / dt

Где,

E = наведенная ЭДС

N = количество витков

dϕ = изменение потока

dt = Изменение во времени

Типы трансформаторов

В системе электроснабжения используются трансформаторы нескольких типов для различных целей, например, для выработки, распределения и передачи, а также использования электроэнергии.Трансформаторы классифицируются по уровням напряжения, используемой основной среде, расположению обмоток, использованию и месту установки и т. Д. Здесь мы обсуждаем различные типы трансформаторов: повышающий и понижающий трансформатор, распределительный трансформатор, трансформатор напряжения, силовой трансформатор, 1- ϕ, и 3-ϕ трансформатор, Автотрансформатор и т. д.

Типы трансформаторов в зависимости от уровней напряжения

Это наиболее часто используемые типы трансформаторов для всех приложений.В зависимости от соотношения напряжений между первичной и вторичной обмотками трансформаторы классифицируются как повышающие и понижающие трансформаторы.

Повышающий трансформатор

Как следует из названия, вторичное напряжение повышается по сравнению с первичным напряжением. Этого можно достичь, увеличив количество обмоток во вторичной обмотке, чем в первичной, как показано на рисунке. На электростанции повышающий трансформатор используется в качестве трансформатора подключения генератора к сети.

Понижающий трансформатор

Он используется для понижения уровня напряжения от более низкого до более высокого уровня на вторичной стороне, как показано ниже, так что он называется понижающим трансформатором. Обмотка больше поворачивается на первичной стороне, чем на вторичной.

В распределительных сетях понижающий трансформатор обычно используется для преобразования высокого напряжения сети в низкое напряжение, которое может использоваться для бытовой техники.

Типы трансформаторов в зависимости от используемой основной среды

В зависимости от среды, расположенной между первичной и вторичной обмотками, трансформаторы классифицируются как с воздушным сердечником и железным сердечником.

Трансформатор с воздушным сердечником

Как первичная, так и вторичная обмотки намотаны на немагнитную полосу, где магнитная связь между первичной и вторичной обмотками осуществляется по воздуху.

По сравнению с железным сердечником взаимная индуктивность меньше в воздушном сердечнике, то есть сопротивление, обеспечиваемое генерируемому потоку, велико в воздушной среде. Но гистерезис и потери на вихревые токи полностью устранены в трансформаторе с воздушным сердечником.

Трансформатор с железным сердечником

Как первичная, так и вторичная обмотки намотаны на несколько пучков железных пластин, которые обеспечивают идеальную связь с генерируемым магнитным потоком. Он обеспечивает меньшее сопротивление потоку связи из-за проводящих и магнитных свойств железа.Это широко используемые трансформаторы с высоким КПД по сравнению с трансформаторами с воздушным сердечником.

Типы трансформаторов на основе схемы обмотки

, основанные на расположении обмоток, рассматриваются ниже.

Двухобмоточный трансформатор

Трансформаторы с обмотками типа двухобмоточного трансформатора включают по две отдельные обмотки для каждой фазы, например, первичной и вторичной. Здесь первичная обмотка может питаться через вход переменного тока, а вторичная может быть подключена через нагрузку.Эти две обмотки электрически изолированы, но связаны магнитно.

Индуцированная ЭДС во вторичной обмотке возникает из-за переменного магнитного потока, который может быть вызван изменением тока внутри первичной обмотки, что также называется взаимной индукцией. Таким образом, напряжение o / p возникает просто из-за индукции. Это напряжение в основном зависит от соотношения обмоток и может повышать или понижать входное напряжение.

Автотрансформатор

Стандартные трансформаторы имеют первичную и вторичную обмотки, расположенные в двух разных направлениях, но в обмотках автотрансформатора первичная и вторичная обмотки соединены друг с другом последовательно как физически, так и магнитно, как показано на рисунке ниже.

На одной общей катушке, которая образует как первичную, так и вторичную обмотку, в которой напряжение изменяется в соответствии с положением вторичного ответвления на корпусе обмоток катушки.

Трансформаторы на основе использования

По необходимости они классифицируются как силовой трансформатор, измерительный трансформатор распределительного трансформатора и защитный трансформатор.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы имеют большие габариты.Они подходят для передачи электроэнергии высокого напряжения (более 33 кВ). Он используется на электростанциях и передающих подстанциях. Обладает высоким уровнем теплоизоляции.

Силовые трансформаторы различных типов: автотрансформаторы, многофазные, утечки и резонансные.

Распределительный трансформатор

Эти трансформаторы используются для распределения электроэнергии, вырабатываемой электростанцией, в отдаленные места. В основном он используется для распределения электроэнергии при низком напряжении ниже 33кВ для промышленных целей и 440-220В для бытовых целей.

• Работает с низким КПД при 50-70%
• Малый размер
• Простая установка
• Низкие магнитные потери
• Не всегда полностью загружен

В зависимости от различных факторов типы распределительных трансформаторов классифицируются по месту установки, типу изоляции, количеству фаз, классу напряжения и BIL или базовому уровню импульсной изоляции.

Измерительный трансформатор

Используется для измерения таких электрических величин, как напряжение, ток, мощность и т. Д.Они классифицируются как трансформаторы напряжения, трансформаторы тока и т. Д.

Трансформатор потенциала

Трансформатор напряжения также известен как трансформатор напряжения. В этом трансформаторе первичная обмотка может быть подключена к линии ВН (высокого напряжения), напряжение которой должно быть рассчитано, а все инструменты, используемые для измерения и счетчики, подключены к вторичной обмотке трансформатора. Основное назначение этого трансформатора — снизить уровень напряжения до безопасного предела в противном случае.В этом трансформаторе первичная обмотка заземлена как точка безопасности.

Различные типы трансформаторов напряжения — это обычные трансформаторы с обмоткой и конденсаторные трансформаторы напряжения. По сравнению с конденсаторным типом напряжения, обычный тип намотки является дорогостоящим из-за необходимости изоляции.

Трансформатор тока

Трансформатор тока (ТТ) в основном используется для измерения, а также для обеспечения безопасности. Когда ток в цепи становится высоким для непосредственного воздействия на измерительный прибор, этот трансформатор в основном используется для преобразования высокого тока в предпочтительное значение тока, необходимого в цепи.

В этом трансформаторе основная обмотка подключена последовательно к основному источнику питания, а также к различным измерительным приборам, таким как вольтметр, амперметр, катушка защитного реле или ваттметр. Эти трансформаторы включают коэффициент тока, соотношение фаз и точность, чтобы измерить точность измерения на второстепенной стороне. В этом трансформаторе термин «коэффициент» имеет огромное значение для ТТ.

Типы трансформаторов тока бывают трех типов: обмотанные, тороидальные и стержневые.

Трансформатор тока с обмоткой

Первичная обмотка трансформатора может быть физически соединена последовательно с помощью проводника. Здесь этот проводник проводит измеряемый ток в цепи. Величина вторичного тока в основном зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Тороидальный трансформатор тока

Этот трансформатор не имеет первичной обмотки. Вместо этого линия, которая удерживает ток в цепи, проходит через отверстие или окно внутри этого трансформатора.Некоторые из трансформаторов тока включают в себя разделенный сердечник, который используется для открытия, закрытия и установки без разделения сети, к которой они подключены.

Трансформатор тока стержневого типа

В этом трансформаторе используется настоящий кабель, в противном случае — шина основной сети, такая как первичная обмотка, что равносильно только скручиванию. Они полностью защищены от высоких напряжений системы и, как правило, прикреплены болтами к устройству, по которому проходит ток.

Защитные трансформаторы

Этот тип трансформатора используется для защиты компонентов. Основное различие между измерительными трансформаторами и защитными трансформаторами заключается в точности, которая означает, что защитные трансформаторы должны быть точными по сравнению с измерительными трансформаторами.

Измерительный трансформатор

Обычно измерительный трансформатор называется изолирующим трансформатором или измерительным трансформатором. Это электрическое устройство, которое в основном используется для изменения уровня напряжения и тока.Основная цель этого трансформатора — надежно изолировать вторичную обмотку, когда первичная обмотка имеет высокое напряжение и источник тока, чтобы счетчики энергии, реле или измерительные приборы были связаны со вторичной обмоткой трансформатора, которая не будет повреждена.

Трансформаторы на основе фазы

Трансформаторы на основе фазы обсуждаются ниже.

Однофазный трансформатор

Это стационарное устройство, и принцип работы однофазного трансформатора в основном зависит от закона взаимной индукции Фарадея.При стабильном уровне частоты и разности напряжений этот тип трансформатора передает мощность переменного тока, используя одну цепь в другую. Этот трансформатор включает в себя два типа обмоток: первичную и вторичную. Питание переменного тока подается на первичную обмотку, а нагрузка подключена ко вторичной обмотке.

Трехфазный трансформатор

Если три однофазных трансформатора используются и соединяются вместе, используя их все 3 первичные обмотки, соединенные друг с другом как одна.Все 3 вторичные обмотки соединены друг с другом как одна вторичная обмотка. Таким образом, этот трансформатор называется трехфазным трансформатором. Трехфазное электроснабжение в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленности. Сборка этого трансформатора не дорогая, и подключение этого трансформатора может быть выполнено через соединения типа звезда и треугольник.

Соединение двух обмоток трансформатора может быть выполнено с помощью различных комбинаций, как показано ниже.

Вышеупомянутые комбинации для первичной и вторичной обмоток: звезда-звезда, треугольник (сетка), треугольник, звезда-треугольник и треугольник.

Трансформатор корпусного типа

Конструкция этого типа трансформатора имеет прямоугольную форму, а сердечник охватывает значительную часть двух обмоток, таких как первичная и вторичная, которые расположены внутри одной ветви. Расположение катушек может быть выполнено путем намотки многослойной формы диска, где слои этого диска изолированы друг от друга через бумагу.

Трансформатор ягодного типа

Обычно трансформатор ягодного типа представляет собой трансформатор с распределенным сердечником и корпусом.Итак, конструкция этого трансформатора похожа на спицы колеса, потому что магнитопровод похож на спицы колеса. Эти жилы расположены в форме прямоугольника. В этом типе трансформатора количество магнитных полос в ягодном типе превышает два, которые являются независимыми, поскольку включают в себя распределенные магнитные полосы.

Для покрытия трансформатора всю его конструкцию можно погрузить в трансформаторное масло, а также использовать металлические листы, которые плотно соединены.Конструирование металлических резервуаров может быть выполнено, в частности, с использованием высококачественной стальной пластины, которая соединяется с прочной конструкцией. После этого для изоляции трансформатор можно заливать через трансформаторное масло. Во избежание протечки необходимо соблюдать особую осторожность.

Трансформатор с масляным охлаждением и сухим типом

В настоящее время существует два типа трансформаторов, которые в основном используются: сухой трансформатор и масляный трансформатор. В трансформаторе сухого типа в качестве охлаждающей среды используется воздух, тогда как в трансформаторе с жидкостным охлаждением используется масло.Несмотря на то, что оба типа трансформаторов имеют схожие конечные результаты, между ними есть несколько различий, таких как техническое обслуживание, стоимость, шум, эффективность, возможность вторичной переработки, местоположение и допустимые напряжения.

Принимая во внимание вышеупомянутые переменные, масляные трансформаторы являются лучшим вариантом. А вот масляные агрегаты в принципе нельзя утилизировать ни в каком состоянии. Трансформатор сухого типа — лучший и во многих случаях необходимый выбор для промышленных и внутренних процессов, поскольку они более безопасны для использования рядом с людьми, а также в местах, где может возникнуть пожар.

Типы трансформаторов, используемых в области электроники

В области электроники используются различные небольшие трансформаторы, которые могут быть установлены на печатной плате или закреплены на небольшой площади изделия. Трансформаторы, используемые в области электроники, обсуждаются ниже.

Импульсный трансформатор

На печатной плате расположен импульсный трансформатор, который генерирует электрические сигналы со стабильной амплитудой. Этот вид трансформатора используется в нескольких цифровых схемах, где требуется генерация импульса в изолированной среде.Таким образом, эти трансформаторы разделяют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы по вторичной цепи, часто к драйверам или цифровым логическим вентилям. Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны требовать паразитной емкости, надлежащей гальванической развязки и небольшой утечки.

Трансформатор аудиовыхода

Этот трансформатор также применим в области электроники. Он особенно используется в приложениях, связанных со звуком, где необходимо согласование импеданса.Этот вид трансформатора управляет схемой усилителя, а также обычно нагружает громкоговоритель. Этот трансформатор включает в себя несколько катушек, таких как первичная и вторичная, разделенных по центру.

Трансформаторы по месту использования

Классифицируются как внутренние и внешние трансформаторы. Внутренние трансформаторы имеют хорошую крышу, как в обрабатывающей промышленности. Наружные трансформаторы — это не что иное, как трансформаторы распределительного типа.

Применения типов трансформаторов

Применения различных типов трансформаторов включают следующее.

• Силовой трансформатор используется для увеличения или уменьшения напряжения в распределительной сети.
• Распределительный трансформатор в основном используется для понижения напряжения для распределения между коммерческими и бытовыми потребителями.
• Измерительный трансформатор используется для снижения высокого напряжения, а также тока, после чего его можно измерить и осторожно использовать с помощью обычных устройств.
• Однофазный трансформатор часто используется для питания розеток, домашнего освещения, переменного тока и отопления.
• Трехфазный трансформатор используется для экономичного распределения энергии.
• Автотрансформаторы и двухобмотки обычно используются для увеличения или уменьшения напряжения в сетях, например, от передачи к распределению.
• Трансформаторы с масляным охлаждением используются на электрических подстанциях или распределительных сетях
Трансформаторы
• с воздушным охлаждением представляют собой недорогой метод корректировки более низкого, в противном случае более высокого номинального напряжения для эффективной работы электрического оборудования.

Это все о различных типах трансформаторов. Мы надеемся, что вы, возможно, почерпнули некоторые ценные идеи и концепции из этой статьи о преобразователе, после тщательного ее прочтения. Кроме того, мы призываем вас поделиться своими знаниями по этой конкретной теме или темам электрических и электронных проектов, поскольку это станет для нас ценным предложением. Однако для получения дополнительных сведений, предложений и комментариев вы можете оставить комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, , какие типы трансформаторов бывают в зависимости от использования?

Специальные трансформаторы и приложения | Трансформеры

Согласование импеданса

Поскольку трансформаторы могут изменять напряжение и ток на разных уровнях, и поскольку мощность передается одинаково между первичной и вторичной обмотками, их можно использовать для «преобразования» импеданса нагрузки на другой уровень.Эта последняя фраза заслуживает некоторого пояснения, поэтому давайте разберемся, что она означает.

Цель нагрузки (обычно) — сделать что-то продуктивное с мощностью, которую она рассеивает. В случае резистивного нагревательного элемента практическая цель рассеиваемой мощности — нагреть что-либо.

спроектированы таким образом, чтобы безопасно рассеивать определенное максимальное количество мощности, но две нагрузки с равными номинальными мощностями не обязательно идентичны. Рассмотрим эти два резистивных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт:

Нагревательные элементы рассеивают 1000 Вт при различных номинальных значениях напряжения и тока.

Оба нагревателя рассеивают ровно 1000 Вт мощности, но они делают это при разных уровнях напряжения и тока (250 В и 4 А или 125 В и 8 А). Используя закон Ома для определения необходимого сопротивления этих нагревательных элементов (R = E / I), мы получаем значения 62,5 Ом и 15,625 Ом соответственно.

Если это нагрузки переменного тока, мы можем говорить об их сопротивлении току с точки зрения импеданса, а не простого сопротивления, хотя в данном случае это все, из чего они состоят (без реактивного сопротивления).Можно сказать, что 250-вольтовый нагреватель имеет более высокий импеданс, чем 125-вольтный нагреватель.

Если мы захотим использовать нагревательный элемент на 250 вольт непосредственно в системе питания на 125 вольт, мы в конечном итоге будем разочарованы. При 62,5 Ом импеданса (сопротивления) ток будет только 2 ампера (I = E / R; 125 / 62,5), а рассеиваемая мощность будет только 250 Вт (P = IE; 125 x 2), или один- четверть его номинальной мощности.

Импеданс нагревателя и напряжение нашего источника будут несовместимы, и мы не сможем получить полную номинальную мощность, рассеиваемую нагревателем.

Однако надежда не потеряна. С повышающим трансформатором мы могли бы использовать нагревательный элемент на 250 вольт в системе питания на 125 вольт, как показано на рисунке ниже.

Повышающий трансформатор питает нагреватель мощностью 1000 Вт 250 В от источника питания 125 В.

Коэффициенты преобразования импеданса, тока и напряжения

Соотношение обмоток трансформатора обеспечивает повышение напряжения на и понижение тока на , которое необходимо для того, чтобы несогласованная нагрузка правильно работала в этой системе.Внимательно посмотрите на цифры первичной цепи: 125 вольт при 8 амперах. Насколько «известно» источнику питания, он питает нагрузку 15,625 Ом (R = E / I) при 125 В, а не нагрузку 62,5 Ом!

Значения напряжения и тока для первичной обмотки указывают на полное сопротивление нагрузки 15,625 Ом, а не на фактические 62,5 Ом самой нагрузки. Другими словами, наш повышающий трансформатор не только преобразовал напряжение и ток, но и преобразовал сопротивление .

Коэффициент трансформации импеданса — это квадрат отношения трансформации напряжения / тока, такой же, как и отношение индуктивности обмотки:

Это согласуется с нашим примером повышающего трансформатора 2: 1 и коэффициентом импеданса 62.От 5 Ом до 15,625 Ом (соотношение 4: 1, что составляет 2: 1 в квадрате). Преобразование импеданса — это очень полезная способность трансформаторов, так как она позволяет нагрузке рассеивать свою полную номинальную мощность, даже если в системе электропитания нет надлежащего напряжения, чтобы делать это напрямую.

Применение теоремы о передаче максимальной мощности к трансформаторам

Вспомните из нашего исследования сетевого анализа теорему о максимальной передаче мощности , которая гласит, что максимальное количество мощности будет рассеиваться сопротивлением нагрузки, когда это сопротивление нагрузки равно сопротивлению Тевенина / Нортона сети, питающей питание.Замените слово «импеданс» на «сопротивление» в этом определении, и вы получите версию этой теоремы для переменного тока.

Если мы пытаемся получить теоретическое максимальное рассеивание мощности от нагрузки, мы должны иметь возможность правильно согласовать импеданс нагрузки и импеданс источника (Тевенина / Нортона). Обычно это больше беспокоит специализированных электрических цепей, таких как радиопередатчик / антенна и аудиоусилитель / акустические системы.

Давайте возьмем систему аудиоусилителя и посмотрим, как она работает: (рисунок ниже)

Усилитель с импедансом 500 Ом управляет 8 Ом при мощности, намного меньшей максимальной.

При внутреннем импедансе 500 Ом усилитель может выдавать полную мощность только на нагрузку (динамик), также имеющую импеданс 500 Ом. Такая нагрузка будет падать с более высоким напряжением и потреблять меньше тока, чем динамик с сопротивлением 8 Ом, рассеивающий такое же количество мощности.

Если динамик 8 Ом был подключен непосредственно к усилителю 500 Ом, как показано, несоответствие импеданса привело бы к очень плохим характеристикам (низкая пиковая мощность). Кроме того, усилитель будет рассеивать больше энергии, чем полагается ему, в виде тепла, пытающегося управлять динамиком с низким импедансом.

Чтобы эта система работала лучше, мы можем использовать трансформатор для согласования этих несогласованных импедансов. Поскольку мы переходим от источника питания с высоким импедансом (высокое напряжение, низкий ток) к нагрузке с низким сопротивлением (низкое напряжение, большой ток), нам понадобится понижающий трансформатор:

Трансформатор согласования импеданса согласовывает усилитель 500 Ом с динамиком 8 Ом для максимальной эффективности.

Описание согласования импеданса

Чтобы получить коэффициент трансформации импеданса 500: 8, нам потребуется коэффициент намотки, равный квадратному корню из 500: 8 (квадратный корень из 62.5: 1 или 7,906: 1).

При наличии такого трансформатора динамик будет загружать усилитель до нужной степени, потребляя мощность с правильными уровнями напряжения и тока, чтобы удовлетворить теорему о максимальной передаче мощности и обеспечить наиболее эффективную подачу мощности на нагрузку. Использование трансформатора в этой емкости называется согласованием импеданса .

Любой, кто ездил на многоскоростном велосипеде, может интуитивно понять принцип согласования импеданса. Ноги человека будут производить максимальную мощность при вращении кривошипа велосипеда с определенной скоростью (от 60 до 90 оборотов в минуту).

Выше или ниже этой скорости вращения мышцы ног менее эффективны при выработке энергии. Назначение «шестерен» велосипеда — согласовать сопротивление ног велосипедиста с условиями езды, чтобы они всегда вращали шатун с оптимальной скоростью.

Если гонщик пытается начать движение, когда велосипед находится на «высшей» передаче, ему или ей будет очень трудно начать движение. Это потому, что всадник слабый?

Нет, это потому, что высокий коэффициент увеличения цепи и звездочек велосипеда на этой высшей передаче представляет несоответствие между условиями (большая инерция, которую нужно преодолеть) и их ногами (необходимо вращаться со скоростью 60-90 об / мин для максимальной выходной мощности. ).

С другой стороны, выбор слишком низкой передачи позволит водителю немедленно начать движение, но ограничит максимальную скорость, которую он сможет достичь. Опять же, является ли отсутствие скорости признаком слабости в ногах велосипедиста?

Нет, это потому, что более низкое передаточное число выбранной передачи создает другой тип несоответствия между условиями (низкая нагрузка) и ногами гонщика (потеря мощности при вращении со скоростью более 90 об / мин). То же самое и с источниками электроэнергии и нагрузками: для максимальной эффективности системы необходимо согласование полного сопротивления.

В цепях переменного тока трансформаторы выполняют ту же функцию согласования, что и звездочки и цепь («шестерни») на велосипеде, чтобы согласовывать иначе несовместимые источники и нагрузки.

Трансформаторы согласования импеданса

принципиально не отличаются от трансформаторов любого другого типа по конструкции или внешнему виду. Небольшой трансформатор согласования импеданса (шириной около двух сантиметров) для звуковых частот показан на следующей фотографии:

Трансформатор согласования импеданса звуковой частоты.

Еще один трансформатор согласования импеданса можно увидеть на этой печатной плате в правом верхнем углу слева от резисторов R ₂ и R ₁ . Обозначается «T1»:

Трансформатор согласования звукового сопротивления, установленный на печатной плате, вверху справа.

Трансформаторы потенциала

могут также использоваться в системах электрооборудования.Благодаря способности трансформаторов повышать или понижать напряжение и ток, а также обеспечиваемой ими гальванической развязке, они могут служить средством подключения электрических приборов к высоковольтным силовым системам с высоким током.

Предположим, мы хотим точно измерить напряжение в энергосистеме 13,8 кВ (очень распространенное напряжение распределения электроэнергии в американской промышленности):

Прямое измерение высокого напряжения с помощью вольтметра представляет потенциальную угрозу безопасности.

Разработка, установка и обслуживание вольтметра, способного напрямую измерять 13 800 вольт переменного тока, было бы непростой задачей. Сама по себе угроза безопасности, связанная с подведением проводов 13,8 кВ к приборной панели, была бы серьезной, не говоря уже о конструкции самого вольтметра.

Однако, используя прецизионный понижающий трансформатор, мы можем снизить напряжение 13,8 кВ до безопасного уровня при постоянном соотношении и изолировать его от соединений прибора, добавив дополнительный уровень безопасности измерительной системе:

Приборное применение: «Трансформатор потенциала» точно масштабирует опасное высокое напряжение до безопасного значения, применимого к обычному вольтметру.

Теперь вольтметр считывает точную долю или соотношение фактического напряжения системы, а его шкала установлена ​​так, как если бы он измерял напряжение напрямую.

Трансформатор поддерживает напряжение прибора на безопасном уровне и электрически изолирует его от системы питания, поэтому нет прямого соединения между линиями электропередач и прибором или проводкой прибора. При использовании в этом качестве трансформатор называется трансформатором потенциала или просто PT .

Трансформаторы потенциала предназначены для обеспечения максимально точного коэффициента понижения напряжения. Чтобы помочь в точном регулировании напряжения, нагрузка сведена к минимуму: вольтметр имеет высокое входное сопротивление, чтобы потреблять как можно меньший ток от трансформатора тока.

Как видите, плавкий предохранитель был включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока для обеспечения безопасности и простоты отключения трансформатора от цепи.

Стандартное вторичное напряжение для СТ составляет 120 вольт переменного тока для полного номинального напряжения линии электропередачи.Стандартный диапазон вольтметра для ПТ составляет 150 вольт, полная шкала.

ПТ с нестандартным передаточным числом намотки могут быть изготовлены для любого применения. Это хорошо подходит для промышленной стандартизации самих вольтметров, так как трансформатор напряжения будет иметь размер, позволяющий понижать системное напряжение до этого стандартного приборного уровня.

Трансформаторы тока

Следуя тому же принципу мышления, мы можем использовать трансформатор для понижения тока в линии электропередачи, чтобы мы могли безопасно и легко измерять высокие системные токи с помощью недорогих амперметров.Конечно, такой трансформатор должен быть включен последовательно с линией питания.

Измерительное приложение: «Трансформатор тока» понижает высокий ток до значения, применимого к обычному амперметру.

Обратите внимание, что хотя ПТ является понижающим устройством, трансформатор тока (или CT ) является повышающим устройством (по напряжению), что необходимо для перехода вниз линии питания. Текущий.Довольно часто трансформаторы тока представляют собой устройства в форме пончика, через которые проходит провод линии электропередачи, причем сама линия электропередачи действует как одновитковая первичная обмотка:

Измеряемый токопроводящий провод пропущен через отверстие. Уменьшенный ток доступен на проводах.

Некоторые трансформаторы тока открываются на шарнирах, что позволяет вставлять их вокруг силового проводника, не повреждая проводник вообще. Стандартный вторичный ток для трансформатора тока составляет от 0 до 5 ампер переменного тока.Как и трансформаторы тока, трансформаторы тока могут изготавливаться с индивидуальным соотношением обмоток, подходящим практически для любого применения.

Поскольку их вторичный ток «полной нагрузки» составляет 5 ампер, коэффициенты трансформатора тока обычно описываются в терминах первичного тока полной нагрузки до 5 ампер, например:

«Бублик» CT, показанный на фотографии, имеет соотношение 50: 5. То есть, когда по проводнику, проходящему через центр тора, проходит ток 50 ампер (переменного тока), в обмотке ТТ будет индуцированный ток 5 ампер.

Поскольку трансформаторы тока предназначены для питания амперметров, которые представляют собой нагрузки с низким сопротивлением, и они намотаны как повышающие трансформаторы напряжения, они никогда не должны работать с разомкнутой вторичной обмоткой.

Несоблюдение этого предупреждения приведет к тому, что трансформатор тока будет вырабатывать чрезвычайно высокие вторичные напряжения, опасные как для оборудования, так и для персонала. Чтобы облегчить обслуживание амперметра, закорачивающие выключатели часто устанавливаются параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, чтобы их замыкали всякий раз, когда амперметр снимается для обслуживания:

Выключатель короткого замыкания позволяет отсоединить амперметр от цепи активного трансформатора тока.

Может показаться странным, что намеренно замыкает компонент системы питания, но это совершенно правильно и совершенно необходимо при работе с трансформаторами тока.

Трансформаторы с воздушным сердечником

Другой вид специального трансформатора, часто встречающийся в радиочастотных цепях, — это трансформатор с воздушным сердечником . В соответствии со своим названием, трансформатор с воздушным сердечником имеет обмотки, намотанные вокруг немагнитной формы, обычно это полая трубка из какого-то материала.

Степень связи (взаимная индуктивность) между обмотками в таком трансформаторе во много раз меньше, чем у эквивалентного трансформатора с железным сердечником, но нежелательные характеристики ферромагнитного сердечника (потери на вихревые токи, гистерезис, насыщение и т. Д.) полностью исключен.

Именно в высокочастотных приложениях эти эффекты железных сердечников наиболее проблемны.

Трансформаторы с воздушным сердечником могут иметь цилиндрическую (а) или тороидальную (б) формы.Центральное соединение первичного с вторичным (a). Бифилярная обмотка тороидальной формы (б).

Внутренняя обмотка соленоида с ответвлениями без избыточной обмотки может соответствовать неравным импедансам, когда изоляция по постоянному току не требуется. Когда требуется изоляция, дополнительная обмотка добавляется поверх одного конца основной обмотки. Трансформаторы с воздушным сердечником используются на радиочастотах, когда потери в железном сердечнике слишком велики.

Часто трансформаторы с воздушным сердечником соединяются параллельно с конденсатором, чтобы настроить его на резонанс.В одном из таких приложений перемотка подключается между радиоантенной и землей. Вторичная обмотка настроена на резонанс с переменным конденсатором.

Выходной сигнал может быть взят из точки отвода для усиления или обнаружения. В радиоприемниках используются малые миллиметровые трансформаторы с воздушным сердечником. Самые большие радиопередатчики могут использовать катушки метрового размера. Трансформаторы соленоидов с неэкранированным воздушным сердечником установлены под прямым углом друг к другу, чтобы предотвратить случайное соединение.

Паразитное сцепление сводится к минимуму, если трансформатор намотан на тороид.Трансформаторы с тороидальным воздушным сердечником также демонстрируют более высокую степень сцепления, особенно для бифилярных обмоток . Бифилярные обмотки наматываются из слегка скрученной пары проводов.

Это означает соотношение витков 1: 1. Три или четыре провода могут быть сгруппированы для 1: 2 и других интегральных соотношений. Обмотки не обязательно должны быть бифилярными. Это позволяет произвольное передаточное число поворотов. Однако страдает степень сцепления. Трансформаторы с тороидальным воздушным сердечником встречаются редко, за исключением работы на УКВ (очень высоких частотах).

Материалы сердечника, отличные от воздуха, такие как порошковое железо или феррит, предпочтительны для более низких радиочастот.

Катушка Тесла

Одним из ярких примеров трансформатора с воздушным сердечником является катушка Тесла , названная в честь сербского гения электричества Николы Тесла, который также был изобретателем двигателя переменного тока с вращающимся магнитным полем, многофазных систем питания переменного тока и многих элементов радиотехники. .

Катушка Тесла — это резонансный высокочастотный повышающий трансформатор, используемый для создания чрезвычайно высоких напряжений.

Одной из мечтаний Теслы было использовать свою технологию катушек для распределения электроэнергии без проводов, просто передав ее в виде радиоволн, которые можно было бы принимать и передавать на нагрузки с помощью антенн.

Базовая схема катушки Тесла показана на рисунке ниже.

Катушка Тесла: несколько тяжелых витков первичной обмотки, много витков вторичной обмотки.

Конденсатор вместе с первичной обмоткой трансформатора образует контур резервуара. Вторичная обмотка наматывается в непосредственной близости от первичной, обычно в такой же немагнитной форме. Существует несколько вариантов «возбуждения» первичной цепи, самым простым из которых является источник переменного тока высокого напряжения и низкой частоты и искровой разрядник:

Схема системного уровня катушки Тесла с искровым разрядником.

Назначение высоковольтного низкочастотного источника переменного тока — «заряжать» цепь первичного резервуара. Когда искровой промежуток загорается, его низкий импеданс замыкает цепь емкости конденсатора / первичной катушки, позволяя ему колебаться на своей резонансной частоте.

Катушки индуктивности «RFC» представляют собой «радиочастотные дроссели», которые действуют как высокие импедансы, чтобы предотвратить влияние источника переменного тока на колебательный контур резервуара.

Вторичная сторона трансформатора катушки Тесла также является контуром резервуара, полагаясь на паразитную (паразитную) емкость, существующую между разрядным выводом и землей, чтобы дополнить индуктивность вторичной обмотки.

Для оптимальной работы этот вторичный контур резервуара настроен на ту же резонансную частоту, что и первичный контур, при этом энергия обменивается не только между конденсаторами и индукторами во время резонансных колебаний, но также между первичной и вторичной обмотками. Визуальные результаты впечатляют:

Высоковольтный высокочастотный разряд катушки Тесла.

находят применение в первую очередь в качестве новых устройств, их можно увидеть на научных выставках в старших классах, цехах в цокольном этаже и иногда в низкобюджетных научно-фантастических фильмах.

Следует отметить, что катушки Тесла могут быть чрезвычайно опасными устройствами. Ожоги, вызванные радиочастотным («RF») током, как и все электрические ожоги, могут быть очень глубокими, в отличие от ожогов кожи, вызванных контактом с горячими предметами или пламенем.

Хотя высокочастотный разряд катушки Тесла имеет любопытное свойство выходить за пределы частоты «восприятия удара» нервной системы человека, это не означает, что катушки Тесла не могут повредить или даже убить вас! Я настоятельно рекомендую обратиться за помощью к опытному экспериментатору с катушками Тесла, если вы захотите построить такую ​​катушку самостоятельно.

Реакторы насыщения

До сих пор мы исследовали трансформатор как устройство для преобразования различных уровней напряжения, тока и даже полного сопротивления из одной цепи в другую. Теперь мы рассмотрим его как устройство совершенно другого типа: устройство, которое позволяет небольшому электрическому сигналу управлять гораздо большим количеством электроэнергии. В этом режиме трансформатор действует как усилитель .

Устройство, о котором я говорю, называется реактором с насыщаемой активной зоной или просто реактором с насыщением .На самом деле, это вообще не трансформатор, а особый вид индуктора, индуктивность которого может быть изменена путем подачи постоянного тока через вторую обмотку, намотанную на тот же железный сердечник.

Как и феррорезонансный трансформатор, насыщаемый реактор основан на принципе магнитного насыщения. Когда материал, такой как железо, полностью насыщен (то есть все его магнитные домены выровнены с приложенной силой намагничивания), дополнительное увеличение тока через намагничивающую обмотку не приведет к дальнейшему увеличению магнитного потока.

Обзор индуктивности

Индуктивность — это мера того, насколько хорошо катушка индуктивности противостоит изменениям тока, создавая напряжение в противоположном направлении. Способность индуктора генерировать это противоположное напряжение напрямую связана с изменением магнитного потока внутри индуктора в результате изменения тока и количества витков обмотки в индукторе.

Если индуктор имеет насыщенный сердечник, дальнейший магнитный поток не будет результатом дальнейшего увеличения тока, и поэтому не будет индуцированного напряжения против изменения тока.Другими словами, катушка индуктивности теряет свою индуктивность (способность противодействовать изменениям тока), когда ее сердечник становится магнитонасыщенным.

Если индуктивность катушки индуктивности изменяется, ее реактивное сопротивление (и импеданс) по отношению к переменному току также изменяется. В цепи с источником постоянного напряжения это приведет к изменению силы тока:

Если L изменяется в индуктивности, Z _L соответственно изменится, тем самым изменив ток цепи.

Работа насыщающегося реактора

Реактор с насыщением использует этот эффект, переводя сердечник в состояние насыщения с помощью сильного магнитного поля, создаваемого током через другую обмотку.«Силовая» обмотка реактора — это та, по которой проходит переменный ток нагрузки, а «управляющая» обмотка — это та, по которой проходит постоянный ток, достаточно сильный, чтобы привести сердечник в состояние насыщения:

Постоянный ток через обмотку управления насыщает сердечник. Таким образом можно регулировать индуктивность, импеданс и ток силовой обмотки.

Странно выглядящий символ трансформатора, показанный на схеме выше, представляет реактор с насыщаемым сердечником, причем верхняя обмотка является обмоткой управления постоянным током, а нижняя — «силовой» обмоткой, через которую проходит регулируемый переменный ток.

Повышенный управляющий постоянный ток создает больший магнитный поток в активной зоне реактора, приближая его к состоянию насыщения, тем самым уменьшая индуктивность силовой обмотки, уменьшая ее полное сопротивление и увеличивая ток в нагрузке. Таким образом, управляющий постоянный ток может управлять и переменным током, подаваемым на нагрузку.

Показанная схема будет работать, но не очень хорошо. Первая проблема — это естественное трансформаторное действие насыщающегося реактора: переменный ток через силовую обмотку вызывает напряжение в управляющей обмотке, что может вызвать проблемы с источником питания постоянного тока.

Кроме того, насыщаемые реакторы имеют тенденцию регулировать мощность переменного тока только в одном направлении: в одной половине цикла переменного тока МДС обеих обмоток складываются; в другой половине они вычитают. Таким образом, сердечник будет иметь больший магнитный поток в течение одной половины цикла переменного тока, чем другой, и будет насыщаться первым в этой половине цикла, пропуская ток нагрузки более легко в одном направлении, чем в другом.

К счастью, обе проблемы можно преодолеть, проявив немного изобретательности:

Противофазные управляющие обмотки постоянного тока позволяют симметрично управлять переменным током.

Обратите внимание на расположение точек фазирования на двух реакторах: силовые обмотки «синфазны», а управляющие обмотки «не совпадают по фазе». Если оба реактора идентичны, любое напряжение, индуцированное в обмотках управления током нагрузки через силовые обмотки, уравновесится до нуля на клеммах батареи, тем самым устраняя первую упомянутую проблему.

Кроме того, поскольку управляющий постоянный ток через оба реактора создает магнитные потоки в разных направлениях через активные зоны реактора, один реактор будет насыщать больше в одном цикле мощности переменного тока, в то время как другой реактор будет больше насыщать в другом, таким образом выравнивая управляющее воздействие. через каждый полупериод, так что мощность переменного тока «дросселируется» симметрично.

Эта фазировка обмоток управления может быть выполнена с помощью двух отдельных реакторов, как показано, или в конструкции с одним реактором с разумной компоновкой обмоток и сердечника.

Технология насыщающегося реактора была даже уменьшена до уровня печатной платы в компактных корпусах, более известных как магнитные усилители .

Я лично нахожу это увлекательным: эффект усиления (один электрический сигнал управляет другим), обычно требующий использования физически хрупких электронных ламп или электрически «хрупких» полупроводниковых устройств, может быть реализован в устройстве как физически, так и электрически защищенном.

Магнитные усилители имеют недостатки по сравнению с более хрупкими аналогами, а именно размер, вес, нелинейность и полосу пропускания (частотная характеристика), но их абсолютная простота все же вызывает определенную степень признательности, если не практического применения.

Реакторы с насыщаемым сердечником менее известны как «индукторы с насыщающимся сердечником» или преобразователи .

Трансформатор Скотта-Т

Николы Тесла была основана на простых в сборке двухфазных компонентах.Однако по мере увеличения расстояний передачи все более заметной стала более эффективная трехфазная система. Компоненты 2-φ и 3-φ сосуществовали несколько лет.

Трансформатор Scott-T позволяет соединять компоненты 2-φ и 3-φ, такие как двигатели и генераторы переменного тока. Ямамото и Ямагути:

В 1896 году General Electric построила трехфазную линию электропередачи протяженностью 35,5 км (22 мили), работающую на напряжении 11 кВ, для передачи энергии в Буффало, штат Нью-Йорк, от проекта Ниагара-Фолс.Двухфазная генерируемая мощность была изменена на трехфазную с использованием преобразований Скотта-Т.

Трансформатор Скотта-Т преобразует 2-φ в 3-φ или наоборот.

Трансформатор Scott-T, показанный на рисунке выше, состоит из трансформатора с ответвлениями T1 и трансформатора с ответвлениями 86,6% T2 на стороне 3-φ схемы. Первичные обмотки обоих трансформаторов подключены к 2-фазному напряжению.

Один конец вторичной обмотки Т2 86,6% является выходом 3-φ, другой конец подключен к центральному отводу вторичной обмотки Т1. Оба конца вторичной обмотки T1 являются двумя другими соединениями 3-φ.

Применение мощности генератора Niagara 2-φ дает выход 3-φ для более эффективной линии передачи 3-φ. В наши дни более распространено применение мощности 3-φ для получения выходного сигнала 2-φ для привода старого двигателя 2-φ.

На рисунке ниже мы используем векторы как в полярной, так и в комплексной нотации, чтобы доказать, что Scott-T преобразует пару напряжений 2-φ в 3-φ.Во-первых, одно из напряжений 3-φ идентично напряжению 2-φ из-за отношения Т1 трансформатора 1: 1, V _P12 = V _2P1 .

Вторичная обмотка T1 с отводом по центру создает на концах вторичной обмотки противоположную полярность 0,5 В _2P1 .

Этот ∠0 ° вычитается векторно из вторичного напряжения T2 в соответствии с уравнениями KVL V ₃₁ , V ₂₃ .

Вторичное напряжение T2 составляет 0,866 В _2P2 из-за отвода 86,6%. Имейте в виду, что эта 2-я фаза 2-φ составляет ∠90 °.Это 0,866V _2P2 добавляется к V ₃₁ , вычитается по V ₂₃ в уравнениях KVL.

Уравнения преобразования преобразователя Скотта-Т 2-φ в 3-φ.

Мы показываем полярность «постоянного тока» по всей этой цепи только переменного тока, чтобы отслеживать полярности петли напряжения Кирхгофа. Вычитание 0 ° эквивалентно добавлению ∠180 °. Суть в том, что когда мы добавляем 86,6% от 90 ° к 50% от 180 °, мы получаем ∠120 °. Вычитая 86.6% от 90 ° из 50% от 180 ° дает ∠-120 ° или 240 °.

Графическое объяснение уравнений на рисунке выше.

На рисунке выше мы графически показываем векторы 2-φ в точке (a). В (b) векторы масштабируются трансформаторами T1 и T2 до 0,5 и 0,866 соответственно. При (в) 1∠120 ° = -0,5∠0 ° + 0,866∠90 ° и 1∠240 ° = -0,5∠0 ° — 0,866∠90 °. Три выходных фазы составляют 1∠120 ° и 1-240 ° от (c), а также входные 1∠0 ° (a).

Линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор

Линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT) имеет первичную обмотку, управляемую переменным током, между двумя вторичными обмотками на цилиндрическом воздушном сердечнике (рисунок ниже).Подвижная ферромагнитная пробка преобразует смещение в переменное напряжение, изменяя связь между ведомой первичной и вторичной обмотками.

LVDT — это преобразователь смещения или измерения расстояния. Доступны единицы измерения смещения на расстоянии от долей миллиметра до полуметра. LVDT более прочны и устойчивы к загрязнениям по сравнению с линейными оптическими энкодерами.

LVDT: линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор.

Напряжение возбуждения находится в диапазоне от 0,5 до 10 В переменного тока при частоте от 1 до 200 кГц. На этих частотах подходит ферритовый сердечник. Он выдвигается за пределы тела немагнитным стержнем. По мере того, как сердечник перемещается к верхней обмотке, напряжение на этой катушке увеличивается из-за увеличения связи, в то время как напряжение на нижней катушке уменьшается.

Если сердечник перемещается к нижней обмотке, напряжение на этой катушке увеличивается по мере уменьшения напряжения на верхней катушке.Теоретически центрированная пробка дает равные напряжения на обеих катушках. На практике индуктивность рассеяния предотвращает полное падение нуля до 0 В.

В случае центрированной заготовки последовательно соединенные вторичные обмотки компенсируются, давая V ₁₃ = 0. При перемещении заготовки вверх увеличивается V ₁₃ . Обратите внимание, что он синфазен с V ₁ , верхней обмоткой, и не синфазен на 180 ° с V ₃ , нижней обмоткой.

При перемещении пули вниз из центрального положения увеличивается V ₁₃ .Однако он на 180 ° сдвинут по фазе с V ₁ , верхней обмоткой, и синфазен с V ₃ , нижней обмоткой. Перемещение пули сверху вниз показывает минимум в центральной точке с разворотом фазы на 180 ° при прохождении через центр.

ОБЗОР:

• Трансформаторы могут использоваться для преобразования импеданса, а также напряжения и тока. Когда это делается для улучшения передачи мощности на нагрузку, это называется согласованием импеданса .
• A Трансформатор потенциала (PT) — специальный измерительный трансформатор, предназначенный для обеспечения точного коэффициента понижения напряжения для вольтметров, измеряющих напряжения в системах с высокой мощностью.
• A Трансформатор тока (CT) — еще один специальный измерительный трансформатор, предназначенный для понижения тока в линии питания до безопасного уровня для измерения амперметром.
• Трансформатор с воздушным сердечником — это трансформатор без ферромагнитного сердечника.
• A Tesla Coil — это резонансный повышающий трансформатор с воздушным сердечником, предназначенный для создания очень высоких напряжений переменного тока на высокой частоте.
• Насыщаемый реактор — это особый тип индуктора, индуктивность которого может регулироваться постоянным током через вторую обмотку вокруг того же сердечника. При наличии достаточного постоянного тока магнитный сердечник может быть насыщен, контролируемым образом уменьшая индуктивность силовой обмотки.
• A Трансформатор Скотта-Т преобразует мощность 3-φ в мощность 2-φ и наоборот.
• Линейный переменный дифференциальный трансформатор , также известный как LVDT, представляет собой устройство для измерения расстояния.Он имеет подвижный ферромагнитный сердечник для изменения связи между возбужденной первичной обмоткой и парой вторичных обмоток.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

— Компания Gund

Трансформаторы (как правило) делятся на две категории: сухие трансформаторы и жидкостные или масляные трансформаторы. Несмотря на то, что первичные компоненты сухих и маслонаполненных трансформаторов схожи (сердечник, катушка, выводы и т. Д.), Изоляция может быть совершенно иной.В сухих трансформаторах используются сертифицированные по безопасности CSA и признанные UL системы высокотемпературной изоляции, а в масляных трансформаторах используются изоляционные материалы на основе древесины с высокой диэлектрической прочностью и маслом.

Компания Gund производит широкий спектр компонентов изоляции для различных типов трансформаторов. Наш опыт в области прикладных разработок может помочь нашим клиентам понять их выбор изоляционного материала и варианты конструкции компонентов, от больших маслонаполненных трансформаторов до сухих распределительных трансформаторов или низковольтных электронных трансформаторов.

Масляные трансформаторы

В масляных трансформаторах используется диэлектрическое масло для изоляции и охлаждения обмоток трансформаторов. Благодаря преимуществам диэлектрического масла для охлаждения обмотки трансформатора в этих конструкциях могут использоваться относительно низкотемпературные изоляционные материалы. Типичными изоляционными материалами являются изделия на основе целлюлозы, такие как прессованный картон и клееная древесина, с относительными температурными показателями от 80 ° C до 105 ° C. Масляные трансформаторы обычно классифицируются как силовые или распределительные, в зависимости от их размера и применения.Компания Gund поставляет ряд изоляционных материалов и компонентов для каждого типа трансформатора.

Силовые трансформаторы

Силовые трансформаторы — это большие маслонаполненные трансформаторы, которые обычно делятся по номинальной мощности. Классификация трансформаторов малой мощности обычно начинается с 10 МВА с максимальным рабочим напряжением 145 кВ. Трансформаторы средней мощности варьируются от 30 до 100 МВА и обычно работают как повышающие трансформаторы сети и генератора.Классификация мощных силовых трансформаторов включает трансформаторы с номинальной мощностью более 100 МВА и напряжением более 345 кВ. Компания Gund поставляет широкий спектр компонентов изоляции для всех типов и номиналов силовых трансформаторов.

• Комплекты изоляции сердечника
• Ступенчатые блоки
• Основные блоки
• Тарелки Флетча
• Стержни наполнителя сердечника
• Конструкция свинца и шипа
• Изоляция опорных и ярмовых балок
• Крепежные детали (стержни и гайки)
• Формы намотки
• Полосы ласточкин хвост
• Разделители для ключей
• Зажимные кольца
• Опорные блоки катушки
• Шайба в сборе
• Платы переключателя ответвлений
• Устройство переключения ответвлений, кожухи с намотанной нитью
• Каналы охлаждения и распорки с композитным сердечником
• Зажимы свинцовые
• Свинцовые трубки
• Прокладки корпуса устройства РПН
• Прокладки и уплотнительные кольца втулки
• Прокладки радиатора
• Прокладки люков и люков

Многослойная уплотненная древесина Ranprex®, производимая Rancan, является широко используемым материалом в промышленности масляных силовых и распределительных трансформаторов.При производстве Ranprex® используются специально подобранные шпоны из красного бука, пропитанные запатентованной термореактивной смолой и спрессованные при высоком давлении / температуре для производства материала, соответствующего нормам DIN7707 и IEC61061. Ranprex® доступен в форме пластин (листов) и в качестве завершающих компонентов в соответствии с вашими чертежами.

Rancan соответствуют и превосходят свойства следующих марок, используемых для масляных трансформаторов:

• P1R / KP20210 / ML22EL
• P2R / KP20212 / ML20EL
• P4R / KP20214 / ML15EL

• C1R / KP20220 / ML22E
• C2R / KP20222 / ML20E
• C4R / KP20224 / ML15E

• T2R / KP20242 / ML20ET
• T4R / KP20244 / ML15ET

Для получения дополнительной информации о нашем ламинированном уплотненном древесном материале для электрических масляных силовых и распределительных трансформаторов щелкните здесь.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Распределительные трансформаторы

Масляные распределительные трансформаторы обычно устанавливаются на столб или на площадку. Распределительные трансформаторы, устанавливаемые на опорах, названы так потому, что они устанавливаются на опоры электрических сетей в большинстве старых городских или сельских районов. В пригородных зонах, построенных за последние несколько десятилетий, большинство распределительных линий проложено под землей, поэтому трансформаторы устанавливаются на бетонные опоры в жилых, коммерческих или легких промышленных помещениях.Компания Gund производит и изготавливает различные изоляционные материалы для распределительных трансформаторов.

• Слой изоляции
• Слой изоляционной ленты
• Ступенчатые блоки сердечника
• Поддерживает катушку
• Упаковка рулонов ДВП и регулировочные шайбы
• Фазовые перегородки
• Наземные барьеры
• Барьеры для смотровых окон
• Опоры, распорки и зажимы для выводов
• Платы предохранителей
• Трубки предохранителей
• Платы переключателя ответвлений
• Прокладки корпуса
• Прокладки втулки
• Кольца уплотнительные

Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Компания Gund также предлагает широкий выбор прокладок и уплотнений трансформаторов для вашего предстоящего проекта.

Трансформаторы сухого типа

В то время как маслонаполненные трансформаторы используют диэлектрическое масло для изоляции и охлаждения обмоток трансформатора, сухие трансформаторы чаще всего используются в приложениях, где использование диэлектрического масла в конструкции трансформатора не допускается. Без присутствия охлаждающего диэлектрического масла в трансформаторах сухого типа должны использоваться изоляционные материалы с более высокими температурами.Большинство сухих трансформаторов, производимых в Северной Америке, сертифицированы по системам изоляции, признанным UL и CSA.

Компания Gund является вертикально интегрированным производителем этих высокотемпературных изоляционных материалов, включая материалы с температурой 155 ° C , 180 ° C и 220 ° C , которые были специально протестированы в соответствии с UL 1446 на химическую совместимость. с длинным списком систем изоляции, признанных UL. Компания Gund предлагает различные изоляционные компоненты для следующих типов сухих трансформаторов.

Сухие трансформаторы с многослойной обмоткой

Также известные как трансформаторы с цилиндрической обмоткой, многослойные трансформаторы чаще всего используются в системах низкого напряжения (<600 В). Устройства с многослойной намоткой называются так потому, что обмотка изготавливается путем наматывания слоя проводника на изолированную форму обмотки и последующего наматывания слоя изоляции на проводник. Катушка строится путем наматывания слоя проводника, а затем слоя изоляции последовательными слоями в соответствии с конструкцией.В этой конструкции обычно используются высокотемпературные распорные стержни, называемые «собачьими костями», которые используются для создания каналов для воздушного охлаждения. Между первичной и вторичной обмотками обычно имеется гибкий изоляционный слой, такой как Nomex® Aramid Paper, или даже гибкий стеклопластиковый ламинат, такой как Grade N200F или Grade FHT.

• Изоляторы опорные
• Опорные уголки и каналы шины
• Формы намотки и гильзы для намотки нитей
• Слой «Поворотной» изоляции
• Слой изоляционной ленты
• Осевые распорки «Dogbones»
• Изоляция ярма
• Опорные блоки катушки
• Клинья, регулировочные шайбы и наполнитель
• Опоры, распорки и зажимы для выводов
• Платы предохранителей
• Клеммные колодки
• Свинцовая изоляция — оплетка
• Фазовые перегородки
• Крепежные изделия — стержни и гайки
• Прокладки корпуса

Трансформаторы сухого типа с дисковой обмоткой

обычно рассчитаны на более высокое напряжение, чем трансформаторы с цилиндрической обмоткой или многослойные трансформаторы.Трансформаторы с дисковой обмоткой называются так потому, что проводник намотан на катушку таким образом, что катушка выглядит как набор уложенных друг на друга дисков, разделенных зазорами для воздушного потока. В этих устройствах используются либо радиальные прокладки, либо гребенки для намотки, чтобы сформировать опору проводника и путь намотки вокруг катушки, обеспечивая при этом зазоры для воздушного потока через катушку. Эти радиальные прокладки и гребенки обмотки обычно изготавливаются из высокотемпературного (130 ° C, 155 ° C, 180 ° C или 220 ° C) изоляционного стеклополиэфирного материала, такого как NEMA GPO-3 , NEMA GPO-1 . (Марки: N155 , N180 , N220 , SG-200 или HST-II).

• Изоляторы опорные
• Опорные уголки и каналы шины
• Формы намотки и гильзы для намотки нитей
• Обмотка проводника
• Гребни для намотки
• Распорки радиальные осевые
• Распорка «Dogbones»
• Изоляция ярма
• Опорные блоки катушки
• Клинья, регулировочные шайбы, наполнитель
• Опоры, распорки и зажимы для выводов
• Платы предохранителей
• Клеммные колодки
• Свинцовая изоляция — оплетка
• Фазовые перегородки
• Крепежные изделия — стержни и гайки

Трансформаторы с литой катушкой

имеют обмотки, которые были изготовлены с использованием процесса вакуумного формования, который полностью пропитывает и изолирует проводники системой полиэфира или эпоксидной смолы в большинстве конструкций.Литая конструкция катушки обеспечивает более высокую стойкость к короткому замыканию и перегрузочную способность. Из-за существенно различающихся конструкций катушек для литых катушек требуются другие изоляционные компоненты, чем для других типов сухих трансформаторов. Обычные компоненты литой изоляции катушек, поставляемые компанией Gund, включают пропитанные DMD , NMN и стеклосодержащие эпоксидные изоляционные слои B-ступени, а также распорные стержни «собачьей кости».

• Изоляторы опорные
• Опорные уголки и каналы шины
• Слой «Поворотной» изоляции
• Слой изоляционной ленты
• Осевые распорки «Dogbones»
• Опорные блоки катушки
• Опоры, распорки и зажимы для выводов
• Свинцовая изоляция — оплетка
• Крепежные изделия — стержни и гайки

Электронные трансформаторы

Используя термин «электронные трансформаторы», мы намереваемся охватить широкий спектр низковольтных трансформаторов, обычно используемых в электронном оборудовании.Эти блоки обычно рассчитаны на напряжение менее 600 вольт. Они используются в различных приложениях, от трансформаторов тока до измерительных трансформаторов и осветительных балластов. В эту категорию также попадают и другие специальные магниты, такие как шунты и дроссели. Диапазон типов и применений электронных трансформаторов практически неограничен. Общие области применения изоляционных материалов в электронных трансформаторах включают:

• Изготовленные намоточные бобины
• Изоляция сердечника
• Слой изоляции
• Слой изоляционной ленты
• Свинцовая изоляция — оплетка
• Клеммные колодки
• Платы предохранителей

Реакторы

имеют конструкцию с железным или воздушным сердечником.Они используются для контроля качества за счет ограничения отказов и скачков нагрузки или линий высокого напряжения. Реакторы обычно используются при строительстве подстанций рядом с нагрузкой, которая может вызвать значительные колебания качества электроэнергии. Реакторы часто используются вместе с конденсаторными батареями, чтобы контролировать качество электроэнергии. Все реакторы с воздушным сердечником имеют токопроводящие обмотки, намотанные так же, как обмотка трансформатора сухого типа с дисковой обмоткой.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Компания Gund также предлагает широкий выбор прокладок и уплотнений трансформаторов для вашего предстоящего проекта.

Компания Gund использует «Контрольный список для трансформаторов сухого типа», чтобы помочь нашим клиентам ознакомиться со спецификациями материалов и компонентов. Контрольный список также полезен для настройки программ комплектования и программ инвентаризации, управляемых поставщиком, в зависимости от конструкции трансформатора. Свяжитесь с одним из наших специалистов по материалам для трансформаторов сегодня, чтобы узнать больше.

Компания Gund — вертикально интегрированный производитель инженерных материалов. С 1951 года мы прислушиваемся к мнению наших клиентов и узнаем о сложных условиях эксплуатации в их отраслях. Мы сертифицированы по стандарту AS9100D и соответствуют требованиям ITAR. Наши детали, изготовленные по индивидуальному заказу, производятся в соответствии с сертифицированными системами качества ISO 9001: 2015.

Мы понимаем проблемы выбора материалов и сложных условий эксплуатации вашего приложения.Наша группа разработки приложений применяет консультативный подход, чтобы понять ваши требования. Полагаясь на наших специалистов по материалам, наши клиенты получают ценную информацию об улучшении конструкции компонентов для повышения эффективности и функциональности при одновременном снижении затрат. Помимо помощи в выборе материала, мы ставим перед собой задачу оптимизировать производство по выходу материала или эффективности изготовления. Как бережливое предприятие мы ориентируемся на постоянное совершенствование и поиск наиболее экономичных и эффективных решений для наших клиентов.

Свяжитесь с нами сегодня, если мы сможем ответить на вопросы о свойствах материалов или предоставить ценовое предложение для конкретного применения. Спасибо за возможность заработать на своем бизнесе.

Силовые трансформаторы — конструкция и применение

Силовые трансформаторы увеличивают или уменьшают величину напряжения и тока в энергосистеме. Это преобразование происходит из-за принципа индукции Фарадея и изменения ампер-витков (или витков обмотки). Обратите внимание, передаваемая мощность остается прежней (за вычетом нескольких потерь в сердечнике и меди).

Силовой трансформатор состоит из 6 основных компонентов.

• Сердечник
• Обмотка
• Втулки
• Устройство РПН
• Бак
• Охлаждение

Как энергетик, понимание конструкции компонентов означает, что вы можете правильно подобрать трансформаторы.

Конструкция сердечника

Ядро служит посредником. Поскольку первичная и вторичная обмотки электрически изолированы, сердечник поддерживает процесс индукции, обеспечивая путь для движения магнитного потока от первичной обмотки ко вторичной.Для поддержки этой миссии он должен правильно выполнять две вещи
— Обеспечивать хорошую магнитную проницаемость.
— Минимизируйте утечку флюса.
Это достигается с использованием ламинированных листов холоднокатаной стали с ориентированной зернистостью (CRGO).

Ламинированные листы формуются либо в стержневом, либо в оболочковом типе. Обратите внимание на их различия на изображениях ниже.

• Трансформатор с сердечником. Обратите внимание, как обмотки герметизируют сердечник (ламинированные листы).
• Еще один пятиконечный трансформатор с сердечником.

Трансформатор оболочечного типа, хотя и дорогой в изготовлении (из-за дополнительного материала), лучше, чем трансформатор с сердечником по следующим причинам.
1.Обеспечивает высокую устойчивость к току короткого замыкания. По сути, ламинированные листы металла вокруг обмоток скрепляют их, когда они изгибаются или скручиваются во время короткого замыкания.
2. Наружные части обеспечивают дополнительный путь для потока утечки. Без этого пути эвакуации, как и в случае сердечника, происходит локальный перегрев.
3. Он лучше выдерживает скачки напряжения благодаря чередованию дисковых обмоток (поясняется ниже).

Конструкция обмотки

Обмотки проводят ток.Таким образом, вы можете увеличить индуцированное напряжение за счет увеличения витков вокруг сердечника и уменьшить напряжение за счет уменьшения витков.

Для первичной и вторичной обмоток использование непрерывно транспонированного проводника (CTC) обеспечивает высокую механическую стабильность (за счет компенсации магнитных полей). Для третичных или стабилизирующих обмоток используется плоский медный проводник.

• Непрерывный транспонированный провод CTC
• Плоский медный провод
• Метод поворота обмотки трансформатора.Слоистые и спиральные обмотки обычно используются для третичных обмоток. Дисковые обмотки обычно используются в первичных и вторичных обмотках.

Хотя обмотки можно просто вращать по спирали вокруг сердечника, чередование витков (см. Изображение) создает мини-конденсаторы, которые помогают устранить скачок входящего напряжения и скрыть его в обмотках. Вставка экранированного провода (плоской меди) между витками — еще один способ отвода перенапряжения.

Для отвода тока каждый дюйм меди изолирован (крафт-бумагой): между витками, между обмоткой НН и сердечником, между обмоткой ВН и обмоткой НН, между обмоткой ВН и сердечником.

• Вторичная обмотка на многослойных листах металлического сердечника
• Обратите внимание на изоляцию между витками, между катушками и между катушкой и рамой (вверху).Также обратите внимание на экранированный провод.

Конструкция ввода

обеспечивают прохождение тока от проводника под напряжением (высокого напряжения) к обмоткам внутри резервуара (без подачи питания на резервуар). Вам следует иметь в виду две точки соприкосновения. Один, вверху, куда приземляется дирижер. Фарфоровый изолятор сохраняет зазор между фазой и землей. Во-вторых, внутри ввода мини-конденсаторы, созданные из бумаги и фольги, поддерживают зазор (конденсаторы снижают напряжение).Этот тип ввода называется емкостным или конденсаторным. Это типично для трансформаторов с напряжением высокого, сверхвысокого и сверхвысокого напряжения. При средних напряжениях и ниже втулки из смолы (сухие) являются альтернативой.

Конструкция устройства РПН

По мере увеличения или уменьшения нагрузки напряжение на подстанции соответственно уменьшается или увеличивается.Чтобы поддерживать стабильное напряжение, количество витков обмотки может быть добавлено или удалено (помните, что добавление вторичных витков увеличивает напряжение или наоборот). Это функция устройства РПН — стабилизация напряжения путем изменения оборотов. Обмотки устройства РПН остаются в основном баке (вокруг сердечника), в то время как оператор и его аксессуары устанавливаются в отдельном отсеке.

Между каждым ответвлением внутри трансформатора существует разность потенциалов в сотни вольт.Таким образом, когда вы подключаете или отключаете отводное соединение, искрение регулируется вакуумными выключателями. Когда вы соединяете два положения ответвлений, разность потенциалов управляет циркулирующим током. Превентивный автотрансформатор действует как индуктор, ограничивая броски тока, связанные с циркулирующим током. Это ваш РПН реактивного типа. Другой вариант — резистивный РПН.

• Вакуумные переключатели (белые бутылки) на LTC
• Механизм переключения ответвлений
• Превентивный автотрансформатор регулирует пусковой ток при перекрытии двух положений ответвлений

Дизайн резервуара

Дизайн резервуара — это то, где вы проявляете творческий подход, чтобы соответствовать требованиям местоположения и проекта. Вы можете указать вводы с любой стороны, установить системы охлаждения, снизить уровень шума с помощью уникальной панели резервуара, выбрать изолированные фазовые шинопроводы — отдельные или несегрегированные шинные каналы и т. Д.

Еще одно важное проектное решение — выбрать три однофазных или один трехфазный трансформатор. Повышающие трансформаторы генераторов на крупных электростанциях, трансформаторы на подстанциях сверхвысокого напряжения идут по трехфазному маршруту.

У трех однофазных трансформаторов каждая группа изолирована от другой и, таким образом, обеспечивает непрерывность обслуживания при выходе из строя одной группы. Одиночный трехфазный трансформатор, будь то сердечник или оболочка, не будет работать даже при отключении одной батареи. Однако этот трехфазный трансформатор дешевле в производстве, занимает меньше места и работает относительно с более высоким КПД.

Конструкция системы охлаждения

При протекании тока в медной обмотке выделяется тепло.Вихревой ток и ток возбуждения в сердечнике выделяют тепло. Минеральное масло извлекает это тепло. Обычно естественный конвекционный поток масла отводит тепло: горячее масло поднимается вверх -> движется к радиаторам -> масло охлаждается, оседает и перемещается в основной бак -> масло снова нагревается и поднимается (процесс повторяется).

Для улучшения охлаждения прикрепите группу вентиляторов к радиаторам или теплообменникам. Для дальнейшего улучшения принудительного движения масла (через резервуар или обмотки) с помощью насосов.

Поскольку масло может поглощать влагу / кислород / мусор, система консервации масла или фильтрации помогает продлить срок службы трансформатора.

Масло расширяется и сжимается под нагрузкой трансформатора. Поскольку бак герметичен и находится под вакуумом, объем масла контролируется двумя способами.
Метод 1: Используйте бак расширителя. Основной бак полностью заполнен. Излишки масла проливаются в этот резервуар.
Метод 2: основной бак на не заполнен полностью на (но сердечник и обмотки погружены в воду). «Одеяло» из газообразного азота заполняет пустоту наверху. По мере расширения нефти выделяется газ.Когда он сжимается, внешний баллон с азотом заполняет газ.

Мощность трансформатора ограничена номинальной тепловой мощностью. Это означает, что трансформатор может работать сверх своего номинального значения в МВА, пока температура его верхнего масла остается в пределах 65 ° C, превышающей температуру окружающей среды (см. Стандарт IEEE C57.12.00-2015). Например, если температура окружающей среды составляет 45 ° C, трансформатор может быть доведен до значения менее 45 ° C + 65 ° C = 110 ° C.

Не рекомендуется длительная перегрузка трансформатора из-за насыщения его сердечника (более высокие потери), сокращения срока службы и ухудшения изоляции обмотки.

После того, как катушки установлены, три первичные обмотки и три вторичные обмотки могут быть соединены треугольником или звездой (или звездой).Один из таких вариантов показан ниже.

Хотя может показаться, что вы замыкаете накоротко, привязав один конец катушки к заземлению нейтрали (звездой) и привязав одну катушку к другой (треугольником), это не так. Эти связи работают по закону Ленца.

Использование любой комбинации: треугольник-звезда, звезда-треугольник, звезда-звезда или дельта-треугольник оказывает огромное влияние на конструкцию энергосистемы.Так что выбор подключения имеет решающее значение.

Преимущества трансформатора «звезда-земля»

• Обеспечивает экономию изоляции, что приводит к снижению затрат на трансформатор.
• Упрощенная фазировка, т.е. отсутствие сдвига фаз — упрощает параллельное включение трансформаторов.

Звезда-земля Недостатки трансформатора «звезда-земля»

• Гармоники (нежелательные частоты) распространяются через трансформатор, потенциально вызывая радиопомехи.
• Ток нулевой последовательности протекает через трансформатор.
• Внешнее замыкание на землю приведет к отключению трансформатора (если соединение нейтрали допускает возврат тока короткого замыкания, тогда в зоне дифференциальной защиты входящий ток отличается от выходного тока).
• Существует возможность по-разному нагружать фазы, что приводит к несбалансированной системе высокого напряжения.

Преимущества трансформатора треугольник-звезда-земля

• Поскольку обмотка треугольником улавливает ток нулевой последовательности, можно предположить, что реле на входе трансформатора треугольник-звезда срабатывает только при замыканиях на землю на стороне высокого напряжения.Это позволяет устанавливать очень чувствительные настройки звукоснимателя. Напротив, комбинация звезда-звезда пропускает ток нулевой последовательности, что затрудняет оценку места повреждения. Одним словом, релейная защита улучшена.

Недостатки трансформатора треугольник-звезда-земля

• Из-за фазового сдвига, связанного с этими трансформаторами, необходимо уделять больше внимания конструкции. При параллельном подключении и подключении трансформатора тока возникают потенциальные ошибки.
• Высокая стоимость изоляции приводит к дорогостоящему трансформатору.

Дополнительные сведения о плюсах и минусах различных конфигураций обмоток можно найти в статье General Electric под названием «Почему?».

Чтобы охватить преимущества каждой комбинации, силовой трансформатор может быть изготовлен с тремя наборами обмоток (вместо двух), обычно с первичной звездой, вторичной звездой и третичным треугольником.

В трехобмоточном трансформаторе звезда-звезда-треугольник треугольная третичная обмотка позволяет подключать:

• Блок конденсаторов — для коррекции напряжения или коэффициента мощности
• Реакторы — для предотвращения напряжения от выпуклости (эффект Ферранти) на линиях сверхвысокого напряжения в условиях малой нагрузки.
• Подстанционный трансформатор — питание переменного тока для оборудования внутри подстанции
• С точки зрения защиты и управления он улавливает ток нулевой последовательности (замыкание на землю). Если вы вставите трансформатор тока в третичную обмотку, вы можете измерить этот ток. Поскольку эта обмотка также улавливает 3-е гармоники, она называется стабилизирующей обмоткой.
• Третичный треугольник индуцирует ток только в одном направлении, независимо от того, где происходит короткое замыкание — со стороны высокого или низкого уровня. Таким образом, направленное реле может быть поляризовано с использованием третичного трансформатора тока треугольника.

Не вдаваясь в подробности, для экономии средств и безопасности соединение звездой является предпочтительным для передачи высокого напряжения. В этом сценарии общая точка — нейтраль — заземлена. Это приводит к снижению напряжения между фазой и нейтралью или между фазой и землей в 1 / sqrt (3). Вы не получите этого снижения при подключении по схеме «треугольник» (без заземления).

Имеет смысл использовать трансформатор треугольник-звезда только рядом с генерирующей станцией, где треугольник подключен к клеммам генератора, а звезда подключена к линиям передачи высокого напряжения. При заземлении звездой со стороны высокого напряжения обмотка трансформатора может быть изолирована для более низких напряжений (фаза-земля). Система передачи также будет иметь более низкие требования к изоляции. Это обеспечивает огромную экономию затрат на проектирование и строительство системы передачи.

Однако заземление нейтрали трансформатора имеет недостаток. Когда одна линия или все три линии на стороне звезды замыкаются накоротко на землю, заземленная нейтраль трансформатора служит обратным путем для тока короткого замыкания. Эти токи короткого замыкания, если их не устранить за доли секунды, могут серьезно повредить трансформатор и все подключенное к нему оборудование. Токи замыкания на землю также богаты токами третьей гармоники. Третья гармоника в линии передачи нарушает все каналы связи (например, несущая линии электропередачи — ретрансляция пилот-сигнала) в непосредственной близости.

Но не все потеряно с комбинацией звезда-треугольник / треугольник-звезда (из-за заземления нейтрали). Соединение треугольником обеспечивает высокий импеданс для третьей гармоники и улавливает ток замыкания на землю, тем самым предотвращая его распространение с одной стороны на другую.

• Трансформаторы треугольной формы: применяются на генерирующих станциях и центрах нагрузки.
• Трансформаторы звезда-звезда-треугольник: применяются на передающих подстанциях (765 кВ, 500 кВ, 345 кВ).
• Заземление нейтрали обеспечивает более высокие токи замыкания на землю, однако экономия средств за счет более низких требований к изоляции делает заземление нейтрали приемлемым.

Пожалуйста, поддержите этот блог, поделившись статьей

Применение трансформаторов в повседневной жизни и промышленности — pnpntransistor

Если вы находите применение трансформатора в повседневной жизни, а — в электронике, это то самое место, где вы получите свой ответ в простой и понятной форме. Здесь мы сначала увидим примерный вид сверху на применение трансформатора, а затем подробно рассмотрим применение. Итак, во-первых, мы должны знать некоторые основы трансформатора, прежде чем изучать его применение.

Трансформатор — это электрическое устройство, состоящее из двух обмоток с разным числом витков, которое помогает повышать или понижать уровень напряжения. Итак, Основное применение трансформатора для увеличения и понижения существующего напряжения до необходимого уровня напряжения для применения в электрической цепи .

мы видели самое первое основное назначение трансформатора, используемого для передачи энергии, но здесь мы также рассмотрим некоторые другие применения. Посмотреть все краткие заявки,

Какие основные области применения трансформатора?

1.Трансформатор используется для получения необходимого уровня напряжения. Повышающий трансформатор используется для увеличения напряжения, а понижающий трансформатор используется для уменьшения уровня напряжения.

2. Трансформатор может увеличивать или уменьшать значение конденсатора, катушки индуктивности или сопротивления в цепи переменного тока. Таким образом, он действует как устройство передачи импеданса.

3. Трансформатор также используется для электрической изоляции двух цепей.

4. Трансформатор используется для согласования импеданса.

5.Трансформатор используется в конструкции электрического измерительного прибора, такого как вольтметр, амперметр, реле и т. Д.

6. Используется для ректификации. Выпрямление — это процесс преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление важно для передачи высокого напряжения. Лучший пример выпрямителя — мобильное зарядное устройство.

7. Используется в регуляторе напряжения и стабилизаторе напряжения.

8. Он широко используется в процессе передачи и распределения электроэнергии.

Другое Применение различных типов трансформатора:

Трансформатор бывает разных типов в зависимости от области применения.Итак, теперь мы подробно рассмотрим типы трансформаторов и их применение. В целом, как мы видели, трансформатор в основном можно разделить на два типа трансформаторов: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор. Повышающий трансформатор используется для увеличения уровня напряжения при передаче, а понижающий трансформатор используется для уменьшения уровня напряжения.

Применение изолирующего трансформатора

Изолирующий трансформатор — это трансформатор, который используется для передачи электроэнергии от источника переменного тока (AC) к какому-либо оборудованию или устройству, при этом запитываемое устройство отключается от источника питания, как правило, по соображениям безопасности.

Применение измерительного трансформатора

основное назначение измерительного трансформатора — обеспечить напряжение или ток на приемлемом уровне, который используется для измерения электрических величин. Эти измерительные трансформаторы представляют собой электрическое устройство очень высокой точности, потому что оно будет использоваться в измерениях.

Применение автотрансформатора

Автотрансформатор — это трансформатор только с одной обмоткой. Обычно, как мы видели, трансформатор имеет две обмотки: первичную и вторичную.Но здесь в автотрансформаторе одна и та же одиночная обмотка действует как первичная и как вторичная обмотки. Автотрансформатор имеет множество применений, включая запуск асинхронного двигателя, регулируемую мощность и т. Д.

Почему трансформаторы важны?

Мы видели все применения различных типов трансформаторов. Но трансформатор чрезвычайно важен в системе передачи и распределения электроэнергии. в электростанции мощность передается под высоким напряжением, которое может быть реализовано через трансформатор.На электростанции для передачи используется повышающий трансформатор. за счет передачи электроэнергии высокого напряжения стоимость передачи снижается, и мы можем получить электроэнергию экономичным способом.

энергии поступает в дом путем преобразования высокого напряжения в низкое с помощью трансформатора. (Электроэнергия не может быть доставлена ​​в дом напрямую от электростанции. Есть одна или несколько подстанций, которые также имеют трансформаторы, которые преобразуют это напряжение в более низкий уровень). На приемной стороне напряжение понижается понижающим трансформатором.Итак, мы можем представить, что трансформатор является неотъемлемой частью системы передачи и распределения электроэнергии.

Трансформатор используется не только в процессах передачи и приема энергии, но и в измерениях. вольтметр, амперметр, реле и т. д. — примеры использования трансформатора в измерительных приборах. В каждом отдельном приложении, где происходит преобразование напряжения, будет использоваться трансформатор.

Заключение

Надеюсь, теперь вы знаете все применения трансформатора.Мы видели, что трансформатор в основном используется для получения необходимого уровня напряжения. Трансформатор также используется для электрической изоляции двух цепей. Мало того, что трансформатор имеет широкое применение в передаче и распределении электроэнергии. Трансформатор является важной частью экономичной передачи энергии.

После некоторых применений трансформаторов в повседневной жизни мы увидели и другие типы применения трансформаторов. мы кратко рассмотрели измерительный трансформатор, изолирующий трансформатор и автотрансформатор.Надеюсь, ты все это знаешь. Если у вас все еще есть вопросы по этой статье, не стесняйтесь оставлять комментарии в этой статье.

Продолжить чтение

: определение, типы и применение

— Реклама —

Что такое силовой трансформатор? Трансформатор — это электрический прибор, который используется для передачи энергии от одной цепи к другой в условиях электромагнитной индукции. Передача мощности осуществляется без изменения частоты. В электронной сети государственный силовой трансформатор применяется для представления ряда источников переменного тока с несколькими напряжениями и подходящими значениями тока от коммунальной электросети, а также используется для представления трансформаторов с диапазоном 500 кВА или выше.

Силовой трансформатор — это один из типов трансформаторов, который используется для передачи электроэнергии в любом компоненте электронной или электрической цепи между первичными цепями распределения и генератором. Эти трансформаторы используются в распределительных сетях для согласования понижающих и повышающих напряжений. Обычно силовой трансформатор погружается в жидкость, а срок службы этих приборов составляет примерно 30 лет.Силовые трансформаторы можно разделить на три типа по диапазонам. Это трансформаторы большой мощности, трансформаторы средней мощности и трансформаторы малой мощности.

• Диапазон мощных трансформаторов может составлять от 100 МВА и более
• Диапазон трансформаторов средней мощности может составлять от -100 МВА
• Диапазон трансформаторов малой мощности может составлять от 500 до 7500 кВА

Эти трансформаторы передают напряжение . Он поддерживает низкое напряжение, цепь высокого тока на одной секции трансформатора, а на другой стороне трансформатора — цепь высокого напряжения и низкого тока.Силовой трансформатор работает по принципу индукционного закона Фарадея. В нем поясняется электросеть в областях, где каждое оборудование, подключенное к системе, спроектировано в соответствии со скоростью, установленной силовым трансформатором.

Подробнее о Linquip

Силовой трансформатор — это статическое устройство, используемое для преобразования мощности из одной цепи в другую без изменения частоты.Это очень простое определение трансформатора. Поскольку в нем нет движущихся или вращающихся компонентов, трансформатор представлен как статическое устройство. Силовые трансформаторы работают на базе переменного тока. Трансформатор работает по правилам взаимной индукции.

Если мы хотим обсудить историю трансформаторов, мы должны вернуться в 1880-е годы. Свойство индукции было обнаружено примерно за 50 лет до этого, в 1830 году, и это основа работы трансформатора.Позже было разработано моделирование трансформатора, что привело к уменьшению размера и большей эффективности. Большой потенциал трансформаторов в несколько кВА, МВА возник постепенно.

Силовой трансформатор 400 кВ был изобретен в высоковольтной электрической сети в 1950 году. Блок мощностью 1100 МВА был создан в начале 1970-х годов. Несколько конструкторов произвели трансформаторы класса 800 кВ и даже выше в 1980 году.

Конструкция силового трансформатора смоделирована из металла, покрытого листами.Он фиксируется либо в оболочке, либо в типе сердечника. Конструкции трансформатора намотаны и прикреплены с использованием проводников для создания трех однофазных или одного трехфазного трансформатора.

Для трех однофазных трансформаторов необходимо, чтобы каждая группа была изолирована от дополнительных частей и, таким образом, обеспечивала непрерывность обслуживания после сбоя одной группы. Одиночный трехфазный трансформатор, будь то сердечник или оболочка, не будет работать даже при выходе из строя одной батареи. Трехфазный трансформатор экономичен в производстве, занимает меньше места и работает сравнительно с более высоким КПД.Конструкция силового трансформатора

Конструкция трансформатора покрыта огнестойкой жидкостью внутри резервуара. Консерватория наверху резервуара для жидкости позволяет растущему маслу полностью покрыть его. Зарядное устройство нагрузки сливается в сторону бака, меняя количество поворотов на секции низкого тока-высокого напряжения для более точной регулировки напряжения.

Втулки бака позволяют деталям точно входить и выходить из системы без повреждения внешней оболочки.Силовой трансформатор может работать за пределами своего низкого номинала, пока он остается в пределах 65 ° C повышения температуры. В трансформаторы встроены специальные вентиляторы, которые охлаждают центр трансформатора для работы в вышеуказанном стандартном режиме до точки ниже сертифицированной температуры.

Есть несколько причин для использования силового трансформатора в электрических сетях. Но одна из наиболее важных причин для использования этого устройства — снижение потерь мощности при передаче электроэнергии.{2} R

Здесь I — ток по проводнику, R — сопротивление детали.

Итак, потери мощности напрямую связаны с квадратом тока, протекающего по проводнику или линии передачи. Таким образом, чем меньше сила тока, протекающего в проводнике, тем меньше потери мощности. Как мы воспользуемся этим явлением, обсуждается ниже:

Возьмем начальное напряжение 100 В, потребляемая нагрузка 5 А и передаваемая мощность 500 Вт. Тогда системы передачи здесь должны пропускать ток величиной 5А от источника питания к нагрузке.Но если мы увеличим напряжение на первой секции до 1000 В, то системы передачи должны выдерживать ток 0,5 А для обеспечения идентичной мощности 500 Вт.

Итак, мы повысим напряжение на первичной стадии системы передачи, используя силовой трансформатор, и применим другой силовой трансформатор, чтобы понизить выходную мощность в конце сети передачи. В этой конфигурации величина тока, протекающего через систему передачи +100 км, значительно снижается, тем самым снижая потери мощности во время передачи.

Силовой трансформатор обычно работает при полной нагрузке, поскольку моделируется, что он имеет высокий КПД при 100% нагрузке. В противном случае распределительный трансформатор имеет высокий КПД, если нагрузка составляет от 50% до 70%. Таким образом, распределительные трансформаторы не желательно постоянно работать при 100% нагрузке.

Поскольку силовые трансформаторы создают большие напряжения при понижении и повышении, обмотки имеют отличную изоляцию по сравнению с распределительными трансформаторами или измерительными трансформаторами.Поскольку в них применяется изоляция высокого уровня, они очень массивны и к тому же слишком тяжелы.

Поскольку силовые трансформаторы обычно не подключаются к дому напрямую, они испытывают небольшие колебания нагрузки, в то время как, с другой стороны, распределительные типы испытывают большие колебания нагрузки.

Они полностью загружены 24 часа в сутки, поэтому отходы железа и меди возникают в течение всего дня.Плотность магнитного потока в силовом трансформаторе также больше, чем у распределительного типа.

Силовой трансформатор работает по принципу «закона индукции Фарадея». Это главное правило электромагнетизма, разъясняющее принцип работы двигателей, индукторов, генераторов и электрических трансформаторов.

Закон указывает: «Как только замкнутый или закороченный компонент приближается к флуктуирующему магнитному полю, в этом замкнутом контуре возникает протекающий ток».Чтобы лучше описать закон, поясним его подробнее. Во-первых, давайте рассмотрим схему ниже.

Предположим, что проводник и постоянный магнит изначально поднесены друг к другу. Затем провод закорачивают на обоих участках, используя провод, как показано на рисунке.

В этом случае не будет тока, протекающего через проводник или петлю, поскольку магнитное поле, пересекающее петлю, является постоянным, и, как указано в законе, только изменяющееся магнитное поле может вызвать ток в сети.Итак, на первом этапе постоянного магнитного поля в контуре или проводнике будет движение нуля.

Теперь представьте, что если магнит движется вперед и назад, например, маятник, то магнитное поле, разрезающее проводник, возобновляет колебания. Поскольку на этом этапе доступно модифицирующее магнитное поле, закон Фарадея приведет к тому, что мы сможем увидеть ток, движущийся в петле.

Как показано на рисунке, после того, как магнит скользит вперед и назад, мы можем видеть ток «I», перемещающийся по замкнутому контуру и проводнику.Теперь давайте удалим постоянную батарею, чтобы восстановить ее с помощью других источников модифицирующего магнитного поля, таких как ниже.

Теперь источник переменного напряжения и проводник используются для создания переменного магнитного поля.

После того, как петля приблизится к диапазону магнитного поля, можно увидеть ЭДС, генерируемую через проводник. Из-за этой стимулированной ЭДС у нас может быть ток «I».

Величина стимулированного напряжения связана с напряженностью поля, испытываемого вторичным контуром, поэтому чем больше напряженность магнитного поля, тем больше ток, протекающий в замкнутом контуре.

Хотя можно применить простую конфигурацию проводов, чтобы знать закон Фарадея, для более практической работы предпочтительнее использовать катушку на обеих секциях.

Здесь переменный ток проходит через первую первичную катушку, которая создает модифицирующее магнитное поле рядом с проводящими катушками.И когда вторая катушка входит в рейтинг магнитного поля, создаваемого первой катушкой, то ЭДС создается во второй катушке из-за закона индукции Фарадея. А из-за создаваемого напряжения во второй катушке ток «I» течет во вторичной замкнутой сети.

Теперь мы должны помнить, что обе катушки висят в воздухе, поэтому проводящей средой, создаваемой магнитной средой, является воздух. Воздух имеет большее сопротивление по сравнению с металлами в случае условий магнитного поля, поэтому, если мы используем ферритовый или металлический сердечник в качестве среды для электромагнитной сети, тогда мы можем получить электромагнитную индукцию более подходящим образом.

Итак, теперь заменим воздушное окружение железным зазором для дальнейшего развития.

Как показано на рисунке, мы можем применить ферритовый или железный сердечник, чтобы уменьшить потери магнитного потока во время передачи энергии от одной катушки к другой. В течение этого времени магнитный поток, теряемый в атмосферу, будет заметно меньше, чем время, в течение которого мы использовали воздушную среду, поскольку зазор является подходящим проводником магнитного поля.

В то время как поле создается первой катушкой, оно будет перемещаться по железному сердечнику, достигая второй катушки, и в соответствии с законом Фарадея вторая катушка создает ЭДС, которая будет обнаруживаться гальванометром, подключенным через вторую катушку. . Теперь, если мы внимательно исследуем, мы обнаружим эту конфигурацию, похожую на однофазный трансформатор. И да, каждое устройство, представленное сегодня, работает по тому же принципу. Посетите здесь, чтобы полностью узнать основы силового трансформатора.

• Производство электроэнергии низкого напряжения слишком рентабельно. Эта низковольтная номинальная мощность теоретически может быть передана в приемную секцию. Эта низковольтная мощность, если она передается, вызывает больший ток в линиях, что действительно приводит к большему количеству потерь в линии.
• Но если уровень напряжения мощности повышается, ток мощности уменьшается, что приводит к уменьшению омических или I ² R потерь в сети, уменьшению стороны поперечного сечения петли i .е. снижение общей стоимости сети, а также улучшение регулировки напряжения системы. Из-за этого следует увеличивать низкую мощность для эффективных применений электроэнергии.
• Это выполняется повышающим устройством в передающей секции сети питания. Поскольку эта большая мощность напряжения не может быть распределена между пользователями напрямую, ее следует понизить до подходящей скорости на приемной стороне с помощью понижающего устройства. В результате силовые трансформаторы играют важную роль в случаях передачи электроэнергии.
• Двухобмоточные трансформаторы обычно используются там, где уровень высокого и низкого напряжения выше 2. Рентабельно применять автотрансформатор, когда уровень между высоким и низким напряжением меньше 2.
• И снова простой трехфазный трансформаторный блок более эффективен, чем блок из трех однофазных устройств в трехфазной сети. Но простой трехфазный комплект немного проблематичен в использовании, и его следует полностью прекратить, если одна из фазовых секций выходит из строя.

Трансформаторы можно классифицировать по нескольким методам в зависимости от их назначения, применения, производства и т. Д. Учтите, что эти классификации иногда пересекаются — например, трансформатор может быть как трехфазным, так и повышающим одновременно. Для получения дополнительных объяснений в некоторых важных книгах по электротехнике более подробно обсуждается работа трансформатора.

Типы трансформаторов включают следующие:

• Повышающие трансформаторы преобразуют низковольтные (LV) и сильноточные входные сигналы от первичной части трансформатора. к значению высокого напряжения (HV) и низкого тока на вторичной части устройства.
• Понижающие типы преобразуют значения высокого напряжения (HV) и низкого тока из первичной части устройства в выход низкого напряжения (LV) и высокого тока на вторичной части типа.

Трехфазный трансформатор обычно используется в трехфазной электросети, поскольку он более эффективен, чем однофазные. Но при импорте размера рекомендуется использовать банк из трех однофазных vs.трехфазный трансформатор, так как его проще передавать, чем один одиночный трехфазный комплект.

• Электрические трансформаторы обычно используются в системах передачи для повышения или понижения номинального напряжения. Он работает в основном во время пиковых или высоких нагрузок и имеет максимальную эффективность при полной или близкой к ней нагрузке.
• Распределительные трансформаторы понижают мощность для распределительных шкафов коммерческим или бытовым потребителям.Он имеет соответствующую регулировку напряжения и работает 24 часа в сутки с максимальной эффективностью при 50% полной нагрузки.
• Измерительные трансформаторы содержат трансформатор тока и силовой трансформатор, которые используются для понижения высокого напряжения и тока на меньшие выходы, которыми можно управлять с помощью обычных устройств.

Двухобмоточный трансформатор особенно используется там, где разница между сторонами низкого и высокого напряжения превышает 2.Он более эффективен для автотрансформатора в условиях, когда соотношение между различными сторонами меньше 2.

Как следует из названия, наружные типы предназначены для установки на открытом воздухе. В то время как внутренние формы предназначены для установки в помещении.

Этот тип связан с конфигурацией охлаждения трансформатора, используемой в трансформаторе.В типах с масляным охлаждением метод охлаждения — трансформаторное масло. В то время как в сухих типах вместо этого применяется воздушное охлаждение.

В силовых трансформаторах есть два основных типа обмоток: оболочки и сердечники. Существуют также трансформаторы ягодного типа, предназначенные для конкретных применений.

Трансформатор с сердечником имеет два вертикальных плеча или плеча с двумя горизонтальными сторонами, выступающими в виде ярма.Форма сердечника прямоугольная с типичной магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) устанавливаются на обеих ногах.

Трансформатор кожухового типа включает два внешних и одно центральное плечо. Катушки высокого и низкого напряжения установлены в центральной части. Имеется двойная магнитная цепь.

Сердечник похож на спицы колеса в трансформаторе ягодного типа. Баки из листового металла плотно прилегают и используются для размещения трансформатора с маслом, заполненным внутри трансформатора.

Силовые трансформаторы можно моделировать как трехфазные, так и однофазные. При поиске силового трансформатора необходимо изучить несколько важных характеристик. Технические характеристики силового трансформатора содержат максимальную номинальную мощность, максимальное номинальное напряжение, максимальный номинальный вторичный ток и тип o / p. Технические характеристики силового трансформатора в основном состоят из:

• Первичное напряжение 22.9 кВ
• Напряжение вторичной обмотки составляет 6,6 / 3,3 кВ
• Частота при 60 Гц, 50 Гц
• Фаза 3Ø
• Вектор Dd0, Dyn11 и т. Д.
• Напряжение ответвления 23.9-R22.9-21.9-20.9-19.9 кВ

Силовые трансформаторы можно использовать для перехода от одного типа напряжения к другому при высоких номинальных мощностях. Эти трансформаторы используются в различных электронных сетях, а также представлены в различных типах и приложениях.

Применения силового трансформатора включают передачу и распределение электрической энергии. Эти инструменты широко используются на промышленных предприятиях, электростанциях и традиционных электроэнергетических компаниях. Применение силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы применяются в высоковольтных линиях передачи для понижения и повышения напряжения. Эти трансформаторы обычно используются для передачи больших нагрузок.

Эти инструменты огромны по размеру по сравнению с типами распределения, которые используются на генерирующих станциях и передающих сетях. Силовые трансформаторы используются в передающих сетях, поэтому они не используются напрямую для потребителей. Таким образом, вариации нагрузки у них меньше.

Эти устройства используются в качестве повышающей системы для передачи, так что потери I ² R могут быть уменьшены до определенного потока мощности.

Силовые трансформаторы в основном используются в производстве электроэнергии и на распределительных станциях.

Они также используются в системах изоляции, шестиимпульсных и двенадцати импульсных выпрямительных трансформаторах, заземляющих трансформаторах, трансформаторах ветряных электростанций, трансформаторах солнечных фотоэлектрических ферм и пускателях автотрансформаторов.

Некоторые другие применения силового трансформатора включают:

• Снижение потерь мощности при передаче электроэнергии
• Понижение высокого напряжения и повышение высокого напряжения
• При удаленных потребителях
• В случаях, когда нагрузка работает на полная мощность 24 × 7

Силовые трансформаторы обычно конструируются с максимальным использованием основной части и работают очень близко к вершине кривой BH (петля магнитного гистерезиса).Это значительно снижает массу сердечника. Обычно силовые трансформаторы имеют соответствующие отходы меди и железа при большей нагрузке.