Принцип работы силового трансформатора кратко. Однофазные трансформаторы: принцип работы, конструкция, применение

Что такое однофазный трансформатор. Как устроен и работает однофазный трансформатор. Преимущества и недостатки однофазных трансформаторов. Области применения однофазных трансформаторов.

Что такое однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Он работает от однофазной электрической сети и состоит из двух основных частей:

• Магнитная часть — магнитопровод из электротехнической стали
• Электрическая часть — медные обмотки (первичная и вторичная)

Однофазные трансформаторы бывают повышающими (увеличивают напряжение) и понижающими (уменьшают напряжение). Они не имеют движущихся частей, поэтому отличаются высокой эффективностью из-за отсутствия механических потерь.

Принцип работы однофазного трансформатора

Принцип действия однофазного трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Когда на первичную обмотку подается переменное напряжение, в ней возникает переменный ток, создающий переменное магнитное поле в сердечнике. Это поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Процесс можно описать следующим образом:

1. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле
2. Магнитное поле концентрируется в магнитопроводе
3. Изменяющееся магнитное поле пронизывает витки вторичной обмотки
4. Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты
5. При подключении нагрузки во вторичной цепи возникает ток

Величина индуцированной ЭДС зависит от соотношения числа витков в обмотках и определяется законом электромагнитной индукции Фарадея.

Конструкция однофазных трансформаторов

Основными элементами конструкции однофазного трансформатора являются:

• Магнитопровод — замкнутый магнитный контур из листов электротехнической стали
• Первичная обмотка — подключается к источнику питания
• Вторичная обмотка — к ней подключается нагрузка
• Изоляция между обмотками и магнитопроводом
• Система охлаждения (для мощных трансформаторов)

По конструкции магнитной системы различают два основных типа однофазных трансформаторов:

Стержневые трансформаторы

Имеют прямоугольный магнитопровод с двумя вертикальными стержнями, на которых размещаются обмотки, и двумя горизонтальными ярмами. Обмотки выполняются в виде цилиндров, надетых на стержни.

Броневые трансформаторы

Магнитопровод имеет П-образную форму, обмотки располагаются на среднем стержне. Боковые стержни служат для замыкания магнитного потока. Такая конструкция обеспечивает лучшее экранирование обмоток.

Преимущества однофазных трансформаторов

Основными достоинствами однофазных трансформаторов являются:

• Простота конструкции и обслуживания
• Высокий КПД (до 98-99%)
• Возможность получения любого требуемого напряжения
• Малые габариты и вес при той же мощности
• Низкие потери энергии
• Надежность и длительный срок службы
• Отсутствие вращающихся частей

Недостатки однофазных трансформаторов

К основным недостаткам однофазных трансформаторов можно отнести:

• Невозможность работы от сети постоянного тока
• Наличие реактивной составляющей тока
• Необходимость охлаждения при большой мощности
• Зависимость КПД от нагрузки
• Ограниченная мощность для одного устройства

Применение однофазных трансформаторов

Однофазные трансформаторы широко используются в различных областях техники:

• Бытовая техника (телевизоры, музыкальные центры, зарядные устройства)
• Источники питания электронных устройств
• Системы освещения
• Сварочное оборудование
• Электропечи и нагревательные приборы
• Измерительная техника
• Системы автоматики и управления
• Электрифицированный транспорт

Типы однофазных трансформаторов по назначению

В зависимости от назначения выделяют следующие основные типы однофазных трансформаторов:

• Силовые — для передачи и распределения электроэнергии
• Измерительные — для преобразования больших токов и напряжений в удобные для измерения величины
• Разделительные — для гальванической развязки цепей
• Сварочные — для питания сварочных аппаратов
• Импульсные — для формирования импульсов тока и напряжения
• Автотрансформаторы — с одной обмоткой для плавного регулирования напряжения

Выбор однофазного трансформатора

При выборе однофазного трансформатора необходимо учитывать следующие основные параметры:

• Мощность трансформатора
• Напряжение первичной и вторичной обмоток
• Коэффициент трансформации
• Частота питающей сети
• Режим работы (продолжительный, кратковременный)
• Способ охлаждения
• Климатическое исполнение
• Габариты и масса

Правильный выбор трансформатора обеспечивает его надежную и эффективную работу в конкретных условиях эксплуатации.

Часто задаваемые вопросы об однофазных трансформаторах

Может ли однофазный трансформатор работать от постоянного тока?

Нет, однофазный трансформатор не может работать от постоянного тока. Принцип его действия основан на законе электромагнитной индукции, который работает только при изменяющемся магнитном поле. Постоянный ток создает постоянное магнитное поле, которое не индуцирует ЭДС во вторичной обмотке.

Как определить мощность однофазного трансформатора?

Мощность однофазного трансформатора можно определить по формуле:

P = U * I

где P — мощность (ВА), U — напряжение вторичной обмотки (В), I — ток вторичной обмотки (А).

Также мощность часто указывается в паспорте или на корпусе трансформатора.

Чем отличается однофазный трансформатор от трехфазного?

Основные отличия:

• Однофазный работает от однофазной сети, трехфазный — от трехфазной
• Однофазный имеет две обмотки, трехфазный — три или шесть
• Трехфазный более эффективен при больших мощностях
• Однофазный проще по конструкции
• Трехфазный обеспечивает более равномерную нагрузку на сеть

Как проверить исправность однофазного трансформатора?

Основные способы проверки:

1. Измерение сопротивления обмоток
2. Проверка изоляции мегаомметром
3. Измерение коэффициента трансформации
4. Проверка работы под нагрузкой
5. Измерение тока холостого хода

При обнаружении отклонений от нормы необходима диагностика специалистом.

Трансформаторы масляные

Масляные трансформаторы предназначены для работы с электросетями на крупных производственных комплексах, где требуется преобразование энергии с целью защиты оборудования от резких скачков напряжения. Новейшие масляные устройства отличаются надежностью, стойкостью к перепадам температурных режимов. Масляные трансформаторы предполагают внутреннюю и наружную установку.

Параметры использования и принцип работы

Масляный трансформатор — это агрегат силового типа с масляным охлаждением магнитного провода и обмоток. Во время работы механизма производится нагревание магнитного провода с обмотками из-за потери внутренней энергии. Максимальный нагрев прибора ограничивается с помощью теплоизоляции, срок эксплуатации которой напрямую зависит от предельной температуры. Чем мощнее установка, тем с большими оборотами должна работать охлаждающая система. Охлаждающим средством в трансформаторе является масло, которое к тому же служит изолирующим компонентом.
 .
 Чтобы устройство функционировало без перебоев, ему необходимо создать оптимальные условия:

• в окружающей среде не должно содержаться взрывоопасных веществ;
• уровень пыли и других примесей должен соответствовать допустимым нормам.

Кроме этого, при нагреве масло не должно образовывать осадок на обмотках в результате разложения. Иначе нормальный теплообмен будет нарушен.

Конструктивной особенностью масляных трансформаторов является наличие в них специального расширителя, предназначенного для масла, за счет которого происходит возмещение температурных перепадов и всего объема масла.

В маслорасширитель входит воздухоосушитель. Он является своеобразным фильтром, препятствующим попаданию внутрь оборудования инородных тел, всевозможных загрязнений, а также влаги. В конструкции предусмотрена специальная гильза, необходимая для жидкостного термометра, который применяют для точного измерения температуры в верхних слоях масляного носителя.

Достоинства

У масляных трансформаторов немало преимуществ, особенно в сравнении с устройствами сухого охлаждения:

• защита обмоток от негативных внешних воздействий;
• способность выдерживать колебания температурного режима от -60 до +40 градусов;
• низкий уровень реактивного сопротивления;
• отсутствие необходимости проведения профилактических и ремонтных работ.

Чтобы аппарат служил долго и без проблем, нужно соблюдать правила его эксплуатации. Большое значение имеет качество масла. Коэффициент различных примесей и пыли не должен превышать значения, указанного в инструкции прибора. Вдобавок надо регулярно следить за возможными утечками масла. Также нельзя допускать расположения вблизи трансформатора взрывоопасных элементов, способных повлиять на целостность конструкции.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор

масляных трансформаторов от известных российских производителей.

что это такое, принцип работы, разновидности, обмотка

Содержание:

Начиная с 19 века, трансформаторы начали приобретать все большее значение в электрике и электронике. Они остаются до сих пор обязательными элементами многих схем и есть практически в любом устройстве, которое потребляет электрический ток.

Принцип его работы основан на свойствах индукции. Трансформатор – это прибор, позволяющий регулировать ток, понижая его или наоборот, понижая. Был придуман он Фарадеем, почти 170 лет назад. Основные элементы, из которых состоит трансформатор – обмотки, которые и влияют на силу тока, тем самым изменяя его до требуемых значений.

В данной стать разобраны основные вопросы работы и устройства трансформатора. Также  статье есть видеоролик и скачиваемый файл по выбранной тематике.

Трансформатор.

Что такое трансформатор

Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте. Действие трансформатора основано на использовании явления электромагнитной индукции.

Переменный электрический ток (ток, который изменяется по величине и по направлению) наводит в первичной катушке переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, наводит переменное напряжение во вторичной обмотке. Величина напряжения ЭДС зависит от числа витков  в катушке и от скорости изменения магнитного поля.

Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации:
k = w1 / w2;   где:

• w1 — число витков в первичной обмотке;
• w2 — число витков во вторичной обмотке.

Если число витков в первичной обмотке больше чем во вторичной — это понижающий трансформатор.

Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной — это повышающий трансформатор.

[stextbox id=’info’]Один и тот же трансформатор может быть как понижающим, так и повышающим, в зависимости от того на какую обмотку подается переменное напряжение. [/stextbox]

Трансформаторы без сердечника или с сердечником из высокочастотного феррита или альсифера — это высокочастотные трансформаторы ( частота выше 100 килогерц). Трансформаторы с ферромагнитным сердечником (сталь, пермаллой, феррит) – это низкочастотные трансформаторы (частота ниже 100 килогерц)

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Высокочастотные трансформаторы используются в устройствах техники электросвязи, радиосвязи и др. Низкочастотные трансформаторы используются в усилительной технике звуковых частот, в телефонной связи. Особое место трансформаторы со стальным (набор из стальных листов) сердечником занимают в электротехнике. Развитие электроэнергетики напрямую зависит от мощных, силовых трансформаторов. Мощности силовых трансформаторов имеют величины от нескольких ватт до сотен тысяч киловатт и выше. Классификация типов трансформаторов представлена в таблице ниже.

Таблица характеристик трансформаторов по их основным типам.

Что такое силовой трансформатор

На замкнутый сердечник (магнитопровод), набранный из стальных листов, надевают две или больше, обмоток, одна из которых соединяется с источником переменного тока. Другая (или другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока – нагрузкой. Переменный ток, проходящий по первичной обмотке, создает в стальном сердечнике магнитный поток, который наводит в каждом витке обмотки – катушки переменное напряжение. Напряжения всех витков складываются в выходное напряжение трансформатора.  Форма сердечника – магнитопровода, может быть Ш – образной, О – образной и тороидальной, в виде тора. Таким образом в силовом трансформаторе электрическая мощность из первичной обмотки передается во вторичную обмотку через магнитный поток в магнитопроводе.

Потребителей электрической энергии очень много: электрическое освещение, электронагреватели, радио и теле аппаратура, электродвигатели и многое другое. И все эти приборы требуют различные напряжения (переменные и постоянные) и разные мощности. Проблема эта легко решается с помощью трансформатора. Из бытовой сети с переменным напряжением 220 вольт можно получить переменное напряжение любой величины и , если необходимо, преобразовать его в постоянное напряжение.

Коэффициент полезного действия трансформатора довольно велик, от 0,9 до 0,98 и зависит от потерь в магнитопроводе и от магнитных полей рассеяния.
От величины электрической мощности Р зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
По значению площади S определяется, при расчетах трансформатора, количество витков w на 1 вольт:

w = 50 / S.

Мощность трансформатора Рс выбирается из требуемой величины нагрузки Рн плюс величина потерь в сердечнике. [stextbox id=’info’]При расчете трансформатора с определенной степенью точности можно считать, что мощность нагрузки во вторичной обмотке Pн = Uн * Iн и мощность потребляемая из сети в первичной обмотке Pc = Uc * Ic приблизительно равны. Если  потерями в сердечнике  пренебречь, то получается равенство: k = Uс / Uн = Iн / Iс. [/stextbox]

Трансформаторы и их применение/

Трансформаторы и их применение

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности. Трансформатор состоит из двух или более катушек, надетых на общий сердечник. Катушка, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а катушка, к которой присоединяется нагрузка (потребители электрической энергии), – вторичной. Сердечники трансформаторов изготавливаются из электротехнической стали и набираются из отдельных изолированных друг от друга пластин (для уменьшения потерь энергии вследствие возникновения в сердечнике вихревых токов).

Катушки трансформатора, как правило, содержат разное количество витков, причем большее напряжение оказывается приложено к катушке с большим числом витков. Если трансформатор используется для повышения напряжения, то обмотка с меньшим числом витков подключается к источнику напряжения, а к обмотке с большим числом витков присоединяется нагрузка. Для понижения напряжения все делается наоборот. При этом не следует забывать, что подавать на первичную обмотку можно напряжение не больше номинального (того, на которое она рассчитана).

Коэффициентом трансформации называют отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Он равен также отношению ЭДС в обмотках.  При отсутствии потерь в обмотках коэффициент трансформации равен отношению напряжений на зажимах обмоток: k=U₁/U₂. Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации больше 1, а для повышающего – меньше 1. Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При протекании переменного тока через первичную катушку вокруг нее возникает перемененное магнитное поле и магнитный поток, который пронизывает также и вторую катушку. В результате во вторичной катушке появляется вихревое электрическое поле и на ее зажимах возникает ЭДС индукции.

Трансформатор характеризуется коэффициентом полезного действия, равным отношению мощности, выделяющейся во вторичной катушке, к мощности, потребляемой первичной катушкой от сети. У хороших трансформаторов КПД составляет 99 – 99,5%. Важным свойством трансформатора является его способность преобразовывать сопротивление нагрузки. Рассмотрим трансформатор с КПД приблизительно равным 100%. В этом случае мощность, выделяющаяся во вторичной цепи трансформатора, будет равна мощности, потребляемой первичной обмоткой от источника напряжения. Для такого трансформатора мощность, потребляемая от источника напряжения, будет чисто активной. Мощность в первичной цепи трансформатора P₁=(U₁²)/R₁, а во вторичной цепи P₂=(U₂²)/R₂.

Так как P₁=P₂ и U₁=kU₂ , то R₁=k²R₂.

Таким образом, нагрузка сопротивлением R₂, подключаемая к источнику переменного напряжения через трансформатор, по мощности будет эквивалентна нагрузке сопротивлением R₁, подключаемой без трансформатора. Для регулировки переменного напряжения широко применяются лабораторные автотрансформаторы. Автотрансформаторы рассчитаны на подключение к сети переменного напряжения 220 В или 127 В. Как правило, выходное напряжение автотрансформатора регулируется плавно до 250 В.

Обмотка трансформатора выполнена изолированным проводом в один слой. На участках обмотки, которых касается подвижный контакт с угольной вставкой, изоляция очищена. При перемещении контакта угольная вставка закорачивает виток провода. Однако вследствие небольшого напряжения на одном витке и заметного сопротивления угольной вставки через замкнутый виток протекает допустимый ток.

Первичная обмотка автотрансформатора является частью его вторичной обмотки и поэтому между первичной и вторичной обмоткой трансформатора имеется гальваническая связь. К вторичной обмотке автотрансформатора нельзя непосредственно подключать потребители, один из проводов которых может оказаться соединенным с землей. Такое подключение приведет к аварии или несчастному случаю. При работе с автотрансформатором запрещается заземлять вторичную цепь.  Рассмотрим кратко простейший расчет маломощных трансформаторов бытовой радиоаппаратуры.

Мощность трансформатора (в Вт) численно равна квадрату площади (в см²) поперечного сечения среднего стержня магнитопровода. Зная номинальную мощность трансформатора, можно  найти ток в первичной обмотке при номинальной нагрузке во вторичных обмотках. Диаметр провода обмотки выбирается из расчета (2,5-3)А/мм² поперечного сечения провода. Для стандартных магнитопроводов, применяемых для изготовления трансформаторов, число витков на 1 вольт примерно равно частному от деления 50 на площадь поперечного сечения центрального стержня магнитопровода, выраженную в см². Однако в зависимости от качества магнитопровода коэффициент может изменяться от 35 до 65.

Трансформатор.

Полное сопротивление катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником зависит от силы протекающего через нее тока. Сопротивление катушки в зависимости от силы протекающего тока сначала увеличивается, достигает максимального значения, а затем уменьшается. Нелинейное возрастание тока холостого хода в зависимости от приложенного к первичной обмотке напряжения начинается примерно с 0,8U_ном. Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора выбирают так, чтобы ток холостого хода составлял 5-10% от номинального тока. При напряжении 1,1U_ном ток холостого хода не должен превышать 20-25% номинального тока нагруженного трансформатора.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Режимы работы трансформатора

Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены. Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

[stextbox id=’info’]В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора. Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.[/stextbox]

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения.

Режимы работы трансформатора.

Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:
U_2/U_1 =N_2/N_1 , где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке. Если U2 > U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

Виды трансформаторов

В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В. Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор. Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Виды трансформаторов

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины. Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем. Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные особенности трансформаторов.   Больше информации можно найти в скачиваемой версии учебника по электромеханике Что такое трансформатор. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.domasniyelektromaster.ru

www.td-automatika.ru

www.ivatv.narod.ru

www.etcenter.ru

www.www.joyta.ru

Предыдущая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Следующая

ТрансформаторыЧто такое трансформаторная подстанция

Однофазные трансформаторы

: как они работают?

Рисунок 1: Однофазный трансформатор

Трансформатор — это пассивный компонент, который передает электрическую энергию от одной цепи к другой или нескольким цепям. Однофазные трансформаторы могут повышать (увеличивать) или понижать (уменьшать) переменное напряжение. Трансформаторы имеют широкий спектр применения и могут быть классифицированы в зависимости от их использования. В этой статье рассматриваются определение, конструкция, преимущества, недостатки и области применения однофазных трансформаторов.

Содержание

• Типы трансформаторов на базе электрической сети
• Различия между однофазными и трехфазными трансформаторами
• Закон электромагнитной индукции Фарадея
• Что такое однофазный трансформатор?
• Работа однофазных трансформаторов
• Строительство однофазных трансформаторов
• Применение однофазного трансформатора
• Преимущества однофазного трансформатора
• Недостатки однофазного трансформатора
• Часто задаваемые вопросы

• Автотрансформатор

• Постоянное напряжение

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трехфазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Типы трансформаторов на базе электрической сети

В зависимости от используемой электрической сети трансформаторы классифицируются как;

• Трансформаторы однофазные
• Трехфазные трансформаторы

Однофазный трансформатор (на рис. 2 обозначен буквой А) работает от однофазного источника питания и содержит по одной обмотке на первичной и вторичной сторонах. Трехфазный трансформатор работает от трехфазного источника питания, и первичная и вторичная обмотки имеют по три набора обмоток. Подробнее о конструкции и схемах подключения трехфазного трансформатора читайте в нашей статье о трехфазных трансформаторах.

В большинстве случаев однофазные трансформаторы занимают меньше места, чем другие трансформаторы. Однофазные трансформаторы также легче транспортировать по сравнению с трехфазными трансформаторами. Однако использование одного трехфазного трансформатора более эффективно, чем использование трех однофазных трансформаторов.

Рисунок 2: Однофазный (слева) с первичной (А) и вторичной обмотками (В) и магнитопроводом (С)

Различия между однофазными и трехфазными трансформаторами

• Блок питания в одном -фазный трансформатор осуществляется через один проводник, а в трехфазных трансформаторах питание осуществляется по трем проводникам.
• Для замыкания цепи однофазного трансформатора требуется два провода, а для замыкания цепи трехфазного трансформатора требуется четыре провода.
• Если однофазный трансформатор рассчитан на 230 В, то трехфазный трансформатор рассчитан на 415 В.
• Однофазный трансформатор использует простую сеть, а трехфазный трансформатор использует сложную сеть.
• В однофазных трансформаторах происходит сбой питания, а в трехфазных трансформаторах сбоя питания нет. Вибрации в трехфазных двигателях значительно снижены, поскольку мощность распределяется равномерно по всему циклу.
• Однофазные трансформаторы используются для бытовой техники, а трехфазные трансформаторы рассчитаны на большую нагрузку.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Закон электромагнетизма Фарадея предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с цепью, создавая электродвижущую силу. Закон Фарадея состоит из:

• Первый закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что всякий раз, когда проводник находится в переменном магнитном поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС).
• Второй закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что индуцированная электродвижущая сила равна скорости изменения потокосцеплений.

Что такое однофазный трансформатор?

Однофазный трансформатор работает от однофазной сети и состоит из двух частей — магнитной и электрической частей. Магнитная часть трансформатора состоит из магнитного железного сердечника, а электрическая часть состоит из медного трансформатора. Прочтите нашу статью об электрических трансформаторах, чтобы узнать больше о конструкции трансформатора.

Трансформатор работает только от переменного тока, поскольку постоянный ток не создает электромагнитного поля. Трансформатор не имеет движущихся частей; следовательно, при работе однофазного трансформатора механическое трение отсутствует. Следовательно, при использовании однофазного трансформатора потери энергии невелики, что делает однофазный трансформатор высокоэффективным.

Когда первичная обмотка трансформатора сталкивается с переменным током, она генерирует переменное электромагнитное поле. Часть генерируемого магнитного поля соединяется со вторичной обмоткой за счет взаимной индукции, создавая ток. Во вторичных обмотках индуцируется напряжение с той же частотой, что и в первичных обмотках. Закон Фарадея может определить значение индуцированного напряжения.

Работа однофазных трансформаторов

Однофазный трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности. Первичные обмотки подключаются к переменному току, питающему катушку, которая создает магнитное поле. Процесс нарастания магнитного поля известен как взаимная индуктивность, и ток протекает через катушку в соответствии с законом Фарадея.

Создаваемое магнитное поле усиливается, когда ток, протекающий через катушку, увеличивается, создавая магнитные силовые линии. Магнитные силовые линии формируют магнитный поток, а вторичная обмотка связывает систему с магнитным потоком.

Соотношение витков первичной и вторичной обмотки определяет силу генерируемого магнитного поля. Увеличение тока приводит к увеличению магнитного потока — они прямо пропорциональны. Текущий магнитный поток в сердечнике индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Величину индуцированного напряжения можно определить по закону Фарадея.

Конструкция однофазных трансформаторов

Однофазный трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки. Обмотки размещены на магнитопроводе, изготовленном из пластин кремнистой стали. Цель магнитного сердечника состоит в том, чтобы обеспечить путь для магнитного потока. Кремниевая сталь уменьшает гистерезисные потери, а пластины уменьшают потери из-за вихревых токов (локализованный электрический ток, индуцируемый в проводнике из-за переменного магнитного поля).0003

Пластины представляют собой тонкие листы, соединенные вместе, чтобы сформировать сердцевину. Эмалевое теплоизоляционное покрытие изолирует пластины друг от друга. Существует два типа конструкций однофазных трансформаторов, а именно;

• Трансформатор с сердечником
• Кожуховой трансформатор

Конструкция трансформатора стержневого типа

Трансформатор имеет две вертикальные стойки (ветви) и две горизонтальные секции (ярма) в магнитном токе. Половина первичной и вторичной обмоток размещены на каждом стержне, чтобы свести к минимуму влияние потока рассеяния. Две обмотки образуют цилиндрическую обмотку (рис. 3, обозначенная A)

Трансформатор кожухового типа

Трансформатор имеет три ветви в магнитной цепи. Обмотки находятся в среднем плече, а другие плечи завершают путь потока с низким магнитным сопротивлением (рис. 3, обозначенный буквой B). Первичная и вторичная обмотки состоят из двух частей; секция низкого напряжения и секция высокого напряжения.

Рисунок 3: Трансформаторы с сердечником (A) и кожухом (B)

Применение однофазного трансформатора

Однофазный трансформатор в основном используется в низковольтных приборах, таких как домашние устройства. Некоторые из применений однофазного трансформатора:

• Снижение напряжения в локальной распределительной сети
• Регулирование напряжения в телевизорах
• Используется в осветительных и отопительных приборах
• Используется в районах с низкой потребностью в электроэнергии, например, в сельской местности
• Повышение напряжения в бытовых инверторах

Преимущества однофазного трансформатора

• Система надежна, непрерывность работы обеспечивается при параллельном соединении трансформаторов.
• Трансформаторы работают параллельно, что снижает вероятность перегрузки.
• Трансформатор может включаться и выключаться в зависимости от нагрузки.

Недостатки однофазного трансформатора

• Дорого в обслуживании.
• Требуется много места для установки.
• При параллельном соединении трансформаторов возможен сбой.

Часто задаваемые вопросы

Сколько существует типов трансформаторов?

Три основных типа – конденсаторный, электромагнитный и оптический

Что означает однофазный трансформатор?

Однофазный трансформатор представляет собой тип трансформатора, работающего от однофазной энергии. Однофазный трансформатор состоит из двух частей — магнитного трансформатора и электрической части.

Какой тип электропитания используется в домах?

В домах используется однофазное электропитание.

Как подключаются однофазные трансформаторы?

Однофазные трансформаторы могут быть соединены последовательно или параллельно.

По какому принципу работает однофазный трансформатор?

Однофазные трансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции Фарадея. Закон Фарадея — это закон электромагнетизма, который предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с магнитной цепью, создавая электродвижущую силу.

• Автотрансформатор

• Постоянное напряжение

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трехфазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

12 различных частей трансформатора

Трансформатор обеспечивает подачу электроэнергии с минимальными потерями мощности. Основными частями трансформатора являются сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка. Помимо этого, в более крупных трансформаторах присутствуют различные другие компоненты, такие как изоляция, трансформаторное масло, устройства охлаждения, реле защиты, корпус и т. д. Давайте обсудим принцип работы трансформатора, прежде чем углубляться в тему.

Содержание

Трансформатор – принцип действия

Трансформатор – это статическое устройство, работающее по принципу электромагнитной индукции. Когда в первичной обмотке трансформатора протекает переменный ток, создается переменное электромагнитное поле, которое индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Величина индуцированной ЭДС пропорциональна передаточному числу витков.

Части трансформатора

Части трансформатора

Ниже приведены различные части трансформатора:

1. Core
2. Winding
3. Insulation
4. Tank
5. Terminals and bushings
6. Transformer oil
7. Oil Conservator
8. Breather
9. Radiators and fans
10. Explosion vent
11. Tap Changers
12. Buchholz relay

1 Сердечник

Сердечник обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для электромагнитного потока и поддерживает первичную и вторичную обмотки. Изготавливается путем укладки тонких листов высококачественной текстурированной стали, разделенных тонким изоляционным материалом. Чтобы свести к минимуму гистерезис и вихревые токи, содержание углерода в основной стали поддерживается на уровне ниже 0,1%. Когда он легирован кремнием, вихревые токи могут быть уменьшены.

Типичный сердечник трехфазного трансформатора показан на рисунке выше. Каждая конечность несет первичную и вторичную обмотку каждой фазы. Конечности магнитно связаны ярмами. Существует два типа конструкций сердечника: тип сердечника и тип оболочки. В оболочечной конструкции обмотки окружены сердечником, как показано ниже:

Источник: https://www.allumiax.com/difference-between-core-form-and-shell-form-power-transformers-by- Generalpac

Чтобы узнать больше о сердечниках трансформаторов, их конструкции и принципах проектирования, см.: Сердечник трансформатора

2. Обмотка

Трансформатор имеет два комплекта обмоток на фазу – первичную обмотку и вторичную обмотку. Эти обмотки состоят из нескольких витков медных или алюминиевых проводников, изолированных друг от друга и сердечника трансформатора. Тип и расположение обмотки, используемой для трансформаторов, зависят от номинального тока, силы короткого замыкания, повышения температуры, импеданса и перенапряжения.

Из первичной и вторичной обмоток та, которая рассчитана на более высокое напряжение, называется обмоткой высокого напряжения (ВН), а другая известна как обмотка низкого напряжения (НН).

Провода высоковольтной обмотки тоньше, чем низковольтные, и окружают обмотку НН снаружи. Обмотка НН расположена близко к сердечнику.

В трансформаторах с кожухом обмотка разделена на несколько витков (несколько витков проводника). Катушки высокого напряжения зажаты между катушками низкого напряжения. В то время как в трансформаторах с сердечником обмотки подразделяются на четыре типа: многослойные обмотки, спиральные обмотки, дисковые обмотки и обмотки из фольги. Выбор типа обмотки определяется количеством витков и ее пропускной способностью по току.

Подробнее о различных типах обмоток трансформаторов: Типы обмоток трансформаторов

3. Изоляция

Изоляция является наиболее важной частью трансформаторов. Нарушения изоляции могут привести к самым серьезным повреждениям трансформаторов. Изоляция необходима между обмотками и сердечником, между обмотками, между каждым витком обмотки и между всеми токоведущими частями и баком. Изоляторы должны обладать высокой диэлектрической прочностью, хорошими механическими свойствами и способностью выдерживать высокие температуры. Синтетические материалы, бумага, хлопок и т. д. используются в качестве изоляции в трансформаторах.

Сердечник, обмотка и изоляция являются основными частями трансформатора и присутствуют во всех типах.

Узнать больше об изоляторах: Изоляционные материалы, используемые в трансформаторах

4. Бак

Основной бак является частью трансформатора, который служит двум целям:

1. Защищает сердечник и обмотки от внешней среды .
2. Служит емкостью для масла и опорой для всех других принадлежностей трансформатора.

Корпуса резервуаров изготавливаются путем изготовления емкостей из катаных стальных листов. Они снабжены подъемными крюками и охлаждающими трубками. Для снижения веса и потерь от случайных потерь вместо стальных пластин также используются алюминиевые листы. Однако алюминиевые баки дороже, чем стальные.

5. Клемма и втулки

Для соединения подводящих и отводящих кабелей в трансформаторах имеются клеммы. Они установлены на втулках и соединены с концами обмоток.

Втулки — это изоляторы, образующие барьер между клеммами и резервуаром. Они монтируются над баками трансформатора. Они являются безопасным проходом для проводников, соединяющих клеммы с обмотками. Их изготавливают из фарфора или эпоксидных смол.

6. Трансформаторное масло

Во всех масляных трансформаторах трансформаторное масло обеспечивает дополнительную изоляцию между токоведущими частями, лучшее рассеивание тепла и функции обнаружения неисправностей. Углеводородное минеральное масло используется в качестве трансформаторного масла. Он состоит из ароматических соединений, парафинов, нафтенов и олефинов. Трансформаторное масло имеет температуру вспышки 310 градусов Цельсия, относительную проницаемость 2,7 и плотность 0,9.6 кг/см3.

7. Расширители масла

Расширитель масла перемещается поверх трансформаторов и располагается значительно выше бака и вводов. Обычно в некоторых маслорасширителях имеется резиновая камера. Трансформаторное масло расширяется и сжимается при повышении и понижении температуры. Маслорасширитель обеспечивает достаточно места для расширения масла. Он соединен с основным резервуаром через трубу. На маслорасширителе установлен индикатор уровня, показывающий уровень масла внутри.

8. Сапун

Сапун имеется во всех масляных трансформаторах с расширительным баком. Масло необходимо оберегать от влаги. Поскольку колебания температуры вызывают расширение и контакт трансформаторного масла, воздух поступает в расширительный бак и выходит из него. Этот воздух не должен содержать влаги. Дыхание служит этой цели.

К концу воздушной трубы крепится сапун, через который воздух входит и выходит из расширителя. Силикагель, присутствующий в сапунах, удаляет влагу из воздуха и подает обезвоженный воздух в расширитель.

9. Радиаторы и вентиляторы

Потери мощности в трансформаторе рассеиваются в виде тепла. Сухие трансформаторы в основном имеют естественное воздушное охлаждение. Но когда дело доходит до масляных трансформаторов, используются различные методы охлаждения. В зависимости от номинальной мощности в кВА, потерь мощности и уровня требований к охлаждению на баке трансформатора монтируются радиаторы и охлаждающие вентиляторы.

Части трансформатора: Радиаторы и охлаждающие вентиляторы

Тепло, выделяемое в сердечнике и обмотке, передается окружающему трансформаторному маслу. Это тепло рассеивается на радиаторе. В более крупных трансформаторах принудительное охлаждение достигается с помощью охлаждающих вентиляторов, установленных на радиаторах.

Подробнее : Методы охлаждения трансформатора

10. Взрывоотвод

Взрывоотвод действует как аварийный выход для масляных и воздушных газов внутри трансформатора. Это металлическая труба с диафрагмой на одном конце, расположенная немного выше расширительного бака. Неисправности, возникающие под маслом, повышают давление внутри бака до опасного уровня. В таких условиях диафрагма разрывается при относительно низком давлении, чтобы высвободить силы внутри трансформатора в атмосферу.

11. Переключатели ответвлений

Переключатели ответвлений используются для регулировки вторичного напряжения трансформаторов. Они предназначены для изменения коэффициента трансформации трансформатора по мере необходимости. Существует два типа переключателей ответвлений: переключатели ответвлений под нагрузкой и переключатели ответвлений без нагрузки.

Переключатели ответвлений под нагрузкой

Переключатели ответвлений без нагрузки предназначены для работы только тогда, когда трансформатор не питает какие-либо нагрузки, в то время как переключатели ответвлений под нагрузкой способны работать без прерывания подачи тока на нагрузку.