Трансформатор для чего. Трансформаторы: принцип работы, устройство и применение

Что такое трансформатор и как он работает. Для чего нужны трансформаторы в энергетике и электронике. Какие бывают виды трансформаторов. Как устроен трансформатор и из каких основных частей состоит. Какие режимы работы существуют у трансформаторов.

Принцип работы и назначение трансформаторов

Трансформатор — это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одного значения в переменное напряжение и ток другого значения той же частоты. Основное назначение трансформаторов:

• Повышение или понижение напряжения в электрических сетях
• Преобразование электроэнергии для питания различных устройств
• Гальваническая развязка электрических цепей
• Согласование параметров источника питания и нагрузки

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток. Этот поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС. Величина индуцированной ЭДС зависит от соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток.

Устройство и основные элементы трансформатора

Основными конструктивными элементами трансформатора являются:

• Магнитопровод — замкнутый магнитный сердечник из электротехнической стали
• Первичная обмотка — для подключения к источнику переменного напряжения
• Вторичная обмотка — для снятия преобразованного напряжения
• Изоляция обмоток
• Система охлаждения (для мощных трансформаторов)
• Вводы для подключения обмоток
• Бак для размещения активной части (для масляных трансформаторов)

Магнитопровод служит для усиления магнитной связи между обмотками и состоит из стержней, на которых размещены обмотки, и ярм для замыкания магнитного потока. Обмотки выполняются из изолированного медного или алюминиевого провода.

Виды и классификация трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по различным признакам:

1. По числу фаз:
   • Однофазные
   • Трехфазные
2. По назначению:
   • Силовые
   • Измерительные
   • Специальные
3. По способу охлаждения:
   • Сухие
   • Масляные
4. По типу магнитной системы:
   • Стержневые
   • Броневые
   • Тороидальные

Применение трансформаторов в энергетике и электронике

Трансформаторы находят широкое применение в различных областях техники:

• В системах передачи и распределения электроэнергии для повышения напряжения при передаче на большие расстояния и понижения его для потребителей
• В блоках питания электронных устройств для получения нужных значений напряжений
• В сварочных аппаратах для получения большого тока при низком напряжении
• В измерительной технике для расширения пределов измерения приборов
• В радиотехнике для согласования сопротивлений и гальванической развязки цепей

Благодаря своей универсальности трансформаторы стали незаменимыми устройствами в современной энергетике и электронике.

Режимы работы трансформатора

При эксплуатации трансформатор может работать в следующих основных режимах:

1. Номинальный режим — работа при номинальных значениях напряжения и нагрузки
2. Холостой ход — работа при включенной первичной обмотке и разомкнутой вторичной
3. Режим короткого замыкания — работа при замкнутой накоротко вторичной обмотке
4. Нагрузочный режим — работа при подключенной нагрузке к вторичной обмотке

Наиболее важными характеристиками трансформатора являются коэффициент трансформации, КПД, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода. Эти параметры определяются в ходе соответствующих испытаний.

Автотрансформаторы: особенности конструкции и применения

Автотрансформатор — это разновидность трансформатора, у которого первичная и вторичная обмотки имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Особенности автотрансформаторов:

• Имеют одну обмотку с отводами вместо двух раздельных
• Обладают более высоким КПД по сравнению с обычными трансформаторами
• Меньшие габариты и масса при той же мощности
• Возможность плавного регулирования выходного напряжения

Автотрансформаторы широко применяются для регулирования напряжения в электрических сетях, запуска электродвигателей, в лабораторных источниках питания. Однако они не обеспечивают гальванической развязки цепей.

Силовые трансформаторы в энергосистемах

Силовые трансформаторы большой мощности являются важнейшими элементами систем передачи и распределения электроэнергии. Они выполняют следующие основные функции:

• Повышение напряжения на электростанциях для передачи энергии на большие расстояния
• Понижение высокого напряжения линий электропередачи до уровня распределительных сетей
• Преобразование напряжения на подстанциях для питания потребителей

Мощные силовые трансформаторы имеют ряд особенностей:

• Сложная система охлаждения (масляное, воздушное)
• Наличие устройств регулирования напряжения под нагрузкой
• Специальные меры защиты от перенапряжений
• Высокая надежность и долговечность

Правильный выбор и эксплуатация силовых трансформаторов имеет большое значение для эффективной и надежной работы энергосистем.

Трансформатор: назначение, принципы работы и правила подключения

Автор Даниил Леонидович На чтение 9 мин. Просмотров 15.2k. Опубликовано

18 ноября Обновлено 18 ноября

Свойства магнитного поля изучаются учеными давно. Впервые электромагнитную индукцию описал Майкл Фарадей. А именно как появляется прочная электромагнитная взаимосвязь в обмотках при создании переменного тока в первой катушке. Во вторичной же катушке повышается напряжение, но мощность и частота остаются прежними. Конечно, несведущему человеку в электричестве сложно понять конструкцию, принцип действия, предназначение трансформатора. Однако, это неотъемлемый прибор с установкой во многих сферах: радиотехника, электроэнергетика.

Трансформаторы напряжения: назначение и принцип действия

Трансформатор – электрическое устройство. Преобразует переменный ток одного напряжения в электрический ток другого напряжения. Частота, согласно явлению электромагнитной индукции, остается неизменной.

Состоит статический трансформатор из:

• первичной и вторичной обмотки;
• сердечника.

Применяется устройство в разных схемах питания и электроприборах. Передает электроэнергию на большие расстояния и:

• снижает потери энергии;
• уменьшает площадь сечения проводов ЛЭП.

Разновидности прибора:

• повышающий;
• понижающий;
• силовой;
• вращающийся;
• импульсный;
• разделительный;
• согласующий.

Понижающий трансформатор применяется в быту. Именно через него проходит и поступает ток в домашние розетки с мощностью 220 Вт.

Силовой агрегат в составе из сердечника и нескольких обмоток преобразует напряжение в электроцепи по принципу электромагнитной индукции. Также значение напряжения переменного тока без изменений его частоты. Применяется для распределения и передачи электрической энергии. Напряжение в обмотках – свыше 300 кВ. Мощность – от 4 кВ до 200000 кВА.

Справка! Трансформатор служит для понижения либо повышения переменного напряжения. Основой является ферромагнитный сердечник. В дополнение для бесперебойной работы – обмотки, изоляция, магнитопровод, система охлаждения.

Обмотки выполнены из изолированных медных проводов прямоугольного сечения. Между их слоями находятся пустоты для циркуляции охлаждающего масла. Роль которого – отбирать тепло у обмоток, передавать через радиаторные трубки в окружающую среду.

Принцип действия устройства основан на:

• изменении магнитного потока;
• создании электромагнитной индукции при прохождении через обмотку;
• подаче напряжения на первичную обмотку;
• воспроизведении магнетизма электрическим током, изменяющимся во времени.

Переменный ток, протекая по первичной обмотке, начинает создавать в магнитопроводе магнитный ток. Постепенно приводит к потоку во всех обмотках, преобразуя гальваническую развязку (переменное напряжение), но без видоизменения частоты.

Стоит знать! Действие прибора основано на электромагнитной индукции. За счет переменного тока образуется магнитное переменное поле вокруг проводника, видоизменяется в электродвижущую силу. Напряжение на выходе полностью зависит от используемого (понижающего, повышающего) трансформатора. Коэффициент ЭДС в обмотках прямо пропорционален количеству витков.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения – универсальное устройство. Передает и распределяет энергию.

Используются в:

• электроустановках;
• блоках питания;
• агрегатах передачи электроэнергии;
• устройствах обработки сигналов;
• источниках питания приборов.

Силовой трансформатор с большим напряжением применяется для:

• подачи энергии в электросети на электростанциях;
• повышения напряжения генератора, линии электропередач;
• снижения напряжения, доходящего до потребительского уровня.

Трехфазный прибор со специальной системой охлаждения используется в электросетях. Сердечник в составе – общий для всех 3-ех фаз.

Область применения сетевого трансформатора – источники электропитания, узлы электроприборов с разным напряжением. Импульсные агрегаты незаменимы для радиотехнических, электронных устройств. Сначала выпрямляют переменное напряжение в блоках питания. Далее за счет инвертора преобразуют высокочастотные импульсы, стабилизирующие постоянное напряжение.

Трансформаторы входят в состав многих схем питания для обеспечения минимального уровня высокочастотных помех. Например, разделительные установки предотвращают угрозу поражения электрическим током для человека. Ведь включение бытовых приборов в сеть через трансформатор становится безопасным.

Вторая цепь у прибора будет изолирована от контактов с землей, если конечно, речь идет о заземлении электрического оборудования. Измерительные силовые приборы применяются в схемах генераторов переменного тока. Количество фаз у генератора из трансформатора должно совпадать для достижения стабильного напряжения на выходе.

Согласующие трансформаторы незаменимы для электронных устройств с высоким входным сопротивлением и высокочастотных линий, но с разным сопротивлением нагрузки.

Как работает трансформатор напряжения?

Приборы преобразуют энергию источника в необходимый коэффициент напряжения. Работают исключительно при переменном напряжении с постоянной частотой. В основе работы – электромагнитная индукция как явление, срабатываемое при изменении во времени магнитного потока, порождении ЭДС в обмотках.

Работа трансформатора начинается в первичной обмотке, где сердечник создает магнитный поток. Далее задействуется переменный ток, намагничивает сердечник, повышает индуктивность первичной обмотки, препятствует нарастанию тока на выводах обмотки напряжения. Если первичная обмотка отдает магнитный поток, то вторичная принимает его, изменяет с определенной скоростью, пронизывая все ветки и создавая ЭДС.

Напряжение на ветках в полной мере зависит от быстроты изменения магнитного потока в сердечнике. Хотя получается одинаковым на ветках первичной и вторичной обмотки благодаря прохождению через них одного и того же магнитного потока.

Он в свою очередь создает вокруг себя электрическое поле в сердечнике, некий вихрь с воздействием на электроны, начиная толкать их в определенную сторону.

Справка! Если сказать проще, то принцип работы трансформатора напряжения основан на возбуждении напряжения во второй обмотке за счет возникшего переменного тока в магнитопроводе.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

Источником питания для трансформатора тока является непосредственно ток. Если он не будет проходить через обмотки, тот агрегат быстро выйдет из строя. Питание для трансформатора напряжения – источники напряжения и он также не будет функционировать при повышенных нагрузках тока.

Отличие между устройствами в разных электрических величинах и схемах включения.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

Приборы с работой под высоким напряжением нуждаются в периодическом измерении.

Для чего этих целей в помощь – измерительные устройства, которые:

• снижают величину напряжения до нужного уровня;
• обеспечивают гальваническую развязку измерительному оборудованию от цепей с повышенной опасностью.

Номинальная мощность, напряжение и ток

Номинальная – мощность, с которой трансформатор работает в определенном классе точности и в соответствии с ГОСТом. Выражается в вольтах, амперах. Незначительные отклонения мощности допускаются, но не выше нормированных величин.

Важно! Во избежание повышения погрешности вторичной нагрузки суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле не должно быть более номинальной мощности трансформатора. Узнать номинальную мощность можно в паспорте к агрегату либо на щитке.

Порог номинального напряжения у трансформатора – 10кВ.

Разница в зависимости от мощности электроприборов составляет для:

• питания электроприемников – 3-6,3кВ;
• крупногабаритных электродвигателей – до 1000В.

Мощность трехфазного трансформатора вычитается по формуле: – S=квадратный корень цифры 3 UIU—номинальное междуфазное напряжение, В; / — ток в фазе, А. Коэффициенты рабочих токов в обмотках при рабочем состоянии трансформатора не должны быть выше номинальных Хотя кратковременные перегрузки в масляных и сухих агрегатах до определенных пределов (2,5 -3%) приемлемы.

Закон Фарадея

По закону электромагнитной индукции во вторичной обмотке создается ЭДС напряжение. Вычисляется по формуле – U2 = −N2*dΦ/dt.

Справка! Фарадея – основной закон электродинамики. Гласит о том, что генерируемая электродвижущая сила равняется скорости изменения магнитного потока, но взятой со знаком минус. Именно Майкл Фарадей сделал открытие, когда в ходе экспериментов объявил, что электродвижущая сила начинает появляться в проводнике только при изменении магнитного поля. Величина этой силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного поля.

Все факты содержатся в одном уравнении. Однако, знак минус в законе – правило Ленца, указывающее на возникновение индукционного электрического тока при изменении магнитного поля в проводнике. Действие тока направлено на магнитное поле, начинающего противодействовать изменению магнитного потока.

Правило Ленца не подчиняется законам электродинамики, ведь индукционный ток появляется как в обмотках, так и в сплошных металлических блоках.

Уравнения идеального трансформатора

В таком трансформаторе силовые линии проходят через все ветки первичной, вторичной обмотки. Значит, отсутствуют вихревые потоки и потери энергии. Магнитное поле изменяется, но порождает идентичную ЭДС во всех витках, поэтому становится прямо пропорциональным их общему числу.

Энергия при поступлении из первичной цепи трансформируется в магнитное поле, далее поступает во вторичной цепи.

Формула уравнения идеального трансформатора – P1 = I1 • U1 = P2 = I2 • U2:

• R1 – коэффициент поступающей мощности из первой цепи на трансформатор;
• R2 – коэффициент преобразованной мощности с поступлением во вторичную цепь.

Если повысить напряжение на концах вторичной обмотки, то снизится уровень тока первичной цепи. Согласно уравнению – U2/U1 = N2/N1 = I1/I2 преобразование сопротивления одной цепи к сопротивлению другой возможно только при умножении величины на квадрат отношения.

Как правильно подключить

Во всех тонкостях электрики сложно разобраться простому человеку, но при использовании трансформатора понижающего типа в быту важно понимать, как происходит процесс подключения.

Бывает, что возникает потребность подключения агрегата сразу на нескольких потребителей.

Стоит знать:

1. При подключении трансформатора сразу на несколько потребителей важно учитывать количество выходных клемм.
2. Общая потребляемая мощность для жильцов должна быть идентичной мощности трансформатора либо немного ниже. По мнению специалистов, идеальный второй показатель выше первого – на 20%.
3. Подключается агрегат через электрическую проводку, размер которой не должен быть слишком большим. Достаточно 2 м при монтаже светодиодного освещения во избежании потери мощности.
4. Суммарная мощность электроприборов не должна быть выше мощности трансформатора.

Если посмотреть на схему подключения понижающего трансформатора, то видно, что монтируется между распределительной коробкой мощностью 220 Вт и лампами накаливания. Провода из распредкоробки подключаются непосредственно к выключателю.

Подключение трансформатора напряжения

Дополнительная информация! Стоит изначально определять правильное место установки электрического понижающего трансформатора. Нельзя его усердно прятать от посторонних глаз, ведь доступ для демонтажа либо замены должен быть свободным. При этом потребляемая мощность – не ниже мощности трансформатора, иначе процесс монтажа проводить запрещено.

При подключении важно, чтобы совпадали все уравнения, касающиеся модели прибора. Также существенное значение имеет фазировка, если в одну цепь подключается сразу несколько приборов параллельно. Во избежание больших потерь мощности фазы должны быть правильно соединены между собой с образованием замкнутого контура. При несовпадении фаз начнет расти нагрузка и падать мощность. Может произойти короткое замыкание.

Важно! Смотрите на фото, как выглядит упрощенный вид трансформатора.

Трансформатор – электромагнитный аппарат. Повышает либо понижает напряжение переменного тока. Он лишен подвижных частей. Значит, является статическим. По размерам бывает с трехэтажное здание либо миниатюрное, помещаемое в руку. В составе – сердечник и несколько обмоток с расположением на магнитопроводе. Хотя может содержать всего одну обмотку без сердечника.

При работе трансформатора срабатывает принцип электромагнитного взаимодействия. Переменный ток подается на первичную обмотку, меняет направление дважды за цикл. Значит, что вокруг обмотки образуется магнитное поле, но ежесекундно исчезает. Вторичная обмотка – проводник электромагнитного взаимодействия. Там же индуцируется напряжение.

Конечно, простому человеку сложно понять конструкцию, назначение прибора. Для познания можно просто разобрать, прозвонить, подключить или демонтировать в домашних условиях.

Для чего нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — электромагнитный аппарат который принадлежит к одному из видов трансформаторов измерительного вида. Одной из задач трансформатора тока является получение переменного тока во вторичной обмотке.

В общем определить одну определенную задачу трансформатора тока сложно, ведь она зависит от многих факторов в том числе и от конкретной ситуации при которой применение трансформатора просто необходимо.

Особенности

Но среди прочего все же выделяются три основных особенности трансформатора тока, а именно: защита, измерение и стабилизация электрического тока.

Трансформатор тока это аппарат который очень важен для использования в области электротехники. Для эффективной, безопасной и стабильной работы различных промышленных приборов и аппаратов, а также бытовых электрических приборов, необходим контроль текущих уровней электрического тока. Специально для этого к трансформатору тока подключаются различные измерительные электрические приборы позволяющие производить контроль всей системы в различных местах.

Трансформатор тока Т-0,66 150/5а

В трансформаторе тока первичный и вторичный ток пропорциональны друг другу. Первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно, а вторичная замыкается на нагрузку. За счет этого действия получаются пропорциональные величины.

Пропорциональная величина трансформатора тока это – величина которая имеет одинаковое отношение между собой.

Обмотки

Первичная обмотка включения трансформатора тока бывает в двух типовых исполнениях. Первое — обмотка плоская, второе — обмотка в форме ролика выполненная из толстого провода.

Вторичная обмотка имеет большее число витков катушки которые намотаны на глянцевую основу магнитного материала. Вторичная обмотка трансформатора ток арсчитана на показатель который соответствует стандарту 1 или 5 Ампер.

Трансформаторы тока можно различить по классу точности а именно: 0,2; 0,5; 1; 3; и 10. Эти трансформаторы способны снижать высокие проходные электрические токи, на более низкие. Данное действие обеспечивает безопасный контроль электрической энергии в переменной линии передачи.

Трансформаторы тока делятся также по по номинальной мощности которая имеет следующие значения: 25 кВа, 40 кВа, 63 кВа, 100 кВа и 160 кВа.

При эксплуатации трансформатора тока, возникает необходимость периодического обслуживания и его ремонта. Хочется отметить что обслуживание, ремонт а также замена составляющих запасных частей трансформатора тока, должна проводиться специализированной организацией имеющей допуски к данным видам работ.

Области и сферы назначения

По функциональному назначению трансформаторы тока можно разделить на 4 категории

• измерение при помощи любого прибора силы электрического тока. В этом случае переменный ток остается переменным, и приемлемым для измерения. Для измерения силы тока подходит вольтметр или другие измерительные электрические приборы кроме амперметра.
• трансформаторы тока служат для стабилизации работы, в тех случаях когда электрическая система является довольно мощной, это нужно для сохранения целостности изоляции, которая необходима для обеспечения безопасности жизни обслуживающего персонала, который проводит регулярные ремонтные и обслуживающие работы.
• преобразование трехфазного переменного электрического тока в такой же переменный ток подходящего значения. Это нужно для стабилизации работы и защиты реле, которое подключается к определенной конкретной электрической цепи.
• при эксплуатации оборудования исключив нарушение изоляции и технологических серьезных ошибок во время установки электрического оборудования, электрический ток все равно способен нанести ущерб здоровью и жизней персонала занимающегося его периодическим обслуживанием и ремонтом.

Как работает трансформатор, как он устроен, какие характеристики учитываются при эксплуатации

Как работает трансформатор, как он устроен, какие характеристики учитываются при эксплуатации

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности.

В энергетике, электронике и других отраслях прикладной электротехники большая роль отводится преобразованиям электромагнитной энергии из одного вида в другой. Этим вопросом занимаются многочисленные трансформаторные устройства, которые создаются под различные производственные задачи.

Одни из них, имеющие наиболее сложную конструкцию, выполняют трансформацию мощных потоков высоковольтной энергии, например. 500 или 750 киловольт в 330 и 110 кВ или в обратном направлении.

Другие работают в составе малогабаритных устройств бытовой техники, электронных приборов, системах автоматизации. Они также широко используются в различных блоках питания мобильных устройств.

Трансформаторы работают только в цепях переменного напряжения разной частоты и не предназначены для применения в схемах постоянного тока, в которых используются преобразователи других типов.

Трансформаторы делятся на две основные группы: однофазные, питающиеся от сети однофазного переменного тока, и трехфазные, питающиеся от сети трехфазного переменного тока.

Трансформаторы очень различны по своей конструкции. Основными элементами трансформатора являются: замкнутый стальной сердечник (магнитопровод), обмотки и детали, служащие для крепления магнитопровода и катушек с обмотками и установки трансформатора в выпрямительное устройство. Матнитопровод предназначен для создания замкнутого пути для магнитного потока.

Части магннтопровода, на которых размещены обмотки, называются стержнями, а части, на которых отсутствуют обмотки и которые служат для замыкания: магнитного потока в магнитопроводе — ярмом. Материалом для магнитопровода трансформатора служит листовая электротехническая сталь (трансформаторная сталь). Эта сталь бывает различных марок, толщины, горячей и холодной прокатки. 

Общие принципы работы трансформаторов

Мы знаем, что электромагнитная энергия неразрывна. Но ее принято представлять двумя составляющими:

1. электрической;

2. магнитной.

Так проще понимать происходящие явления, описывать процессы, делать расчеты, конструировать различные устройства и схемы. Целые разделы электротехники посвящены раздельным анализам работы электрических и магнитных цепей.

Электрический ток, как и магнитный поток, протекает только по замкнутой цепи, обладающей сопротивлением (электрическим или магнитным). Его создают внешние приложенные силы — источники напряжения соответствующих энергий.

Однако, при рассмотрении принципов работы трансформаторных устройств придётся одновременно исследовать оба этих фактора, учесть их комплексное воздействие на преобразование мощности.

Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, выполненных намоткой витками изолированной проволоки, по которым протекает электрический ток и одной магистрали для магнитного потока. Ее принято называть сердечником или магнитопроводом.

К вводу одной обмотки приложено напряжение от источника электроэнергии U1, а с выводов второй оно, после преобразования в U2, подается на подключенную нагрузку R.

Под действием напряжения U1 в первой обмотке по замкнутой цепи протекает ток I1, величина которого зависит от полного сопротивления Z, состоящего из двух составляющих:

1. активного сопротивления проводов обмотки;

2. реактивной составляющей, обладающей индуктивным характером.

Величина индуктивного сопротивления оказывает большое влияние на работу трансформатора.

Протекающая по первичной обмотки электрическая энергия в виде тока I1 представляет собой часть электромагнитной, магнитное поле которой направлено перпендикулярно движению зарядов или расположению витков проволоки. В его плоскости размещен сердечник трансформатора — магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток Ф.

Все это наглядно отражено на картинке и строго соблюдается при изготовлении. Сам магнитопровод тоже замкнут, хотя в отдельных целях, например, для снижения магнитного потока в нем могут делать зазоры, увеличивающие его магнитное сопротивление.

За счет протекания первичного тока по обмотке магнитная составляющая электромагнитного поля проникает в магнитопровод и циркулирует по нему, пересекая витки вторичной обмотки, которая замкнута на выходное сопротивление R.

Под действием магнитного потока во вторичной обмотке наводится электрический ток I2. На его величине сказывается значение приложенной напряженности магнитной составляющей и полной сопротивление цепи, включая подключенную нагрузку R.

При работе трансформатора внутри магнитопровода создается общий магнитный поток Ф и его составные части Ф1 и Ф2.

Как устроен и работает автотрансформатор

Среди трансформаторных устройств особой популярностью пользуются упрощенные конструкции, использующие в работе не две разные отдельно выполненные обмотки, а одну общую, разделенную на секции. Их называют автотрансформаторами.

Принцип работы такой схемы практически остался прежним: происходит преобразование входной электромагнитной энергии в выходную. По виткам обмотки W1 протекают первичные токи I1, а по W2 — вторичные I2. Магнитопровод обеспечивает путь движения для магнитного потока Ф.

У автотрансформатора имеется гальванически связь между входными и выходными цепями. Так как преобразованию подвергается не вся приложенная мощность источника, а только часть ее, то создается более высокий КПД, чем у обычного трансформатора.

Такие конструкции позволяют экономить на материалах: стали для магнитопровода, меди для обмоток. Они обладают меньшим весом и стоимостью. Поэтому их эффективно используют в системе энергетики от 110 кВ и выше.

Особых отличий в режимах работы трансформатора и автотрансформатора практически нет. 

Рабочие режимы трансформатора

При эксплуатации любой трансформатор может находиться в одном из состояний:

• выведен из работы;
• номинальный режим;
• холостой ход;
• короткое замыкание;
• перенапряжение.

Холостой ход трансформатора

Холостой ход — работа прибора, машины и т. п. без нагрузки, вхолостую. При холостом ходе приборы, машины не отдают мощности, но сами при этом обычно потребляют ту или иную мощность.

Например, трансформатор, работающий без нагрузки (с разомкнутой вторичной обмоткой), потребляет некоторый ток из сети (т. н. холостой ток трансформатора), и этот ток, текущий в первичной обмотке, связан с потреблением некоторой мощности из сети, которая идет на нагрев обмотки (а в случае наличия потерь в стали и на нагрев сердечника) трансформатора.

Режим вывода из работы

Для его создания достаточно снять питающее напряжение источника электроэнергии с первичной обмотки и этим исключить прохождение электрического тока по ней, что и делают всегда в обязательном порядке с подобными устройствами.

Однако на практике при работе со сложными трансформаторными конструкциями такая мера не обеспечивает полностью меры безопасности: на обмотках может оставаться напряжение и приносить вред оборудованию, подвергать опасности обслуживающий персонал за счет случайного воздействия разрядов тока.

Как это может произойти?

У малогабаритных трансформаторов, которые работают в качестве блока питания, как показано на верхней фотографии, постороннее напряжение никакого вреда не причинит. Ему там просто неоткуда взяться. А на энергетическом оборудовании его обязательно следует учитывать. Разберём две часто встречающиеся причины:

1. подключение постороннего источника электроэнергии;

2. действие наведенного напряжения.

Первый вариант

На сложных трансформаторах работает не одна, а несколько обмоток, которые используются в разных цепях. Со всех их необходимо отключать напряжение.

Кроме того, на подстанциях, эксплуатируемой в автоматическом режиме без постоянного оперативного персонала к шинам силовых трансформаторов подключают дополнительные трансформаторы, обеспечивающие собственные нужды подстанции электроэнергией 0,4 кВ. Они предназначены для питания защит, устройств автоматики, освещения, отопления и других целей.

Их так и называют — ТСН или трансформаторы собственных нужд. Если со входа силового трансформатора снято напряжение и его вторичные цепи разомкнуты, а на ТСН проводятся работы, то существует вероятность обратной трансформации, когда напряжение 220 вольт с низкой стороны проникнет на высокую по подключенным шинам питания. Поэтому их необходимо обязательно отключать.

Действие наведенного напряжения

Если около шин отключенного трансформатора проходит высоковольтная линия, находящаяся под напряжением, то токи, протекающие по ней, способны наводить напряжение на шинах. Необходимо применять меры для его снятия.

Номинальный режим работы

Это обычное состояние трансформатора во время его эксплуатации для которого он и создан. Токи в обмотках и приложенные к ним напряжения соответствуют расчетным значениям.

Трансформатор в режиме номинальной нагрузки потребляет и преобразует мощности, соответствующие проектным значениям в течение всего предусмотренного ему ресурса.

Режим холостого хода

Он создается в том случае, когда на трансформатор подано напряжение от источника питания, а на выводах выходной обмотки отключена нагрузка, то есть разомкнута цепь. Этим исключается протекание тока по вторичной обмотке.

Трансформатор в режиме холостого хода потребляет минимально возможную мощность, определяемую его конструкторскими особенностями.

Режим короткого замыкания

Так называют ситуацию, когда нагрузка, подключенная к трансформатору оказывается закороченной, наглухо зашунтированной цепочками с очень малыми электрическими сопротивлениями и на нее действует вся мощность питания источника напряжения.

В этом режиме протекание огромных токов КЗ ничем практически не ограничивается. Они обладают огромной тепловой энергией и способны сжечь провода или оборудование. Причем действуют до тех пор, пока схема питания через вторичную или первичную обмотку не выгорит, разорвавшись в наиболее слабом месте.

Это самый опасный режим, который способен возникнуть при работе трансформатора, причем, в любой, самый неожиданный момент времени. Его появление можно предвидеть, а развитие следует ограничивать. С этой целью используют защиты, которые отслеживают превышение допустимых токов на нагрузке и максимально быстро их отключают.

Режим перенапряжения

Обмотки трансформатора покрыты слоем изоляции, который создается для работы под определенным напряжением. При эксплуатации возможно его превышение по различным причинам, возникающим как внутри электрической системы, так и в результате воздействия атмосферных явлений.

В заводских условиях определяется величина допустимого превышения напряжения, которое может действовать на изоляцию до нескольких часов и кратковременных перенапряжений, создаваемых переходными процессами при коммутациях оборудования.

Для предотвращения их воздействия создают защиты от повышения напряжения, которые при возникновении аварийной ситуации отключают питание со схемы в автоматическом режиме или ограничивают импульсы разрядов. 

Ранее ЭлектроВести писали, что НЭК «Укрэнерго» 28 февраля подписала контракт с консорциумом «Dalekovod JSC / General Electric Grid GmbH» (Хорватия / Германия) на реконструкцию подстанции 750 кВ «Днепровская» в Днепропетровской области. Подстанция «Днепровская» является последним из четырех объектов модернизации в составе проекта «Реконструкция подстанций в восточной части Украины», финансируемого за счет банка развития KfW и Правительства Германии. Стоимость заключенного контракта – 31,7 млн. евро. Срок реализации — 3 года.
По материалам: electrik.info.

особенности, принцип работы и применение — VkMP

Содержание статьи:

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

Что называют первичной, а что — вторичной обмоткой?

Вам будет интересно:Сварка в защитном газе: режимы, технология, применение, ГОСТ

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

Вам будет интересно:Проведение климатических испытаний, ГОСТ: факторы и методы

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

Закон сохранения энергии

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

Измерительные трансформаторы

Вам будет интересно:Плавающий транспортер ПТС-2: фото, описание, технические характеристики

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

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

Трансформаторы тока

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

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

Трансформаторы напряжения

Вам будет интересно:Горизонтальное шнековое бурение. Технология, этапы, преимущества

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

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

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

Силовые трансформаторы

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

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

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

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

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

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

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

Сварочные трансформаторы

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

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

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

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

Согласующий

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

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

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

Заключение

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

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

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

Источник

Трансформатор, преобразователь — устройство, принцип действия

Трансформатор (Electric Transformer) – устройство, предназначенное для преобразования одного напряжения в другое. Состоит из нескольких изолированных друг от друга (кроме автотрансформаторов) обмоток (первичная, вторичная & etc), общего сердечника (магнитопровод), изготавливаемого из ферро-магнитного материала или прессованной электротехнической стали (в сборе называется остовом трансформатора), для уменьшения потерь от вихревых токов.

Обмотки трансформатора состоят из изолированного эмалевым лаком или пропитанного бумагой квадратного (для более плотной обмотки), медного проводника.

Магнитопровод может быть броневым, либо стержневым. Броневой тип защищает обмотки и окружает их со всех сторон. На стержневой магнитопровод катушки одеваются сами и ничем не защищены.

Часть магнитопровода, которая находится внутри катушки, называется — стержень, а та часть, которая служит для соединения сердечников и замыкания магнитного поля называется – ярмо.

 

Принцип действия обычного трансформатора:

На первичную обмотку подаётся переменный ток, воздействуя посредством магнитной индукции на вторичную обмотку, тем самым образуя в ней переменный ток той же частоты, что и в первичной обмотке. Напряжение на выходе трансформатора будет зависеть от количества витков каждой из обмоток, но не может превышать мощность на входе.

КПД трансформатора, при правильном расчёте можно приблизить практически к 100%.

Существует такой вид трансформаторов как : «Автотрансформаторы» (Auto Transformers).

Их обмотки соединены напрямую и они имеют несколько выходов с различным напряжением на них, за счёт различного количества витков после которого они были выведены. Плюсом таких трансформаторов в сравнении с несколькими отдельными являются меньший вес, габариты, цена. Применяются в местах, где не требуется значительное преобразование энергии (не больше чем в 4 раза), есть качественное заземление и напряжение выше 100 кВ.

Основной причиной выхода трансформатора из строя является пробой обмотки. Происходит это по причине перегрева, либо резкого скачка напряжения. Трансформатор с пробоем, для дальнейшего использования не подлежит. Потому, производители делают трансформаторы с большим запасом прочности, ведь замена трансформатора довольно трудоёмкий процесс.

Для чего нужен трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 20 января 2016 · Обновлено 29 августа 2018

Своим появлением трансформатор обязан английскому ученому Майклу Фарадею. В 1831 году физик описал явление, которое назвал «электромагнитная индукция». Оно заключается в том, что в близко расположенных катушках (обмотках) проявляется ярко выраженная

электромагнитная взаимосвязь. То есть, если в первой катушке (первичной обмотке) создать переменный ток, то во второй катушке (вторичной обмотке) возбуждается напряжение с аналогичной частотой и мощностью, зависящей от многих параметров, которые рассмотрим далее.

Трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Трансформаторы напряжения предназначены для преобразования энергии источника напряжения в напряжение с нужным нам значением (амплитудой). Нужно заметить, что такие трансформаторы работают только с переменным напряжением и его частота остается неизменной.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформаторы напряжения, в силу своей универсальности, необходимы в блоках питания, устройствах обработки сигналов, передающих устройствах, аппаратах передачи электроэнергии и во многом другом оборудовании.

По коэффициенту трансформации эти устройства могут делиться на 3 типа:

1. трансформатор напряжения понижающий – на выходе устройства напряжение ниже входного (n>1), например, применяется в блоках питания;
2. повышающий трансформатор – на выходе устройства напряжение выше, чем напряжение на входе (n Как работает трансформатор напряжения?

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения.

Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Дополнительная информация

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Трансформатор напряжения – что это?

Понятие

В первую очередь необходимо разобраться: трансформатор напряжения – что это такое. Это особое устройство, которое необходимо для образования гальванической развязки. Иными словами, без прямого контакта с помощью данного устройства соединяются цепи высокого и низкого напряжения. С помощью него можно удешевить эксплуатацию оборудования, а также сделать его надежнее и проще в работе одновременно. Также необходим трансформатор для того, чтобы обеспечить безопасность.

Чаще всего подобный агрегат работает на холостом ходу. Он не предназначен для огромных потоков мощности и их преобразования, а всего лишь правильно соединяет вторичные обмотки в любых электрических системах. Это простое действие дает серьезный результат. Оно достаточно сильно может понизить или повысить напряжение в зависимости от того, что необходимо в данный момент.

Инженерный центр “ПрофЭнергия” имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории “ПрофЭнергия” вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Принцип действия ↑

В основе лежит тот же принцип, что и в обычном понижающем трансформаторе. В центре располагается листовой сердечник с обмоткой. Сделан он по максимально точным, выверенным расчетам, с многослойными металлами и слюдой, а также с учетом того, что в результате получается правильная амплитуда и угол. Тщательно продуманная конструкция необходима для того, чтобы без лишних проблем подключить к сети абсолютно любой прибор. Трансформатор обязан нормализовать напряжение: он «играет» с этой величиной так, как это необходимо в данный момент, выставляя свой личный коэффициент, независимо от начальных данных.

Наиболее популярным сегодня становится трехфазный трансформатор. Основной принцип его действия заключается в том, что чем ближе действие к холостому ходу, на котором чаще всего и работает подобное устройство, тем коэффициент трансформации все ближе к номинальному значению. Таким образом, получается, что наиболее эффективен подобный трансформатор именно на холостом ходу, как бы странно это не звучало. Это помогает прибору работать максимально безопасно и стабильно, практически полностью исключая любые непредвиденные поломки.

Необходимо правильно настроить это устройство, потому что трансформатор может работать одновременно в нескольких классах точности. А именно в половину, единицу, а также в три единицы измерения.

Следует подумать и о мерах безопасности. Это означает – прежде всего – высокое качество самого прибора. Трансформатор «из Китая» или же самодельный совершенно необязательно будет четко выполнять свои функции, более того – иногда может произойти самовозгорание.

Предназначение ↑

Чтобы четко понять, что же представляет из себя трансформатор напряжения, необходимо рассмотреть его назначение.

Основная особенность данной техники в том, что она легко преобразует низкое напряжение в высокое или наоборот – в зависимости от вида и настройки конкретного аппарата. В повседневной жизни это отличные предохранители.

Именно с помощью трансформаторов каждое устройство получает необходимое напряжение, будь то болгарка или же простой кипятильник. Аналогично работает техника и в промышленных масштабах, когда разница становится еще более значительной.

На самом деле трансформаторов напряжения достаточно много. Каждый из них может пригодиться в определенной ситуации. Потому необходимо тщательно рассмотреть все характеристики, положительные и отрицательные стороны, чтобы понять, для чего нужен трансформатор напряжения конкретного типа. Они отличаются, прежде всего, конструкцией: именно она накладывает определенные особенности на эксплуатацию.

Заземляемый

Этот трансформатор напряжения представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Обязательно один его конец должен быть заземлен, именно поэтому он и получил подобное название. В землю уходит нейтраль первичной обмотки.

Наземляемый

Этот вариант трансформатора не нуждается в заземлении. Вся его конструкция находится на поверхности. Обязательно должны быть изолированы все уровни, особенно это касается зажимов. В зависимости от уровня напряжения необходимо поднимать некоторые части на определенную высоту.

Каскадный

Трансформатор здесь состоит из первичной обмотки, которая строго разделена на несколько секций. Они располагаются на разном уровне от земли и имеют вид каскада. Соединены между собой все эти части с помощью дополнительных связующих обмоток.

Емкостный

Подобный трансформатор имеет дополнительную деталь – емкостный делитель, из-за него и появилось название.

Двухобмоточный

Помимо первичной обмотки, здесь имеется и вторичная.

Трехобмоточный

Подобная модель трансформатора мало отличается от предыдущей, но вторичных обмоток две.

Каждый тип создан специально для определенной ситуации. В случае необходимости можно любой трансформатор приспособить под определенную электрическую систему, но лучше всего следовать рекомендациям, которые гарантируют полноценную и стабильную работу с минимальными затратами ресурсов.

Трансформаторы напряжения – назначение и принцип действия

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

• уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
• защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
• повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
• на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки – а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В – это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) – это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

• напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
• напряжение основной вторичной обмотки (100 В – для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 – однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В – однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 – однофазные в сети с изолированной нейтралью
• число фаз (однофазные, трехфазные)
• количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
• класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
• способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
• изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

{SOURCE}

Что такое трансформатор

Что такое трансформатор

Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока. Такое определение трансформатору дает ГОСТ 16110-82.

Трансформатор — это устройство, которое преобразует напряжения переменного тока и/или гальваническую развязку для различных нужд в областях  электроэнергетики, электроники и радиотехники.

Конструктивно трансформатор состоит из одной, как в автотрансформаторах, или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), намотанных, обычно, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала, охватываемых при этом общим магнитным потоком.

Базовые принципы действия трансформатора

Работа трансформатора строится на двух базовых принципах:

• Электромагнетизм — изменяющийся  во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле;


• Электромагнитная индукция — изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт электродвижущую силу (ЭДС) в этой обмотке.

Практически все современные трансформаторы работают по одному и тому же принципу. На одну из обмоток, которую называют первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. переменный ток, протекающий по первичной обмотке, создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. Под действием электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, включая первичную, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону относительно магнитного потока.

Некоторые трансформаторы, работающие на высоких или сверхвысоких частотах,  не имеют магнитопровода.

Трансформаторы, как электромагнитныеустройства, имеют несколько режимов работы:

• Режим холостого хода. Этот режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. При помощи холостого хода определяют КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике.


• Нагрузочный режим. Данный режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепью трансформатора. Этот режим — основной рабочий для трансформатора.


• Режим короткого замыкания. Такой режим получается как результат замыкания вторичной цепи накоротко. С помощью этого режима определяют потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

Тип трансформатора определяется при помощи коэффициента трансформации, значение которого рассчитывается как отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной:

k = N₁/N₂

При k >1 трансформатор будет понижающим, а при k < 1 повышающим.

ООО «ТД «Автоматика» уже более 10 лет поставляет трансформаторы различных типов предприятиям электроэнергетики и промышленности. Наша компания имеет партнерские отношения с большинством производителей трансформаторов и может предложить своим клиентам данные изделия по привлекательным ценам. Мы поможем вам правильно подобрать трансформатор, в полном соответствии с требованиями технической и проектной документации. Каталог трансформаторов постоянно обновляется. Кроме данного сайта, у нас имеется тематический сайт по трансформаторному оборудованию.

Что такое трансформатор и как он работает?

Трансформаторы, в простейшей форме, представляют собой электромагнитные устройства, которые используются для преобразования энергии. Так что это значит? Как этого добиться?

Во-первых, давайте посмотрим, как они сделаны. Трансформаторы состоят из трех основных частей: сердечника (обычно ферромагнитного (железного)) и двух отдельных наборов проволочных катушек. Катушки называют первичной и вторичной обмотками.

При подаче переменного тока на первичную обмотку трансформатора катушка создает пульсирующее магнитное поле.Сердечник трансформатора направляет магнитное поле между первичной и вторичной обмотками, предотвращая потери энергии. Как только магнитное поле достигает вторичной катушки, оно заставляет электроны внутри нее двигаться, создавая электрический ток за счет электродвижущей силы (ЭДС).

Было обнаружено, что использование твердого сердечника не является идеальным, потому что много энергии теряется в виде тепла из-за того, что называется вихревым током. Чтобы помочь в этом, сердечники теперь сделаны из многослойных листов железа, чтобы помочь распределить тепло более равномерно и предотвратить потерю энергии.

Основная функция трансформатора — повышать или понижать напряжение от первичной до вторичной обмоток. Это делается просто путем регулировки соотношения витков на одной стороне к другой. Если трансформатор имеет 5 катушек на первичной обмотке и 10 на вторичной обмотке, это будет повышающий трансформатор 1: 2, что означает, что напряжение увеличивается в два раза от первичной обмотки к вторичной. С другой стороны, если у него 10 катушек на первичной и 5 на вторичной обмотках, это будет понижающий трансформатор 2: 1, сокращающий напряжение вдвое.

Трансформаторы — довольно простые устройства, если есть базовое понимание. Они доступны в различных типах, включая питание, изоляцию, обработку сигнала, измерение тока и многое другое. Каким бы ни было приложение, у Digi-Key все есть. Щелкните здесь, чтобы увидеть наш широкий ассортимент трансформаторов, включая отдельные части, из которых состоит трансформатор, чтобы вы могли изготовить трансформатор в соответствии с вашими требованиями.

Об авторе

Эшли Авальт (Ashley Awalt) — разработчик технического контента, работающая в Digi-Key Electronics с 2011 года.Она получила степень младшего специалиста по прикладным наукам в области электронных технологий и автоматизированных систем в Общественном и техническом колледже Нортленда в рамках стипендиальной программы Digi-Key. В настоящее время ее роль заключается в оказании помощи в создании уникальных технических проектов, документировании процесса и, в конечном итоге, в участии в создании видеоматериалов, освещающих эти проекты. В свободное время Эшли любит — подожди, а есть ли свободное время, когда ты мама?

Что такое трансформатор? »Science ABC

Вы когда-нибудь видели длинные линии электропередач во время поездки по сельской местности.Эти линии питают наши дома и обычно рассчитаны на напряжение от 400 000 до 750 000 вольт. Вопрос в том, чем такое высокое напряжение полезно для наших бытовых приборов, которые обычно работают от 110 и 240 вольт! Если вы попытаетесь включить свой ноутбук или мобильный телефон непосредственно от одной из линий электропередачи, устройство сразу же перегорит, так где и как это высокое напряжение преобразуется в более низкое? Вот тут-то и появляется трансформатор, который играет свою ключевую роль. А теперь давайте сначала попробуем понять немного больше о высоковольтных энергосистемах, прежде чем мы перейдем к пониманию трансформатора.

Высоковольтные системы

Один логичный вопрос, который может возникнуть, — почему линии электропередачи не передают просто 125–240 вольт? Чтобы объяснить это, мы должны сначала понять, как ведет себя электричество, когда оно проходит определенное расстояние. Когда электричество течет по металлическому проводу, электроны несут с собой определенное количество энергии. Когда он проходит через провод, электроны теряют некоторое количество энергии, которую они несут, из-за того, что электрон испытывает сопротивление.Вот почему провода сильно нагреваются, когда через них проходит электричество. Получается, что чем выше напряжение электричества, которое вы используете, и чем ниже ток, тем меньше энергии тратится. Таким образом, электричество, поступающее с электростанций, передается по проводам под очень высоким напряжением для экономии энергии.

Трансформаторы издают немного другой звук жужжания в зависимости от того, работают ли они на частоте 50 или 60 Гц. (Фото: Flicker)

Однако есть и другая причина.В промышленном оборудовании есть машины большого размера, которые потребляют энергию в огромных количествах. Энергия, которую использует прибор, прямо пропорциональна потребляемому напряжению. Эти энергоемкие машины могут потреблять от 10 000 до 30 000 вольт. Малым предприятиям могут потребоваться источники питания только на 400 вольт или около того. Проще говоря, разные слои общества имеют разные потребности в энергопотреблении. Имеет смысл доставлять электроэнергию высокого напряжения с электростанции, а затем преобразовывать ее в более низкое напряжение, когда она достигает различных пунктов назначения.

Трансформатор

Трансформатор может быть статическим электрическим устройством, которое передает электрическую энергию между двумя или более цепями. Трансформатор также основан на очень фундаментальном законе электромагнетизма, а именно, что когда флуктуирующий электрический ток течет по проводу, он генерирует магнитный поток вокруг него. Сила плотности магнитного потока напрямую связана с величиной электрического тока. Следовательно, чем больше ток, тем сильнее магнитное поле.Есть интересное явление, связанное с поведением электричества. Когда магнитное поле индуцируется вокруг провода, оно генерирует электрический ток в проводе, поэтому, если мы поместим вторую катушку проволоки рядом с первой и отправим колеблющийся электрический ток в первую катушку, мы сможем создать электрический ток во втором проводе. Здесь мы пропустили электрический ток через пространство от одной катушки к другой. Это называется электромагнитной индукцией, поскольку ток в первой катушке вызывает (или «индуцирует») ток во второй катушке.

(Фото предоставлено Эвиатаром Бахом / Wikimedia Commons)

Чтобы сделать катушку из проволоки, мы просто скручиваем проволоку в витки. Если вторая катушка имеет такое же количество витков, что и первая катушка, электрический ток во второй катушке будет практически такого же размера, как и в первой катушке. Однако интересным аспектом трансформаторов является то, что если у нас больше или меньше витков во второй катушке, мы можем сделать вторичный ток и напряжение больше или меньше, чем первичный ток и напряжение.Важно понимать, что электрический ток должен быть непостоянным. Другими словами, в трансформаторах электрический ток должен быть переменным (AC). Трансформаторы не работают с установившимся током или постоянным током (DC).

Повышающий и понижающий трансформаторы

Если вторая катушка имеет вдвое меньше витков, чем первая катушка, вторичное напряжение будет вдвое меньше первичного напряжения; если вторая катушка имеет одну десятую от числа витков, она имеет одну десятую напряжения.Обычно понижающий трансформатор имеет 1000 катушек в первичной обмотке и 100 катушек во вторичной обмотке. Это снизит напряжение в 10 раз, но в то же время умножит ток в 10 раз. Мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока. В трансформаторе вы можете видеть, что мощность во вторичной катушке теоретически такая же, как мощность в первичной катушке, но во всех практических, реальных настройках между первичной и вторичной обмотками наблюдается некоторая потеря мощности — некоторые Из-за утечки магнитного потока из сердечника некоторая энергия теряется из-за нагрева сердечника и так далее.

Статьи по теме

Статьи по теме

В случае повышающего трансформатора вторичные обмотки содержат огромное количество витков по сравнению с первичными обмотками. Эти трансформаторы обычно имеют очень большой коэффициент трансформации. Соотношение витков можно определить как отношение количества вторичных обмоток к числу первичных обмоток. Эти трансформаторы используются в ситуациях, когда величина напряжения, производимого при производстве энергии, увеличивается и подготавливается для передачи энергии на большие расстояния.Это значение тока непрактично для передачи энергии и должно уменьшаться из-за потерь мощности при передаче (R × I * I, где R означает сопротивление, а I означает ток). Передача энергии на большие расстояния была бы невозможна без трансформаторов, и теперь вы знаете немного больше о том, как трансформаторы играют ключевую роль в нашей повседневной электрической жизни!

Трансформатор | Инжиниринг | Fandom

Эта статья про электрические и электронные трансформаторы. Для других значений см. Трансформаторы

Трансформатор — это электрическое устройство, которое передает энергию от одной электрической цепи к другой посредством магнитной связи без использования каких-либо движущихся частей.Он часто используется для преобразования между высоким и низким напряжением, а также для преобразования импеданса. Трансформатор был важным элементом в развитии высоковольтной передачи электроэнергии и центральных генерирующих станций.

Основные принципы []

Флюсовая муфта []

Простой однофазный трансформатор состоит из двух электрических проводников, называемых первичной обмоткой и вторичной обмоткой . На первичную обмотку подается переменный (переменный или непрерывный импульсный) электрический ток, который создает переменное магнитное поле вокруг проводника.В соответствии с принципом взаимной индуктивности вторичная обмотка , помещенная в это изменяющееся магнитное поле, будет развивать электродвижущую силу или ЭДС. Если концы вторичной обмотки соединить вместе, чтобы сформировать электрическую цепь, эта ЭДС вызовет ток во вторичной обмотке. Таким образом, часть электроэнергии, подаваемой в первичную обмотку, поступает во вторичную. В практических трансформаторах первичный и вторичный проводники представляют собой катушки с проводящим проводом, потому что катушка создает более плотное магнитное поле (более высокий магнитный поток), чем прямой проводник.

Трансформаторы сами по себе не могут:

• Преобразование постоянного тока в переменный или наоборот
• Изменение напряжения или тока постоянного тока
• Измените частоту сети переменного тока.

Однако трансформаторы — это компоненты систем, которые выполняют все эти функции.

Электротехнические законы []

Примите во внимание следующие два закона:

1. Согласно закону сохранения энергии, мощность, отдаваемая трансформатором, не может превышать мощность, подаваемую в него.
2. Мощность, рассеиваемая в нагрузке в любой момент, равна произведению напряжения на ней и (синфазного) тока, проходящего через нее (см. Также закон Ома).

Из двух вышеупомянутых законов следует, что трансформатор не является усилителем. Если трансформатор используется для переключения мощности с одного напряжения на другое, величины токов в двух обмотках также должны быть разными, обратно пропорциональными напряжениям. Если бы напряжение было понижено трансформатором, вторичный ток, доступный для нагрузки, был бы больше.Например, предположим, что на резистивную нагрузку подается мощность 50 Вт от трансформатора с соотношением витков 25: 2.

• P = E · I (мощность = электродвижущая сила · ток)

50 Вт = 2 В · 25 А в первичной цепи

• Теперь с заменой трансформатора:

50 Вт = 25 В · 2 А во вторичной цепи.

Сильноточные обмотки низкого напряжения имеют меньше витков (обычно) более толстого провода. Обмотки высокого напряжения и низкого тока содержат больше витков (обычно) более тонкого провода.

Электродвижущая сила (ЭДС), развиваемая во вторичной обмотке, пропорциональна отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Если пренебречь всем потоком утечки, идеальный трансформатор следует уравнению:

Где — напряжение в первичной катушке, — это напряжение во вторичной катушке, — это количество витков провода на первичной катушке, и — это количество витков провода на вторичной катушке.Это приводит к наиболее распространенному использованию трансформатора: для преобразования мощности с одним напряжением в мощность с другим напряжением.

Пренебрегая потоком рассеяния, связь между напряжением, числом витков, интенсивностью магнитного потока и площадью сердечника определяется универсальным уравнением ЭДС:

Где — синусоидальное среднеквадратичное (RMS) напряжение обмотки , — частота в герцах, — количество витков проволока, — площадь сердечника (квадратные единицы), а — плотность магнитного потока в сетках на квадратную единицу.Значение 4,44 собирает ряд констант, требуемых системой единиц.

При нормальной работе обмотка трансформатора никогда не должна получать питание от источника постоянного постоянного напряжения, так как это вызовет протекание большого постоянного тока. В такой ситуации в идеальном трансформаторе с разомкнутой вторичной обмоткой ток будет неограниченно возрастать как линейная функция времени. На практике последовательное сопротивление обмотки ограничивает протекающий ток, пока трансформатор не достигнет теплового равновесия или не будет разрушен.Постоянный ток иногда применяется к мощным силовым трансформаторам для «выпекания» воды перед добавлением охлаждающего масла и началом нормальной работы.

Изобретение []

Изобретением трансформатора приписывают:

• Майкл Фарадей, который изобрел «индукционное кольцо» 29 августа 1831 года. Это был первый трансформатор, хотя Фарадей использовал его только для демонстрации принципа электромагнитной индукции и не предвидел, какое применение оно в конечном итоге будет использовано.
• Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс, которые впервые представили устройство под названием «вторичный генератор» в Лондоне в 1881 году, а затем продали идею американской компании Westinghouse. Возможно, это был первый практический силовой трансформатор, но не первый трансформатор любого типа. Они также выставили изобретение в Турине в 1884 году, где оно было применено для системы электрического освещения. В их ранних устройствах использовался линейный железный сердечник, от которого позже отказались в пользу более эффективного круглого сердечника.
• Уильям Стэнли, инженер Westinghouse, который построил первое практическое устройство в 1885 году после того, как Джордж Вестингауз купил патенты Голларда и Гиббса. Сердечник был сделан из переплетенных друг с другом железных пластин Е-образной формы. Впервые эта конструкция была использована в коммерческих целях в 1886 году.
• Венгерские инженеры Отто Блати, Микса Дери и Кароли Зиперновски из компании Ganz в Будапеште в 1885 году создали эффективную модель «ZBD», основанную на конструкции Голарда и Гиббса.
• Никола Тесла в 1891 году изобрел катушку Тесла, которая представляет собой высоковольтный резонансный трансформатор с воздушным сердечником и двойной настройкой для генерации очень высоких напряжений на высокой частоте.

Практические соображения []

Крупный план регулируемого городского понижающего трансформатора (один из трех, установленных на той же бетонной опоре)

.

Классификация []

Трансформаторы

бывают разных размеров: от соединительного трансформатора размером с миниатюру, скрытого внутри сценического микрофона, до гигаваттных устройств, используемых для соединения больших участков национальных электрических сетей, все они работают по одним и тем же основным принципам и имеют много общего в своих частях.

Примерная классификация трансформаторов по мощности, передаваемой в цепи, в ваттах (или, точнее, ВА (вольт-амперы)):

• До 1 Вт: сигнальные трансформаторы, межкаскадная связь
• 1 — 1000 Вт: трансформаторы малой мощности, трансформаторы накаливания, трансформаторы аудиовыхода
• 1 киловатт — 1 мегаватт: силовые трансформаторы; более крупные агрегаты в этом диапазоне могут быть заполнены маслом
• 1 мегаватт и более: большие силовые трансформаторы, используемые для подстанций, крупных потребителей электроэнергии, а также для электростанций и передачи.

Трансформаторы можно разделить на различные типы в зависимости от соотношения количества витков в катушках, а также от того, изолированы ли первичная и вторичная обмотки:

Повышение

• вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная

Понижающий

• вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная

Изолирующий

• предназначен для преобразования одного напряжения в такое же напряжение.Две катушки имеют примерно равное количество витков, хотя часто есть небольшая разница в количестве витков, чтобы компенсировать потери (в противном случае выходное напряжение было бы немного меньше, а не таким же, как входное напряжение ).

переменная

• первичная и вторичная обмотки имеют регулируемое количество витков, которое можно выбрать без повторного подключения трансформатора.

Во всех случаях первичная обмотка или вторичная обмотка или обе могут иметь отводы, позволяющие выбрать одно из нескольких различных соотношений первичного и вторичного витков.

Потери []

Идеальный трансформатор не имел бы потерь и, следовательно, имел бы 100% КПД. Однако катушки настоящего трансформатора имеют сопротивление. При моделировании реального трансформатора сопротивление можно рассматривать как существующее последовательно с обмоткой идеального трансформатора.

Мощные силовые трансформаторы часто имеют КПД более 98% с точки зрения энергии, подводимой к первичной обмотке трансформатора и связанной со вторичной. Оставшиеся 2% (или меньше) входящей энергии теряются на:

Ток, протекающий по обмоткам, вызывает резистивный нагрев проводников.Это называется потерями в меди (чтобы отличить их от остальных потерь ниже, которые в основном относятся к магнитному сердечнику и известны как потери в сердечнике , также называемые потерями в стали )

Наведенные токи, циркулирующие в сердечнике, вызывающие резистивный нагрев сердечника.

Не все магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, перехватывается вторичной.Часть потока рассеяния может индуцировать вихревые токи в соседних проводящих объектах, таких как опорная конструкция трансформатора, и преобразовываться в тепло.

Каждый раз, когда магнитное поле меняется на противоположное, небольшое количество энергии теряется на гистерезис в магнитопроводе. Различные материалы сердечника будут иметь разные уровни гистерезисных потерь.

Переменное магнитное поле вызывает колебания электромагнитных сил между витками проволоки, сердечником и любыми ближайшими металлоконструкциями, вызывая вибрации и шум, которые потребляют энергию.

Поток в сердечнике заставляет его физически расширяться и немного сжиматься под действием переменного магнитного поля, эффект, известный как магнитострикция. Это, в свою очередь, вызывает потери из-за нагрева от трения в чувствительных ферромагнитных сердечниках. Знакомый гул или жужжащий шум, слышимый возле трансформаторов, является результатом рассеянных полей, вызывающих вибрацию компонентов резервуара, а также вызван магнитострикционной вибрацией самого сердечника.

Большие силовые трансформаторы могут быть оснащены охлаждающими вентиляторами, масляными насосами или теплообменниками с водяным охлаждением, предназначенными для отвода тепла, вызванного потерями в меди и потерями в сердечнике.Мощность, используемая для работы системы охлаждения, обычно считается частью потерь трансформатора. Небольшие трансформаторы, такие как вставные «стенные бородавки» / «силовые блоки», используемые для питания небольшой бытовой электроники, часто имеют высокие потери и могут иметь КПД менее 85%.

Высокочастотный режим []

Уравнение ЭДС универсального трансформатора показывает, что при более высокой частоте магнитная индукция сердечника будет ниже для данного напряжения. Это означает, что сердечник может иметь меньшую площадь поперечного сечения и, следовательно, быть более компактным без достижения насыщения.По этой причине производители самолетов и военные используют расходные материалы на 400 Гц. Их меньше заботит эффективность, которая ниже на высоких частотах (в основном из-за повышенных гистерезисных потерь), но больше заботит снижение веса. Точно так же обратноходовые трансформаторы, которые подают высокое напряжение на электронно-лучевые трубки, работают на частоте генератора строчной развертки, во много раз превышающей 50 или 60 Гц, что позволяет использовать более компактный компонент.

Строительство []

Трансформатор обычно имеет:

• две или более изолированные обмотки для протекания тока
• сердечник, в котором взаимное магнитное поле связывает обмотки.

В трансформаторах, предназначенных для работы на низких частотах, обмотки обычно формируются вокруг сердечника из железа или стали . Это помогает ограничить магнитное поле внутри трансформатора и повысить его эффективность, хотя наличие сердечника вызывает потери энергии. Трансформаторы, предназначенные для работы на высоких частотах, могут использовать другие материалы с меньшими потерями или могут использовать воздушный сердечник.

Силовые трансформаторы далее классифицируются по точному расположению сердечника и обмоток на «тип оболочки», «тип сердечника», а также по количеству «ветвей», по которым проходит магнитный поток (3, 4 или 5 для трехфазного трансформатор).Различия в характеристиках каждого из этих типов, хотя и представляют постоянный интерес для специалистов, возможно, более подробны, чем уместно для общей энциклопедии.

Ядра []

Стальные сердечники []

Трансформатор с ламинированным сердечником, показывающий край ламинирования наверху блока

Трансформаторы часто имеют сердечники из кремнистой стали для направления магнитного поля. Это сохраняет поле более сконцентрированным вокруг проводов, что делает трансформатор более компактным.Сердечник силового трансформатора должен быть спроектирован так, чтобы он не достиг магнитного насыщения. Иногда на магнитном пути помещают тщательно продуманные зазоры, чтобы предотвратить насыщение. Практичные сердечники трансформаторов всегда изготавливаются из множества штампованных деталей из тонкой стали. Высокое сопротивление между слоями снижает вихревые токи в сердечниках, которые тратят энергию на нагрев сердечника. Они распространены в цепях питания и аудио. Типичный многослойный сердечник изготавливается из частей E-образной и I-образной формы, что и привело к названию «трансформатор EI».Одна проблема со стальным сердечником заключается в том, что из-за магнитного гистерезиса материала он может сохранять статическое магнитное поле при отключении питания. Когда затем снова подается питание, остаточное поле может вызвать временное насыщение сердечника. Это может быть серьезной проблемой для трансформаторов с выходной мощностью более нескольких сотен ватт, поскольку более высокий пусковой ток может вызвать перегорание сетевых предохранителей, если не будет добавлена ​​схема ограничения тока. Более того, пусковые токи могут физически деформировать и повреждать первичные обмотки больших силовых трансформаторов.

Твердые сердечники []

В более высокочастотных цепях, таких как импульсные источники питания, иногда используются сердечники из порошкового железа. Эти материалы сочетают в себе высокую магнитную проницаемость с высоким удельным сопротивлением материала. На еще более высоких частотах (обычно радиочастоты) распространены другие типы сердечников из непроводящих магнитных материалов, такие как различные керамические материалы, называемые ферритами . Некоторые трансформаторы в радиочастотных цепях имеют регулируемые сердечники, которые позволяют настраивать схему связи.

Воздушные сердечники []

В высокочастотных трансформаторах также могут использоваться воздушные сердечники. Это устраняет потери из-за гистерезиса в материале сердечника. Такие трансформаторы поддерживают высокую эффективность связи (низкие потери поля рассеяния) за счет перекрытия первичной и вторичной обмоток.

Тороидальные сердечники []

Тороидальные трансформаторы построены вокруг кольцевого сердечника, который сделан из длинной полосы кремнистой стали или пермаллоя, намотанной в катушку, или из феррита, в зависимости от частоты.Такая конструкция гарантирует, что все границы зерен направлены в оптимальном направлении, что делает трансформатор более эффективным за счет уменьшения сопротивления сердечника и устраняет воздушные зазоры, присущие конструкции сердечника ЭУ. Поперечное сечение кольца обычно квадратное или прямоугольное, но доступны и более дорогие сердечники с круглым поперечным сечением. Первичная и вторичная обмотки намотаны концентрически, чтобы покрыть всю поверхность сердечника. Это сводит к минимуму необходимую длину провода, а также обеспечивает экранирование, чтобы магнитное поле сердечника не создавало электромагнитных помех.

Тороидальные сердечники для использования на частотах до нескольких десятков килогерц также могут быть изготовлены из ферритового материала для уменьшения потерь. Такие трансформаторы используются в импульсных источниках питания.

Тороидальные трансформаторы более эффективны (около 95%), чем более дешевые ламинированные трансформаторы EI. Другие преимущества по сравнению с типами EI включают меньший размер (около половины), меньший вес (около половины), меньший механический гул (что делает их лучше в усилителях звука), более низкое внешнее магнитное поле (около одной десятой), низкие потери без нагрузки. (что делает их более эффективными в резервных цепях), монтаж на одном болте и больший выбор форм.Этот последний пункт означает, что для данной выходной мощности может быть выбран широкий плоский тороид или высокий узкий тороид с одинаковыми электрическими свойствами, в зависимости от доступного пространства. Главный недостаток — более высокая стоимость.

При установке тороидального трансформатора важно избегать непреднамеренного короткого замыкания через сердечник (например, неосторожно вставив стальной монтажный болт посередине и прикрепив его к металлоконструкциям с обоих концов). Это приведет к тому, что через болт будет протекать большой ток, преобразующий всю входную мощность сети в тепло и перегорающий входной предохранитель.Чтобы этого не произошло, только один конец монтажного болта должен быть прикреплен к окружающим металлоконструкциям.

Обмотки []

Материал обмотки зависит от области применения. Трансформаторы малой мощности и сигнальные трансформаторы намотаны сплошным изолированным медным проводом, часто покрытым эмалью. Силовые трансформаторы большего размера могут быть намотаны проволочными, медными или алюминиевыми прямоугольными проводниками или ленточными проводниками для очень больших токов. Высокочастотные трансформаторы, работающие на частотах от десятков до сотен килогерц, будут иметь обмотки из литцовой проволоки, чтобы минимизировать потери на скин-эффект в проводниках.

Обмотки на первичной и вторичной обмотках силового трансформатора могут иметь отводы, позволяющие регулировать соотношение напряжений; ответвления могут быть подключены к автоматическому распределительному устройству РПН для регулирования напряжения в распределительных цепях.

Изоляция []

Материал проводника должен иметь изоляцию, чтобы ток проходил по сердечнику, а не в результате межвиткового короткого замыкания.

В силовых трансформаторах разница напряжений между частями первичной и вторичной обмоток может быть довольно большой.Слои изоляции вставляются между слоями обмоток для предотвращения образования дуги, а трансформатор погружается в трансформаторное масло, которое обеспечивает дополнительную изоляцию и действует как охлаждающая среда.

Экранирование []

Хотя идеальный трансформатор работает исключительно на магнитном поле, непосредственная близость первичной и вторичной обмоток может создать взаимную емкость между обмотками. Если трансформаторы предназначены для обеспечения высокой гальванической развязки между первичной и вторичной цепями, между обмотками может быть помещен электростатический экран, чтобы минимизировать этот эффект.

Трансформаторы также могут быть закрыты магнитными экранами, электростатическими экранами или обоими способами, чтобы предотвратить влияние внешних помех на работу трансформатора или предотвратить влияние трансформатора на работу других устройств (например, ЭЛТ в непосредственной близости от трансформатора). . Трансформаторы также могут быть закрыты по соображениям безопасности, как для предотвращения контакта с трансформатором во время нормальной работы, так и для сдерживания возможных пожаров, возникающих в результате ненормальной работы.Кожух также может быть частью системы охлаждения трансформатора.

Охлаждающая жидкость []

Небольшие трансформаторы мощностью до нескольких киловатт обычно должным образом охлаждаются за счет циркуляции воздуха. Более крупные трансформаторы «сухого» типа могут иметь охлаждающие вентиляторы.

Трансформаторы большой мощности или высокого напряжения залиты трансформаторным маслом — минеральным маслом высокой степени очистки, устойчивым при высоких температурах. В больших трансформаторах, используемых в помещении, должна использоваться негорючая жидкость. Раньше использовался полихлорированный бифенил (ПХБ), поскольку он не представлял опасности возгорания в силовых трансформаторах внутри помещений и очень стабилен.Из-за стабильности ПХБ и его накопления в окружающей среде это больше не допускается в новом оборудовании. Сегодня можно использовать нетоксичные, стабильные масла на основе силикона или фторированные углеводороды, где стоимость огнестойкой жидкости компенсирует дополнительные затраты на строительство хранилища трансформатора. Могут использоваться и другие менее воспламеняющиеся жидкости, такие как масло канолы, но все огнестойкие жидкости имеют некоторые недостатки в производительности, стоимости или токсичности по сравнению с минеральным маслом.

Масло охлаждает трансформатор и обеспечивает часть электрической изоляции между внутренними частями, находящимися под напряжением.Он должен быть стабильным при высоких температурах, чтобы небольшое короткое замыкание или дуга не привели к пробою или возгоранию. Для улучшения охлаждения силовых трансформаторов большой мощности бак, заполненный маслом, может иметь радиаторы, через которые масло циркулирует за счет естественной конвекции. Очень большие или мощные трансформаторы (мощностью в миллионы ватт) могут иметь охлаждающие вентиляторы, масляные насосы и даже масляные теплообменники. Большие и высоковольтные трансформаторы подвергаются длительным процессам сушки с использованием электрического самонагрева, применения вакуума или того и другого, чтобы гарантировать полное отсутствие водяного пара в трансформаторе перед подачей охлаждающего масла.Это помогает предотвратить электрический пробой под нагрузкой.

Масляные трансформаторы обычно оснащаются реле Бухгольца — предохранительными устройствами, обнаруживающими скопление газа внутри трансформатора (побочный эффект электрической дуги внутри обмоток) и отключающими трансформатор.

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

Клеммы []

Очень маленькие трансформаторы будут иметь провода, подключенные непосредственно к концам катушек и выведенные к основанию блока для подключения цепей.Более крупные трансформаторы могут иметь тяжелые болтовые клеммы, шины или высоковольтные изоляционные вводы из полимеров или фарфора. Большой ввод может иметь сложную конструкцию, поскольку он должен обеспечивать как электрическую изоляцию, так и содержать масло в баке трансформатора.

Конструкции трансформаторов []

Автотрансформаторы []

Регулируемый автотрансформатор с подключением вторичной обмотки со скользящей щеткой и тороидальным сердечником

Автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая в некоторой точке обмотки отводится.Переменный ток или импульсный постоянный ток подается на часть обмотки, а более высокое (или более низкое) напряжение создается на другой части той же обмотки. Автотрансформаторы используются для компенсации падения напряжения в распределительной системе или для согласования двух напряжений передачи, например 115 кВ и 138 кВ. Для соотношений напряжений, не превышающих примерно 3: 1, автотрансформатор менее дорог, легче, меньше и более эффективен, чем двухобмоточный трансформатор аналогичного номинала.

Регулируемые автотрансформаторы []

Variac — торговая марка General Radio (середина 20-го века) для переменного автотрансформатора, предназначенного для удобного изменения выходного напряжения для получения постоянного входного переменного напряжения.Этот термин часто используется для описания аналогичных автотрансформаторов переменного тока, изготовленных другими производителями. Для обеспечения очень малых шагов регулировки вторичное соединение выполняется через щетку, которая скользит по катушкам обмотки. Регулируемый автотрансформатор — это эффективный и бесшумный метод регулировки напряжения ламп накаливания. В то время как легкие и компактные полупроводниковые диммеры заменили вариаторы во многих приложениях, таких как театральное освещение, регулируемые автотрансформаторы все еще используются, когда требуется неискаженная синусоидальная волна переменного напряжения.

Многофазные трансформаторы []

Соединение обмоток звезда и треугольник

Для трехфазного питания можно использовать три отдельных однофазных трансформатора или все три фазы можно подключить к одному многофазному трансформатору. Три первичные обмотки соединены вместе, а три вторичные обмотки соединены вместе. Наиболее распространены соединения Y-Δ, Δ-Y, Δ-Δ и Y-Y. Если обмотка подключена к земле (заземлена), точка заземления обычно является центральной точкой Y-образной обмотки.Существует множество возможных конфигураций, которые могут включать больше или меньше шести обмоток и различных соединений отводов.

Резонансные трансформаторы []

Резонансный трансформатор — это трансформатор, который работает на резонансной частоте одной или нескольких катушек. Резонансная катушка, обычно вторичная, действует как индуктор и последовательно соединена с конденсатором. Если первичная катушка приводится в действие периодическим источником переменного тока, например прямоугольной или пилообразной волной, каждый импульс тока способствует созданию колебаний во вторичной катушке.Из-за резонанса во вторичной обмотке может развиваться очень высокое напряжение, пока оно не будет ограничено каким-либо процессом, например электрическим пробоем. Поэтому эти устройства используются для генерации высоких переменных напряжений. Ток, доступный от катушки этого типа, может быть намного больше, чем ток от электростатических машин, таких как генератор Ван де Граафа и машина Вимшерста. Они также работают при более высокой рабочей температуре, чем стандартные агрегаты.

Примеры: —

• Катушка Тесла
• Катушка Удена (или резонатор Удена; названа в честь Поля Мари Удена, 1851-1923)
• Аппарат Д’Арсонваля
• Катушка зажигания или индукционная катушка, используемая в системе зажигания бензинового двигателя
• Обратный преобразователь ЭЛТ-телевизора или видеомонитора.

Другие применения резонансных трансформаторов — это связь между каскадами супергетеродинного приемника, где большая мера избирательности приемника обеспечивается настроенными трансформаторами усилителей промежуточной частоты.

Трансформатор регулирования напряжения использует резонансную обмотку и позволяет части сердечника переходить в насыщение в каждом цикле переменного тока. Этот эффект стабилизирует выходной сигнал регулирующего трансформатора, который может использоваться для оборудования, чувствительного к колебаниям напряжения питания.Трансформаторы насыщения обеспечивают простой надежный метод стабилизации источника питания переменного тока. Однако из-за потерь на гистерезис, сопровождающих этот тип работы, КПД низок.

Измерительные трансформаторы []

Трансформаторы тока []

Трансформаторы тока, используемые как часть измерительного оборудования для трехфазного электроснабжения на 400 ампер

Трансформатор тока предназначен для подачи тока во вторичной обмотке, который точно пропорционален току, протекающему в первичной обмотке.

Трансформаторы тока обычно используются в счетчиках электроэнергии для облегчения измерения больших токов, которые было бы трудно измерить более прямым способом.

Необходимо следить за тем, чтобы вторичная обмотка трансформатора тока не была отсоединена от нагрузки, пока в первичной обмотке течет ток, поскольку в этом случае на вторичной обмотке будет создаваться очень высокое напряжение.

Трансформаторы тока часто имеют один виток первичной обмотки либо в виде изолированного кабеля, проходящего через тороидальный сердечник, либо в виде шины, к которой подсоединяются проводники цепи.

Трансформаторы напряжения []

Трансформаторы напряжения (также известные как трансформаторы напряжения) используются в электроэнергетике для точного измерения подаваемого напряжения. Они предназначены для предоставления незначительной нагрузки по отношению к измеряемому напряжению.

Импульсные трансформаторы []

Импульсный трансформатор — это трансформатор, оптимизированный для передачи прямоугольных электрических импульсов (то есть импульсов с быстрым нарастанием и спадом и постоянной амплитудой).Небольшие версии, называемые сигналом Типы используются в цифровых логических и телекоммуникационных схемах, часто для согласования логических драйверов с линиями передачи. Модели power среднего размера используются в схемах управления питанием, таких как контроллеры вспышек камеры. Версии большей мощности используются в отрасли распределения электроэнергии для сопряжения низковольтных схем управления с высоковольтными затворами силовых полупроводников, таких как триаковые транзисторы, IGBT, тиристоры и полевые МОП-транзисторы.Специальные высоковольтные импульсные трансформаторы также используются для генерации импульсов высокой мощности для радаров, ускорителей частиц или других импульсных источников питания.

Чтобы минимизировать искажение формы импульса, импульсный трансформатор должен иметь низкие значения индуктивности рассеяния и распределенной емкости, а также высокую индуктивность холостого хода. В импульсных трансформаторах силового типа низкая емкость связи (между первичной и вторичной обмотками) важна для защиты схемы на первичной стороне от мощных переходных процессов, создаваемых нагрузкой.По той же причине требуется высокое сопротивление изоляции и высокое напряжение пробоя. Хорошая переходная характеристика необходима для сохранения прямоугольной формы импульса на вторичной обмотке, поскольку импульс с медленными фронтами может создавать коммутационные потери в силовых полупроводниках.

Произведение пикового импульсного напряжения и длительности импульса (или, точнее, интеграл напряжение-время) часто используется для характеристики импульсных трансформаторов. Вообще говоря, чем больше размер этого продукта, тем больше и дороже трансформатор.

RF трансформаторы []

Для радиочастотного использования трансформаторы иногда изготавливают из конфигураций линии передачи, намотанной на ферритовые сердечники. Этот тип трансформатора обеспечивает чрезвычайно широкую полосу пропускания. Феррит резко увеличивает индуктивность, одновременно снижая ее добротность. Обмотки иногда бифилярны, а иногда сделаны из коаксиального кабеля. Только ограниченное количество соотношений (например, 1: 9,1: 4,1: 2) может быть достигнуто с помощью этой техники. Сердечники таких трансформаторов помогают работать на нижнем конце диапазона частот.Этот тип трансформатора часто используется в качестве балансира для согласования импеданса, чтобы преобразовать балансное сопротивление 300 Ом в несимметричное с сопротивлением 75 Ом в FM-приемниках.

Применение трансформаторов []

• Передача электроэнергии на большие расстояния. Простота, надежность и экономичность преобразования напряжений с помощью стационарных трансформаторов были основным фактором при выборе передачи энергии переменного тока (см. «Война токов»).
• Системы высоковольтной передачи постоянного тока HVDC
• Большие силовые трансформаторы специальной конструкции используются в электродуговых печах в сталеплавильном производстве.
• Вращающиеся трансформаторы сконструированы таким образом, что одна обмотка вращается, а другая остается неподвижной. Распространенным использованием была система видеоголовок, которая использовалась в видеоплеерах VHS и Beta. Они могут передавать мощность или радиосигналы от стационарного устройства к вращающемуся механизму или антенне радара.
• Скользящие трансформаторы могут передавать мощность или сигналы от стационарного крепления к движущейся части, например, к головке станка. См. Линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор,
• Некоторые вращающиеся трансформаторы сконструированы точно для измерения расстояний или углов.Обычно они имеют одну первичную и две или более вторичных обмоток, а электронные схемы измеряют различные амплитуды токов во вторичных обмотках. См. Синхронизатор и резольвер.
• Небольшие трансформаторы часто используются для изоляции и соединения различных частей радиоприемников и аудиоусилителей, преобразования сильноточных цепей низкого напряжения в слаботочные цепи высокого напряжения или наоборот. См. Электронику и согласование импеданса. См. Также разделительный трансформатор и повторяющуюся катушку.
• Преобразование симметричного сигнала в несимметричное.Особый тип трансформатора, называемый «балун», используется в радио- и аудиосхемах для преобразования между симметричными цепями и несимметричными линиями передачи, такими как антенные нисходящие провода. Симметричная линия — это линия, в которой два проводника (сигнальный и обратный) имеют одинаковое сопротивление относительно земли: например, витая пара и «симметричный двойник». К несимметричным линиям относятся коаксиальные кабели и полосы на печатных платах. Аналогичное использование используется для подключения «несимметричных» входных каскадов усилителя к мощному «двухтактному» выходному каскаду.

См. Также []

Шаблон: Wikibookspar

• Main : Распределенная генерация, Электронный источник питания, Электроника, Индуктор, Пикап, Электрическая сеть, Распределение электроэнергии, Мокрый трансформатор, Электроника
• Схемы : балласт, токоизмерительные клещи, повторяющаяся катушка, инвертор (электрический), система зажигания, выработка электроэнергии, линейный регулируемый дифференциальный трансформатор, неоновые вывески, регулятор, электрическая подстанция, импульсный источник питания, технологические приложения сверхпроводимости, катушка Тесла , Преобразователь
• Электромагнетизм : Переменный ток, Электроэнергия, Передача электроэнергии, Электромагнитная индукция, Эквивалентное последовательное сопротивление, Постоянный ток высокого напряжения, Согласование импеданса, Индуктивная связь, Разница потенциалов, Скин-эффект, Индуктивность утечки, Сверхпроводимость
• Люди : Отто Блати, Микса Дери, Джон Амброуз Флеминг, Отто А.Кнопп, Уильям Стэнли, Никола Тесла, Милан Видмар, Джордж Вестингауз, Кароли Зиперновски
• Прочее : Блок DI, Полихлорированный бифенил, Стаффорд, Хронология изобретений, Война токов, Всемирная Колумбийская выставка

Определение трансформатора | PCMag

Устройство, которое в основном используется для изменения напряжения переменного тока (AC). Однако трансформатор также может использоваться для поддержания того же напряжения, но действует как электрический изолятор. Самый распространенный тип — трансформатор с ламинированным сердечником, используемый в источниках питания.Сделанный из стальных пластин, обернутых двумя катушками проволоки, соотношение витков между «первичной» входной катушкой и «вторичной» выходной катушкой определяет изменение напряжения. Например, если первичная обмотка имеет 1000 обмоток, а вторичная — 100, входное напряжение 120 В будет изменено на 12 В.

Через электромагнитную индукцию
Существует множество архитектур трансформаторов, и они охватывают весь диапазон размеров. Маленькие используются в бесчисленных черных ящиках, которые подключаются к стене и создают низкое напряжение постоянного тока для каждого электронного устройства, в то время как трансформаторы весом в тонны используются для передачи 50 000 вольт переменного тока по национальной электросети.Однако все они работают за счет электромагнитной индукции. Изменяющийся ток в первичной катушке индуцирует напряжение на вторичной катушке.

Импульсные источники питания
Чем больше ток, необходимый для питания устройства, тем толще провода в катушках и тем больше трансформатор. Однако, если используется высокая частота, количество обмоток может быть уменьшено, чтобы трансформатор был небольшим. Для этого поступающее напряжение преобразуется в постоянное (выпрямленное), а высокочастотный генератор подает импульсы на транзистор, который передает выпрямленное напряжение в виде прямоугольных волн в «импульсный трансформатор».«Импульсы включения / выключения постоянного тока вызывают изменение тока в первичной катушке точно так же, как и переменный ток. Эта прямоугольная волна превращает источник питания в« импульсный источник питания ». См. Адаптер питания, источник питания и стенная бородавка.

Импульсный источник питания

Для уменьшения количества обмоток в катушках трансформатора используется высокочастотный импульсный трансформатор. Это гипотетический пример; напряжения и частоты меняются. Например, генератор может генерировать частоты от 1 кГц до 200 кГц.Ниже представлена ​​упрощенная принципиальная схема этого источника питания.

Что такое трансформатор? | Вондрополис

Что вы считаете величайшим научным открытием или изобретением всех времен? Для некоторых открытие электричества Бенджамином Франклином, вероятно, окажется в верхней части списка. В конце концов, без электричества наша жизнь была бы совершенно иной, чем сегодня.

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как электричество поступает от электростанции в ваш дом? Просто подключить электронное устройство к ближайшей розетке — это удобство, которое мы часто воспринимаем как должное.Однако путь электричества к этим маленьким розеткам в стене — увлекательное путешествие.

Если вы когда-либо видели предметы, свисающие с верхних столбов инженерных сетей или большие ящики, стоящие рядом со зданиями, то вы знакомы с некоторыми из наиболее важных частей оборудования в системе, которая обеспечивает энергией ваш дом. Эти машины называются трансформаторами. Нет, они не превращаются в машины супергероев, когда вы не смотрите, но все они о переменах!

Трансформаторы — это электрические машины, которые переводят электричество с одного напряжения на другое.Напряжение — это мера электрической силы, которая толкает электроны по цепи. В некоторых случаях трансформаторы могут брать электричество с более низким напряжением и переключать его на более высокое напряжение. Такие трансформаторы называются повышающими трансформаторами.

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

Например, линия электропередачи электростанции может передавать электричество напряжением от 400 000 до 750 000 вольт. Электричество отправляется с таким высоким напряжением, потому что ему часто приходится преодолевать большие расстояния. Использование более высоких напряжений помогает минимизировать потери энергии при перемещении.

В определенных областях, называемых электрическими подстанциями, огромные трансформаторы снижают это высокое напряжение до более низкого напряжения, которое направляется в определенные области. Вы когда-нибудь видели электрическую подстанцию ​​возле своего дома? Обычно по ним можно узнать по наличию большого количества электрических линий и оборудования, в том числе многочисленных трансформаторов.

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

Так как же трансформаторы творит эту электрическую магию? Все это происходит из-за пары простых фактов об электричестве. Трансформаторы работают, потому что колеблющийся электрический ток (известный как переменный ток или AC), протекающий по проводам, входящим в трансформатор (первичный ток), создает магнитное поле. Это флуктуирующее магнитное поле создает ток (вторичный ток) во втором наборе проводов, покидающих трансформатор, в результате процесса, называемого электромагнитной индукцией.

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

Например, если первичная обмотка имеет 10 витков, а вторичная обмотка — один виток, то трансформатор снизит первичное напряжение в 10 раз.Таким образом, ток, входящий в трансформатор при 1000 вольт, покидает трансформатор при 100 вольт.

Что такое трансформатор? — определение и значение

A Трансформатор — это статическая электрическая машина, которая передает электрическую мощность переменного тока из одной цепи в другую с постоянной частотой, но уровень напряжения может быть изменен, что означает, что напряжение может быть увеличено или уменьшено в соответствии с требованиями.

Он работает по принципу Закона электромагнитной индукции Фарадея , который гласит, что «величина напряжения прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.”

Состав:

Необходимость трансформатора

Обычно электроэнергия вырабатывается на 11 кВ. По экономическим причинам мощность переменного тока передается при очень высоких напряжениях, например 220 кВ или 440 кВ, на большие расстояния. Поэтому на электростанциях применяется повышающий трансформатор.

Теперь по соображениям безопасности напряжение понижается до разных уровней понижающим трансформатором на разных подстанциях для подачи энергии в разные места, и, таким образом, мощность используется при 400/230 В.

Если (V ₂ > V ₁ ) напряжение повышается на выходной стороне и называется повышающим трансформатором

Если (V ₂ 1 ) уровень напряжения на выходе понижается и известен как понижающий трансформатор.

Строительство трансформатора

В основном состоит из

1. Магнитная цепь (состоит из сердечника, ветвей, ярма и демпфирующей конструкции).
2. Цепь электрическая (состоящая из первичной и вторичной обмоток)
3. Диэлектрическая цепь (состоящая из изоляции разной формы и используемой в разных местах)
4. Баки и аксессуары (расширитель, сапун, втулки, охлаждающие трубы и т. Д.))

Типы трансформаторов

Различные типы описаны ниже

1. Положение обмоток относительно сердечника

2. По коэффициенту трансформации или количеству витков в обмотках

3. Виды услуг

• Трансформатор силовой
• Распределительный трансформатор
• Измерительный трансформатор
  • Трансформатор тока
  • Трансформатор потенциала
  • Автотрансформатор

4. На базе поставки

5. На базе охлаждения

• Air Natural (AN) или с воздушным охлаждением, или сухого типа
• Air ForceD (AF) или тип Air Blast
• Масло Natural Air Natural (ОНАН)
• Масло естественное воздушное принудительное (ONAF)
• Масло с принудительной циркуляцией воздуха (OFAF)
• Масло натуральное водное принудительное (ONWF)
• Нефтяное принудительное водяное нагнетание (OFWF)

Уравнение ЭДС трансформатора

Уравнение ЭДС приведено ниже

Где E ₁ и E ₂ — напряжения, а N ₁ , N ₂ — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Потери в трансформаторе

1. Потери в сердечнике или в железе

• Гистерезис потери
• Потери на вихревые токи

2. Потери меди
3. Случайные потери

КПД трансформатора

КПД трансформатора определяется как отношение выходной мощности к входной и выражается в уравнении ниже

Это все о трансформаторе. Продолжай читать.

Советы по выбору и покупке трансформаторов

• Что такое трансформатор и почему он используется?
• Как я могу выбрать лучший трансформатор для моего приложения?
• Определите номер модели трансформатора Marcus
• Когда вам нужен нестандартный трансформатор?

Что такое трансформатор и зачем он нужен?

Трансформатор — это статическое электрическое оборудование, которое передает мощность от одной системы напряжения к другой посредством электромагнитной индукции.На базовом уровне все трансформаторы состоят из металлической катушки, по которой проходит электрический ток, и сердечника из железа, который создает магнитное поле. Причина использования трансформатора состоит в том, чтобы согласовать напряжение нагрузки с линейным напряжением, подаваемым электросетью. Преобразователи сухого типа с воздушным охлаждением не содержат летучих или легковоспламеняющихся материалов и зависят только от естественного потока воздуха над змеевиками и излучения тепла через корпус для охлаждения. Поэтому он может располагаться прямо у груза и не требует специального хранилища.

Как я могу выбрать лучший трансформатор для моего приложения? купить ксанакс онлайн Трансформаторы

доступны в широком диапазоне напряжений. Емкость (вольт-амперы) определяет, какую мощность может выдержать конкретное устройство до перегрузки.

Приложение играет ключевую роль в выборе правильного трансформатора. При выборе конкретного трансформатора необходимо учитывать случаи, когда типичная нагрузка может резко возрасти.

Определите номер модели трансформатора Marcus

Шаг 1: Определите кВА, амперы или мощность, требуемые нагрузкой.

Определите кВА, амперы или мощность, необходимую для нагрузки. Размер трансформатора определяется кВА нагрузки. Не забудьте добавить общее количество задействованного оборудования. Следующие формулы могут использоваться для расчета требуемой кВА, (ВА) или ампер для одно- или трехфазных установок:

Однофазный	кВА	=	В x А
	(ВА)		1000
	AMPS	=	кВА (ВА) x 1000
			Вольт
Трехфазный	кВА	=	1.73 x вольт x ампер
	(ВА)		1000
	AMPS	=	кВА (ВА) x 1000
			1.73 x Вольт

КВА означает киловольт-ампер или тысячу вольт-ампер. Меньшие блоки 500 ВА = 0,5 кВА. Однофазный имеет две линии переменного тока. Трехфазный имеет три линии переменного тока, каждая из которых на 120 градусов не совпадает по фазе с двумя другими.

Важно: КВА трансформатора должна быть равна или больше, чем кВА нагрузки, чтобы удовлетворить текущие потребности и учесть будущее расширение.

Шаг 2: Узнайте напряжение питания

Узнайте, какое напряжение питания (или доступное напряжение) должно быть подключено к первичной обмотке трансформатора.Напряжение сети или первичное напряжение — это доступная мощность от вашей электросети или местного источника питания.

Шаг 3: Определите напряжение, необходимое для нагрузки

Определите напряжение, необходимое для нагрузки. Это вторичное напряжение или выходное напряжение трансформатора. Напряжение нагрузки или вторичное напряжение — это напряжение, необходимое для работы нагрузки (фонарей, двигателя и других устройств).

Шаг 4: Какова частота источника питания?

Какая частота источника питания и оборудования (обычно 60 или 50 Гц)? Частота источника питания и нагрузки должны быть одинаковыми.

Для выбора требуемого размера трансформатора можно использовать следующие таблицы.

Шаг 5: Определите номер модели трансформатора Marcus

Определите номер модели трансформатора Marcus. Для этого сначала необходимо учесть несколько факторов:

https://www.ambienpharmacy.org/

• Требуется ли для вашего оборудования гальваническая развязка от источника питания, или подойдет автомобильный трансформатор без изоляции?
• Для управляющих трансформаторов: если требуется предохранитель, необходима модель клеммной колодки.
• Если требуется экспортировать управляющий трансформатор, может потребоваться модель с защитой от прикосновения.
• От места установки трансформатора будет зависеть, нужен ли вам корпус (открытый тип), корпус с внутренней вентиляцией или различные типы корпусов, которые защищают обмотки от влаги, частиц, пыли или загрязнений.

http://www.cabreracoastalteam.com/anxiety/buy-xanax-no-prescription.php

Далее выберите нужный вам тип трансформатора.Его номинальная мощность в кВА, первичное напряжение, вторичное напряжение и суффикс из таблицы ниже.

ТИП	кВА РЕЙТИНГ	ПЕРВИЧНЫЙ НАПРЯЖЕНИЕ	ВТОРИЧНЫЙ НАПРЯЖЕНИЕ	СУФФИКС
MS- Однофазный		А — 600	1–208/120	EUR — 50 Гц
MT — трехфазный		Б — 480	2–120/240	S — Электр.Щит
MSWP — Однофазный наружный блок		С — 416	3–240	F — 115 ° C Подъем
MTWP — трехфазный открытый		Д — 380	4–480/277	N — 130 ° C Подъем
Смола — однофазная эпоксидная смола		E — 347	5 — 600/347	B — подъем 80 ° C
RET — трехфазное эпоксидное покрытие		Ф — 277	6 — 380/220	P — Спринклерный щит
MK — рейтинг коэффициента К		г — 240	7 — 416/240	CC — сердечник и катушка
MDI — Изоляция привода		H — 208	8–120	4 — К-фактор
MAT — автоматический трехфазный		I — 240/480	9–220	9 — К-фактор
MATS — Авто однофазный		Дж — 2400	10–220/127	13- К-фактор
МТЗ — Подметально-уборочная машина Harmonic		К — 4160	11–240/139	20 — К-фактор
MTD — Подметальная машина с двойной гармоникой		л — 120	12–230	SS — Корпус из нержавеющей стали
MHE — Высокоэффективный		М — 440	13–230/133	30 — Фазовый сдвиг 30 °
RET-MAT ​​- Epoxy Auto 3 фазы		Н — 460	14 — 120/208/240	0 -0 Фазовый сдвиг
		О — 575	15–440	LT — осветительный кран
		П — 230	16 — 440/254	EQ — низкий уровень шума
		Q — 600/480	17–460	LI — Низкое сопротивление
		R — 2300	18 — 460/266	CE — Европейский стандарт
		S — 220	19–480
		т — 120/240	20 — 400/231
		U — 550	21–208
		В — 690	22–380
		Вт — 120/208/277	23–600
		Х — 400	24–110
		Z — 1000	25–347
		руб. — 2200	26–575/332
		КК — 4800	27–240/480
			28 — 110/220
			29–115/230
			30–690
			31–690/399
			32–277

трамвайные магазины.com входит в группу опиодов и должен продаваться только по рецепту. Эффективность этого препарата заключается в облегчении боли, разрыва мышц и всего прочего при приеме под наблюдением врача.

Наконец, вы можете сформировать номер модели Marcus, следуя примеру ниже:

Нужна техническая помощь в выборе подходящей модели? Отправьте нам электронное письмо, позвоните или отправьте факс в любое время в рабочее время.

Когда вам нужен нестандартный трансформатор?

Если ваше приложение требует особого дизайна, которого нет на складе, мы будем рады точно и профессионально удовлетворить ваши требования.Маркус спроектирует, изготовит и доставит трансформатор на заказ в течение 7 дней с момента вашего запроса. По специальным заказам: мы производим сухие трансформаторы до 600 кВА включительно, автотрансформаторы до 1000 кВА и управляющие трансформаторы до 7500 ВА. Звоните со своими особыми требованиями.

https://brain-injury-resource.com/how-to-buy-kratom-safely.