Виды трансформаторов и их применение: принцип работы, виды и конструкция устройства

Содержание

Трансформаторы, их виды и назначение

Что такое трансформатор
Принцип работы трансформатора
Виды трансформаторов
Режимы работы трансформатора
Уравнения идеального трансформатора
Магнитопровод трансформатора
Обмотка трансформатора
Применение трансформаторов
Схема трансформатора

Что такое трансформатор

Трансформатор представляет собой устройство, которое преобразовывает напряжение переменного тока (повышает или понижает). Состоит трансформатор из нескольких обмоток (двух или более), которые намотаны на общий ферромагнитный сердечник. Если трансформатор состоит только из одной обмотки, то он называется автотрансформатором. Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми, броневыми или тороидальными. Все три типа трансформаторов имеют похожие характеристики, и надежность, но отличаются друг от друга способом изготовления.

В трансформаторах стержневого типа обмотка намотана на сердечник, а в трансформаторах стержневого типа обмотка включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя и верхняя часть. Сердечник броневого трансформатора скрывает в себе практически всю обмотку. Обмотки трансформатора стержневого типа расположены горизонтально, в то время как это расположение в броневом трансформаторе может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Независимо от типа трансформатора, в его состав входят такие три функциональные части: магнитная система трансформатора (магнитопровод), обмотки, а также система охлаждения.

В начало

Принцип работы трансформатора

В трансформаторе принято выделять первичную и вторичную обмотку. К первичной обмотке напряжение подводится, а от вторичной отводится. Действие трансформатора основано на законе Фарадея (законе электромагнитной индукции): изменяющийся во времени магнитной поток через площадку, ограниченную контуром, создает электродвижущую силу. Справедливо также обратное утверждение: изменяющийся электрический ток индуцирует изменяющееся магнитное поле.

В трансформаторе есть две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка получает запитку от внешнего источника, а с вторичной обмотки напряжение снимается. Переменный ток первичной обмотки создает в магнитопроводе переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает ток во вторичной обмотке.

В начало

Режимы работы трансформатора

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

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

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

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

В начало

Виды трансформаторов

В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В.

Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор.

Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины.

Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем.

Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

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

В начало

Уравнения идеального трансформатора

Для того чтобы рассчитать основные характеристики трансформаторов, принято пользоваться простыми уравнениями, которые знает каждый современный школьник. Для этого используют понятие идеального трансформатора. Идеальным трансформатором называется такой трансформатор, в котором нет потерь энергии на нагрев обмоток и вихревые токи. В идеальном трансформаторе энергия первичной цепи превращается полностью в энергию магнитного поля, а затем – в энергию вторичной обмотки. Именно поэтому мы можем написать:
P1= I1*U1 = P2 = I2*U2,
где P1, P2 – мощности электрического тока в первичной и вторичной обмотке соответственно.

В начало

Магнитопровод трансформатора

Магнитопровод представляет собой пластины из электротехнической стали, которые концентрируют в себе магнитное поле трансформатора. Полностью собранная система с деталями, скрепляющими трансформатор в единое целое – это остов трансформатора. Та часть магнитопровода, на которой крепятся обмотки, называется стержнем трансформатора. Часть магнитопровода, которая не несет на себе обмотку и замыкает магнитную цепь, называется ярмом.

В трансформаторе стержни могут располагаться по-разному, поэтому выделяют такие четыре типа магнитопроводов (магнитных систем): плоская магнитная система, пространственная магнитная система, симметричная магнитная система, несимметричная магнитная система.

В начало

Обмотка трансформатора

Теперь поговорим об обмотке трансформатора. Основная часть обмотки – виток, который однократно обхватывает магнитопровод и в котором индуцируется магнитное поле. Под обмоткой понимают сумму витков, ЭДС всей обмотки равна сумме ЭДС в каждом витке.

В силовых трансформаторах обмотка обычно состоит из проводников, имеющих квадратное сечение. Такой проводник по-другому еще называется жилой. Проводник квадратного сечения используется для того, чтобы более эффективно использовать пространство внутри сердечника. В качестве изоляции каждой жилы может использоваться либо бумага, либо эмалевый лак. Две жилы могут быть соединены между собой, и иметь одну изоляцию – такая конструкция называется кабелем.

Обмотки бывают следующих типов: основные, регулирующие и вспомогательные. Основной называется обмотка, к которой подводится или от которой отводится ток (первичная и вторичная обмотка). Обмотка с выводами для регулирования коэффициента трансформации напряжения называется регулирующей.

В начало

Применение трансформаторов

Из курса школьной физики известно, что потери мощности в проводах прямо пропорциональны квадрату силы тока. Поэтому для передачи тока на большие расстояния напряжение повышают, а перед подачей потребителю наоборот, понижают. В первом случае нужны повышающие трансформаторы, а во втором – понижающие. Это основное применение трансформаторов.

Трансформаторы применяются также в схемах питания бытовых приборов. Например, в телевизорах применяют трансформаторы, имеющие несколько обмоток (для питания схем, транзисторов, кинескопа, и т.д.).

В начало

Схема трансформатора

  1. Изоляция трансформатора на основе безматричной вакуумной пропитки и работает в среде с высокой влажностью воздуха и в химически агрессивной атмосфере.
  2. Минимальное выделение энергии горения (например, 43 кг для трансформатора 1600 кВА соответствуют 1,1% веса). Другие изоляционные материалы являются практически негорючими, самозатухающими и не содержат каких-либо токсичных добавок.
  3. Устойчивость трансформатора к загрязнениям благодаря конвекционным самоочищающимся дискам обмотки.
  4. Большая длина утечки по поверхности дисков обмотки, которые создают эффект изоляционных барьеров.
  5. Устойчивость трансформатора к температурной ударной нагрузке даже при крайне низких температурах (-50°С).
  6. Керамические блоки прокладки (без возможности возгорания) между дисками обмотки.
  7. Изоляция проводников стекло-шелк.
  8. Безопасность эксплуатации трансформатора благодаря специальной структуре обмотки Воздействие напряжения на изоляцию никогда не превышает напряжение изоляции (не более 10 В). Частичные разряды в изоляции физически невозможны.
  9. Охлаждение трансформатора обеспечивается вертикальными и горизонтальным каналам охлаждения, а минимальная толщина изоляции обеспечивают возможность работы трансформатора при больших кратковременных перегрузках в защитном корпусе IP 45 без принудительного охлаждения.
  10. Изоляционный цилиндр сделан и практически негорючего и самозатухающего материала, армированного стекловолокном.
  11. Обмотка низкого напряжения из стандартного провода или фольги; в качестве материала обмотки используется медь.
  12. Динамическая устойчивость трансформатора к коротким замыканиям обеспечивается керамическими изоляторами.


В начало

Типы и классификация трансформаторов

Трансформаторы – особый вид оборудования, применяемый для изменения показателей напряжения в электросетях с переменным током. В основе его работы лежит такое явление как электромагнитная индукция – первичная обмотка присоединяется к источнику тока, после чего в ней начинает генерироваться магнитное поле, и во вторичных обмотках возникает электродвижущая сила.

Конструктивные особенности трансформаторов

В основе конструкции прибора находятся вторичные и первичные обмотки, сердечник из ферромагнитного сплава (обычно замкнутого типа). Обмотки располагают на магнитном проводе, они связаны между собой индуктивным способом. Благодаря наличию магнитопривода аккумулируется значительная часть магнитного поля, и КПД устройства возрастает. Сам магнитопровод представляет собой комплекс металлических пластин, покрытых изоляцией. Изоляция нужна для предотвращения появления паразитных токов в сердечнике.

Принципы классификации трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по следующим принципам:

  1. Назначение (лабораторные, защитные, промежуточные, измерительные).
  2. Напряжение (низко- и высоковольтные).
  3. Способ установки (переносные, стационарные, наружные и внутренние, опорные, шинные).
  4. Количество ступеней (одно- и многоступенчатые).
  5. Характер изоляции обмотки (сухая, компаундная, бумажно-масляная).

Каждый тип прибора имеет свои особенности и преимущества, о которых мы поговорим далее. Ремонт трансформаторов всех видов должен производиться профессиональными мастерами с применением соответствующего оборудования.

Типы трансформаторов

Самой распространенной категорией электрических трансформаторов являются силовые трансформаторы – они различаются между собой по количеству фаз, показателям номинального напряжения. Назначение – изменение напряжения тока в сетях освещения, питания оборудования, энергосистем.

Второй по популярности тип оборудования – измерительный. Он используется для контроля рабочих показателей напряжения, фазы или тока в первичной цепи. На измеряемую сеть работа прибора влияния практически не оказывает.

Третий тип – автотрансформаторы, обмотки в которых соединяются между собой гальваническим способом. Коэффициент трансформации невысокий, поэтому установка имеет сравнительно небольшие размеры и недорого стоит. Устанавливаются в стабилизаторах напряжения, системах релейной защиты, запуска крупных электроустановок, работающих от сети с переменным током.

Импульсные трансформаторы оборудуются феррогмагнитным сердечником, который изменяет напряжения и импульсы тока. Данный тип оборудования применяется в вычислительных устройства электронного типа, системах радиолокации, импульсной связи, в качестве главного измерителя в электросчетчиках.

Пик-трансформаторы преобразуют напряжение синусоидального типа в импульсное. Разделительные устройства отличаются от остальных тем, что в них первичная обмотка со вторичными не связана. Назначение прибора – гальваническая развязка электроцепей.

Согласующий трансформатор согласует показатели сопротивления каскадов схем таким образом, что сигнал практически не искажается. Согласующий трансформатор между рабочими участками создает схемы гальванической развязки.

Сдвоенный дроссель оснащается двумя идентичными обмотками. За счет взаимной индукции катушек дроссель имеет отличную эффективность, хотя имеет стандартные размеры. Используется в звуковой технике, в качестве фильтров блока питания. Для хранения информации обычно используется трансфлюксор – трансформатор с большой остаточной намагниченностью магнитопровода.

Трансформаторы: виды и назначение

Трансформаторами называются такие устройства, благодаря которым можно преобразовать напряжение. Они могут его повысить или понизить. В обычном трансформаторе обязательно есть две или больше обмотки, расположенные на железном сердечнике. Существуют трансформаторы, которые состоят исключительно из единственной обмотки. Устройства такого типа называются автотрансформаторами.

Сейчас для токовых трансформаторов существует классификация. Они бывают:

• Стержневые
• Броневые
• Тороидальные

трансформатор в гофробакетрансформатор в гофробаке

Трансформатор в гофробаке

Все три вида устройств почти неотличимы своими характеристиками или надежностью. Однако их изготавливают совершенно по-разному. Стержневые трансформаторы имеют обмотку, включенную в стальной сердечник. Ее верх и низ часть можно отлично увидеть. В сердечнике броневых трансформаторов обмотка спрятана почти целиком. В стержневом трансформаторе обмотка располагается горизонтально.

В броневом трансформаторе обмотка может быть расположена еще и вертикально. Состоит любой трансформатор из трех частей: магнитной трансформаторной системы, или магнитопровода, обмоток, и охлаждающей системы.

Классификация

Тип трансформатора зависит от того, где он применяется и его прочих характеристик. Например, электрические сети городов, или предприятий требуют наличие силового трансформатора. Он может понизить вырабатываемое напряжение до стандартного.

Трансформатор, регулирующий ток, называют токовым трансформатором. Существует также трансформатор, регулирующий напряжение. Аналогично его называют трансформатором напряжения. Для обыкновенных сетей подходит устройство с единственной фазой. Однако, если в сети имеются провода фазы, ноля и заземления, то для такой сети будет необходим трехфазный трансформатор.

Бытовые трансформаторы, рассчитанные на 220В, необходимы для того, чтобы защищать домашнюю технику от резких скачков напряжения.
Чтобы разделить сварочные и силовые сети, необходимы специальные трансформаторы. Они помогают поддерживать напряжение в том состоянии, которое необходимо для проведения сварочных работ.

Если сеть пропускает через себя напряжение, превышающее шесть тысяч вольт, то в таком случае стоит использовать масляные трансформаторы.

Более подробная информация по ссылке: http://transformator.ru/production/transformatory-tm/

В конструкцию масляных трансформаторов входят:

  • магнитопроводы,
  • обмотки,
  • баки, и несколько крышек, имеющих вводы.

Для того, чтобы сделать один магнитопровод необходимо два стальных листа, которые надо обязательно изолировать друг от друга. Также необходимы алюминиевые либо медные обмотки. Напряжение можно регулировать с помощью специальных переключателей, расположенных на ответвлении.

Переключать ответвления можно двумя способами. Можно переключать, не отсоединяя трансформаторы от внешних сетей, но тогда это переключение будет осуществляться с нагрузками. Также можно не нагружать сеть, предварительно отключив трансформатор от нее. Часто трансформаторы регулируются именно таким способом.
Упоминая виды трансформаторов, нельзя забывать о том, что существуют и электронные трансформаторы. Они являются специальными питающими источниками, служащими для того, чтобы уменьшать стандартное напряжение еще сильнее.

Таким образом, из напряжения 220 В получится напряжение около 12 В. Размеры электрических трансформаторов не слишком велики, они заметно меньше, чем обычные трансформаторы.

Принцип работы

Где применяются

Физические законы устроены так, что проводимая мощность теряется прямо пропорционально силе тока в квадрате. Из-за этого, чтобы передать напряжение на большое расстояние, его необходимо сначала увеличить. Как только напряжение доходит до потребителя, его необходимо уменьшить. Поэтому так нужны повышающие и понижающие трансформаторы. Обычно их применяют именно для этого.

Трансформатор также может быть встроен в бытовой прибор. К примеру, для телевизора нужен трансформатор с несколькими обмотками, чтобы обеспечивать питание всем схемам, кинескопу и транзистору.

что это такое, принцип работы, разновидности, обмотка

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

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

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

Трансформатор

Трансформатор.

Что такое трансформатор

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

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

Что такое трансформатор

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

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

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

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

Что такое трансформатор?

Один и тот же трансформатор может быть как понижающим, так и повышающим, в зависимости от того на какую обмотку подается переменное напряжение.

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

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

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

Типы трансформаторов

Таблица характеристик трансформаторов по их основным типам.

Что такое силовой трансформатор

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

силовой трансформатор

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

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

w = 50 / S.

Мощность трансформатора Рс выбирается из требуемой величины нагрузки Рн плюс величина потерь в сердечнике. 

Что такое трансформатор?

При расчете трансформатора с определенной степенью точности можно считать, что мощность нагрузки во вторичной обмотке Pн = Uн * Iн и мощность потребляемая из сети в первичной обмотке Pc = Uc * Ic приблизительно равны. Если  потерями в сердечнике  пренебречь, то получается равенство: k = Uс / Uн = Iн / Iс.

Трансформаторы и их применение

Трансформаторы и их применение/

Трансформаторы и их применение

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

Трансформаторы и их применение

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

Трансформаторы и их применение

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

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

Так как P1=P2 и U1=kU2 , то R1=k2R2.

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

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

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

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

Трансформатор

Трансформатор.

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

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

Режимы работы трансформатора

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

Что такое трансформатор?

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

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

Режимы работы трансформатора

Режимы работы трансформатора.

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

Виды трансформаторов

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

Виды трансформаторов

Виды трансформаторов

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

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

Заключение

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

www.domasniyelektromaster.ru

www.td-automatika.ru

www.ivatv.narod.ru

www.etcenter.ru

www.www.joyta.ru

Предыдущая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Следующая

ТрансформаторыЧто такое трансформаторная подстанция

Силовые трансформаторы. Виды и устройство. Работа и применение

Трансформатором называется электрическое устройство, которое передает электроэнергию от одного контура на другой с помощью магнитной индукции. Трансформаторы стали наиболее применяемыми электрическими устройствами, применяющимися в быту и промышленности. Эти устройства используются для повышения или понижения напряжения, а также в схемах блоков питания для преобразования входящего переменного тока в постоянный ток на выходе.

Способность трансформаторов передавать электроэнергию применяется для передачи мощности между разными схемами несогласованных электрических цепей. Рассмотрим различные виды и типы силовых трансформаторов, их установку и технические свойства.

Устройство трансформатора

Конструкции трансформаторов имеют различное строение. В зависимости от этого ведется расчет номинального напряжения, либо между фазой и землей, либо между двумя фазами.

1 — Первичная обмотка 2 — Вторичная обмотка 3 — Сердечник магнитопровода 4 — Ярмо магнитопровода

Конструкция обычного стандартного трансформатора состоит из двух обмоток с общим ярмом, для создания электромагнитной связи между обмотками. Сердечник изготавливают из электротехнической стали. Катушка, на которую входит электрический ток, является первичной обмоткой. Катушка на выходе называется вторичной.

Существует такой вид трансформаторов, как тороидальный. У такого трансформатора катушки индуктивности являются пассивными компонентами, состоящими из магнитного сердечника в виде кольца. Сердечник имеет повышенную магнитную проницаемость, изготовлен из феррита. Вокруг кольца намотана катушка. Тороидальные фильтры и катушки применяются для трансформаторов высокой частоты. Они используются для испытаний мощности.

Переменный ток поступает на первичную обмотку трансформатора, образуется электромагнитное поле, которое развивается в магнитном потоке сердечника. По принципу электромагнитной индукции во вторичной обмотке образуется переменная ЭДС, которая образует напряжение на клеммах выхода трансформатора.

Силовые трансформаторы, имеющие две обмотки, не рассчитаны на постоянный ток. Однако, в момент подключения их к постоянному току, они образуют короткий импульс напряжения на выходе.

Конструкция силового трансформатора подобна обычному бытовому трансформатору.

Виды

Существует множество факторов, по которым можно классифицировать силовые трансформаторы. При общем рассмотрении этих устройств, можно сказать, что они преобразуют электрическую энергию одного размера напряжения в электроэнергию с большим или меньшим размером напряжения.

В зависимости от различных факторов силовые трансформаторы делятся на виды:
  • По выполняемой задаче. Понижающие трансформаторы. Применяются для получения низкого напряжения из высоковольтных линий питания. Повышающие, используются для увеличения значения напряжения.
  • По числу фаз. Трансформаторы 3-фазные, 1-фазные. Широко применяются в трехфазной сети питания. Оптимальным вариантом будет в трехфазной сети установить три однофазных трансформатора на каждую отдельную фазу.
  • По количеству обмоток. Двухобмоточные и трехобмоточные.
  • По месту монтажа. Наружные и внутренние.

Существует много других разных факторов, по которым можно разделять силовые трансформаторы. Например, по способу охлаждения или соединения обмоток, и т.д. При установке оборудования важную роль играют условия климата, что также разделяет трансформаторы на классы.

Трансформаторное оборудование бывает универсальным, и специального назначения мощностью до 4000 кВт напряжением 35000 вольт. Конкретную модель выбирают по возлагаемой на трансформатор задаче.

Принцип действия

Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство, у которых имеется 2 или больше обмоток, связанных индуктивно. Они предназначены для изменения одного переменного тока в другой. Вторичный ток может различаться любыми свойствами: значением напряжения, количеством фаз, формой графика тока, частотой. Широкое использование в электроустановках, а также в распределительных системах получили силовые трансформаторы.

С помощью таких устройств преобразуют размер напряжения и тока. При этом количество фаз, форма графика тока, частота не изменяются. Элементарный силовой трансформатор имеет магнитопровод из ферромагнитного материала, две обмотки на стержнях. Первая обмотка подключена к линии питания переменного тока. Ее называют первичной. Ко второй обмотке подсоединена нагрузка потребителя. Ее назвали вторичной. Магнитопровод вместе с катушками обмоток располагается в баке, наполненном трансформаторным маслом.

Принцип работы заключается в электромагнитной индукции. При включении питания на первичную обмотку в виде переменного тока в магнитопроводе образуется переменный магнитный поток. Он замыкается на магнитопроводе и образует сцепление с двумя обмотками, в результате чего в обмотках индуцируется ЭДС. Если к вторичной обмотке подключить какую-либо нагрузку, то под действием ЭДС в цепи этой обмотки образуется ток и напряжение.

В повышающих силовых трансформаторах напряжение на вторичной обмотке всегда выше, чем напряжение в первичной обмотке. В понижающих трансформаторах напряжения первичной и вторичной обмоток распределяются в обратном порядке, то есть, на первичной напряжение выше, а на вторичной ниже. ЭДС обеих обмоток отличаются по количеству обмоток.

Поэтому, используя обмотки с необходимым соотношением количества витков, можно получить конструкцию трансформатора для получения любого напряжения. Силовые трансформаторы имеют свойство обратимости. Это значит, что трансформатор можно применить как повышающий прибор, или понижающий. Но, чаще всего, трансформатор предназначен для определенной задачи, то есть, либо он должен повышать напряжение, либо снижать.

Сфера использования

Энергетика в современное время не обходится без устройств, преобразующих электроэнергию в сетях и магистралях, а также принимающих и распределяющих ее. Когда появились силовые трансформаторы, то произошло снижение расхода использования цветных металлов, а также уменьшились потери энергии.

Для эффективной работы оборудования нужно рассчитать потери в силовом трансформаторе. Для этого необходимо обратиться к специалистам. Мощные трансформаторы нашли применение на линиях высокого напряжения и станциях распределения энергии. Без них не обходится ни одна отрасль промышленности, где необходимо преобразование энергии.

Вот некоторые области применения силовых трансформаторов:
  • В сварочном оборудовании.
  • Для электротермических устройств.
  • В схемах электроизмерительных устройств и приборов.
Свойства и расчет трансформатора
Чаще всего основные свойства устройства указаны в инструкции в его комплекте. Для силовых трансформаторов такими основными свойствами являются:
  • Номинальное значение напряжения и мощности.
  • Наибольший ток обмоток.
  • Габаритные размеры.
  • Вес устройства.

Мощность трансформатора по номиналу определяется изготовителем, и выражается в кВА (киловольт-амперы). Номинальное значение напряжения указывается первичное, для соответствующей обмотки, и вторичное, на клеммах выхода. Размеры этих значений могут не совпадать на 5% в ту или иную сторону. Чтобы ее вычислить, нужно сделать простой расчет.

Номинальный ток и мощность устройства должны удовлетворять стандартам. На сегодняшний день производятся модели сухих трансформаторов, которые имеют такие данные мощности от 160 до 630 кВА. Обычно мощность трансформатора обозначена в его паспорте. По ее значению определяют номинальный размер тока. Для расчета применяют формулу:

I = S х √3U, где S и U – это мощность по номиналу, и напряжение.

Для каждой обмотки в формулу входят свои значения величин. Чтобы рассчитать мощность силового трансформатора при работе с потребляющей энергию нагрузкой, необходимо проводить довольно сложные расчеты, которые могут сделать специалисты. Такие расчеты необходимы во избежание негативных моментов, которые могут возникнуть при функционировании трансформатора.

Номинальное напряжение – это линейная величина напряжения холостого хода на обмотках. Они вычисляются, исходя из мощности трансформатора.

Установка и эксплуатация

Многие варианты исполнения силовых трансформаторов имеют большую массу. Поэтому на место монтажа их доставляют на специальных транспортных платформах. Их привозят в собранном готовом к подключению виде.

Силовые трансформаторы устанавливаются на специальном фундаменте, либо в определенном для этого помещении. При массе трансформатора до 2 тонн установка производится на фундамент. Корпус трансформатора в обязательном порядке заземляют.

Перед монтажом трансформатор подвергают лабораторным испытаниям, в ходе которых измеряется коэффициент трансформации, проверяется качество всех соединений, проверяется изоляция повышенным напряжением, производится контроль качества масла.

Перед установкой трансформатор необходимо тщательно осмотреть. Нужно обратить особое внимание на наличие утечек масла, проконтролировать состояние изоляторов, соединений контактов.

После ввода в эксплуатацию нужно периодически производить измерение температуры нагрева специальными стеклянными термометрами. Температура должна быть не более 95 градусов.

Во избежание аварий при эксплуатации силового трансформатора нужно периодически производить замеры нагрузки. Это дает информацию о перекосах фаз, искажающих напряжение питания. Осмотр силового трансформатора производится два раза в год. Периоды осмотра могут изменяться в зависимости от состояния устройства.

Похожие темы:

виды трансформаторов и назначение :: SYL.ru

Среди современных устройств электротехники одним из самых распространенных является трансформатор. Этот агрегат широко используется как в бытовых приборах, так и силовой электронике. Его действие заключается в преобразовании тока. Причем изменять его величину трансформатор может как в большую, так и меньшую сторону.

Определенным устройством обладает трансформатор. Виды трансформаторов разнообразны. Они имеют некоторые конструкционные и функциональные отличия. Чтобы понять, что собой представляет подобное оборудование, а также особенности его эксплуатации, каждый вид следует рассмотреть подробно.

Устройство

Существующие сегодня виды трансформаторов тока обладают определенными общими характеристиками. Прибор имеет в своей системе одну, две и больше обмоток. Они расположены на один сердечник. Представленные сегодня в продаже трансформаторы отличаются способом изготовления. Их надежность зависит от производителя. Рабочие характеристики таких видов оборудования также схожи.

Трансформатор виды трансформаторов

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

Все разновидности представленного оборудования имеют в своем составе три обязательных компонента. К ним относится магнитопровод, охлаждающая система и обмотка. Первый компонент еще называют сердечником.

Принцип работы

Рассматривая назначение и виды трансформаторов, следует сказать несколько слов об их функциональных качествах. В таком оборудовании присутствует первичная и вторичная обмотка. К первой катушке подводится первоначальное напряжение. Его требуется повысить или понизить.

Виды трансформаторов тока

Вторичные обмотки могут состоять из одной или нескольких катушек. С них передается трансформированное напряжение. В основу работы такого прибора положен закон Фарадея. Магнитный поток, который изменяется во времени через ограниченную контуром площадку, формирует электродвижущие силы. Помимо этого, ток, который изменяется во времени, может индуцировать непостоянное магнитное поле.

На схемах трансформатор изображают как две (или более) катушки. Между первой и вторичными обмотками проходит вертикальная линия. Она изображает сердечник (магнитопровод). При выполнении возложенных на него функций трансформатор обладает малыми потерями энергии. Это сделало представленное оборудование востребованным.

Рабочие режимы

Существующие виды работы трансформатора можно выделить в 3 группы. К ним относится холостой ход, короткое замыкание и рабочий режим. В первом случае выводы вторичной обмотки никуда не подключаются. В этом режиме, если сердечник изготовлен из мягкого магнитного материала, ток покажет потери.

Виды силовых трансформаторов

При коротком замыкании выводы катушек вторичной обмотки соединяются между собой. При этом на первичную обмотку будет подаваться незначительное напряжение. Этот режим присутствует в измерительных разновидностях трансформаторов.

При активной нагрузке возникают напряжения на концах всех типов обмотки. Если на вторичной обмотке это значение выше, трансформатор называется повышающим. И наоборот. Степень трансформации определяется при помощи заданного коэффициента.

Классификация

Существует несколько подходов к классификации представленного оборудования. Это позволяет понять его устройство и функции. Существующие виды трансформаторов тока могут классифицироваться по назначению. В этом случае выделяются приборы напряжения, измерительные, лабораторные, защитные, промежуточные типы.

По способу установки также выделяют несколько групп. От этого зависят условия, в которых может эксплуатироваться техника. Трансформаторы могут быть внутренние и наружные, стационарные, шинные или опорные, а также переносные.

Виды обмоток трансформатора

Ступеней в системе может быть одна или несколько. По признаку номинального напряжения различают высоковольтные и низковольтные приборы. Если учитывать тип изоляции, можно также выделить несколько групп трансформаторов. Этот показатель зависит от технологии производства. Бывают приборы с компаундной, сухой и масляно-бумажной изоляцией.

Согласно со сферой применения, выделяют силовые, бытовые, сварочные, масляные, автотрансформаторы и т. д.

Силовой трансформатор

Существующие виды силовых трансформаторов относятся к низкочастотным приборам. Их применяют в силовых сетях предприятий, городов, поселков и т. д. Такое оборудование понижает напряжение в сети до требуемого значения 220 В.

Какие виды трансформаторов

Силовые трансформаторы могут иметь от двух и более обмоток. Они устанавливаются на броневом сердечнике. Чаще всего подобный конструкционный элемент изготавливают из электротехнической стали. Такой трансформатор помещается в бак со специальным маслом. Если мощность оборудования высокая, в ней применяется активное охлаждение.

Для электростанций применяются силовые трехфазные трансформаторы. Их мощность составляет до 4 тыс. кВт. Такие разновидности приборов позволяют добиться уменьшения на 15 % энергопотерь по сравнению с тремя однофазными трансформаторами.

Сетевые разновидности

В 80-е года прошлого века самым распространенным был сетевой трансформатор. Виды трансформаторов этого типа дорабатывались. Сегодня их изготавливают на Ш-подобном сердечнике, а также стержневых или тороидальных магнитопроводах. На них и устанавливаются обмотки.

При помощи подобного устройства напряжение, которое поступает из бытовой сети, понижается до требуемого значения (например, 12, 24 В). Самыми компактными считаются трансформаторы с тороидальным сердечником. Его магнитопровод полностью покрывается обмотками. При этом удается избежать появления пустого ярма.

Автотрансформатор

Существующие виды обмоток трансформатора очень разнообразны. Они могут быть регулирующими, основными, вспомогательными. Наиболее оригинальное строение имеет обмотка автотрансформатора. Это низкочастотный прибор. Его вторичная обмотка является составной частью первичной. Они связаны, как и в других видах трансформаторов, магнитно. Однако подобная обмотка сообщается также и электрически.

Виды работы трансформатора

От одной катушки отходит несколько выводов, позволяя получить напряжение разного значения. Преимуществом такой конструкции является ее низкая стоимость. Провода для монтажа обмотки потребуется меньше. Также получается сэкономить на количестве материала сердечника. Вес автотрансформатора будет меньше, чем у других типов оборудования.

Однако в этом типе приборов отсутствует гальваническая развязка. Это недостаток автотрансформаторов. Такое оборудование применяется в автоматической технике управления, а также на высоковольтных коммуникациях. Сегодня большой популярностью пользуются трехфазные автотрансформаторы. Их соединенная обмотка образует треугольник или звезду.

Трансформатор тока и напряжения

Сегодня также выделяются определенные виды трансформаторов напряжения и тока. Все зависит о того, как функционирует прибор. Если он понижает ток, это, соответственно, трансформатор тока. Для регулировки напряжения также разработана определенная категория приборов.

Виды защит трансформатора

Первичная обмотка трансформатора тока подключается к электричеству, а вторичная – к измерительным или защитным приборам. Чаще всего применяется первый тип устройств. Катушку с первичной обмоткой подключают в цепь последовательно. В ней измеряется переменный ток.

Сердечник такого оборудования изготавливают из шихтованной электротехнической стали. Ее производят холоднокатаным способом. Первичная обмотка чаще всего представляет собой шину. При работе подобного оборудования важно учитывать коэффициент трансформации.

Для промышленности могут выпускаться подобные приборы с несколькими группами вторичных обмоток. Одну из них соединяют с измерительными приборами (например, счетчикам), а вторую – к защитному оборудованию.

Импульсный трансформатор

Рассматривая, какие виды трансформаторов применяются сегодня, нельзя не сказать несколько слов об импульсных разновидностях представленных приборов. Они практически полностью вытеснили низкочастотные тяжелые трансформаторы. Их сердечник выполняется не из шихтовой стали, а из феррита. Форма магнитопровода может быть самой разной, например, чашка, кольцо, Ш-подобный тип.

Трансформаторы импульсного типа могут функционировать на высоких частотах (500 кГц и более). Благодаря такой особенности габариты подобных изделий значительно уменьшились. Требуется использовать меньше провода для обмотки.

Импульсные трансформаторы и дроссели с ферритовым стержнем сегодня применяются всюду. Их можно встретить в энергосберегающих лампочках, зарядных устройствах, мощных инверторах и т. д. Сфера их применения очень широка.

В некоторых трансформаторах импульсного типа применяется обратная схема питания. В этом случае прибор по своей сути является дросселем сдвоенного типа. При этом процессы приема и передачи электроэнергии протекают не одновременно.

Импульсный трансформатор тока

Чтобы иметь возможность измерять направление и величину тока, для импульсных схем часто применяется особый трансформатор. Виды трансформаторов этой группы имеют ферритовый сердечник. Чаще всего он имеет единственную кольцевую обмотку. Через ее центр продевается провод. В нем и исследуется ток. Обмотку при этом нагружают на резистор.

Измерение производится по несложной схеме. Если нагрузка выполняется на резистор известного номинала, то напряжение при замере на нем будет пропорциональным показателю тока обмотки.

В продаже присутствуют трансформаторы этого типа с различными показателями коэффициента трансформации. Если нужно узнать только направленность тока, прибор нагружается только двумя стабилизаторами, встроенными в схему.

Система защиты

Трансформаторы представляют собой надежное оборудование. Однако из-за различных повреждений может произойти аварийная ситуация. Поэтому применяются различные виды защит трансформатора.

Подобные системы отключают оборудование от сети при наличии повреждений. В зависимости от типа конструкции защита может отсоединить питание только от поврежденной части прибора. При обнаружении поломки система может подавать сигнал. При этом используют различные типы защиты автотрансформаторов.

Дифференциальная защита необходима при нарушениях целостности обмоток, ошиновки и вводов оборудования. Если же повреждения обнаруживаются со стороны источника питания, происходит токовое отсекание. Это защита мгновенного действия.

Газовая защита применяется при повреждениях внутри бака. При этом может выделяться газ. Также она срабатывает при понижении уровня масла.

Максимальная токовая или направленная защита позволяет уберечь оборудование от сверхтоков. Также в некоторых конструкциях может предусматриваться защита от замыкания на корпус и от перегрузки. Последняя система действует на сигнал, оповещая персонал.

Рассмотрев особенности конструкции и принцип работы, можно понять, что собой представляет трансформатор. Виды трансформаторов, существующие сегодня, отличаются по ряду признаков. Это влияет на их функциональность.

Трансформаторы напряжения: виды, назначения, принцип действия, применение

Трансформаторы напряжения имеют довольно развитую классификацию и отличаются друг от друга по назначению, а также принципу действия. Это устройства, меняющие характеристики тока, имеют важное значение для обеспечения энергией как отдельных точек, так и крупных территорий. Большинство из них объединено в одну систему энергоснабжения. Какими же бывают трансформаторы?

Содержание:

Общая классификация трансформаторов

Трансформаторные устройства по назначению делятся на:

  • Силовые. Обеспечивают бесперебойное питание. Принцип их работы построен на преобразовании тока переменного типа из одного напряжения в другое. Выделяют два диаметрально противоположных вида силовых трансформаторов - это как повышающие, так и понижающие. В России используются трехфазные двухобмоточные модели понижающего типа для преобразования высоких значений - 10 кВ до бытового значения в 0,4 кВ.
  • Измерительные. Так называемый, промежуточный вариант, благодаря которому возможно подключение различных измерительных устройств в условиях высокого напряжения. Так различные вольт-, ватт- и амперметры изолируются от сети электропередач, то есть могут применяться без каких-либо оговорок.
  • Автотрансформаторы, рассчитанные на уровень от 0,3 до 6 кВт. В структуре - одна обмотка, дополненная клеммами и терминалы, расположенные в промежутках, где размещаются катушки.
  • Трансформирующие устройства тока, которые имеют два вида обмотки - первичную и вторичную. Конструкция состоит из магнитного сердечника, а также нескольких резисторов и датчиков, помогающих регулировать уровень напряжения более точно. Используются для уравнивания сигналов первичной и вторичной цепей и создания линейной пропорции.
  • Антирезонансные. Очень похожи на устройства силового типа, правда, гораздо компактнее и менее требовательны к погоде. Применяются для использования в условиях повышенных нагрузок или передачи на многокилометровые расстояния.
  • Заземляемые. Имеют специализированную область использования, их еще называют догрузочными. Необычным в этой конструкции является способ соединения обмоток, это почти всегда звездочка или зигзаг. Их предназначение соединять многофазные системы с фазой и нейтралью нагрузок.
  • Пик-трансформаторы — еще один вид, который используется для того, чтобы сопоставлять источники импульсов и нагрузок. Цель — смена импульсной полярности для отделения разного типа токов. Встречаются преимущественно в различных по мощности компьютерных системах, а также узлах радиосвязи. Их базовая конструкция довольно проста. Есть сердечник, вокруг - обмотка с четко выверенным количеством витков. Такой трансформатор предохраняет чувствительные к перепадам напряжения устройства от замыкания. Нередко заменяется стабилизатором.
  • И, наконец, разделительный трансформатор. Это устройство обеспечивает передачу электроэнергии непосредственно от источника переменного тока до используемого в быту оборудования. Они не только помогают регулировать напряжение, но и предохраняют от удара током и эффективно подавляют возможные помехи на устройствах чувствительных к электроимпульсам. Такой прибор легко блокирует передачу постоянного тока, но прекрасно пропускает переменный.

В чем специфика трансформаторов напряжения? ↑

Сфера использования комментируемых нами устройств очень обширна. Применяются для измерения собственно напряжения, и контроля мощностных параметров. Питают они цепи автоматики, различные типы сигнализаций. Эффективны в качестве защиты ЛЭП.

В некоторых ситуациях возможно их применение в качестве силовых приборов  малой мощности понижающего типа или, напротив, как трансформаторов, повышающих предельные значения с целью провести испытания.

Принцип классификации трансформаторов напряжения ↑

Все трансформаторы напряжения делятся на несколько групп по различным параметрам:

  • Число фаз. Устройства производятся  одно- и трехфазные.
  • Количество имеющихся обмоток — две или три.
  • Класс точности — диапазон допустимых значений возможной погрешности.
  • Преимущественный способ охлаждения — масляные со специальным масляным составом и сухие, имеющие воздушное охлаждение.
  • По типу размещения могут быть внутренними или внешними.

Существуют и другие трансформаторы напряжения, назначение и принцип действия которых имеет свою специфику.

Немного подробнее о специфике некоторых видов ↑

Виды трансформаторного напряжения напрямую влияют на тип используемого устройства. Если речь идет о напряжении до 6 кВ, то используются трансформаторы сухого типа, в других случаях необходимо задействовать масляные модели.

Внутренние трансформирующие устройства могут работать в диапазоне от -40 до + 45 градусов при влажности воздуха не более 80 процентов. Однофазные внутренние трансформаторы имеют изоляцию литого типа и отличаются от масляных аналогов меньшей массой, более скромными размерами и неприхотливостью в эксплуатации.

Особенности и различия масляных и сухих трансформаторов ↑

Напомним, - масляные трансформаторы изолируются и охлаждаются с помощью масляного состава.

Структура масляного трансформатора - это магнитопровод в сочетании с обмотками, баком и крышкой.  Основной элемент — магнитопровод — собирается из отдельных стальных листов, хорошо заизолированных во избежание потерь.

Материал для обмоток - неизолированный провод, как правило, из меди или алюминия различного сечения. Чтобы регулировать напряжение, имеющаяся обмотка дополнена ответвлениями, соединенными с тумблером или переключателем.

В каждом трансформаторе такого типа есть два основных вида переключении: они могут регулироваться под нагрузкой, пока устройство подключено, а также без нагрузки, когда оно отключено. Самым популярным способом считается второй - он намного проще и безопаснее.

Масляные трансформаторы могут выпускаться и герметичными. В этом случае само масло никак не соприкасается с воздухом, а значит медленнее окисляется и набирается влагой. Приборы этого вида заполнены специальной масляной жидкостью полностью, а потому не имеют расширительной емкости. Что же касается компенсации при расширении от нагревания и сжатии при снижении температуры, то эту функцию выполняют гофры стенок самого бака. Еще один их плюс — в более совершенной изоляции, так как заполнение маслом происходит под вакуумом.

Второй тип — это сухие трансформаторы, в которых роль охлаждения выполняет воздух. Они также представляют собой соединение магнитопровода и двух или трех обмоток, которые помещены в защитный отсек. Так как воздух гораздо менее совершенная среда для охлаждения, чем вязкое масло, в таких устройствах изоляционные промежутки, а также каналы, предназначенные для вентиляции делаются больше.

Изоляцией в сухом варианте служит стекломатериал высокого класса термостойкости и кремнийорганические лаки, предотвращающие взаимодействие обмотки с влагой. Кстати, это делает их гораздо пожаробезопаснее, нежели масляный вариант. Эти установки можно без опасений применять в любых, в том числе и жилых помещениях.

В чем действительно проигрывают сухие трансформаторы, так это в размерах. Они более громоздкие, к тому же обладают меньшей способностью выдерживать перегрузки.

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.

Многообразие и специализации ↑

Разумеется, приборы каждого вида и типа используются строго по назначению или в рамках существующих допусков. Любое использование трансформаторов в не предназначенных для их эксплуатации условиях, чревато не только поломкой самого устройства, но и весьма печальными последствиями для всей цепи. Для того, чтобы избежать возможных последствий неправильного и нецелевого использования трансформаторов, следует внимательно ознакомиться с паспортом или инструкцией изделия, а также с существующими ГОСТами.

различных типов трансформаторов и их применения

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

Transformer Transformer Трансформатор

Принцип работы трансформатора

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

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

E = N dϕ / dt

где,

E = индуцированная ЭДС

PCBWay PCBWay

N = число витков

dϕ = изменение потока

dt = изменение во времени

Типы трансформаторов

Есть Несколько типов трансформаторов используются в электроэнергетической системе для различных целей, например, в производстве, распределении, передаче и использовании электроэнергии. Трансформаторы классифицируются на основе уровней напряжения, используемой сердечника, расположения обмоток, места использования и установки и т. Д.Здесь мы обсуждаем различные типы трансформаторов: повышающий и понижающий трансформатор, распределительный трансформатор, потенциальный трансформатор, силовой трансформатор, 1-ϕ и 3-ϕ трансформатор, автотрансформатор и т. Д.

Трансформаторы на основе уровней напряжения

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

Повышающий трансформатор

Как видно из названия, вторичное напряжение повышается с соотношением по сравнению с первичным напряжением.Это может быть достигнуто путем увеличения числа обмоток во вторичной обмотке, чем первичной обмотки, как показано на рисунке. На электростанции этот трансформатор используется в качестве соединительного трансформатора генератора к сети.

Step-up Transformer Step-up Transformer Повышающий трансформатор
Понижающий трансформатор

Используется для понижения уровня напряжения с нижнего до более высокого уровня на вторичной стороне, как показано ниже, так что он называется понижающим трансформатором. Обмотка поворачивается больше на первичной стороне, чем на вторичной стороне.

Step-Down Transformer Step-Down Transformer Понижающий трансформатор

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

Трансформатор

на основе используемого сердечника

В зависимости от среды, размещенной между первичной и вторичной обмотками, трансформаторы классифицируются как воздушный сердечник и железный сердечник

Трансформатор с воздушным сердечником

Обмотка первичной и вторичной обмоток не -магнитная полоса, где связь потока между первичной и вторичной обмотками проходит через воздух.

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

Air Core Transformer Air Core Transformer Трансформатор с воздушным сердечником
Трансформатор с железным сердечником

Как первичная, так и вторичная обмотки намотаны на несколько пучков железных пластин, которые обеспечивают идеальный путь соединения с генерируемым потоком. Это предлагает меньшее нежелание потока связи из-за проводящих и магнитных свойств железа.Это широко используемые трансформаторы, эффективность которых высока по сравнению с трансформатором с воздушным сердечником.

Iron Core Transformer Iron Core Transformer Железный сердечник Трансформатор

Трансформаторы на основе обмотки

Автотрансформатор

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

Auto Transformer Auto Transformer Автотрансформатор

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

Трансформаторы на основе использования

В зависимости от необходимости они классифицируются как силовой трансформатор, распределительный измерительный трансформатор и защитный трансформатор.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы большого размера.Они подходят для применения при передаче высокого напряжения (более 33 кВ). Используется на электростанциях и передающих подстанциях. Обладает высоким уровнем изоляции.

Power Transformer Power Transformer Силовой трансформатор
Распределительный трансформатор

Для распределения электроэнергии, вырабатываемой электростанцией, в удаленных местах, используются эти трансформаторы. В основном, он используется для распределения электрической энергии при низком напряжении менее 33 кВ в промышленных целях и 440 В - 220 В для бытовых целей.

  • Работает с низкой эффективностью на 50-70%
  • Малый размер
  • Простая установка
  • Низкие магнитные потери
  • Не всегда полностью загружен
Distribution Transformer Distribution Transformer Измерительный трансформатор
Измерительный трансформатор

Используется для измерения электрических такие величины, как напряжение, ток, мощность и т. д. Они классифицируются как потенциальные трансформаторы, трансформаторы тока и т. д.

Current Transformer Current Transformer Трансформатор тока
Защитные трансформаторы

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

Трансформаторы

в зависимости от места использования

Они классифицируются как трансформаторы для внутреннего и наружного применения. Внутренние трансформаторы покрыты надлежащей крышей, как в перерабатывающей промышленности. Наружные трансформаторы - это не что иное, как трансформаторы распределительного типа.

Indoor and Outdoor Transformers Indoor and Outdoor Transformers Внутренние и наружные трансформаторы

Это все о различных типах трансформаторов .Мы надеемся, что вы, возможно, получили некоторые ценные идеи и идеи из этой статьи, после тщательного прочтения. Кроме того, мы рекомендуем вам поделиться своими знаниями по этой конкретной теме или темам электрических и электронных проектов, поскольку это станет для нас ценным предложением. Тем не менее, для получения дополнительной информации, предложений и комментариев, вы можете оставить комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вопрос для вас , какие типы трансформаторов основаны на использовании?

.
Что такое трансформатор? Конструкция, работа, типы и применение.

Что такое трансформатор? Его части, эксплуатация, типы, ограничения и применение

Что такое трансформатор?

  • Как следует из названия, трансформатор передает электроэнергию из одной электрической цепи в другую электрическую цепь. Это не меняет значение силы.
  • Трансформатор не изменяет частоту цепи во время работы.
  • Трансформатор работает на электрическом я.е. взаимная индукция.
  • Трансформатор работает, когда обе цепи вступают в силу взаимной индукции.
  • Трансформатор не может повышать или понижать уровень постоянного напряжения или постоянного тока.
  • Трансформатор только повышает или понижает уровень переменного или переменного тока.
  • Трансформатор не меняет значение магнитного потока.
  • Трансформатор не будет работать при постоянном напряжении.

What is a Transformer, Its Types, Construction, Working, & Applications What is a Transformer, Its Types, Construction, Working, & Applications

Без трансформаторов электрической энергии, генерируемой на электростанциях, вероятно, будет недостаточно для питания города.Только представьте, что нет трансформаторов. Как вы думаете, сколько электростанций нужно настроить, чтобы обеспечить город энергией? Нелегко настроить электростанцию. Это дорого.

Для обеспечения достаточной мощности необходимо установить множество электростанций. Трансформаторы помогают, усиливая выход трансформатора (повышая или понижая уровень напряжения или тока).

Когда число витков вторичной катушки больше числа витков первичной катушки, такой трансформатор называется повышающим трансформатором.

Аналогично, когда число витков катушки первичной катушки больше, чем у вторичного трансформатора, такой трансформатор известен как понижающий трансформатор.

Конструкция трансформатора (детали трансформатора)

Construction of a Transformer Construction of a Transformer Детали трансформатора
1 Клапан масляного фильтра 17 Клапан слива масла
2 Консерватор 18 Подъемный патрон
3 Реле Бухгольца 19 Стопор
4 Клапан масляного фильтра 20 Фундаментный болт
5 Вентиляционное отверстие 21 Клемма заземления
6 Высоковольтная втулка 22 Опорная база
7 Низковольтная втулка 23 Катушка
8 Подвеска 24 Прижимная пластина катушки
9 BCT Termin al 25 Core
10 Бак 26 Клеммная коробка для защитных устройств
11 Устройство обесточивания ответвления 27 Паспортная табличка
12 Рукоятка переключателя 28 Циферблатный термометр
13 Крепеж для сердечника и катушки 29 Радиатор
14 Подъемный крюк для сердечника и катушки 30 Люк
15 Торцевая рама 31 Подъемный крюк
16 Болт давления катушки 32 Указатель уровня масла циферблатного типа

Принцип работы трансформатора

Трансформатор статическое устройство (и не содержит вращающихся частей, следовательно, нет потерь на трение), которое с преобразовывать электрическую энергию из одной цепи в другую, не меняя ее частоту.Шаг вверх (или шаг вниз) уровня переменного напряжения и тока.

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции двух катушек или по закону Фарадея об электромагнитной индукции. Когда ток в первичной катушке изменяется, поток, связанный со вторичной катушкой, также изменяется. Следовательно, ЭДС индуцируется во вторичной катушке из-за законов электромагнитной индукции Фарадея.

Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм), а во-вторых, что изменяющееся магнитное поле в катушке с проволокой вызывает напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция). ).Изменение тока в первичной катушке изменяет магнитный поток, который развивается. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной катушке.

Operating-Working-Principle-of-a-Transformer Operating-Working-Principle-of-a-Transformer

Простой трансформатор имеет сердечник из мягкого железа или кремниевой стали и обмотки (железный сердечник). Как сердечник, так и обмотки изолированы друг от друга. Обмотка, подключенная к основному источнику питания, называется первичной, а обмотка, подключенная к цепи нагрузки, называется вторичной.

Обмотка (катушка), подключенная к более высокому напряжению, называется обмоткой высокого напряжения, а обмотка, подключенная к низкому напряжению, называется обмоткой низкого напряжения.В случае повышающего трансформатора первичной обмоткой (обмоткой) является обмотка низкого напряжения, число витков обмотки вторичной обмотки больше, чем у первичной обмотки. Наоборот для понижающего трансформатора.

Как объяснено ранее, ЭДС индуцируется только изменением величины потока.

Когда первичная обмотка подключена к сети переменного тока, через нее течет ток. Поскольку обмотка связана с сердечником, ток, протекающий через обмотку, будет создавать переменный поток в сердечнике.ЭДС индуцируется во вторичной катушке, так как переменный поток связывает две обмотки. Частота наведенной ЭДС такая же, как у потока или подаваемого напряжения. Operating & Working Principle of a Transformer Operating & Working Principle of a Transformer

При этом (изменение потока) энергия передается от первичной обмотки к вторичной обмотке посредством электромагнитной индукции без изменения частоты напряжения, подаваемого на трансформатор. Во время процесса в первичной катушке возникает самоиндуцированная ЭДС, которая противодействует приложенному напряжению.ЭДС самоиндукции называется обратной ЭДС.

Ограничение трансформатора

Чтобы понять основные моменты, мы должны обсудить некоторые основные термины, связанные с работой трансформатора. Итак, давайте вернемся к основному на некоторое время.

Трансформатор - это машина переменного тока, которая повышает или понижает переменное напряжение или ток. Однако трансформатор, являющийся машиной переменного тока, не может повышать или понижать постоянное напряжение или постоянный ток. Это звучит немного странно, хотя. Вы можете подумать: «А разве нет трансформаторов постоянного тока?»

Чтобы ответить на два вопроса, есть ли трансформаторы постоянного тока или нет, и знать, «почему трансформатор не может увеличивать или понижать напряжение постоянного тока», необходимо знать, как электрический ток и магнитное поле взаимодействуют друг с другом в работе трансформатора.

Электромагнетизм

Взаимодействие между магнитным полем и электрическим током называется электромагнетизмом. Токопроводящие проводники создают магнитное поле, когда ток проходит через него. Движение электронов в проводнике приведет к появлению электрического тока (дрейфующих электронов), который возникает в результате ЭДС, установленной на проводнике.

ЭДС, установленная через проводник, может быть в форме той, которая хранится в химической энергии или магнитном поле. Токопроводящий проводник, помещенный в магнитные поля, будет испытывать механическую силу, в то время как проводник, помещенный в магнитное поле, будет дрейфовать электронами, что приведет к электрическому току.

Field Flux

Два магнита разных полюсов будут притягивать друг друга, в то время как магниты одинаковых полюсов будут отталкивать друг друга (так же как и с электрическими зарядами). Каждый магнит окружен силовым полем и представлен воображаемыми линиями, исходящими от северного полюса магнита, идущими в южный полюс того же магнита.

Прочтите важные термины, относящиеся к потоку поля и магнитному полю, с формулами Здесь

«Линии, связывающие северный и южный полюс магнита, представляющего силовое поле, связывающее катушки в трансформаторе, называются магнитным потоком».

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция - это явление, объясняющее, как ЭДС и ток индуцируются или могут индуцироваться в катушке при взаимодействии катушки и магнитного поля. Это явление «электромагнитная индукция» объясняется законами электромагнитной индукции Фарадея. Направление наведенной ЭДС в катушке объясняется законом Ленца и правилом правой руки Флеминга.

Законы Фарадея об электромагнитной индукции

После того, как Ампер и другие исследовали магнитное влияние тока, Майкл Фарадей попытался сделать обратное.В ходе своей работы он обнаружил, что при изменении магнитного поля, в котором размещалась катушка, в катушке индуцировалась ЭДС.

Это происходило только тогда, когда он перемещал катушку или магнит, который использовал в эксперименте. ЭДС индуцировалась в катушке только при изменении потока поля (если катушка зафиксирована, перемещение магнита к катушке или от нее вызывает индукцию ЭДС). Таким образом, законы электромагнитной индукции Фарадея состоят в следующем;

Первый закон Фарадея

Первый закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что «ЭДС индуцируется в катушке при изменении потока, связывающего катушку».

Второй закон Фарадея

Второй закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что «величина индуцированной ЭДС в катушке прямо пропорциональна скорости изменения потока, связывающего катушку».

e = N dϕ / dt

Где

  • e = индуцированная ЭДС
  • N = число витков
  • dϕ = изменение потока
  • dt = изменение во времени

Похожие сообщения: Есть ли Возможно ли эксплуатировать трансформатор 50 Гц на частоте 5 Гц или 500 Гц?

Закон Ленца

Закон Ленца предусматривает, как можно определить направление наведенной ЭДС в катушке.«Таким образом, в нем говорится, что направление наведенной ЭДС таково, что оно противостоит изменению, вызывающему его.

Другими словами, когда в цепи индуцируется Э.М.Ф., текущая установка всегда противодействует движению или изменению тока, который его вызывает. ИЛИ

Индуцированная ЭДС приведет к тому, что ток будет течь в замкнутой цепи в таком направлении, что его магнитный эффект будет противодействовать изменению, вызвавшему его.

Согласно этому закону (введенному Лансом в 1835 году), направление тока может быть найдено.когда ток через катушку меняет магнитное поле, напряжение создается в результате изменения магнитного поля, направление индуцированного напряжения таково, что оно всегда противодействует изменению тока.

очень простыми словами, закон Ленца, утверждающий, что индуцированный эффект всегда таков, чтобы противостоять причине, вызвавшей его. Lenz-Law Lenz-Law

Правило правой руки Флеминга

В нем говорится, что «если большой, указательный и средний пальцы удерживаются таким образом, что они взаимно перпендикулярны друг другу (составляет 90 ° углов), затем указательный палец указывает направление поля, большой палец указывает направление движения проводника, а средний палец указывает направление индуцированного тока (от ЭДС).Lenz-Law Lenz-Law

Почему трансформаторы не могут повышать или понижать постоянное напряжение или ток?

Трансформатор не может повышать или понижать постоянное напряжение. Не рекомендуется подключать источник постоянного тока к трансформатору, потому что, если к катушке (первичной) трансформатора приложено номинальное напряжение постоянного тока, поток, создаваемый в трансформаторе, не изменится по своей величине, а останется тем же и результат ЭДС не будет индуцироваться во вторичной катушке, кроме как в момент включения, поэтому трансформатор может начать курить и гореть, потому что;

В случае питания постоянного тока, Частота равна нулю .Когда вы подаете напряжение на чистую индуктивную цепь, то в соответствии с

X L = 2 π f L

Где:

  • X L = Индуктивная реактивность
  • L = Индуктивность
  • f = частота

, если мы введем частоту = 0, то общий X L (индуктивное сопротивление) также будет равен нулю.

Теперь перейдем к току, I = V / R (а в случае индуктивной цепи, I = V / X L )….Основной закон Ома

Если мы установим индуктивное сопротивление равным 0, то ток будет бесконечным (короткое замыкание)…

Итак, если мы подадим постоянное напряжение на чисто индуктивную цепь, цепь может начать дымиться и гореть.

Таким образом, трансформаторы не способны повышать или понижать постоянное напряжение. Также в таких случаях не будет самоиндуцированной ЭДС в первичной катушке, которая возможна только с изменяющейся магнитной связью, чтобы противостоять приложенному напряжению. Сопротивление первичной катушки является низким, и, как таковой, сильный ток, протекающий через него, приведет к выгоранию первичной катушки из-за чрезмерного нагрева, создаваемого током.

Читайте также: При каких условиях источник питания постоянного тока безопасно подключается к первичной обмотке трансформатора?

Типы трансформаторов

Существуют различные типы трансформаторов в зависимости от их использования, конструкции и конструкции.

Типы трансформаторов на основе своих фаз
  1. Однофазный трансформатор
  2. Трехфазные трансформаторы
Типы трансформаторов на основе своей базовой конструкции
  • Тип сердечника трансформатора
  • Тип оболочки 9 Трансформатор
  • Тип корпуса 9 Трансформатор
  • Тип корпуса 9 Трансформатор
  • Тип оболочки 9 Трансформатор
  • Тип оболочки 9 Трансформатор
  • Тип оболочки 9 Трансформатор
  • Трансформатор
Типы трансформаторов на основе его сердечника
  • Воздушный сердечник Трансформатор
  • Трансформатор с ферромагнитным / железным сердечником
Типы трансформаторов на основе Преобразователь Большой000000
    Распределительный трансформатор
  • Малый силовой трансформатор
  • Знаковый осветительный трансформатор
  • Управляющий и сигнальный трансформатор
  • Газоразрядная лампа Трансформатор
  • Звонящий трансформатор
  • Инструментальный трансформатор
  • Трансформатор постоянного тока
  • Серия Трансформатор для уличного освещения

Похожие сообщения: Разница между силовыми и распределительными трансформаторами?

Типы трансформаторов на основе изоляции и охлаждения
  • Трансформатор с воздушным или сухим воздушным охлаждением
  • Сухой тип с воздушным охлаждением
  • с масляным погружением, с автоматическим охлаждением (OISC) или ONAN (масло натуральное, воздушное натуральное)
  • с масляным погружением, комбинация с самоохлаждением и воздушной струей (ONAN)
  • с масляным погружением, с водяным охлаждением (OW)
  • с масляным погружением, принудительным масляным охлаждением
  • с масляным погружением, сочетание с автоматическим охлаждением и водяным охлаждением (ONAN + OW)
  • Принудительное масло с воздушным охлаждением (OFAC)
  • Принудительное масло с водяным охлаждением (FOWC)
  • Принудительное масло с автоматическим охлаждением (OFAN)
Типы измерительных трансформаторов

Связанные должности: Защита силовых трансформаторов и неисправности

Использование и применение трансформатора

Использование и применение трансформатора уже обсуждались в этом предыдущем посте.

Преимущества 3-фазного трансформатора над 1-фазным трансформатором

Ознакомьтесь с преимуществами и недостатками однофазного и трехфазного трансформатора здесь.

Похожие сообщения:

.
Что такое трансформатор, как они работают и разные типы трансформаторов

Если бы вы работали с электрическими приборами какое-то время, вы, вероятно, слышали о трансформаторе. Да, это те громоздкие громоздкие вещи, которые можно найти в углах улиц, которые издают случайные пугающие звуки и иногда выплевывают искры. Зарядное устройство вашего телефона также имеет своего рода маленький трансформатор, но намного, намного меньше и с совершенно другим механизмом.

Что такое трансформатор?

Трансформатор - это устройство, которое использует принципы электромагнетизма для преобразования одного напряжения или тока в другое.Он состоит из пары изолированных проводов, намотанных вокруг магнитопровода. Обмотка, к которой мы подключаем преобразовываемое напряжение или ток, называется первичной обмоткой, а выходная обмотка называется вторичной обмоткой.

Трансформаторы

бывают двух видов: повышающие, увеличивающие напряжение или ток, и понижающие, снижающие входное напряжение или ток. Например, трансформаторы в вашей микроволновой печи - это вторичный трансформатор, который используется для подачи около 2200 Вольт в вакуумную трубку в микроволновой печи.

Следует отметить, что трансформаторы работают только с переменным или переменным напряжением и не работают с постоянным током. Теперь мы узнаем почему.

Насколько важны трансформаторы в электрической системе?

Это было около 1856 года, когда два блестящих разума Никола Тесла и Томас Эдисон соперничали друг с другом. Это были времена, когда электричество и его применение, как светящиеся лампочки и запуск двигателя, были просто замечены. Это был Эдисон и его сотрудники, которые впервые обнаружили систему постоянного тока (постоянного тока), а затем спустя некоторое время Тесла разработал свою систему переменного тока (переменного тока).С тех пор оба пытались доказать, что их система более выгодна, чем другая.

К тому времени настало время для домов получать электричество. В то время как Эдисон был занят демонстрацией того, насколько опасен переменный ток с помощью электрического слона, Тесла и его команда придумали трансформаторы, которые сделали передачу электроэнергии намного проще и эффективнее. Даже сегодня трансформаторы играют жизненно важную роль в системе передачи. Давай узнаем почему.

Передача электроэнергии с высоким напряжением и низким током поможет нам уменьшить толщину проводов передачи и, следовательно, стоимость, а также повысить эффективность системы.По этой причине стандартная система передачи может находиться в диапазоне от 22 кВ до 66 кВ, в то время как некоторые генераторы на электростанции имеют выходное напряжение всего 11 кВ, а бытовому устройству переменного тока требуется только 220 В / 110 В. Так где же происходит это преобразование напряжения и кто это делает?

Ответ на вопрос - трансформаторы. От электростанции до вашего дома в системе будут установлены трансформаторы, которые будут либо повышать (увеличивать напряжение), либо понижать (уменьшать напряжение) напряжение для поддержания эффективности системы.Вот почему трансформаторы называются сердцем системы электропередачи. Мы узнаем больше о них в этой статье.

Символы трансформатора

Transformer symbols

Символ цепи для трансформатора - это просто две катушки индуктивности, соединенные рядом и имеющие один и тот же сердечник. Характер линии между двумя обмотками указывает тип используемого сердечника: пунктирная линия представляет феррит, две параллельные линии представляют многослойное железо, и ни одна линия не представляет воздушный сердечник.

Иногда число «выпуклостей» используется в качестве грубого индикатора функции трансформатора - меньше выпуклостей на одной стороне и больше на другой может означать, что первая сторона имеет меньшее число витков, чем другая.

Работа трансформатора

Чтобы поняли работу трансформатора , нам нужно вернуться в прошлое, в лабораторию Майкла Фарадея.

Майкла Фарадея, возможно, можно назвать отцом трансформатора, поскольку именно его эксперименты помогли нам понять электромагнетизм и разработать устройства, такие как двигатели и генераторы.

В конце 1800-х годов, когда было обнаружено, что электричество и магнетизм были связанными явлениями, была гонка, чтобы попытаться создать практическое устройство, которое могло бы использовать мощность магнитов для генерации электричества.

Фарадей обнаружил, что электричество можно генерировать, поднося магнит к катушке провода. Он обнаружил, что напряжение будет создаваться только при изменении магнитного поля, то есть если он перемещает катушку или магнит относительно другого.

В постоянном токе постоянный ток и магнитное поле. Поскольку поле стабильно и не изменяется, на вторичной обмотке нет напряжения, и трансформатор выглядит как обычная катушка резистивного провода к источнику питания. Поэтому трансформаторы не работают с постоянными токами.

Он также обнаружил, что, когда две катушки провода были расположены близко друг к другу, ток, протекающий в одной катушке, может индуцировать ток в другой катушке. Этот принцип называется взаимной индуктивностью и регулирует работу всех современных трансформаторов.

WORKING OF A TRANSFORMER

Как показано на рисунке, трансформатор состоит из двух обмоток, намотанных на магнитопровод.

Цель наличия сердечника состоит в том, что воздух не очень хорошо поддерживает магнитные поля, поэтому наличие магнитного сердечника увеличивает магнитное поле для определенного количества тока, протекающего через одну обмотку, что, в свою очередь, создает более сильный ток в другой , увеличивая общую эффективность устройства.

Когда ток проходит через первичное устройство, в сердечнике создается магнитное поле, которое в основном ограничивается сердечником.

Это магнитное поле проходит через середину вторичной обмотки и, следовательно, вызывает закон в другой по закону взаимной индукции.

Прелесть этой системы в том, что отношение входного напряжения к выходному напряжению - это просто отношение первичной и вторичной обмоток, суммируемое по следующей формуле:

Vout / Vin = Nsec / Npri

Где Vout - это выходное напряжение, Vin - это входное напряжение, Nsec - это число витков во вторичной обмотке, а Npri - это число витков в первичной обмотке.

Итак, если у вас есть два трансформатора, один с 100 витками на первичной и 1000 на вторичной, а другой с 10 витками на первичной и 100 витками на вторичной, вы можете рассчитать коэффициент витков, равный 1:10 для обоих, так они оба повышают напряжение до одного уровня.

Transformer Properties

Если мы более подробно рассмотрим пример, приведенный выше, первый трансформатор будет иметь большее сопротивление обмотки (поскольку используется больше проводов), а в некоторых случаях это может ограничить величину тока, который может потребляться от трансформатора.Это свойство называется сопротивлением обмотки, но в большинстве случаев оно не имеет большого значения, поскольку используемый медный провод обычно имеет низкое сопротивление.

Еще одна вещь, которую вы заметили, это то, что нет прямой электрической связи между первичной и вторичной обмотками. Это называется гальванической развязкой и может быть очень полезным, как мы увидим.

Глядя на каждую из обмоток трансформатора, мы видим, что они построены так же, как индукторы - катушка проволоки, намотанная на магнитный сердечник - и также имеют индуктивность.

Эта индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, определяемому по этой формуле:

Lpri / Lsec = Npri2 / Nsec2

Где Lpri - индуктивность первичной обмотки, Lsec - индуктивность вторичной обмотки, Npri - число витков первичной обмотки, а Nsec - число витков вторичной обмотки.

Константа пропорциональности для данного ядра может быть найдена в таблице и обычно указывается в единицах мкГн / оборот2.Точное значение зависит от типа и размера ядра.

Предположим, у вас есть сердечник трансформатора со спецификацией 1 мкГн / оборот2. Если вы намотаете одну обмотку на этот сердечник, то индуктивность будет значением константы, умноженной на число оборотов в квадрате, в данном случае 1. Таким образом, индуктивность этой одной обмотки будет равна 1 мкГн. Если вы намотаете другую обмотку с 10 витками на том же сердечнике, то индуктивность будет:

(1 мкГн / оборот2) * (10 витков) 2 = 100 мкГн

Поскольку обмотки имеют индуктивность, они обеспечивают импеданс для сигналов переменного тока, определяемых по формуле:

XL = 2π * f * L

Где XL - импеданс в омах, f - частота в омах, а L - индуктивность в Генри.

Допустим, вы хотите сконструировать трансформатор, который потребляет 3 А при 220 В переменного тока при 50 Гц, что является стандартной частотой линии электропередачи. Тогда полное сопротивление первичного элемента должно составлять 73,3 Ом по закону Ома. Теперь, когда мы знаем требуемое полное сопротивление и частоту, мы можем изменить формулу, чтобы определить индуктивность, необходимую для обмотки:

L = (XL) / (2π * f)

Подставляя значения, мы находим, что необходимая индуктивность будет 233 мГн.

Используя эту информацию и значение µH / витков2 из таблицы, мы можем рассчитать обмотки, необходимые для получения требуемой индуктивности.

Предположим, что значение равно 50 мкГн / виток2, тогда мы можем изменить формулу, чтобы узнать индуктивность:

transformer number of turns

Где N - это число витков, L - необходимая индуктивность, а член t2 / µH - это только обратное значение таблицы.

Применяя наши значения в формуле, мы получаем необходимое число оборотов 2158. Таким образом, как вы можете видеть, один раз освоив формулы, вы можете разработать трансформаторы практически для любого применения!

Строительство трансформаторов

Для тех, кому нужно намотать свои собственные трансформаторы, знание конструкции трансформаторов является необходимым.

Трансформатор состоит из нескольких основных компонентов:

1.BOBBIN:

TRANSFORMER BOBBINS

Бобина - это базовый каркас для любых трансформаторов. Он обеспечивает катушку для намотки обмоток, а также удерживает сердечник на месте. Обычно он состоит из термостойкого пластика. Иногда он также содержит металлические штырьки, на которые можно припаять концы обмоток, например, если вы хотите прикрепить их к печатной плате.

2.CORE

Это, наверное, самая важная часть трансформатора.Как показано на рисунке, ядра могут быть разных форм и размеров. Именно магнитные свойства сердечника определяют электрические свойства трансформатора, который построен вокруг сердечника.

3. ЗНАКИ

COPPER WIRE

Хотя это может показаться тривиальной вещью, провод, используемый в конструкции, так же важен, как и любой другой аспект. Обычно используется сплошная эмалированная медная проволока, так как изоляция прочная и тонкая, поэтому не теряется пространство из-за пластиковых изоляционных оболочек.

Применение трансформаторов

1. КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА СЕТИ

Это, пожалуй, самое распространенное применение для трансформаторов - снижение напряжения сети для низковольтных приборов. Вы можете даже найти такие вещи внутри, как микроволновые печи, старые телевизоры и блоки питания из кирпича. Эти трансформаторы имеют железные сердечники, которые обеспечивают превосходную проницаемость, но делают их громоздкими и несколько менее мощными, чем другие типы.

Они обозначены как 12-0-12 или 6-0-6 с тремя вторичными проводами. Это означает, что внешние два провода имеют выходное напряжение 12 В переменного тока, если вы сделаете центральный провод заземлением. Если вы измеряете через обе обмотки 12 В, вы получите среднеквадратичное значение 24 В переменного тока. Это дает вам гибкость в том, как вы можете использовать трансформатор.

2. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ РЕЖИМА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

SMPS BOARDS

Это очень особый тип источников питания, которые используют вход постоянного тока и выдают выход постоянного тока.У них найдены все современные телефонные зарядные устройства. Трансформаторы, используемые в этих блоках питания, больше похожи на индукторы с небольшим числом витков и ферритовые сердечники со средней и высокой проницаемостью. Напряжение постоянного тока прикладывается к «первичной» в течение короткого времени, так что ток возрастает до определенного уровня и сохраняет некоторую магнитную энергию в сердечнике. Затем эта энергия передается на вторичную обмотку при более низком напряжении, поскольку она имеет меньшее число витков. Они работают на высоких частотах и ​​достигают превосходной эффективности и очень малы.

3. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИЯ

Это специальные трансформаторы с соотношением витков 1: 1, поэтому входное и выходное напряжения одинаковы. Они используются для отсоединения приборов от электросети. Поскольку сеть заземлена, прикосновение даже к одному проводу может привести к поражению электрическим током, поскольку обратный путь буквально является землей. Использование изолирующих трансформаторов «отключает» прибор от заземления, поскольку трансформаторы гальванически развязаны.

4. КОНВЕРСИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

Большинство стран мира используют 220 В переменного тока в качестве стандартного напряжения питания, но некоторые страны, такие как США, используют 110 В переменного тока. Это означает, что некоторые устройства, такие как блендеры, не могут работать во всех странах. Для этой цели мы можем использовать трансформаторы, которые преобразуют 110 В в 220 В или наоборот, чтобы обеспечить возможность использования приборов в любой стране.

5. Сопоставление импеданса

RF TRANSFORMERS

Это специальные виды трансформаторов, которые используются для согласования полного сопротивления источника и нагрузки.Они видят широкое применение в радиочастотных и аудио схемах.

Коэффициент витков равен корню квадратному из источника и импеданса нагрузки.

6. АВТОТРАНСФОРМЕР

AUTOTRANSFORMER

Это трансформатор особого типа, который имеет только одну обмотку с выходом «отвода», который образует вторичную обмотку. Обычно этот отвод является переменным, и поэтому вы можете изменять выходное переменное напряжение, как делитель напряжения.

Заключение

Трансформаторы являются полезными устройствами, и обучение их проектированию и работе с ними может оказаться очень полезным! Хотя мы рассмотрели основы здесь, проектирование трансформатора с нуля - это то, что можно обсудить в другой целой статье, поэтому давайте рассмотрим это в другой раз.Так что теперь, когда вы снова увидите трансформатор, вы поймете, почему он там и как он работает.

типов трансформаторов | ECE Tutorials

[ezcol_1third id = ”” class = ”” style = ””] [pageids 1] [/ ezcol_1third]

[ezcol_2third_end id = ”” class = ”” style = ””]

Типы трансформаторов

Трансформаторы классифицируются на основе уровней напряжения, используемого сердечника, расположения обмоток, места использования и установки и т. Д.

Трансформаторы на основе уровней напряжения

Трансформаторы классифицируются как повышающие и понижающие трансформаторы как отношения напряжения от первичной к вторичной.Это широко используемые типы трансформаторов для всех применений. Здесь важно помнить, что не будет никакой разницы в первичной и вторичной энергии. То есть если напряжение на вторичной стороне высокое, то ток, потребляемый от вторичной обмотки, будет низким, так что мощность будет такой же. То же, что и в обратном случае, когда напряжение низкое, потребляемый ток будет высоким.

[/ ezcol_2third_end]

Повышающий трансформатор

Как следует из названия, вторичное напряжение повышается с коэффициентом по сравнению с первичным напряжением.Это достигается путем увеличения числа витков катушки во вторичной обмотке, как показано на рисунке.

Step-Up-Transformer

повышающий трансформатор

На электростанции этот трансформатор используется в качестве соединительного трансформатора генератора к сети. То есть Генерируемое на низкое напряжение должно быть соответствующим образом усилено для подключения к высоковольтной сети.

Трансформатор понижающий

В этом трансформаторе напряжение понижается на вторичной обмотке от высоковольтной первичной обмотки, так что оно называется понижающим трансформатором.Обороты обмотки будут высокими на первичной стороне, а на вторичной стороне будут меньше.

Step-Down-Transformer

понижающий трансформатор

На электростанции использование этого трансформатора очень велико, когда сетевое питание отключается и передается соответствующим вспомогательным устройствам во время запуска электростанции. После запуска установки необходимо понижение напряжения, когда вспомогательное оборудование будет работать при низком напряжении по сравнению с генерируемым напряжением.

В распределении также широко используется понижающий трансформатор для преобразования высокого напряжения сети в низкое напряжение, которое можно использовать в домашних условиях.

Трансформатор на основе основной среды

Трансформаторы подразделяются на воздушный сердечник и железный сердечник по этой классификации. То есть среда помещается между первичным и вторичным воздухом в трансформаторе с воздушным сердечником и железом в трансформаторе с железным сердечником.

Воздушный сердечник трансформатор

Air-Core-Transformer

Air-Core-Transformer

Первичная и вторичная обмотки намотаны на немагнитную полосу, где связь между первичной и вторичной обмотками проходит через воздух.Эффект взаимной индуктивности меньше в воздушном сердечнике по сравнению с железным сердечником, то есть сопротивление, создаваемое генерируемому потоку, высоко в воздушной среде, где, как и в железном сердечнике, оно меньше. Но гистерезис и потери на вихревые токи, которые являются доминирующими в типе с железным сердечником, меньше или полностью устраняются в трансформаторе с воздушным сердечником.

Железный сердечник трансформатора

iron core transformer

железный сердечник трансформатора

Две обмотки намотаны на железных пластинах, которые обеспечивают идеальный путь сцепления с генерируемым потоком.Благодаря проводящим или магнитным свойствам утюга он меньше сопротивляется потоку сцепления. Это широко используемые трансформаторы, эффективность которых выше, чем у трансформаторов с воздушным сердечником.

Трансформатор на основе обмоток

Авто Трансформатор

Auto Transformer

Автотрансформатор

Нормальные трансформаторы имеют две обмотки, размещенные на двух разных сторонах, то есть первичную и вторичную, но в автотрансформаторе обе обмотки, которые являются первичной и вторичной обмотками, связаны друг с другом как физически, так и магнитно.Существует одна общая обмотка, которая образует как первичную, так и вторичную обмотку, в которой напряжение изменяется при изменении положения вторичного постукивания по корпусу катушки.

Трансформатор на основе использования

Трансформаторы используются для выполнения многих функций в соответствии с необходимостью. Они классифицируются как силовой трансформатор, измерительный трансформатор, защитный трансформатор и распределительный трансформатор.

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор power transformer

Силовые трансформаторы имеют большие размеры и используются для приложений с высокой мощностью передачи, где напряжение передачи превышает 33 кВ.Он используется в генераторной станции и подстанции передачи. Высокий уровень изоляции.

Распределительный трансформатор

distribution transformer

распределительный трансформатор

Используется для распределения электрической энергии при низком напряжении менее 33 кВ в промышленных целях и 440 В - 220 В в бытовых целях. Он работает с низкой эффективностью при 50-70%, небольшим размером, прост в установке, имеет низкие магнитные потери и не всегда полностью загружен.

Измерительный трансформатор

potential-transformer

потенциальный трансформатор

Они используются для измерения некоторых электрических величин, таких как напряжение, ток и т. Д.Как следует из их названия, они классифицируются как потенциальные трансформаторы, трансформаторы тока и т. Д.

Защитные трансформаторы

Current Transformer

Трансформатор тока

Эти типы трансформаторов используются для защиты компонентов. Основное различие между измерительными и защитными трансформаторами заключается в точности, то есть защитные трансформаторы должны быть более точными по сравнению с измерительными трансформаторами.

Трансформаторы по месту использования

Они классифицируются как внутренние и наружные трансформаторы.Внутренние трансформаторы покрыты надлежащей крышей, как в перерабатывающей промышленности. Наружные трансформаторы распределительного типа, которые размещаются на подстанциях и т. Д.

outdoor transformer

открытый трансформатор

indoor transformer Внутренний трансформатор

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *