Как работает трансформатор преобразование тока

Преобразование переменного тока

Переменный ток выгодно отличается от постоянного тока тем, что он хорошо поддается трансформированию, т. е. преобразованию тока относительно высокого напряжения в ток более низкого напряжения, или наоборот. Трансформаторы позволяют передавать переменный ток по проводам на большие расстояния с малыми потерями энергии. Для этого переменное напряжение, вырабатываемое на электростанциях генераторами, с помощью трансформаторов повышают до напряжения в несколько сотен тысяч вольт и «посылают» по линиям электропередачи (ЛЭП) в различных направлениях. С повышением напряжения уменьшается сила тока в ЛЭП при одной и той же передаваемой мощности, что и приводит к снижению потерь и позволяет применять провода меньшего сечения. В городах и селах на расстоянии сотен и тысяч километров от электростанций это напряжение понижают трансформаторами до более низкого, которым и питают лампочки освещения, электродвигатели и другие электрические приборы.

Трансформаторы широко применяют и в радиотехнике.

Схематическое устройство простейшего трансформатора показано на рис. 1. Он состоит из двух катушек из изолированного провода, называемых обмотками, насаженных на магнитопровод, собранный из пластин специальной, так называемой трансформаторной стали. Обмотки трансформатора изображают на схемах так же, как катушки индуктивности, а магнитопровод — линией между ними.

Рис. 1.Трансформатор с магнитопроводом из стали:
а — устройство в упрощенном виде; б — схематическое изображение

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток, текущий по одной из обмоток трансформатора, создает вокруг нее и в магнитопроводе переменное магнитное поле. Это поле пересекает витки другой обмотки трансформатора, индуцируя в ней переменное напряжение той же частоты. Если к этой обмотке подключить какую-либо нагрузку, например лампу накаливания, то в получившейся замкнутой цепи потечет переменный ток — лампа станет гореть.

Обмотку, к которой подводится переменное напряжение, предназначаемое для трансформирования, называют первичной, а обмотку, в которой индуцируется переменное напряжение — вторичной.

Напряжение, которое получается на концах вторичной обмотки, зависит от соотношения чисел витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке приблизительно равно напряжению, подведенному к первичной обмотке. Если вторичная обмотка трансформатора содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее меньше, чем напряжение, подводимое к первичной обмотке. И наоборот, если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подводимого к первичной обмотке. В первом случае трансформатор будет понижать, во втором повышать переменное напряжение.

Напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, можно довольно точно подсчитать по отношению чисел витков обмоток трансформатора: во сколько раз она имеет большее (или меньшее) число витков по сравнению с числом витков первичной обмотки, во столько же раз напряжение на ней будет больше (или меньше) по сравнению с напряжением, подводимым к первичной обмотке.

Так, например, если одна обмотка трансформатора имеет 1000 витков, а вторая 2000 витков, то, включив первую обмотку в сеть переменного тока с напряжением 220 В, мы получим во второй обмотке напряжение 440 В — это повышающий трансформатор. Если же напряжение 220 В подвести к обмотке, имеющей 2000 витков, то в обмотке, содержащей 1000 витков, мы получим напряжение 110 В — это понижающий трансформатор. Обмотка, имеющая 2000 витков, в первом случае будет вторичной, а во втором случае — первичной.

Но, пользуясь трансформатором, не стоит забывать о том, что мощность тока (Р = U·I), которую можно получить в цепи вторичной обмотки, никогда не превышает мощности тока первичной обмотки. Это значит, что получить от вторичной обмотки одну и ту же мощность можно, повышая напряжение и уменьшая ток, либо потребляя от нее пониженное напряжение при увеличенном токе. Следовательно, повышая напряжение мы проигрываем в значении тока, а выигрывая в значении тока, обязательно проигрываем в напряжении.

Для питания радиоаппаратуры от сети переменного тока часто используют трансформаторы с несколькими вторичными обмотками с различным числом витков. С помощью таких трансформаторов, называемых сетевыми, или трансформаторами питания, получают несколько напряжений, питающих разные цепи.

Наибольшая мощность тока, которая может быть трансформирована, зависит от размера магнитопровода трансформатора и диаметра провода, из которого выполнены обмотки. Чем больше объем магнитопровода, тем большая мощность тока может быть трансформирована. Практически же в трансформаторе всегда бесполезно теряется часть мощности. Поэтому мощность в цепи вторичной обмотки (или сумма мощностей, получаемых от всех вторичных обмоток) всегда несколько меньше мощности, потребляемой первичной обмоткой.

Если, однако, в первичной обмотке трансформатора течет пульсирующий ток, то во вторичной обмотке будет индуцироваться переменное напряжение, частота которого равна частоте пульсаций тока в первичной обмотке. Это свойство трансформатора используется для индуктивной связи между разными цепями, разделения пульсирующего тока на его составляющие и ряда других целей, о которых разговор будет впереди.

Все трансформаторы со стальными магнитопроводами и магнитопроводами из железоникелевых сплавов (пермаллоя) называют низкочастотными трансформаторами, так как они пригодны только для преобразования переменного напряжения низкочастотного диапазона. На схемах низкочастотные трансформаторы обозначают буквой Т, а их обмотки римскими цифрами.

Принцип действия высокочастотных трансформаторов, предназначаемых для трансформации колебаний высокой частоты, также основан на электромагнитной индукции. Они могут быть как с сердечниками, так и без сердечников. Их обмотки (катушки) располагают на одном или разных каркасах, но обязательно близко одну к другой (рис. 2).

Рис. 2.Высокочастотные трансформаторы без сердечников (слева катушки трансформатора с общим каркасом; справа — катушки трансформатора на отдельных каркасах; в центре обозначение на схемах)

При появлении тока высокой частоты в одной из катушек вокруг нее возникает быстропеременное магнитное поле, которое индуцирует во второй катушке напряжение такой же частоты. Как и в низкочастотных трансформаторах, напряжение во вторичной катушке зависит от соотношения чисел витков в катушках.

Для усиления связи между катушками в высокочастотных трансформаторах используют сердечники в виде стержней или колец (рис. 3), представляющие собой спрессованную массу из неметаллических материалов. Их называют магнитодиэлектрическими или высокочастотными сердечниками.

Рис 3.Высокочастотные трансформаторы с магнитодиэлектрическими сердечниками (слева — со стержневым, справа с кольцевым (тороидальным) сердечником)

Магнитодиэлектрический сердечник высокочастотного трансформатора независимо от его конструкции и формы обозначают на схемах так же, как магнитопровод низкочастотного трансформатора, — прямой линией между катушками, а обмотки, как и катушки индуктивности, — латинскими буквами L.

---

Режимы работы трансформатора. Описание режима холостого хода и КЗ

Трансформаторы за время эксплуатации работают в разных режимах. Но не все они одинаково сказываются на сроке службы электромагнитного оборудования. Режимы работы силового трансформатора зависят от его нагрузки, напряжения обмоток, температуры масла и обмоток, условий окружающей среды и других параметров.

Режимы работы трансформатора:

• нормальный;
• перегрузочный;
• аварийный.

Нормальные режимы работы трансформатора

К ним относятся номинальный, оптимальный, режим холостого хода и режим параллельной работы.

Номинальный и оптимальный режим

Еще эти режимы трансформатора называют рабочими. Потому что при них напряжение и ток близки к номинальным (на которые рассчитано оборудование) условиям.

Номинальный режим – это когда ток и напряжение на первичной обмотке соответствуют номинальным показателям. Но на деле трансформатор редко работает в таких условиях. Потому что в сети происходят постоянные колебания нагрузки. При таком режиме трансформатор работает исправно.

Но коэффициент полезного действия (КПД) оборудования не достигает максимума.

Оптимальный режим – это режим, при котором трансформатор имеет максимальный КПД. Как правило, максимальные КПД трансформатор показывает под нагрузкой 50-70% от номинальной. Современные силовые трансформаторы работают с КПД 90% и выше.

На деле большинство трансформаторов не работают в одном и том же режиме. Потому что нагрузка в сети непостоянная. 

Холостой режим трансформатора

При режиме холостого хода на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение, а вторичная обмотка не подключена к сети потребителя электроэнергии. В таком режиме КПД равен 0.

На холостом ходу силового трансформатора определяют коэффициент трансформации, мощность потерь в металле и параметры намагничивающей ветви схемы замещения. Для таких измерений на первичную обмотку трансформатора пускают электрический ток номинального напряжения.

А для трансформатора напряжения режим холостого хода является рабочим.

Режим параллельной работы

Два трансформатора устанавливаются в сетях, питающих энергией потребителей первой и второй категории. Важно подключить трансформаторы так, чтобы ни один из них не испытывал перегрузки.

Для этого у трансформаторов:

• должны быть одни и те же группы соединений обмоток;
• коэффициенты трансформации не должны отличаться больше, чем на 0,5 %;
• номинальные мощности должны соотноситься не более, чем один к трем;
• напряжения короткого замыкания должны различаться не более, чем на 10 %;
• должна выполняться фазировка трансформаторов.

Перегрузочный режим

Трансформатор испытывает перегрузки при воздействии нагрузок и температур выше допустимой нормы. Для каждой модели эти показатели свои. Производители силовых трансформаторов предусматривают возможность работы оборудования в условиях перегрузки. Но если устройство испытывает их продолжительное время или регулярно – это уменьшает срок службы оборудования. Допустимые перегрузки описаны в стандартах. Например, для масляных трансформаторов разработан ГОСТ 14209-97.   

Аварийный режим

Трансформатор находится в аварийном режиме, если на него воздействует электрический ток, который сильно превосходит номинальные величины. Дальше давать работать оборудованию нельзя. Как правило, в трансформаторах существуют автоматические выключатели. Они отключают питание оборудования.

Признаки аварийного режима:

• громкий и неритмичный шум и треск в баке трансформатора;
• повышение температуры рабочей части трансформатора;
• утечка трансформаторного масла.

Часто аварийный режим возникает из-за короткого замыкания во вторичной обмотке. Исключение – трансформаторы тока и сварочные трансформаторы. Для них режим короткого замыкания является рабочим.

Напряжение во время короткого замыкания (КЗ) – это еще и важный показатель, который влияет на эксплуатацию трансформатора. Его измеряют в процентах. Для трансформаторов со средним показателем мощности напряжение КЗ составляет 5-7%, а для более мощных – 6-12 %.

Важно не допускать работы трансформатора в аварийном режиме вообще и ограничивать его перегрузки. В этом случае оборудование прослужит вам заявленный производителем срок.

Как работает трансформатор напряжения? | Проект Заряд

Для начала стоит отметить, что представляет собой трансформатор. Это электромагнитный статический механизм, который предназначен для преобразования напряжения, задействованного в сетях переменного тока. В данном случае речь может идти как о повышении, так и о понижении напряжения.

Кстати, впервые идея трансформации переменного тока, а затем уже и первая модель трансформатора появились в 1876 году благодаря русскому ученому П.Н.Яблочкину, который спустя еще десять лет предложил миру передавать электроэнергию на более длинные расстояния, используя при этом высокое напряжение переменного тока.

 

Что представляет собой трансформатор?

 

Трансформатор напряжения – это устройство, в котором на сердечник намотаны две обмотки. Первая (первичная) подключается к источнику энергии с напряжением, а ко второй (вторичной) подсоединяется потребитель с напряжением. Кстати, сердечник трансформатора собран из пластин электротехнической высококачественной стали.

В процессе протекания тока от источника энергии по первичной обмотке в сердечнике возникает переменный магнитный поток, который создает во вторичной обмотке электродвижущую силу. Стоит отметить, что трансформатор работает в режиме, который близок к режиму холостого хода. Это происходит из-за того, что сопротивление реле и параллельных катушек приборов довольно-таки значительное, а ток, который ими потребляется, достаточно невелик. Кроме того, отношение напряжений на первичной и вторичной обмотке при холостом ходе, на котором работает трансформатор, приблизительно равны отношению числа витков обмоток. Это отношение принято называть коэффициентом трансформации, и сегодня данный коэффициент является одним из важнейших параметров любого трансформатора напряжения.

Подводя итог вышесказанному, следует сказать, что токи в обмотках обратно пропорциональны их напряжениям, а значит, и числу возможных витков. Значит, обмотка с более высоким напряжением имеет большее число витков, а потому изготавливается из провода меньшего сечения. Обмотка с низким напряжением, наоборот, имеет меньшее число витков, а ее провод обладает большей площадью сечения. Существует также такой параметр, как угловая погрешность трансформатора. Для ее уменьшения принято уменьшать число витков первичной обмотки, а для компенсации нужно применять специальные компенсирующие обмотки.

 

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Измерительные трансформаторы тока и напряжения применяются совместно с измерительными приборами для расширения их пределов измерения.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительный трансформатор напряжения представляет собой понижающий трансформатор с таким отношением витков w₁/w₂, чтобы при U₁ = U_сети; U₂ = 100 В.

Во вторичную цепь включаются вольтметры, частотомеры, обмотки напряжения ваттметров, счетчиков и фазометров. Так как электрическое сопротивление этих приборов велико (порядка 1000 Ом), то трансформаторы напряжения работают в режиме, близком к холостому ходу. Такой режим связан с большими магнитными потерями, а это, в свою очередь, приводит к увеличению размеров магнитопровода и устройству специального масляного охлаждения.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Измерительные трансформаторы тока

Измерительные трансформаторы тока применяются для включения в сеть амперметров, обмоток тока ваттметров, счетчиков и фазометров.

Первичная обмотка трансформатора тока выполняется из провода большого поперечного сечения и включается в цепь последовательно.

Вторичная обмотка выполняется всегда на ток I₂ = 5А. Рабочий режим трансформатора тока близок к короткому замыканию, поэтому размеры магнитопровода у него значительно меньше, чем у трансформатора напряжения.

Эксплуатация измерительных трансформаторов

Для определения напряжения или тока в цепи необходимо показания приборов умножить на коэффициент трансформации измерительных трансформаторов. В целях безопасности нельзя оставлять вторичную обмотку трансформатора тока разомкнутой, если первичная включена в сеть. В этом режиме напряжение U₂ возрастает до нескольких тысяч вольт.

Разновидностью измерительного трансформатора тока являются токоизмерительные клещи с разъемным магнитопроводом, где роль первичной обмотки выполняет сам провод, по которому течет измеряемый ток.

Что такое трансформатор, из чего состоит и как работает | Энергофиксик

Трансформатор — это главнейший элемент всей энергосистемы, который позволяет преобразовывать напряжение и за счет этого передавать энергию на значительное расстояние. В этой статье я расскажу, как устроен трансформатор и каким образом он работает.

Что такое трансформатор

Для начала давайте узнаем определение. Трансформатор – это статическое электромагнитное изделие, предназначенное для трансформирования переменного электрического тока одного напряжения и частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Функционирование абсолютно любого трансформатора базируется на таком явлении, как электромагнитная индукция.

Для чего необходим трансформатор

Область использования трансформаторов очень широка. Так, например, они принимают непосредственное участие при транспортировке электричества на значительные дистанции.

Генераторы вырабатывают напряжение довольно низкое от 10 до 18 киловольт, которое невозможно передать на значительные расстояния (без значительных потерь на нагрев проводников). Поэтому рядом с генерирующими мощностями и устанавливают повышающие трансформаторы, которые увеличивают напряжение до 110 кВ, 220 кВ, 500 кВ, 750 кВ и даже 1150 кВ и уже такое напряжение вполне возможно передавать при минимальных потерях на значительные расстояния.

И уже возле непосредственного потребителя устанавливаются понижающие трансформаторы, оные преобразуют повышенное напряжение в привычные для нас 380 В и 220 В.

Кроме силовых трансформаторов так же распространены трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и импульсные трансформаторы.

Как работает трансформатор

Трансформаторы бывают как однофазного исполнения, так и многофазные с одной и более обмоток. Для понимания каким образом он работает, давайте рассмотрим самый простой вариант, а именно однофазный трансформатор.

Итак, трансформатор выполнен из следующих деталей: металлический сердечник и две обмотки, которые гальванически развязаны.

Обмотка, именуемая первичной, подсоединяется к источнику переменного тока, а вторая обмотка (именуемая вторичной) подсоединяется непосредственно к нагрузке.

В подсоединенной к генератору первичной обмотке протекает ток I1, этот процесс порождает поток Ф, оный проходя через обмотки, и формирует ЭДС.

В случае если ко вторичке не подсоединена нагрузка, то подобный режим функционирования трансформатора именуется как режим холостого хода. Если же потребитель подключен, то во вторичной обмотке начинает течь ток I2, формирующийся под воздействием наведенной ЭДС

Причем величина ЭДС имеет прямую связь с количеством витков в обмотках.

Таким образом, изменяя количество витков в обмотках трансформатора, происходит регулирование напряжения для потребителя на вторичной обмотке.

Потери энергии в трансформаторе

Невзирая на высокий КПД трансформатора, он не считается идеальным и в нем непременно присутствуют потери, оные выражаются в нагреве самого трансформатора.

Примечание. Эталонным трансформатором считает тот, в котором отсутствуют всякие потери, и получается, что мощность первичной обмотки совпадает с мощностью вторичной обмотки.

Так в трансформаторах малой мощности потери на нагрев минимальны и поэтому отвод выделяющегося тепла осуществлен за счет естественной воздушной конвенцией. Подобные трансформаторы еще именуются сухими.

В тех изделиях, где обдув воздухом малоэффективен, применяется охлаждение с применением трансформаторного масла. Здесь трансформатор погружается в специализированный бак залитый маслом и во время работы тепло от трансформатора переходит к маслу, которое рассеивает его через внешний кожух. При этом так же в мощных трансформаторах используется принудительный обдув, охлаждающий радиаторы с маслом.

Заключение

Мы рассмотрели самый простой трансформатор, который позволяет понять сам принцип работы этого изделия. Если статья оказалась вам интересна, то оцените ее лайком и спасибо за ваше внимание!

Трансформатор напряжения НТМИ-10 | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Счетчики электрической энергии, установленные в электроустановках напряжением 10 (кВ), подключаются через измерительные трансформаторы напряжения и трансформаторы тока (вот пример).

В данной статье я хотел бы остановиться на измерительных трансформаторах напряжения и более подробно рассказать Вам про конструкцию и схему подключения трехфазного трансформатора напряжения НТМИ-10.

Помимо трехфазных трансформаторов НТМИ-10, у нас на предприятии установлены и однофазные трансформаторы типа НОМ-10 и ЗНОЛ.06-10, но о них я расскажу Вам в следующий раз — подписывайтесь на рассылку новостей сайта, чтобы не пропустить выход новых статей.

Внешний вид трансформатора НТМИ-10:

Расшифровка НТМИ-10:

• Н — трансформатор напряжения
• Т — трехфазный
• М — масляный (естественное масляное охлаждение)
• И — измерительный с дополнительной обмоткой для контроля изоляции (КИЗ)
• 10 — класс напряжения

Трансформаторы напряжения (ТН) необходимы для снижения уровня высокого напряжения 10 (кВ) до стандартного значения 100 (В). Таким образом, мы изолируем вторичные цепи напряжения от первичных цепей 10 (кВ).

По принципу работы трансформаторы напряжения (ТН) аналогичны обычным силовым понижающим трансформаторам. Они имеют стандартные коэффициенты трансформации в зависимости от уровня первичного напряжения сети: 10000/100 (В), 6000/100 (В), 3000/100 (В), 500/100 (В) и т.д.

Коэффициент ТН указывается через дробь: в числителе — номинальное значение первичного напряжения, а в знаменателе — номинальное значение вторичного напряжения.

В нашем примере у НТМИ-10 коэффициент трансформации равен 10000/100 (В). Это значит, что трансформатор напряжения предназначен для работы в сети напряжением 10 (кВ) и имеет коэффициент трансформации 100. Хотел бы напомнить, что этот коэффициент нужно учитывать при вычислении расчетного коэффициента счетчика электроэнергии.

Независимо от того, какой измерительный трансформатор напряжения у Вас установлен — вторичное напряжение у него должно быть всегда 100 (В).

Ко вторичным цепям подключаются различные измерительные приборы, устройства релейной защиты, автоматики и сигнализации: киловольтметры, счетчики электрической энергии, приборы для измерения мощности (ваттметры, варметры), различные преобразователи напряжения и мощности, реле контроля напряжения, реле защиты минимального напряжения, пусковые органы АВР, блоки регулирования напряжения (РКТ) и управления ступенями переключающих устройств РПН силовых трансформаторов и т. д.

 

Технические характеристики НТМИ-10

Основные технические характеристики НТМИ-10 (1967 года выпуска) указаны на его бирке:

Как видите, один и тот же трансформатор может работать с разными классами точности, правда для каждого класса точности определена его номинальная вторичная нагрузка (мощность).

Рассматриваемый НТМИ-10 предназначен для питания расчетных счетчиков коммерческого учета, а значит должен работать в классе точности 0,5 (ПУЭ, п.1.5.16):

Напомню, что класс точности расчетных счетчиков для потребителей мощностью до 670 (кВт) при напряжении 10 (кВ) должен быть не ниже 1,0.

Для работы трансформатора напряжения в классе точности 0,5 его номинальная нагрузка (мощность) не должна превышать 120 (ВА). Но в связи с массовым переходом от индукционных счетчиков к электронным (читайте статью о преимуществах и недостатках того или иного типа) я столкнулся со следующей проблемой.

У электронных счетчиков потребляемая мощность в несколько раз меньше, чем у индукционных, поэтому трансформатор напряжения получился не перегружен, а наоборот — не загружен, что отрицательно сказывается на его погрешности. В методике измерений МИ 3023-2006, п.3 говорится, что фактическая мощность трансформатора напряжения должна быть в пределах от 25% до 100% от его номинальной мощности. Читайте статью о том, как после замены счетчиков я производил измерение фактической мощности трансформатора напряжения, и что нужно делать, чтобы нагрузить ТН для работы в нужном классе точности.

Так, что не забывайте об этом.

Максимальная предельная мощность — это предельная мощность трансформатора, которая в несколько раз превышает номинальную мощность, но при которой трансформатор может работать с допустимым нагревом обмоток.

Остальные характеристики приведены ниже:

• схема и группа соединений обмоток — У_н/У_н — 0 (У_н/У_н -12)
• режим работы — продолжительный
• температура эксплуатации от -45°С до +40°С (исполнение У3)
• срок службы — не менее 20 лет (по факту уже более 47 лет)
• масса 190 (кг)

Устройство и конструкция НТМИ-10

Рассмотрим конструкцию трансформатора напряжения НТМИ-10.

Пришел очередной срок поверки трансформатора напряжения НТМИ-10, установленного в ячейке ТН-2 сек. распределительной подстанции 10 (кВ). Мы пригласили метрологов и по результатам поверки данный НТМИ-10 был забракован по причине повышенной погрешности при работе в классе точности 0,5.

Данный трансформатор пришлось демонтировать с ячейки, а на его место установить новые однофазные 3хЗНОЛ.06-10. Об этом я еще расскажу Вам в ближайшее время.

Ну раз демонтировали НТМИ-10 с ячейки, то это и стало поводом для написания подробной статьи о нем.

Бак трансформатора НТМИ-10 имеет круглую форму и сварен из листовой стали (на фотографии ниже виден сварной шов).

Для его транспортировки имеются специальные крюки, приваренные к баку трансформатора.

На крышке бака расположены 3 высоковольтных ввода (А, В , С), нулевой вывод первичной обмотки (О), выводы вторичных обмоток (основной и дополнительной), пробка для заливки (доливки) масла.

Вводы трансформатора состоят из фарфоровых проходных изоляторов.

Пробка для заливки трансформаторного масла имеет мерную пластину для контроля его уровня в баке.

Внизу бака имеется пробка для слива или отбора масла для испытаний на пробой и проведения химического анализа.

Сливную пробку и крышку бака трансформатора можно опломбировать.

Кстати, наша ЭТЛ занимается испытанием трансформаторного масла на пробой, что подтверждается нашим решением. Для этого у нас имеется специальная установка — АИМ-90.

С другой стороны от сливной пробки находится болт для заземления корпуса трансформатора.

Активная часть трансформатора состоит из пятистержневого магнитопровода броневого типа, собранного из пластин электротехнической холоднокатанной стали. Обмотки (А, В, С) насажены на средние стержни магнитопровода. Свободные по краям стержни необходимы для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности.

 

Схема подключения НТМИ-10

Схему подключения трансформатора напряжения НТМИ-10 рассмотрим на этой же распределительной подстанции, только на соседней ячейке ТН-1 сек, где установлен аналогичный НТМИ-10.

Однолинейная принципиальная схема:

Питание первичной обмотки НТМИ-10 осуществляется со сборных шин 10 (кВ) через шинный разъединитель.

Как видите, цветовая маркировка шин полностью соблюдена. На каждой фазе имеются участки шин без краски, которые необходимы для установки переносных заземлений.

В качестве защиты в каждой фазе установлены предохранители ПКТ-10. Эти предохранители защищают от короткого замыкания только первичные обмотки ТН. Если повреждение возникнет во вторичной цепи и даже на ее выводах, значение тока в первичной цепи будет недостаточно для перегорания плавкой вставки предохранителя.

1. Первичная обмотка ТН

Первичная обмотка НТМИ-10 соединена в звезду с нулевым выводом (У_н). Нулевой вывод выведен на крышку трансформатора и должен быть обязательно заземлен.

Заземляется он к стальной полосе, которая соединена с заземляющим устройством подстанции.

Маркировка первичной обмотки:

У трансформатора НТМИ-10 имеется две вторичные обмотки:

• основная
• дополнительная (для контроля изоляции)

2. Основная вторичная обмотка

Основная вторичная обмотка соединена в звезду с нулевым выводом (У_н). Ее нулевой вывод выведен на крышку трансформатора.

Маркировка выводов основной вторичной обмотки:

• a — начало обмотки фазы А
• b — начало обмотки фазы В
• c — начало обмотки фазы С
• o — нулевой вывод (концы всех обмоток соединены в одной точке)

На вторичных выводах имеются металлические бирки, на которых выбита маркировка.

Вторичные цепи ТН маркируются следующим образом (в скобках указаны старые обозначения):

• а — А601 (501)

• b — В600 (521)
• c — С601 (541)
• o — О601 (500)

У нас на подстанциях в основном сохранилась старая маркировка, но кое-где имеется и новая.

Для информации: почитайте статью о том, как выполняется маркировка вторичных цепей трансформаторов тока.

Для безопасности обслуживания (в случае попадания высокого напряжения во вторичные цепи), один из выводов вторичной обмотки ТН должен обязательно заземляться. Об этом отчетливо говорится в ПУЭ, п.3.4.24:

Заземление должно по возможности быть ближе к трансформатору напряжения. Обычно это выполняется, либо на самих вторичных выводах ТН, либо на ближайшем от ТН клеммнике.

В цепи заземления не должно быть установлено никаких коммутационных аппаратов (рубильников, переключателей, автоматов, предохранителей).

Иногда встречаются схемы, где у вторичной обмотки трансформатора напряжения заземлена не нейтраль, а фаза В. Вот пример схемы подключения НТМИ-10 с заземленной фазой В:

При заземленной фазе В гораздо легче перепроверить себя при подключении счетчиков и других приборов. Еще, фазу В заземляют по причине того, что она по конструкции ближе находится к первичной обмотке — так утверждают специалисты. Пока сам не разберу ТН — подтвердить данный факт не могу.

Но лично я привык, что заземлена всегда нейтраль (нулевая точка у звезды), поэтому при монтаже всегда заземляю именно нулевой вывод.

Для защиты ТН от перегрузок и коротких замыканий во вторичных цепях ~100 (В) устанавливается автоматический выключатель или предохранители. В моем случае установлен трехполюсный автомат АП-50Б, имеющий электромагнитную и тепловую защиты. В случае отключения автомата на панели сигнализации сработает указательное реле (в разговор. — блинкер) «автомат отключен» или «неисправность в цепях напряжения», который выдаст предупредительный сигнал на диспетчерский пульт.

Автомат или предохранители должны быть установлены как можно ближе к ТН. Если это ячейка КСО, то на самой панели, если же это КРУ, то на выкатном элементе или в релейном отсеке.

3. Дополнительная вторичная обмотка (для КИЗ)

Дополнительная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (сумма фазных напряжений) и является фильтром напряжения нулевой последовательности. К ней подключается реле напряжения (реле контроля изоляции), например, РН53/60Д, которое реагирует и выдает сигнал при замыкании на землю в сети 10 (кВ).

Напряжение на дополнительной обмотке в симметричном режиме составляет около 2-3 (В). При однофазном замыкании какой-либо фазы 10 (кВ) на землю в ней возникает напряжение 3U_о, приблизительно равное 100 (В).

Маркировка выводов дополнительной обмотки для контроля изоляции (КИЗ):

Провода дополнительной обмотки ТН маркируются следующим образом (в скобках указаны старые обозначения):

• а_д — Н601 (561)

• х_д — Н600 (562)

Дополнительную обмотку также необходимо заземлить, например, на выводе х_д.

В связи с малой протяженностью вторичных цепей дополнительной обмотки, аппараты защиты в ней можно не устанавливать.

Для защиты трансформатора напряжения от перенапряжений, возникающих при самопроизвольных смещениях нейтрали, в цепь дополнительной вторичной обмотки необходимо установить резисторы номиналом 25 (Ом) мощностью 400 (Вт). Эти резисторы устанавливаются только там, где нет компенсирующих устройств (дугогасящих катушек). Дугогасящие катушки на рассматриваемой подстанции имеются в наличии, но выведены из работы.

Дополнение про НТМИ-10-66

В завершении статьи я решил упомянуть про трансформатор напряжения НТМИ-10 с приставкой «66» (НТМИ-10-66).

Трансформаторы напряжения НТМИ-10-66 стали выпускаться в более позднее время. По принципу действия, техническим характеристикам и схеме подключения они полностью аналогичны с рассмотренным в данной статье НТМИ-10, правда есть небольшие отличия по габаритным размерам и высоковольтным вводам, которые Вы увидите на фотографиях ниже.

Внешний вид.

Бирка с техническими характеристиками НТМИ-10-66.

Сливная пробка.

Маркировка выводов.

А вот видеоролик, который я снял по материалам данной статьи:

P.S. Если у Вас возникли вопросы по тематике данной статьи, то буду рад Вам помочь. Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Вся правда об оптических трансформаторах: часть 1

За последнее десятилетие термин «аналоговый» успел стать синонимом к слову «устаревший». С одной стороны, это звучит обидно и даже несправедливо по отношению к надёжной, испытанной годами эксплуатации технике. Однако если речь заходит о повышении точности средств измерения и интеграции их в единую сеть мониторинга и контроля технологических процессов, то имеющегося у аналоговой аппаратуры потенциала становится явно недостаточно. Одно из решений — оптоволоконные трансформаторы, работа которых основана на эффекте Фарадея, эффекте, открытом в одно время с законом электромагнитной индукции, но ожидавшим, когда появятся технологии, способные его эффективно использовать.

«Профотек»

Специалисты «Профотека» разработали и вывели на рынок приборы, альтернативные электромагнитным измерительным трансформаторам, — волоконно-оптические электронные трансформаторы тока и электронные трансформаторы напряжения на основе емкостного или безындуктивного резистивного высоковольтного делителя напряжения.

Использование оптических методов измерения тока позволяет получать измеренные значения сразу в цифровом виде, а примененная схема измерения напряжений дает возможность значительно повысить точность измерений и снизить погрешности. Внедрение на энергетических объектах этих электронных трансформаторов обеспечит технологию измерений на качественно новом уровне, приблизив такие объекты к полноценному переходу к цифровой подстанции и технологии Smart Grid.

* * *

Вопрос: Требуется ли для оптических трансформаторов тока (напряжения) температурная компенсация в целях обеспечения точности измерений? В каком диапазоне температур она не требуется?

Сначала нужно уточнить терминологию, разграничив понятия основной и дополнительной погрешности.

Действительно, в классических конструкциях трансформаторов, действительно, есть основная погрешность трансформатора и целый ряд дополнительных погрешностей, возникающих из-за наличия гармоник, загрузки вторичных цепей, их взаимного влияния, а также температуры. Электронные трансформаторы тока и напряжения производства АО «Профотек» являются трансформаторами с компенсированной погрешностью. Для потребителя это означает, что трансформаторы обладают только основной погрешностью, а все влияющие факторы учитываются в работе электроники и автоматически компенсируются так, чтобы во всем рабочем диапазоне влияющих факторов трансформаторы находились в заданном классе точности. Поддержание заданных характеристик обеспечивается не только программными средствами, но и самой конструкцией. Основные особенности структуры измерительной части будут изложены ниже.

В конструкции электронных трансформаторов тока и напряжения, производимых компанией «Профотек», можно выделить две основные части:

• внешнюю, где чувствительный оптический элемент жестко закреплен на опорной изоляционной колонне с соединительным оптическим кабелем;
• внутреннюю, состоящую из блока электроники.

Также «Профотек» производит внешнюю часть с гибким чувствительным элементом, который размещен в продолжении соединительного оптического кабеля и без опорной колонны.

Внешняя часть электронных трансформаторов устанавливается, как правило, на открытой части распределительных устройств, на вводах генераторов, а также может быть интегрирована практически в любую сетевую инфраструктуру без её изменения за очень короткое время. В процессе работы внешняя часть может подвергаться воздействию температур в интервале от -60 до +60ºС, в то время как рабочий диапазон температур окружающей среды для блока электроники — -10…+40ºС, причем блок располагается в помещении с однотипным по режимам работы оборудованием (устройства РЗА и ПА, АСУ и т.  п.). Конструкция электронных блоков трансформаторов тока и напряжения не требует дополнительной температурной компенсации.

Внешняя часть электронного трансформатора напряжения температурной компенсации не требует, так как емкостный делитель напряжения выполняется в виде единого высоковольтного конденсатора, который в процессе производства изготавливается из одного и того же материала, и основной задачей «Профотека» как разработчика и производителя является обеспечение поддержания точности соотношения емкостей делителя напряжения. Технология изготовления делителей обеспечивает надежную работу в заданном температурном диапазоне и стабильность характеристик, а также при необходимости позволяет обеспечить требуемую компенсацию температурного коэффициента емкости (ТКЕ), что легко обеспечивается в требуемом температурном диапазоне. При использовании резистивных делителей применяются специальные высокостабильные резисторы с очень малым коэффициентом температурной зависимости и высокой повторяемостью.

Работа оптического трансформатора тока основана на бесконтактном методе измерения тока.

Метод использует магнитооптический эффект Фарадея и достаточно подробно описан в различных источниках. Кратко суть метода можно описать так: в отрезок специального магниточувствительного оптоволокна (так называемый hi-bi spun световод) через волоконный аналог четвертьволновой пластинки вводятся две световые волны с ортогональной поляризацией, вследствие чего они приобретают круговую поляризацию противоположного вращения, которую этот тип световода способен сохранять. Вводимые световые волны модулированы по фазе с довольно высокой частотой (40–60 кГц). Если в проводнике, вокруг которого намотан контур из этого световода, тока нет, то эти световые волны распространяются с одинаковой скоростью и на вход схемы измерений приходят с нулевым сдвигом фаз. Если в проводнике появляется ток, а вокруг этого проводника — магнитное поле, то скорость распространения для этих световых волн будет различаться из-за эффекта Фарадея. В результате этого в приемнике у пришедших от чувствительного волокна световых волн возникает относительный фазовый сдвиг, пропорциональный величине магнитного поля вокруг проводника и, соответственно, величине тока в проводнике. Таким образом, задача измерения тока сводится к прецизионному измерению фазового сдвига между световыми волнами.

Метод отражательного волоконного интерферометра — наиболее отработанная и стабильная схема измерений.

Для измерений величин этих фазовых сдвигов «Профотек» в своих оптических трансформаторах тока использует метод отражательного волоконного интерферометра, поскольку это наиболее отработанная и стабильная схема измерений, дающая автоматическую компенсацию большинства внешних воздействий на измерительный тракт. Как было сказано ранее, световые волны модулированы модулятором двулучепреломления, поэтому выходной сигнал интерферометра представляет из себя сумму гармоник частот модуляции, а амплитуды этих гармоник пропорциональны величине протекающего тока. При этом обеспечивается независимость вычисления фазового сдвига от вариаций параметров оптической схемы (мощность света на фотоприемнике, амплитуда модуляции и т. п.). Всё это позволяет обеспечить высокую точность измерений в большом диапазоне изменения значений первичного тока в проводнике.

Производимое АО «Профотек» специальное термостабильное оптическое волокно, используемое в измерительных элементах оптических трансформаторов, обеспечивает высокую стабильность свойств в диапазоне изменения температур до 100ºС (интегральный разброс показаний в этом диапазоне температур составляет около 1%), а это при реальном диапазоне температур от -60 до +60ºС обеспечивает погрешность измерений согласно требованиям к измерительным приборам класса точности 1.

Для обеспечения точности измерений в соответствии с требованиями класса точности измерений 0,2s (расширенный диапазон в области малых погрешностей) в приборах АО «Профотек» применен метод цифровой компенсации температурной погрешности при малых значениях токов. С этой целью программой для расчета тока учитывается температурная зависимость чувствительности. Сигнальный процессор ежесекундно в on-line режиме считывает сигнал, пропорциональный температуре, измеренной оптоволоконным термометром, который расположен рядом с основным чувствительным волокном. На основе считанных сигналов процессор вычисляет значение силы тока в шине с учетом влияния температуры на чувствительный элемент. Надежность вышеописанной компенсации обусловлена тем, что температурная зависимость чувствительности носит фундаментальный физический характер и не может изменяться с течением времени.

Все выпускаемые «Профотеком» измерительные трансформаторы тока проходят тестовую проверку в термокамерах.

Измерения проводятся как отдельно для чувствительных элементов (в диапазоне от -60 или -40 до +60°С), так и для всего электронно-оптического блока (в диапазоне от -10 или +5 до +40°С). Помимо обычных промышленных термокамер для тестирования чувствительных элементов и электронно-оптических блоков, «Профотек» располагает специальной климатической камерой, в которой имеется возможность проводить испытания высоковольтной измерительной колонны с опорным изолятором для классов напряжения до 220 кВ с установленным на ней чувствительным элементом в полном диапазоне температур.

Вся правда об оптических трансформаторах: часть 2

Трансформатор напряжения

— обзор

IA Краткая история

Фундамент современной передачи электроэнергии был заложен в 1882 году, когда была построена станция Томаса Эдисона на Перл-стрит, генератор постоянного тока и система радиальной линии передачи, используемая в основном для освещения. Нью-Йорк. Развитие передачи переменного тока в Соединенных Штатах началось в 1885 году, когда Джордж Вестингауз купил патенты на системы переменного тока, разработанные Л. Голаром и Дж. Д. Гиббсом из Франции. Энергетические системы переменного и постоянного тока в то время состояли из коротких радиальных линий между генераторами и нагрузками и обслуживали потребителей в непосредственной близости от генерирующих станций.

Первая высоковольтная линия электропередачи переменного тока в США была построена в 1890 году и прошла 20 км между водопадом Уилламетт в городе Орегон и Портлендом, штат Орегон. Технология передачи переменного тока быстро развивалась (Таблица I), и вскоре были построены многие линии переменного тока, но в течение нескольких лет большинство из них работали как изолированные системы. По мере увеличения расстояний передачи и роста спроса на электроэнергию возникла потребность в перемещении более крупных блоков мощности, стали важными факторы надежности, и начали строиться взаимосвязанные системы (электрические сети).Взаимосвязанные системы обеспечивают значительные экономические преимущества. Меньшее количество генераторов требуется в качестве резервной мощности на период пикового спроса, что снижает затраты на строительство для коммунальных предприятий. Точно так же требуется меньше генераторов во вращающемся резерве, чтобы справиться с внезапным, неожиданным увеличением нагрузки, что еще больше снижает инвестиционные затраты. Электросети также предоставляют коммунальным предприятиям возможности для выработки электроэнергии, позволяя использовать наименее дорогие источники энергии, доступные для сети в любое время. Энергетические системы продолжают расти, и типичные региональные электрические сети сегодня включают десятки крупных генерирующих станций, сотни подстанций и тысячи километров линий электропередачи.Развитие обширных региональных сетей и сетей в 1950-х и 1960-х годах привело к большей потребности в согласовании критериев проектирования, схем защитных реле и управления потоком энергии и привело к развитию компьютеризированных систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).

ТАБЛИЦА I. Исторические тенденции в высоковольтной передаче электроэнергии

Напряжение системы (кВ)
Номинальное	Максимальное	Год введения	Типичное пропускная способность (МВт)	Стандартная ширина полосы отвода (м)
Переменный ток
115	121	1915	50–200	15–25
230	242	1921	200–500	30–40
345	362	1952	400–1500	35–40
500	550	1964	1000–2500	35–45
765	800	1965	2000–5000	40–55
1100	1200	Протестировано 1970-е годы	3000–10000	50–75
Постоянный ток
50		1954	50–100	25–30
200	(± 100)	1961	200–500	30–35
500	(± 250)	1965	750–1500	30–35
800	(± 400)	1970	1500–2000	35–40
1000	(± 500)	1984	2000–3000	35–40
1200	(± 600)	1985	3000–6000	40–55

Первое коммерческое применение высоковольтной передачи постоянного тока было разработано R. Тюри во Франции на рубеже веков. Эта система состояла из ряда генераторов постоянного тока, подключенных последовательно к источнику для получения желаемого высокого напряжения. Позже были разработаны ионные преобразователи, и в 1930-х годах в штате Нью-Йорк был установлен демонстрационный проект на 30 кВ. Первая современная коммерческая система передачи постоянного тока высокого напряжения с использованием ртутных дуговых клапанов была построена в 1954 году и соединила подводным кабелем остров Готланд и материковую часть Швеции. С тех пор за ним последовали многие другие системы передачи постоянного тока, в последнее время использующие тиристорную технологию.Проекты включают воздушные линии и подземные кабели, а также подводные кабели, чтобы полностью использовать мощность постоянного тока, чтобы снизить стоимость передачи на большие расстояния, избежать проблем с реактивной мощностью, связанных с длинными кабелями переменного тока, и служат в качестве асинхронных связей между сетями переменного тока. .

Сегодня коммерческие энергосистемы с напряжением до 800 кВ переменного тока и ± 600 кВ постоянного тока работают по всему миру. Созданы и испытаны опытные образцы систем переменного тока напряжением от 1200 до 1800 кВ. Возможности передачи электроэнергии увеличились до нескольких тысяч мегаватт на линию, а экономия на масштабе привела к повышению номинальных характеристик оборудования подстанции.Батареи трансформаторов сверхвысокого напряжения (СВН) мощностью 1500 МВА и выше являются обычным явлением. Подстанции стали более компактными, так как все большее распространение получают шины с металлической обшивкой и газовой изоляцией SF ₆ . Автоматическое регулирование выработки электроэнергии и потока мощности имеет важное значение для эффективной работы взаимосвязанных систем. Для этих приложений широко используются компьютеры и микропроцессоры.

IB Компоненты системы

Целью системы передачи электроэнергии является передача электроэнергии от генерирующих станций к центрам нагрузки или между регионами безопасным, надежным и экономичным способом при соблюдении применимых требований федерального, регионального и местного уровней. правила и положения.Удовлетворение этих потребностей наиболее эффективным и безопасным образом требует значительных капиталовложений в линии электропередачи, подстанции и оборудование для управления и защиты системы. Ниже приведены некоторые из основных компонентов современной системы передачи электроэнергии высокого напряжения.

Воздушные линии электропередачи передают электроэнергию от генерирующих станций и подстанций к другим подстанциям, соединяющим центры нагрузки с электрической сетью, и передают блоки основной мощности на стыках между региональными сетями.Линии передачи высокого напряжения переменного тока представляют собой почти исключительно трехфазные системы (по три проводника на цепь). Для систем постоянного тока типичны биполярные линии (два проводника на цепь). Воздушные линии электропередачи рассчитаны на заданную мощность передачи при конкретном стандартизованном напряжении (например, 115 или 230 кВ). Уровни напряжения обычно основываются на экономических соображениях, и линии строятся с учетом будущего экономического развития в местности, где они заканчиваются.

Подземные кабели служат тем же целям, что и воздушные линии электропередачи.Подземные кабели требуют меньше полосы отвода, чем воздушные линии, но, поскольку они проложены под землей, их установка и обслуживание дороги. Подземная передача часто в 5–10 раз дороже, чем воздушная передача той же мощности. По этим причинам подземные кабели используются только в местах, где воздушное строительство небезопасно или технически неосуществимо, где земля для проезда недоступна или где местные власти требуют прокладки под землей.

Подстанции или коммутационные станции служат в качестве соединений и точек переключения для линий передачи, фидеров и цепей генерации, а также для преобразования напряжений до требуемых уровней.Они также служат точками для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, а также для измерения электроэнергии. Подстанции имеют шинные системы с воздушной или газовой изоляцией (CGI). Основное оборудование может включать в себя трансформаторы и шунтирующие реакторы, силовые выключатели, разъединители, конденсаторные батареи, устройства измерения тока и напряжения, измерительные приборы, разрядники для защиты от перенапряжения, реле и защитное оборудование, а также системы управления.

Преобразовательные подстанции переменного / постоянного тока — это специальные типы подстанций, на которых выполняется преобразование электроэнергии из переменного в постоянный (выпрямление) или из постоянного в переменный (инвертирующий).Эти станции содержат обычное оборудование подстанции переменного тока и, кроме того, такое оборудование, как вентили преобразователя постоянного тока (тиристоры), соответствующее оборудование управления, преобразовательные трансформаторы, сглаживающие реакторы, реактивные компенсаторы и фильтры гармоник. Они также могут содержать дополнительные средства управления демпфированием или средства контроля устойчивости при переходных процессах.

Силовые трансформаторы используются на подстанциях для повышения или понижения напряжения, а также для регулирования напряжений. Для получения желаемого напряжения и поддержания фазового угла используются разные схемы обмоток.Обычно используются автотрансформаторы и многообмоточные трансформаторы. Силовые трансформаторы обычно оснащены переключателями ответвлений под нагрузкой или без нагрузки для регулирования напряжения и могут иметь специальные обмотки для подачи электроэнергии на станцию. Фазовращатели, заземляющие трансформаторы и измерительные трансформаторы — это специальные типы трансформаторов.

Шунтирующие реакторы используются на подстанциях для поглощения реактивной мощности для регулирования напряжения в условиях низкой нагрузки и повышения стабильности системы. Они также помогают снизить переходные перенапряжения во время переключения.Специальные схемы шунтирующих реакторов иногда используются для настройки линий передачи для гашения вторичной дуги в случае однополюсного переключения.

Силовые выключатели используются для переключения линий и оборудования, а также для отключения токов короткого замыкания во время аварийных ситуаций в системе. Срабатывание силового выключателя инициируется вручную оператором или автоматически цепями управления и защиты. В зависимости от изоляционной среды между главными контактами силовые выключатели бывают с воздушной, масляной или газовой изоляцией (SF ₆ ).

Выключатели-разъединители используются для отключения или обхода линий, шин и оборудования в зависимости от условий эксплуатации или технического обслуживания. Выключатели-разъединители не подходят для отключения токов нагрузки. Однако они могут быть оснащены последовательными прерывателями для прерывания токов нагрузки.

Синхронные конденсаторы — это вращающиеся машины, которые улучшают стабильность системы и регулируют напряжения при различных нагрузках, обеспечивая необходимую реактивную мощность; они не распространены в Соединенных Штатах.Иногда они используются в преобразовательных подстанциях постоянного тока для обеспечения необходимой реактивной мощности при низкой пропускной способности приемной системы переменного тока.

Шунтирующие конденсаторы используются на подстанциях для подачи реактивной мощности для регулирования напряжения в условиях большой нагрузки. Шунтирующие конденсаторные батареи обычно переключаются группами, чтобы минимизировать скачкообразные изменения напряжения.

Статические вольт-амперные реактивные компенсаторы (ВАР) сочетают в себе функции шунтирующих реакторов и конденсаторов, а также связанного с ними управляющего оборудования. В статических компенсаторах VAR часто используются конденсаторы с тиристорным управлением или насыщаемый реактор для получения более или менее постоянного напряжения в сети путем непрерывной регулировки реактивной мощности, передаваемой в энергосистему.

Ограничители перенапряжения состоят из последовательно соединенных блоков из нелинейного резистивного оксида цинка (ZnO) или карбида кремния (SiC), а иногда и из последовательных или шунтирующих разрядников. Ограничители перенапряжения используются для защиты трансформаторов, реакторов и другого основного оборудования от перенапряжений.

Стержневые зазоры служат той же цели, что и разрядники для защиты от перенапряжений, но с меньшими затратами, но с меньшей надежностью. В отличие от разрядников для защиты от перенапряжений, зазоры в стержнях при срабатывании вызывают короткое замыкание, что приводит к срабатыванию выключателя.

Конденсаторы серии

используются в линиях передачи на большие расстояния для уменьшения последовательного импеданса линий для управления напряжением.Снижение полного сопротивления линии снижает реактивные потери в линии, увеличивает пропускную способность и улучшает стабильность системы.

Релейное и защитное оборудование устанавливается на подстанциях для защиты системы от аномальных и потенциально опасных условий, таких как перегрузки, сверхтоки и перенапряжения, путем срабатывания силового выключателя.

Коммуникационное оборудование жизненно важно для потока информации и данных между подстанциями и центрами управления. Линия передачи, радио, микроволновая и волоконно-оптическая линии связи широко используются.

Центры управления, мозг любой электрической сети, используются для управления системой. Они состоят из сложных систем диспетчерского управления, систем сбора данных, систем связи и управляющих компьютеров.

Все, что нужно знать о понижающем трансформаторе

Трансформатор — это устройство, которое способствует изменению напряжения в электронной цепи переменного тока. Они используются во многих электрических и электронных устройствах.Эти трансформаторы различаются по конструкции и принципу действия. Существует два очень общих типа трансформаторов: повышающие и понижающие трансформаторы. Из этих двух типов понижающие трансформаторы — одни из самых популярных. Итак, что такое понижающий трансформатор напряжения? Этот пост познакомит вас с этим трансформатором и принципами его работы.

Понижающий трансформатор напряжения Обсуждается в Бриф

Это просто устройство, которое понижает или понижает входное напряжение на заданный коэффициент, так что вторичное напряжение становится ниже первичного.Это важно в случае распределения электроэнергии, когда напряжение от электростанции подается на подключенные электрические станции и сеть. Понижающий трансформатор работает синхронно с системой распределения электроэнергии, принимая гораздо более высокое напряжение электростанции и понижая его до напряжений, которые можно использовать во всех видах электрических устройств. Снижение уровней напряжения важно при распределении энергии, поставляемой электростанциями и распределяемой между конечными пользователями.

Как работает Понижающий трансформатор напряжения работает?

В первую очередь понижающий трансформатор работает на основном принципе электромагнитной индукции. Согласно первому закону электромагнитной индукции Фарадея, проводник, помещенный в изменяющееся электромагнитное поле, будет испытывать индуцированный ток в зависимости от скорости изменения потока. Поскольку трансформатор состоит из двух катушек, первичной и вторичной обмоток, они имеют высокую взаимную индукцию и общее магнитное поле.Таким образом, первичная обмотка может индуцировать ток во вторичной обмотке.

Что включает в себя понижающий трансформатор напряжения?

Понижающий трансформатор напряжения состоит из первичной и вторичной обмоток и магнитопровода. Первичная катушка имеет большее количество витков, чем вторичная катушка. Эти катушки в основном изготавливаются из медных или алюминиевых проводников. Вот несколько советов, которые вы должны учитывать:

• Первичная обмотка подключена к первичному напряжению, а вторичная обмотка — к нагрузке, которая потребляет результирующее пониженное напряжение / ток.
• Приложенное переменное напряжение дает толчок первичной обмотке. Переменный ток в первичной обмотке индуцирует поток в магнитном сердечнике, вокруг которого наматывается первичная обмотка.
• Общий переменный магнитный поток, который теперь также проходит через центр вторичной обмотки, теперь индуцирует ток в проводе вторичной обмотки.
• Уровень напряжения вторичной обмотки зависит от количества обмоток, через которые проходит магнитный поток. Число витков первичной обмотки и число витков вторичной обмотки дает результирующее соотношение витков, при котором напряжение понижается.
• Мы знаем, что ток прямо пропорционален напряжению. Таким образом, ток во вторичной обмотке обычно выше из-за более низкого напряжения (при том же уровне мощности). Это означает, что ток в первичной катушке обычно меньше.

Трансформаторы широко используются в производстве, передаче и распределении электроэнергии. Кроме того, они используются для обеспечения гальванической развязки в таких устройствах, как дверной звонок, в целях безопасности. Они также помогают управлять двигателем в различных электрических и электронных приборах.

Custom Coils — известный производитель трансформаторов мирового класса всех типов. Компания предлагает понижающие трансформаторы напряжения в различных конфигурациях, чтобы помочь вам удовлетворить ваши требования.

Все, что вам нужно знать о понижающем трансформаторе Последнее изменение: 21 августа 2020 г., автор: gt stepp

О gt stepp

GT Stepp — инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, опытный в исследованиях, оценке, тестирование и поддержка различных технологий.Посвящен успеху; с сильными аналитическими, организационными и техническими навыками. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.

Объясняя принцип работы трансформатора

Энергия, передаваемая при работе

Электричество и магнетизм

Объясняя принцип работы трансформатора

Учебное пособие за 14–16

Когда электрический ток проходит через длинную полую катушку с проволокой, внутри катушки возникает сильное магнитное поле, а снаружи — более слабое.Линии рисунка магнитного поля проходят через катушку, расходятся от конца и огибают снаружи и внутрь на другом конце.

Это не настоящие линии, как те, которые вы рисуете карандашом. Это линии, которые мы представляем себе, как на рисунке, чтобы показать структуру магнитного поля: направление, в котором образец железа будет намагничен полем. Там, где поле наиболее сильное, очереди наиболее тесны.

В полой катушке линии образуют сплошные кольца.Если в катушке есть железный сердечник, он намагничивается и, кажется, делает поле намного сильнее, пока есть ток.

Железный сердечник трансформатора обычно представляет собой законченное кольцо с двумя намотанными на него катушками. Один подключен к источнику электроэнергии и называется первичной обмоткой ; другой подает питание на нагрузку и называется вторичной обмоткой . Намагничивание из-за тока в первичной катушке проходит по всему кольцу.Первичная и вторичная катушки могут быть намотаны в любом месте кольца, потому что железо переносит изменения намагниченности от одной катушки к другой. Между двумя катушками нет электрического соединения. Однако они связаны магнитным полем в железном сердечнике.

Когда есть устойчивый ток в первичной обмотке, во вторичной обмотке нет эффекта, но есть эффект во вторичной обмотке, если ток в первичной обмотке изменяется. Изменяющийся ток в первичной обмотке вызывает эл.м.ф. во вторичном. Если вторичная обмотка подключена к цепи, то есть ток.

Понижающий трансформатор на 1200 витков на первичной обмотке, подключенной к 240 В переменного тока. будет производить 2 В переменного тока. через 10-витковую вторичную обмотку (при минимальных потерях энергии) и зажгите лампу на 2 В.

Повышающий трансформатор на 1000 витков на первичной обмотке, питаемый от 200 В переменного тока. а вторичная обмотка на 10000 витков даст напряжение 2000 В переменного тока.

Железный сердечник сам по себе является грубой вторичной обмоткой (например, однооборотной катушкой), и изменения первичного тока вызывают небольшие круговые напряжения в сердечнике.Железо является проводником, и если бы железный сердечник был твердым, индуцированные напряжения вызывали бы в нем неэффективные вторичные токи (называемые вихревыми токами , ). Таким образом, сердечник сделан из очень тонких листов, скрепленных вместе, причем поверхность каждого листа покрыта, чтобы сделать его плохим проводником. Края листов можно увидеть, посмотрев на края сердечника трансформатора.

СТУПЕНЧАТЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ — КАК ОНИ РАБОТАЮТ?

Понижающие трансформаторы работают за счет снижения напряжения для данного приложения.Электричество в ваш дом подается стабильно на 110 В. Фактически, по всей территории Соединенных Штатов электрические компании обычно используют 110 В, но это не так во всем мире. Во многих других странах электричество в дома подается на 220в. Если вы посмотрите на электрическое оборудование вокруг вашего дома, вы заметите, что почти все имеет электрическую спецификацию, которая гласит «110В». Однако для правильной работы многие приборы подключаются к трансформатору. Что делать, если вы покупаете прибор или электрическое изделие, работающее при более низком напряжении? Если вы подключите этот продукт к своему дому без трансформатора, он, скорее всего, выйдет из строя, как только вы включите переключатель!

Для этого используются понижающие трансформаторы.Понижающий трансформатор — это устройство, которое можно подключить к выключателю и прибору. Вам следует знать два типа трансформаторов: повышающие и понижающие трансформаторы. Повышающие трансформаторы обычно производят более высокое выходное напряжение, чем входное. Например, если у вас есть прибор, работающий от 220 В, вам, вероятно, понадобится повышающий трансформатор, чтобы усилить напряжение с 110 до 220 В. Однако, если вам нужно меньшее напряжение, будут использоваться понижающие трансформаторы.

Если вы ищете трансформаторы, вы обратились по адресу! В Bruce Electrical Equipment мы предлагаем широкий выбор трансформаторов и других электрических устройств по самым доступным ценам. Помимо трансформаторов, мы также продаем фазопреобразователи, ограничители перенапряжения переходных процессов, автоматические выключатели, выпрямители, кондиционеры для линий электропередач, переключатели, щитовые панели и многое другое!

Как работает трансформатор?

Концепция понижающего трансформатора на самом деле довольно проста.У передачи больше витков провода на первичной обмотке по сравнению с витками на вторичной обмотке. Это снижает индуцированное напряжение, проходящее через вторичную катушку, что в конечном итоге снижает выходное напряжение. Большинство людей думают, что при уменьшении напряжения будет уменьшаться и выходная мощность трансформатора, но это не так. По законам физики падение напряжения означает, что ток увеличивается.

Почему покупать через нас?

Компания Bruce Electrical Equipment была основана в 1973 году, и с тех пор мы поставляем широкий спектр оборудования нашим клиентам по всей стране.Мы известны высоким качеством нашей продукции, а также предлагаем быструю доставку для людей, которые в ней нуждаются. Мы также предоставляем полную гарантию на все наши продукты, поэтому, если что-то не работает должным образом, просто позвоните нам, и мы отремонтируем или заменим его для вас!

Понимание того, как работают трансформаторы

Как работают трансформаторы

Там Есть много размеров, форм и конфигураций трансформаторов от крошечных до гигантских, подобных тем используется в передаче энергии.Некоторые поставляются с заглушенными проводами, другие — с винтами или лопаточные клеммы, некоторые из которых предназначены для монтажа на печатных платах, другие — для привинчивания или прикручивания вниз.

Трансформаторы состоят из многослойного железного сердечника. с одной или несколькими обмотками провода. Их называют трансформаторами, потому что они трансформируют напряжение и ток от одного уровня к другому. Переменный ток, протекающий через одна катушка провода, первичная, индуцирует напряжение в одной или нескольких других катушках проволоки, вторичные катушки.Это изменяющееся напряжение переменного тока, которое вызывает напряжение в другие катушки через изменяющееся магнитное поле. Напряжение постоянного тока, например от аккумулятора или постоянного тока. блок питания не будет работать в трансформаторе. Только переменный ток заставляет трансформатор работать. Магнитное поле течет через железный сердечник. Чем быстрее изменяется напряжение, тем выше частота.

Чем ниже частота, тем больше железа требуется в ядро для эффективной передачи энергии.В США частота сети 60 Герц при номинальном напряжении 110 вольт. В других странах используется 50 Гц, 220 вольт. Трансформаторы, рассчитанные на 50 Гц, должны быть немного тяжелее, чем трансформаторы, рассчитанные на 60 Гц, потому что у них должно быть больше железа в ядре. Напряжение в сети может немного отличаться и обычно работает от 110 до 120 вольт или от 220 до 240 вольт в зависимости от страны или мощности соединения. В дом в США поступает 220 вольт, но он разделен на две части. 110 В путем заземления центрального ответвителя (см. Раздел конфигурации ниже)

Отношение входного напряжения к выходному напряжению равно к отношению витков провода вокруг сердечника со стороны входа к стороне выхода.А катушка с проводом на входной стороне называется первичной, а на выходной стороне называется вторичный. Может быть несколько первичных и вторичных катушек. Коэффициент текущей ликвидности противоположно соотношению напряжений. Когда выходное напряжение ниже входного напряжение, выходной ток будет выше входного. Если есть 10 раз больше количества витков провода на первичной обмотке, чем на вторичной, и вы включаете 120 вольт первичный, вы получите 12 вольт на вторичном.Если вытащить 2 ампера из вторичный, вы будете использовать только 0,2 ампера или 200 миллиампер, идущих на первичный.

Трансформаторы могут быть построены так, чтобы у них было одинаковое количество обмоток на первичной и вторичной обмотках или разное количество обмоток на каждой. Если они одинаковы, входное и выходное напряжение одинаковы, и трансформатор используется только для изоляция, поэтому нет прямого электрического соединения (они подключаются только через обычное магнитное поле).Если на первичной стороне больше обмоток, чем на вторичная сторона, то это понижающий трансформатор. Если на корпусе больше обмоток Вторая сторона, то это повышающий трансформатор.

Трансформатор действительно можно использовать в обратном направлении и будет работают нормально. Например, если у вас есть повышающий трансформатор для преобразования 120 вольт до 240 вольт, так же можно использовать его для понижающего трансформатора, поставив 240 вольт во вторичную сторону, и вы получите 120 вольт на первичной стороне.Фактически, вторичное становится первичным и наоборот.

Номинальная мощность трансформатора

Напряжение измеряется в вольтах, ток измеряется в амперы, а единица измерения мощности — ватты. Ватты равны вольтам, умноженным на усилители. В трансформаторе небольшая потеря мощности из-за комбинации сопротивление и реактивность. Реактивное сопротивление аналогично сопротивлению, за исключением того, что это сопротивление переменному току или, более технически, сопротивление изменению при изменении текущий из-за изменения созданного поля.Это тепло ограничивает количество ток или мощность, с которыми может справиться трансформатор. Чем больше ток, тем больше тепла произведен. Когда провода становятся слишком горячими, изоляция ломается и замыкается. соседние провода, что вызывает больше тепла, которое в конечном итоге плавит провода и разрушает трансформатор.

Базовый трансформатор не имеет дополнительных компонентов, поэтому ничего, что могло бы защитить его от перегрузки. Если вы подключили два выходных провода непосредственно вместе, что приведет к короткому замыканию и вызовет слишком большой ток в течет как в первичной, так и в вторичной обмотке, и вы сожжете трансформатор.в таким же образом, если вы используете трансформатор для питания резака для пенопласта с горячей проволокой, и вы используете провод со слишком маленьким сопротивлением для вашего резака для пенопласта, вы сожжете свой трансформатор, если у вас нет его защищенного предохранителем или автоматическим выключателем надлежащего номинала. Ты должен убедиться что сопротивление провода, другими словами, калибр или диаметр и длина соответствуют ограничьте величину тока до номинала трансформатора.

Чем выше ток, тем больше должны быть провода. которые несут этот ток.Чем больше провода, тем меньше сопротивление, и поэтому меньше тепла. Мощность, которая преобразуется в тепло и теряется, может быть рассчитана как P = I ² R. Это означает, что если вы удвоите ток, мощность, теряемая на тепло, возрастет в четыре раза. Если трансформатор понижающий, то на выходе будет больше тока. и поэтому провод во вторичной обмотке будет тяжелее первичной. В обратное верно для повышающего трансформатора.

Трансформатор может иметь номинальные значения в амперах, вольт-амперах (ВА) или Ватты (Вт). Для небольших трансформаторов ВА и Ватты одинаковы для всех практических целей. В больших промышленных трансформаторах задействованы факторы мощности, и они могут будь другим. Если трансформатор рассчитан в амперах, обычно указывается X ампер при X вольт. и рассчитан на выходе или вторичной стороне. Трансформатор на 120 В с выходным напряжением 24 В, рассчитанный на 2 ампера означает, что вы можете безопасно вытащить только 2 ампера из вторичной обмотки.Ты сможешь Найдите номинальную мощность трансформатора, умножив номинальный ток на выходную мощность. напряжение так 2 X 24 = 48 Вт.

Если трансформатор рассчитан на ВА или ватты, вы можете рассчитать максимально допустимый выходной ток, разделив ВА или ватт на выходную мощность. Напряжение. Таким образом, если трансформатор рассчитан на 48 ВА с выходным напряжением 24 В, допустимое значение выходной ток 48/24 = 2 ампера.

Конфигурации трансформатора

А Трансформатор на 120 вольт с двумя входами и двумя выходами очень прост.Ты подключаешься два провода на первичной стороне, на стороне 120 В, к розетке и выходному напряжению находится на двух проводах, идущих от вторичной стороны.

Когда трансформатор показан в электронной схеме, это показано как диаграмма, как показано здесь. Параллельные линии обозначают ламинированный железный сердечник, изогнутые линии представляют первичную и вторичную обмотки, кружки представляют собой окончания, будь то клеммы или короткие провода.

Центровочный кран

Обычная конфигурация — это центральный ответвитель или трансформатор тока. В вторичная сторона имеет три выходных провода. Средний провод на выходной стороне присоединен к вторичная обмотка, обычно посередине. Если передаточное число 5: 1, то при Вход 120 В, вы получаете выход 24 В на двух внешних проводах, но если вы подключите внешний провод и центральный провод, вы получите 12 вольт, потому что вы используете только половину вторичная обмотка, обеспечивающая соотношение 10: 1.Если трансформатор номинальный при 2 амперах вы все равно можете использовать только 2 ампера, независимо от того, используете ли вы 12 вольт или 24 вольт. Часто центральный отвод заземляется, поэтому у вас есть два источника 12 В, которые можно использовать для после прохождения через преобразователь (выпрямитель и фильтр) сделайте + и — 12В постоянного тока.

Двойной выход

В Конфигурация с двумя выходами аналогична центральному отводу, за исключением того, что вместо подключения провод к центру катушки, катушка разделена на две отдельные катушки с проводами с клеммами или проводами, выходящими с обоих концов обеих катушек, поэтому четыре провода выходят из вторичная сторона вместо трех.

Если трансформатор представляет собой вход 110 В с двумя входами 12 В выходы, вы можете соединить две вторичные катушки последовательно, чтобы получить 24 вольта, или вы можете подключите их параллельно, чтобы получить 12 В. Будьте осторожны, чтобы правильно подключить концы двух вторичных обмоток как в последовательном, так и в параллельном соединении. Если вы поменяете местами соединения, вы получите 0 вольт, потому что два напряжения отменят друг друга.

Если трансформатор рассчитан на 48 ВА, то вы можете использовать до 2 ампер для подключения 24 В, которое не отличается от центрального ответвителя или Конфигурация с одним выходом 24 В. Однако при параллельном подключении получается 12 вольт. но удвойте доступный выходной ток, чтобы вы могли получить на выходе 4 ампера. Вы получаете полный выход 48 ВА, тогда как с выходом 12 В с центральным отводом вы можете получить только половину номинального выход или 24ВА.Это преимущество резаков для пенопласта с горячей проволокой, потому что у вас более широкая диапазон диаметров и длин проводов в зависимости от того, подключаете ли вы выходы параллельно или сериал. Последовательные и параллельные соединения показаны ниже.

Двойной вход

В трансформатор с двойным входом часто используется, чтобы трансформатор мог использоваться в обоих страны с сетевым напряжением 120 В и сетевым напряжением 240 В.Первичный разделен на две отдельные обмотки с выводами на каждом конце обеих обмоток, поэтому имеется четыре провода или клеммы на первичной стороне.

Чтобы использовать его с входом 110 В, два основных обмотки подключены параллельно, как показано на левой схеме ниже. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы соедините правильные концы вместе. Если они поменяны местами, поля отменяют друг друга. out, потому что поля, генерируемые каждым разделом первичного элемента, противоположны. Обычно клеммы обозначаются цифрами или буквами, а схема представлена ​​на трансформатора или в прилагаемом листе технических данных, показывающем, как должны быть выполнены соединения для 110В и 220В.

Если трансформатор должен быть подключен к сети 220 В, затем две катушки подключаются последовательно, и снова необходимо соблюдать осторожность, чтобы подключить правильные окончания вместе. Параллельные соединения для 110 В и последовательные соединения для 220В показано ниже.

Двойной вход и выход

И, конечно, у вас может быть как двойной вход, так и двойной выход, поэтому у вас есть четыре провода на входе и четыре провода на выходе, что дает еще большую гибкость к использованию трансформатора.

Некоторые специализированные трансформаторы могут иметь несколько вторичные отводы или несколько вторичных обмоток для обеспечения разных напряжений, и в них нет необходимости быть четными числами.Трансформатор может иметь выход 3 В, 5 В, 12 В и 24 В для пример.

Автотрансформаторы (Variac)

Автотрансформатор часто называют вариаком. что на самом деле является торговым наименованием одного автотрансформатора одной компании. Оно имеет постоянное выходное напряжение от нуля до немного выше входного значения. Работает аналогично к потенциометру или реостату, за исключением того, что изменение напряжения происходит из-за изменения поля а не сопротивление.Еще одно отличие состоит в том, что потенциометр или реостат очень неэффективен, потому что он преобразует ток, протекающий через него, в тепло (Ватты = Амперы X Вольт). Как и во всех трансформаторах, сопротивление низкое, поэтому количество выделяемого тепла намного меньше и намного эффективнее при преобразовании напряжения

Автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая обслуживает как первичная, так и вторичная обмотка.Потому что обмотка одна, между входом и выходом нет гальванической развязки, но если изоляция не требуется, то он обеспечивает альтернативу многобмоточным трансформаторам в некоторых ситуации.

Входные провода этого трансформатора подключены к одному конец обмотки, а другой — немного дальше от другого конца. Вторичная подключил ту же точку, что и входная сторона, которая находится на конце.Другой вторичный подключается к дворнику, который перемещается по верхней части обмотки, где изоляция была снимается, чтобы стеклоочиститель мог контактировать с обмотками в любой точке на одной поверхности. Стеклоочиститель соединен с ручкой в ​​верхней части автотрансформатора, чтобы человек мог повернуть ручку, чтобы получить желаемое напряжение. Поскольку один первичный провод подключен на пути от конец обмотки, стеклоочиститель может пройти за эту точку и, таким образом, обеспечить более высокое напряжение чем вход, обычно выход 110 В может доходить до 130 В на вторичной стороне.

Поскольку автотрансформатор имеет только одну обмотку, существует только один размер провода, поэтому максимальный входной ток также является максимальным выходным Текущий. Если автотрансформатор на 110 В рассчитан на 10 ампер, то максимальная выходная мощность ток 10 ампер вне зависимости от напряжения. Если он указан в ваттах или ВА, то Ампер рассчитывается путем деления Ватт или ВА на номинальное входное напряжение.

Автотрансформатор — это хорошая альтернатива ступени понижающий трансформатор, когда диапазон желаемых напряжений находится на верхнем конце или во всем диапазоне напряжение необходимо, но становится дороже, если диапазон находится на нижнем уровне, потому что вы имеют много неиспользуемых обмоток. Понижающий трансформатор экономичнее.

Для резки вспененного материала горячей проволокой автотрансформатор дороже, чем понижающие трансформаторы в большинстве приложений.Если напряжение требуется более 24 вольт, тогда можно рассмотреть возможность использования автотрансформатора.

Фазы и соединение нескольких обмоток

Для простоты я не упомянул фазу, но при соединении двух и более обмоток очень важна фаза. AC ток представляет собой синусоидальную волну, а напряжение изменяется с положительного на отрицательное и обратно в синусоидальный ритм много раз в секунду.Как часто меняется напряжение называется частота и раньше называлась циклами в секунду, но теперь называется герцами (сокращенно Гц). Бытовой ток в США и некоторых других странах составляет 60 Гц, в других странах — 50 Гц. Когда мы говорим о двух волновых формах, таких как две обмотки, соотношение между две синусоидальные волны — это фаза. Если синусоидальные волны совпадают, они находятся в фазе, если положительный пик одной волны совпадает с отрицательным пиком другой волны, две волны 180 не совпадают по фазе.Фаза между одним концом катушки и другим также 180 не в фазе. Когда один конец находится на положительном пике, другой конец будет на положительном пике. противоположный пик. Так как должна быть разница в напряжении между двумя точками для Для протекания тока два конца обмотки должны иметь противоположное напряжение в любой момент времени.

Разность фаз между двумя обмотками зависит от направление обмоток и то, как они соединены, поэтому на электрических схемах точка на один конец обмотки указывает начало этой обмотки.Для простоты Я оставил точки на схемах в этой статье. Однако при соединении двух катушки вместе, очень важно правильно их соединить.

Для последовательного подключения необходимо подключить конец одна обмотка к началу другой обмотки (обмотки для нескольких катушек всегда наматываются в том же направлении). Если подключить начало одной обмотки к концу другая обмотка в последовательном соединении, поля будут отменены, и вы получите ноль вывод.Это не повредит трансформатор, но вы не получите выходного напряжения.

Когда соединяя две обмотки параллельно, необходимо соединить начало одной обмотки с пуском другой обмотки и два конца обмоток вместе. Параллельно подключение, подключение проводов в обратном направлении приведет к сгоранию вашего трансформатора , если нет должным образом защищен (соответствующий номинальный ток) предохранителем или автоматическим выключателем.Быть очень осторожно при соединении двух катушек вместе.

Дополнительная литература

По сути, это был всего лишь обзор для непрофессионал. Хотя физически трансформатор представляет собой довольно простое устройство, состоящее из нескольких частей, как это работает на самом деле довольно сложно. Я рекомендую отличное качество Рода Эллиота. статей, если вы хотите их лучше понять:

Трансформаторы — Основы (Раздел 1), (Раздел 2), (Раздел 3)

У него также есть много других статей по электронике. включая блоки питания.

Почему трансформатор не работает от источника постоянного тока вместо переменного тока?

Что происходит, когда первичная обмотка трансформатора подключена к источнику постоянного тока?

Трансформатор — это устройство, повышающее или понижающее уровень переменного тока или напряжения без изменения первичной частоты (т. Е. Входного источника).

Трансформатор

работает только от переменного тока и не может работать от постоянного тока, т.е. он был разработан для работы только и только с переменным током и напряжением.Чтобы узнать, что произойдет, если мы подключим источник постоянного тока к первичной обмотке трансформатора, см. Следующие примеры, где мы сначала подключаем трансформатор к переменному току, а затем к постоянному току.

Похожие сообщения:

Трансформатор, подключенный к источнику переменного тока

Предположим, мы подключаем трансформатор к источнику переменного тока со следующими данными.

• Первичное напряжение = В ₁ = 230 В
• Сопротивление = R ₁ = 10 Ом
• Индуктивность = L = 0.4 H
• Частота источника = 50 Гц

Давайте посмотрим, сколько тока будет проходить через первичную обмотку трансформатора в случае переменного тока.

Мы знаем, что сопротивление в переменном токе = Импеданс

Импеданс = Z = В / I Ом

Где Z = √ (R ² + X _L ) ² в случае индуктивной цепи.

X _L = 2π f L

X _L = 2 x 3,1415 x 50 Гц x 0,4H

X _L = 125.67 Ом

Теперь для импеданса

Z = √ (R ² + X _L ) ²

Ввод значений

Z = √ (10 ² Ом + 125,67 ² Ом)

Z = 126,1 Ом

Сейчас ток в первичной

I = V / Z

I = 230 В / 126,1 Ом = 1,82 А

Первичный ток при переменном токе = 1,82 А

Похожие сообщения:

Трансформатор, подключенный к источнику постоянного тока

Теперь подключите тот же трансформатор к напряжению постоянного тока и посмотрим, что произойдет.

Мы знаем, что в постоянном токе нет частоты, т.е. f = 0. Следовательно, индуктивное реактивное сопротивление X _L будет равно нулю, если мы положим f = 0 в X _L = 2π f L.

Таким образом, ток в первичной обмотке трансформатора в случае источника постоянного тока.

I = V / R

I = 230 В / 10 Ом

I = 23А.

Первичный ток при постоянном токе = 23А

Похожие сообщения:

Приведенный выше расчет показывает, что чрезмерный ток будет течь в первичной обмотке трансформатора в случае подачи постоянного тока, который сожжет первичные обмотки трансформатора.Это не единственная причина, поскольку ток будет постоянным, теперь давайте посмотрим, что происходит в случае постоянного тока в трансформаторе.

Если первичная обмотка трансформатора подключена к источнику постоянного тока, первичная обмотка будет потреблять постоянный ток и, следовательно, производить постоянный магнитный поток. Следовательно, обратная ЭДС не будет производиться. Их первичная обмотка будет потреблять чрезмерный ток из-за низкого сопротивления первичной, потому что мы знаем, что индуктивное реактивное сопротивление (X _L ) равно нулю из-за формулы индуктивного реактивного сопротивления (X _L = 2π f L), где частота Источник постоянного тока равен нулю.В результате первичная обмотка перегревается и перегорает или перегорает предохранитель и автоматический выключатель. Следует соблюдать осторожность, чтобы не подключить первичную обмотку трансформатора к источнику постоянного тока.

Похожие сообщения:

Почему трансформатор не может работать от постоянного тока вместо переменного?

Если мы приложим постоянное напряжение или ток к первичной обмотке трансформатора, следующие результаты:

Мы знаем, что

v = L (di / dt)

Где:

• v = мгновенное напряжение на первичных обмотках
• L = индуктивность индуктора
• di / dt = Мгновенная скорость изменения тока в А / с

Теперь в этом случае напряжения постоянны i.е. Постоянный ток. Теперь ток (i) будет быстро увеличиваться до тех пор, пока не станет насыщенным железный сердечник трансформатора.

На этом этапе ток (i) возрастет до опасного уровня и перестанет изменяться. Когда нет изменения тока (i), индуцированное напряжение в первичной обмотке будет равно нулю, так как di / dt = 0, что приводит к короткому замыканию обмотки трансформатора с источником постоянного тока.

Когда ток превысит безопасный уровень, произойдет большая потеря мощности, так как P = I ² R .что приведет к повышению температуры до опасного уровня и может привести к взрыву трансформатора, и трансформаторное масло также может загореться.

Или давайте посмотрим на Второй закон Фарадея

e = N dΦ / dt

Где

• e = Индуцированная ЭДС
• N = количество витков
• dΦ = Изменение потока
• dt = Изменение во времени

В случае подачи постоянного напряжения на трансформатор будет постоянный магнитный поток (Φ), индуцированный в первичной обмотке из-за постоянного тока.

Теперь наведенная ЭДС в первичной обмотке будет равна нулю как (dΦ / dt = 0), то есть e = N dϕ / dt = 0 из-за постоянного потока, индуцированного постоянным током.

Мы также знаем, что в источнике постоянного тока нет частоты, и поток обратно пропорционален частоте ( Φ = V / f ), которая насыщает сердечник трансформатора.

Это означает, что первичная обмотка трансформатора будет действовать путем короткого замыкания для дополнительного постоянного тока, который может вызвать взрыв трансформатора в целом.Это точная причина, по которой мы не должны подключать трансформатор к источнику постоянного тока вместо переменного тока.

Похожие сообщения:

При каких условиях питание постоянного тока безопасно подается на первичную обмотку трансформатора?

В большинстве случаев это вопрос типа собеседования по электротехнике и электронике, поэтому давайте посмотрим, как подключить трансформатор к источнику постоянного тока.

Есть два условия, при которых мы можем подключить трансформатор к постоянному току.

• Пульсирующий постоянный ток в качестве входа
• Высокое сопротивление последовательно с первичной обмоткой

Пульсации постоянного тока в трансформаторе

В этом методе пульсирующий постоянный ток (который содержит пульсации, а не чистую форму установившегося тока) подается на первичную обмотку трансформатора.В этом случае отрицательный цикл сбрасывает поток, и интеграл по времени напряжения равен нулю за один полный цикл, что снова помогает сбросить магнитный поток в обмотке. Эта концепция используется в SMPS (импульсный источник питания.

).

Высоковольтный резистор последовательно с трансформатором

Как известно, трансформатор работает только от сети переменного тока. в случае питания постоянного тока первичная обмотка трансформатора может начать дымиться и гореть. Но есть способ, которым мы можем управлять трансформатором на постоянном токе (хотя схема бесполезна без выхода), добавив резистор большого номинала последовательно с первичной обмоткой трансформатора.

Когда первичная обмотка трансформатора должна быть подключена к источнику постоянного тока. высокое сопротивление подключено последовательно с первичной обмоткой. Это последовательное сопротивление ограничивает первичный ток до безопасного значения постоянного тока и, таким образом, предотвращает выгорание первичной обмотки.

Обратите внимание, что не подключайте трансформатор к источнику постоянного тока без высокого сопротивления последовательно с первичной обмоткой. Потому что в постоянном токе нет частоты, а полное сопротивление (Z) катушки индуктивности равно нулю. Если вы поместите Z = 0 в I = V / Z, ток будет слишком большим i.е. индуктор действует как короткое замыкание на постоянное напряжение и токи.

Похожие сообщения:

Amazon.com: VCT VT-500J — Японский повышающий / понижающий трансформатор напряжения преобразует японские 100 В в 110 В ИЛИ наоборот

4,0 из 5 звезд Приличный трансформатор по цене, но далеко не по номинальной мощности.
Гуанян, 21 ноября, 2018

Я купил трансформатор VT-500J на 500 ВА для использования с рисоваркой Zojirushi 100 В, 495 Вт (модель для Японии) для использования в США.Вкратце — трансформатор работает и имеет приличную цену, но следует хорошо знать номиналы (например, без охлаждения трансформатор с таким номиналом 500 ВА, вероятно, годится только для 100-125 ВА непрерывно!).

Как инженер-электрик, я ежедневно работаю с энергосистемами. Я работал с подходящими трансформаторами на 500 ВА, и они значительно больше, обычно весят около 7 кг. Трансформатор внутри, как вы можете видеть, очень маленький, около 1,5 кг, и, вероятно, рассчитан на непрерывную работу не более 100 ВА.Это видно из небольшого текста, который рекомендует производитель, поскольку они говорят (в отзывах клиентов в разделе комментариев) оставлять 4-кратную маржу. Это означает, что этот трансформатор «500 ВА» на самом деле больше похож на трансформатор на 125 ВА непрерывного действия.

Однако, по цене (около 35 долларов) и имея в виду, что я буду рассматривать его как блок 125 ВА (вместо блока 500 ВА), это прилично. Конструкция выполнена из хорошего листового металла с очень красивым порошковым покрытием. Он работает как с повышением, так и с понижением от 100 до 120 В (по умолчанию).Пайка внутри прошла нормально, используемые провода были дешевыми, но ОК 22AWG PVC, а заземление было выполнено правильно с помощью стопорной шайбы и обжатых клемм. Быстрое измерение для преобразования напряжения — вход 122,7 В переменного тока дал мне выход 104,0 В переменного тока без нагрузки — достаточно хорошо.

Если я утверждаю, что трансформатор только 125 ВА, почему я использую его для рисоварки на 495 Вт? Хотя трансформатор такого размера годен только для непрерывной работы 100 + ВА, он может работать на более высоких уровнях мощности в течение коротких периодов времени. Пределы: (1) тепловое и (2) насыщение трансформатора.Чтобы заставить эту «работать» мою рисоварку, я провел некоторые измерения и обнаружил, что моя конкретная рисоварка включает свой нагревательный элемент (который, когда это происходит, потребляет около 500 Вт) на довольно короткие периоды времени (10 с. секунд), прежде чем включать и выключать. В результате общий средний рабочий цикл невелик. Я также обнаружил, что характеристики трансформатора приемлемы при полной нагрузке. Остались термики. Чтобы смягчить это, я добавил свой собственный вентилятор на 120 В переменного тока поверх коробки трансформатора. Устройство потребляет чуть более 4 А от моей розетки на 120 В переменного тока, поэтому я сохранил предохранитель на 5 А.

Я уже много раз запускал этот ящик с рисоваркой без проблем. Тем не менее, я делаю это, зная, что довожу трансформатор до предела насыщения, и помню, что общий рабочий цикл моей рисоварки довольно низок. Кроме того, Я НЕ рекомендую каким-либо образом модифицировать этот продукт, если вы не уверены, что знаете, что делаете, и понимаете, что это аннулирует вашу гарантию.

Я определенно НЕ рекомендую это для любого продукта, который использует 500 Вт непрерывно в течение любого периода времени.Для этого вам нужно будет купить модель 2000 ВА. Однако для небольших продуктов, потребляющих намного меньше энергии, это приемлемый блок.