Что такое трансформатор?

Трансформатор — это электрическое устройство, использующее электромагнитную индукцию для передачи переменного тока от одной цепи к другой. Он используется либо для преобразования переменного тока низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения, либо для получения переменного тока низкого напряжения из переменного тока высокого напряжения.

Компоненты трансформатора

Несмотря на то, что трансформаторы могут весить от нескольких граммов до сотен метрических тонн, есть несколько основных компонентов, перечисленных ниже, которые являются общими для их конструкции.

Ядро

Сердечник трансформатора обычно изготавливается из таких материалов, как мягкое железо или CRGO (холоднокатаная сталь с ориентированной зернистостью), поскольку они имеют высокую проницаемость и используются для поддержки обмоток и контролируемого пути генерируемого магнитного потока. в трансформаторе. Ядро обычно состоит из нескольких тонких ламинированных листов или слоев, а не из цельного стержня. Эта конструкция помогает исключить и уменьшить нагрев. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник состоит из пакета тонких пластин кремнистой стали, разделенных тонкими слоями лака.

Обмотки

Обмотки — это провода, намотанные на сердечник. Трансформатор в основном состоит из двух обмоток: первичной и вторичной. Катушка, которая потребляет электричество от источника, известна как первичная обмотка, тогда как катушка, которая подает энергию на нагрузку на другом конце сердечника, известна как вторичная обмотка. Обмотки двух катушек полностью отделены друг от друга, но они магнитно связаны через общий сердечник, что позволяет передавать электрическую энергию от одной катушки к другой.Чтобы ограничить генерацию магнитного потока, эти две катушки иногда разделяют на несколько катушек.

Изоляция

Изоляция — один из важнейших компонентов трансформаторов. Изоляция защищает трансформатор от нескольких поражений электрическим током. Наиболее серьезные повреждения трансформаторов могут вызвать нарушения изоляции. Изоляция обязательно требуется в нескольких частях трансформатора, например, между обмотками и сердечником, между обмотками, каждым витком обмотки и всеми токоведущими элементами и баком.Изоляторы должны обладать высокой диэлектрической прочностью, хорошими механическими качествами и выдерживать высокие температуры. В трансформаторах для выполнения этих условий обычно используется изоляция из целлюлозы. Они сохраняют электрический заряд при включении трансформатора и, таким образом, изолируют компоненты трансформатора, которые находятся под разными напряжениями. Он также выполняет механическую роль, поддерживая обмотки, и способствует термической стабильности трансформатора, образуя охлаждающие каналы.

Масляная изоляция

В некоторых трансформаторах трансформаторное масло в основном служит трем целям: изоляция между токопроводящими частями, охлаждение за счет лучшего рассеивания тепла и обнаружение неисправностей.Масляная изоляция часто используется вместе с твердой целлюлозной изоляцией. Он используется для закрытия всех открытых участков, не имеющих твердой изоляции. Масло также проникает в бумагу и заполняет отверстия для воздуха, тем самым улучшая качество бумажной изоляции. Отработанное тепло рассеивается обмотками трансформатора, и его необходимо исключить. Трансформаторное масло поглощает тепло от обмоток и отводит его наружу трансформатора, где оно может рассеиваться в наружный воздух. Масло, используемое в трансформаторах, обычно получают путем фракционной перегонки и последующей обработки сырой нефти.В основном есть два типа: трансформаторное масло на парафиновой основе и трансформаторное масло на основе нафты; однако из-за их превосходных огнестойких и влагопоглощающих свойств синтетические масла, такие как силиконовое масло, становятся популярными.

Втулочные клеммы

Обычно в высоковольтных трансформаторах используется вывод проходного изолятора трансформатора — это изолирующее устройство, которое позволяет проводнику с током проходить через заземленный бак трансформатора без какого-либо электрического контакта.Обычно они сделаны из фарфора или эбонита и имеют вид колонны из круглых дисков. Электрическое поле создается всеми элементами, имеющими электрический заряд. Когда наэлектризованный проводник приближается к заземленному материалу с потенциалом земли, он может генерировать чрезвычайно сильные силовые линии, особенно если силовые линии вынуждены резко изгибаться вокруг заземленного материала. Трансформаторный ввод обеспечивает эффективную изоляцию вокруг токопроводящей клеммы и заземленного бака трансформатора.

Принцип работы трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея, который гласит, что «Электродвижущая сила вокруг замкнутого пути равна отрицательной скорости изменения во времени магнитного потока, заключенного на пути». трансформатор, когда ток проходит через первичную обмотку, вокруг нее создается магнитное поле. Поскольку ток переменный, а катушки находятся рядом друг с другом, это изменяющееся поле распространяется во вторичную катушку, тем самым вызывая напряжение во вторичной обмотке.Этот процесс известен как взаимная индукция, при котором катушка с проволокой индуцирует напряжение в другой катушке, расположенной в непосредственной близости от нее. Кроме того, трансформаторы получили свое название от того факта, что они «преобразуют» один уровень напряжения или тока в другой. Трансформаторы могут изменять уровни напряжения и тока источника питания без изменения его частоты или количества электроэнергии, передаваемой от одной обмотки к другой через магнитную цепь. Соотношение количества фактических витков провода в каждой катушке имеет решающее значение при определении типа трансформатора и выходного напряжения.Отношение выходного напряжения к входному напряжению такое же, как количество витков между двумя обмотками. Выходное напряжение трансформатора больше входного, если вторичная обмотка имеет больше витков провода, чем основная обмотка. Этот тип трансформатора известен как «повышающий трансформатор». Напротив, если вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка, выходное напряжение будет ниже. Это известно как «понижающий трансформатор». Математически эту концепцию можно объяснить следующим образом:

Предположим, что имеется {N} _ {1} витков в первичной обмотке и {N} _ {1} витков во вторичной обмотке.Переменная ЭДС {E} _ {1} применяется к первичной обмотке, которая создает ток {I} _ {1} в первичной цепи и {I} _ {2} во вторичной цепи. Ток в катушках вызывает намагничивание сердечника и создает соответствующее магнитное поле внутри сердечника. Из-за намагничивания сердечника поле больше по сравнению с полем, создаваемым только током в катушках. Это создает большую ЭДС {E} _ {2} во вторичной обмотке, которая прямо пропорциональна ЭДС в первичной обмотке.Уравнение, представляющее эту связь, имеет вид:

Знак минус указывает, что {E} _ {2} сдвинут по фазе на 180 ° с {E} _ {1}.

Типы трансформаторов

Хотя трансформатор представляет собой статический электрический компонент, он стал важным элементом эффективности современных электрических, а также электронных устройств. По этой причине сегодня на рынке доступно несколько разновидностей трансформаторов. Давайте взглянем на несколько типов трансформаторов.

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор — один из наиболее распространенных типов трансформаторов, с которыми можно встретиться в повседневной жизни. Силовой трансформатор, который преобразует поступающую электроэнергию в более или менее высокое напряжение для определенной цели, является ключевым компонентом электросети. Эти трансформаторы подключают понижающие и повышающие напряжения в распределительных сетях без каких-либо изменений частоты во время передачи энергии. В электронной системе силовой трансформатор предлагает ряд источников переменного тока с различным напряжением и соответствующими значениями тока от электросети общего пользования.

Трансформатор корпусного типа

Трансформатор оболочечного типа используется в нескольких электрических устройствах повседневного использования, таких как телевидение, радио и т. Д. Этот трансформатор имеет прямоугольную форму и состоит из трех основных компонентов: одного сердечника и двух обмоток. Первичная и вторичная обмотки этого трансформатора намотаны на одну ветвь сердечника, образуя концентрические цилиндры катушек, что отличает его от других трансформаторов. Эта конфигурация предлагает значительное снижение потерь магнитного потока во время работы трансформатора.Трансформаторы такого типа часто имеют ламинат и не содержат масла для изоляции.

Трансформатор с сердечником

Трансформатор с сердечником — это трансформатор, который имеет две обмотки, отдельно намотанные на два или три плеча сердечника. В отличие от трансформатора с оболочкой, между первичной и вторичной обмотками трансформатора с сердечником имеется значительный зазор. Пластины нарезаются на кусочки L-образной формы, и их поочередно укладывают друг на друга, чтобы исключить высокое сопротивление в местах соединения пластин друг с другом.Чтобы ограничить поток утечки, первичная и вторичная обмотки чередуются, при этом половина каждой обмотки расположена рядом или концентрически на плече сердечника. Первичная и вторичная обмотки разделены на концах сердечника для простоты использования. Между сердечником и нижней обмоткой находится изоляционный слой, защищающий трансформатор от короткого замыкания. Для трансформатора с сердечником требуется больше медных проводников, чем для трансформатора с корпусом, поскольку обмотка расположена на отдельных ветвях или ветвях трансформатора с сердечником.

Тороидальный трансформатор

Тороидальные трансформаторы используются в тех электронных или электрических устройствах, в которых пространство является важным атрибутом. Тороидальные трансформаторы — это силовые трансформаторы с тороидальным сердечником, на который намотаны первичная и вторичная обмотки. Как следует из названия, они выглядят как электрический компонент в форме пончика. Когда ток проходит через первичную катушку, он вызывает электродвижущую силу (ЭДС) во вторичной обмотке, которая передает мощность от первичной катушки к вторичной катушке.Отличительная структура тороидального трансформатора позволяет использовать более короткие катушки, что снижает резистивные потери и потери в обмотке и повышает общий КПД. Тороидальные силовые трансформаторы особенно хорошо подходят для жизненно важного медицинского оборудования и устройств, поскольку исключительная эффективность имеет решающее значение в медицинских системах, требующих низких токов утечки, бесшумной работы и долговременной надежности. Поскольку эти трансформаторы небольшие и легкие, их можно легко интегрировать в медицинские приборы, где габариты и вес являются важными конструктивными факторами.

Автотрансформаторы

Автотрансформатор, в основном используемый в диапазоне низкого напряжения, представляет собой тип трансформатора, который содержит только одну обмотку. Приставка «авто» относится к одиночной катушке, функционирующей независимо (по-гречески «я»), а не к какой-либо механической системе. Автотрансформатор похож на двухобмоточный трансформатор, но первичная и вторичная обмотки соединены по-разному. Автотрансформатор работает по тому же принципу, что и двухобмоточный трансформатор.Он работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея, который гласит, что каждый раз, когда магнитное поле и проводники сближаются, в проводниках индуцируется ЭДС. Это трансформатор с некоторыми общими витками между первичной и вторичной обмотками. «Общее сечение» относится к части обмотки, которая используется как первичной, так и вторичной обмотками. «Последовательная секция» относится к части обмотки, которая не используется как первичной, так и вторичной обмоткой.Две клеммы подключены к первичному напряжению. Вторичное напряжение генерируется двумя выводами, один из которых часто используется совместно с выводом первичного напряжения.

Распределительный трансформатор

Распределительный трансформатор, также известный как служебный трансформатор, используется в качестве устройства окончательного преобразования в распределительной сети с основной функцией преобразования высокого напряжения в напряжение, подходящее для конечного использования, то есть 240 В или 440 В. Эти трансформаторы бывают нескольких размеров и могут быть разделены на категории в зависимости от нескольких факторов, включая количество фаз, место установки, класс напряжения, тип изоляции и базовый уровень импульсной изоляции.Обычно они устанавливаются там, где высоковольтная линия на тысячи вольт встречается с опорой электросети, обеспечивающей источник питания 240 В или 440 В для бытового или промышленного использования, соответственно.

Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор — это устройство, которое используется вместе с измерительными приборами для эффективного измерения высокого напряжения, тока, мощности, энергии или коэффициента мощности. Другими словами, измерительные трансформаторы — это понижающие трансформаторы с реле защиты.Они используются для расширения диапазона амперметров или вольтметров переменного тока. Измерительные трансформаторы в основном бывают двух типов: трансформатор тока и трансформатор напряжения (напряжения). Трансформатор тока (CT) — это устройство для измерения тока, которое производит ток низкого уровня во вторичной обмотке, пропорциональный току высокого уровня в первичной обмотке. Поскольку первичная обмотка соединена последовательно с токоведущим проводом, питающим нагрузку, трансформатор тока часто называют «последовательным трансформатором».Напротив, трансформаторы напряжения подключаются параллельно и работают как небольшая нагрузка для контролируемого источника, сохраняя при этом точное соотношение напряжений и фазовое соотношение для обеспечения точных измерений, подключенных к вторичной обмотке.

Однофазный трансформатор

В однофазном трансформаторе задействованы только одна первичная и одна вторичная обмотки, которые преобразуют однофазный вход переменного тока в однофазный выход переменного тока с более высоким или более низким напряжением; однако вход и выход остаются в противофазе.Эти трансформаторы часто используются для питания освещения жилых помещений, розеток, систем кондиционирования и нагревательных элементов. Однофазные трансформаторы можно сделать еще более эффективными, если разделить первичную и вторичную обмотки пополам и соединить их последовательно или параллельно.

Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор состоит из трех первичных и трех вторичных обмоток, намотанных на один сердечник. Поскольку трехфазное распределение электроэнергии более эффективно для передачи электроэнергии в отдаленные места, трехфазные трансформаторы используются чаще, чем однофазные трансформаторы.Тем не менее, три однофазных трансформатора можно соединить вместе, чтобы сформировать трехфазный трансформатор. Существует две конфигурации подключения для трехфазного питания: конфигурация треугольником и конфигурация звезды (звезда- «Y»). Три проводника в треугольном соединении соединены встык друг с другом по треугольнику или треугольнику. В звездообразной конфигурации все проводники исходят из центра, что указывает на то, что все они соединены в одном месте. При одинаковом напряжении в трехфазной системе используется меньше проводников, чем в эквивалентных однофазных, двухфазных системах или системах постоянного тока.Три провода цепи в трехфазной системе несут три переменных тока (одинаковой частоты), которые достигают своих мгновенных пиковых значений в разное время.

Импульсный трансформатор

В области электроники импульсный трансформатор часто используется для генерации и передачи высокоскоростных электрических импульсов постоянной амплитуды. Импульсный трансформатор — это устройство, которое преобразует напряжение и ток импульсного сигнала с сохранением исходной формы импульса на выходе.Импульсные трансформаторы подразделяются на два основных типа в зависимости от их применения: силовые импульсные трансформаторы и сигнальные импульсные трансформаторы. Для изменения уровня мощности напряжения из одного диапазона в другой используются силовые импульсные трансформаторы. Основная конструкция этих трансформаторов может быть однофазной или трехфазной или может изменяться в зависимости от соединенной обмотки. Трансформаторы импульсных сигналов используются для передачи данных от одного типа цепи к другому посредством электромагнитной индукции. В результате они обычно используются для увеличения или уменьшения напряжения от одной поверхности силового трансформатора к другой.

Аудио трансформаторы

Аудиопреобразователь — это электромагнитное устройство, которое изолирует входную цепь от выходной цепи, а также фильтрует проходящий через нее сигнал. Он называется аудиопреобразователем, потому что он предназначен для преобразования сигналов, частотный спектр которых находится в слышимом диапазоне, то есть от 20 Гц до 20 кГц. Поскольку аудиопреобразователи работают в диапазоне звуковых сигналов, где имеется много шума от таких вещей, как сетевое питание и инвертирующие источники питания в окружающей среде, они обычно имеют магнитное экранирование для защиты своих цепей от помех.Аудиотрансформаторы доступны как в повышающей, так и в понижающей конфигурациях, но вместо того, чтобы быть настроенными на создание определенного выходного напряжения, они в основном используются для согласования импеданса. Аудиопреобразователи выполняют несколько функций в аудиоустройствах; например, увеличение выходного уровня микрофона, уменьшение выходного уровня инструментов в соответствии с микрофоном и т. д.

Потери в трансформаторе

«Потери» в любом электрическом устройстве можно определить как разницу между входной и выходной мощностью.Теоретически идеальный трансформатор не имеет потерь мощности или энергии; однако трансформатор, будучи статической машиной, имеет некоторые потери энергии. Эти потери можно разделить на следующие категории:

Потери в сердечнике или потеря в железе

Потери в стали в основном вызваны переменным магнитным потоком в сердечнике трансформатора. Этот тип потерь в основном определяется магнитными характеристиками материала сердечника трансформатора, и его можно дополнительно классифицировать как:

• Гистерезисные потери: Инверсия магнетизма в сердечнике трансформатора вызывает гистерезисные потери.{1.6} {ƒV} Вт
  Где {W} _ {h} — потери на гистерезис, η — коэффициент Стейнмеца материала, {B} _ {max} — максимальная плотность магнитного потока, ƒ — функция реверсирования магнитного поля, и V — объем ядра.

• Потери на вихревые токи: Первичная обмотка трансформатора принимает переменный ток, который создает переменный магнитный поток. {2} {RT}

  Где Q — рассеиваемое тепло, I — ток, R — сопротивление, а T — время.

  Принцип работы трансформатора

  Большинство электронных устройств или схем, используемых в современном мире, имеют различные применения в трансформаторах. Поэтому важно понимать определение, применение, рабочий механизм трансформаторов и их сквозную конструкцию в характерных аналоговых схемах. Что такое трансформатор? Трансформатор — это статическое устройство, используемое для повышения и понижения уровней напряжения, которое работает путем передачи электрического тока на провод через колеблющееся магнитное поле. Однако, когда мы кратко узнаем о трансформаторах и свяжем их с электрической энергией, мы сможем определить трансформатор как статическое устройство, которое изменяет подачу напряжения в различных аналоговых схемах. Трансформатор представляет собой регулятор напряжения, который широко используется в цепи и проводимости переменного тока. Концепция базового трансформатора была впервые открыта Майклом Фарадеем в 1831 году , а позже эта идея была поддержана и развита многими другими интеллектуальными научными исследователями. Однако основной мотив создания концепции трансформаторов заключался в том, чтобы восстановить баланс между током, генерируемым при высоком напряжении, и его потреблением, что было сделано при низком напряжении. Применение трансформатора Применения трансформатора следующие: Трансформатор передает поток текущей энергии по проводам на большие расстояния. Трансформаторы используются в нашей повседневной работе, где требуется питание с разным напряжением. Например, радио, телевидение и т. Д. . Трансформаторы широко используются в качестве регуляторов напряжения почти во всех электроприборах. Принцип работы трансформатора Механизм работы трансформатора произошел от концепции закона взаимной индукции Фарадея или электромагнитной индукции , которая возникает между двумя цепями, соединенными взаимным магнитным потоком. Прежде чем перейти к работе трансформатора, давайте откроем для себя механизм электромагнитной индукции . Механизм электромагнитной индукции Всякий раз, когда ток проходит через катушку с электрическим проводом, он создает магнитное поле или магнитный поток по всей ее поверхности. Магнитный поток или магнитное поле для любого материала определяется как временная среда, посредством которой намагниченные силы передаются между электрическими материалами. Мы часто неосознанно сталкиваемся с этими силами в нашей повседневной жизни, например, некоторые ферромагнитные материалы (железо, кобальт или никель) действуют как временные магниты в присутствии постоянных магнитов, которые притягивают и начинают притягивать или отталкивать другие магниты или электрические материалы. Однако сила магнитного поля прямо пропорциональна (сильно зависит) от протекания тока в проводе. Следовательно, можно легко управлять, реверсировать, включать или выключать или изменять силу магнитного поля, создаваемого электрическим током. Магнитное поле можно представить как очертания магнитного потока, которые создают замкнутые пути. Вы можете обратиться к рисунку ниже, чтобы визуализировать диаграмму магнитного поля (силовые линии), сформированного вокруг провода, по которому проходит электрический ток. На этом концепция взаимной индукции не заканчивается. Есть еще один интересный факт, касающийся электричества. Когда магнитное поле изменяется в катушке с проволокой, в ней возникает электрический ток. Следовательно, он позволяет нам генерировать флуктуирующий магнитный поток, пропуская электрический ток по проводу или катушке (где электрический ток также колеблется). Взаимная индукция и трансформатор Элементарный трансформатор состоит из двойных катушек, которые электрически не связаны и являются индуктивными, но все же обе катушки обмотки связаны магнитным образом.Первая катушка , через которую проходит электрический ток , генерируемый источником, называется первичной обмоткой , а вторая катушка , обеспечивающая требуемый выходной ток, называется вторичной обмоткой. Принцип работы трансформатора можно увидеть на схеме, приведенной ниже: На приведенной выше схеме вы можете видеть, что обе катушки, то есть первичная обмотка (первая катушка провода) и вторичная обмотка (вторая катушка проволоки), расположены рядом друг с другом.Теперь, , если пропускать колеблющийся ток в первую катушку, из-за явления электромагнитной индукции, электрический ток будет индуцироваться автоматически во второй катушке провода . Это происходит потому, что переменный ток в первой катушке создает переменный поток, который необходим для взаимной индукции между двумя обмотками, которая индуцирует ток во второй катушке. Все трансформаторы работают в одном и том же явлении. Если первая катушка проводит переменный синусоидальный ток, то наведенный синусоидальный переменный ток той же частоты будет генерироваться и во второй катушке провода.Сила индуцированного тока также зависит от расстояния между двумя проводами. Вся установка вставлена ​​внутрь стержня из мягкого железа (известного как сердечник ), чтобы поток электроэнергии проходил от первичной обмотки к вторичной обмотке более эффективно. Если катушка вторичной обмотки имеет точное количество витков проводов, присутствующее в катушке первичной обмотки, электрический ток, наведенный во вторичной обмотке, будет иметь эквивалентную величину, что и в первичной катушке.Но если количество витков во вторичной катушке уменьшается или увеличивается по сравнению с первичной катушкой, диапазон тока и напряжения, генерируемого во второй катушке, может увеличиваться или уменьшаться, чем ток и напряжение первой катушки. Важно отметить, что трансформаторы работают только на переменном токе (часто реверсивном или электрическом), потому что для возникновения электромагнитной индукции между двухпроводными катушками необходим флуктуирующий поток. Следовательно, мы можем сделать вывод, что трансформаторы не работают с постоянным током (DC), когда постоянный электрический ток проходит по проводу в том же направлении. Понижающий трансформатор Если первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная обмотка, напряжение второй катушки меньше, чем напряжение первичной обмотки. Этот процесс известен как понижающий трансформатор . Повышающий трансформатор Преобразование вышеуказанного процесса может привести к созданию повышающего трансформатора, который поднимает более низкое напряжение в более высокое. В установочном трансформаторе количество витков вторичной обмотки больше по сравнению с первичной.Следовательно, он имеет более высокое вторичное напряжение и более короткий вторичный электрический ток. Конструкция трансформатора Здесь, VP представляет первичное напряжение VS представляет вторичное напряжение NP представляет Количество первичных обмоток Ns представляет Количество вторичных обмоток Φ (phi) представляет потокосцепление T представляет период времени для завершения 1 цикла. Основная конструкция трансформатора разработана с использованием двух обмоток электрических катушек, имеющих взаимную индуктивность, и многослойного стального сердечника. Обе катушки (первичная обмотка и вторичная обмотка) изолированы друг от друга и от многослойного сердечника. Установка трансформатора также требует некоторых подходящих контейнеров для сконструированного сердечника и обмоток, режима, с помощью которого сердечник и электрические катушки могут быть легко изолированы. Основные части, которые содержатся в каждом трансформаторе, следующие: 1.Ядро Во всех трансформаторах сердечник служит опорой для обмотки. Он изготовлен из листовой стали трансформатора и обеспечивает устойчивый магнитный путь с малейшим интегрированным воздушным зазором и снижает потери в трансформаторе. Состав сердечника определяется факторами, в отличие от эффективного напряжения, тока, мощности и т. Д. Диаметр сердечника прямо пропорционален (зависит) потерям в меди и обратно пропорционален (обратно зависим) потерям в стали. 2. Обмотки Обмотки — это набор медных проводов, намотанных на сердечник. Медные провода используются в трансформаторах, потому что: Медь обладает высокой проводимостью по своей природе: Она помогает снизить потери в трансформаторе. Поскольку проводимость трансформатора увеличивается, сопротивление потока тока уменьшается. Медь обладает высокой пластичностью по своей природе: Это свойство определяет, можно ли разрезать металл на очень тонкую проволоку или нет. В первую очередь у каждого трансформатора два типа обмоток, то есть Первичная обмотка и вторичная обмотка , которые описаны ниже: Первичная обмотка: Число витков обмоток, на которые подается ток источника. Вторичная обмотка: Набор витков обмотки, которая индуцирует электромагнитный ток и генерирует его на выходе. Обе обмотки изолированы друг от друга с помощью инструментов для нанесения изоляционного покрытия. 3. Изоляционные вещества Изоляция является важным процессом трансформаторов, поскольку она помогает изолировать обмотки от короткого замыкания в цепи и, следовательно, ослабляет электромагнитную индукцию. Медиаторы изоляции влияют на надежность и прочность трансформатора. В трансформаторе используются следующие изолирующие вещества: Масло изоляционное Изолента Изоляционная бумага Деревянная ламинация

  Что такое трансформатор Объясните принцип построения, класс 12, физика CBSE

  Подсказка — Вы можете начать с определения того, что такое трансформатор.Затем перейдите к описанию принципа действия трансформатора. Затем опишите базовую настройку трансформатора. Тогда напишу напоследок, как работает трансформатор.

  Электрическое устройство, которое может изменять ток переменного тока, известно как трансформатор.
  Принцип — Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Взаимная индукция — это явление, при котором при изменении величины магнитного потока, связанного с катушкой, возникает ЭДС. индуцируется в соседней катушке.

  Конструкция —
  Трансформатор состоит из прямоугольного железного сердечника.Две катушки, первичная катушка $ ({P _ {}}) $ с двумя сторонами $ {P_1} $ и $ {P_2} $ и вторичная катушка $ (S) $ с двумя сторонами $ {S_1} $ и $ { S_2} $. Обе эти катушки изолированы от сердечника из ферромагнитного железа. Источник переменного тока подключен к первичной обмотке, а выход получается через вторичную обмотку, которая подключена параллельно к сопротивлению $ R $.

  Рабочий —
  Для идеального трансформатора мы считаем, что сопротивление первичной и вторичной обмоток незначительно.\ circ = 0 $.
  Пусть число витков в первичном проводе будет $ {N_P} $, а во вторичном — $ {N_S} $
  Согласно закону Фарадея, индуцированный $ E.M.F. $ через один виток обеих катушек будет одинаковым.
  Пусть поток через один виток равен $ \ phi $, поток через первичную катушку равен $ {\ phi _p} $, а поток через вторичную катушку равен $ {\ phi _S} $.
  Итак, $ {\ phi _p} = {N_P} \ phi $
  $ {\ phi _S} = {N_S} \ phi $

  Мы также знаем по закону Фарадея

  $ E = \ dfrac {{d \ phi} } {{dt}} $
  Итак, для первичной катушки это уравнение принимает вид
  $ {E_S} = \ dfrac {{d {\ phi _S}}} {{dt}} $ (Уравнение 1)
  А для вторичной катушки это уравнение становится
  $ {E_P} = \ dfrac {{d {\ phi _P}}} {{dt}} $ (Уравнение 2)

  Деление уравнения 1 на уравнение 2
  $ \ dfrac {{{E_S}}} {{{E_P}}} = \ dfrac {{d {\ phi _S}}} {{d {\ phi _P}}} = \ dfrac {{{N_S} \ phi}} {{{N_P} \ phi} } $
  $ {E_S} = {E_p} \ dfrac {{{N_S}}} {{{N_p}}} $ (Уравнение 3)
  Мы знаем, что
  $ P = VI $
  Здесь
  $ P = $ Power
  $ V = $ напряжение
  $ I = $ ток
  Для первичной катушки это уравнение принимает вид
  $ {P_P} = {E_P} {I_P} $ (Уравнение 4)
  Для вторичной катушки это уравнение принимает вид
  $ {P_S} = { E_S} {I_S} $ (Уравнение 5)
  Для идеального трансформатора энергия не теряется, поэтому
  $ {P_p} = {P_S} $
  $ {E_P} {I_P} = {E_S} {I_S} $
  $ { I_S} = {I_p} \ dfrac {{{E_p}}} {{{E_s }}} $$ (\ потому что \ dfrac {{{E_p}}} {{{E_S}}} = \ dfrac {{{N_p}}} {{{N_S}}}) $
  $ {I_S} = { I_p} \ dfrac {{{N_p}}} {{{N_S}}} $

  Примечание — трансформатор, увеличивающий A.Напряжение C. называется повышающим трансформатором ($ {N_S}> {N_p} $), а трансформатор, который снижает напряжение переменного тока, известен как понижающий трансформатор ($ {N_S} <{N_p} $). Кроме того, используется железный сердечник, потому что это ферромагнитный материал, который помогает увеличить силу магнитного поля.
  

  Принцип работы понижающего трансформатора

  Трансформаторы рассчитаны на однофазное или трехфазное питание. Это может быть повышающий или понижающий трансформатор.Однако принцип работы понижающего трансформатора и всех этих трансформаторов один и тот же: это электромагнитная индукция.
  
  Трансформатор состоит из двух высокоиндуктивных катушек (обмоток), намотанных на стальной или железный сердечник. Обмотка, подключенная к источнику переменного тока, известна как первичная обмотка, тогда как обмотка, подключенная к нагрузке, известна как вторичная обмотка.
  
  Первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга, а также от железного сердечника.Электроэнергия передается из первичной цепи во вторичную за счет магнитного потока. Символическое изображение трансформатора показано на рисунке.
  
  
  
  • Когда первичная обмотка подключена к источнику переменного тока, через нее начинает течь переменный ток.
  • Переменный ток первичной обмотки создает в сердечнике переменный поток φ.
  • В основном это переменные магнитопроводы с вторичной обмоткой, проходящей через сердечник.
  • Этот переменный поток индуцирует напряжение во вторичной обмотке в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея.
  • ЭДС индуцируется во вторичной обмотке из-за взаимной индукции, поэтому она известна как взаимно индуцированная ЭДС.

  Индуцированная ЭДС во вторичной и первичной обмотках зависит от скорости изменения потоковых связей (Ndφ / dt).
  
  Скорость изменения магнитного потока во вторичном и первичном контурах одинакова.Следовательно, наведенная ЭДС во вторичной обмотке пропорциональна количеству витков вторичной обмотки (E ₂ α N ₂ ), а в первичной — количеству витков первичной (E ₁ α N ₁ ).
  
  Если количество витков вторичной обмотки (N ₂ ) меньше, чем витков первичной обмотки (N ₁ ), вторичная наведенная ЭДС будет меньше, чем первичная, и трансформатор называется понижающим трансформатором. Тогда как если N ₂ > N ₁ , вторичная наведенная ЭДС будет больше, чем первичная, и трансформатор называется повышающим трансформатором.
  
  Трансформатор изменяет только уровни тока и напряжения переменного тока. Это не влияет на частоту сети переменного тока. Может работать только от сети переменного тока.
  
  Если трансформатор подключен к источнику постоянного тока, через первичную обмотку будет протекать большой ток, что может повредить обмотку трансформатора.
  
  Спасибо, что прочитали о принципах работы понижающего трансформатора .
  

  Трансформатор | Все сообщения

  © https: // yourelectricalguide.com / понижающий трансформатор принцип работы.

  Принцип работы трансформатора управления

  | ATO.com

  Управляющий трансформатор — это небольшой трансформатор сухого типа, который в основном используется для изменения напряжения переменного тока. Он намотан железным сердечником и катушкой. Он может изменять не только напряжение переменного тока, но и импеданс. Если расчетная мощность не превышена, ток также можно изменить. В разных средах трансформатор также может применяться по-разному.Как правило, он используется в качестве источника контрольного освещения и светового индикатора для электрических приборов в станках и механическом оборудовании.

  Управляющий трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции. Трансформатор имеет два набора катушек: первичную и вторичную. Вторичная обмотка находится за пределами первичной обмотки. Когда к первичной катушке подается переменный ток, железный сердечник трансформатора генерирует переменное магнитное поле, а затем вторичная катушка генерирует индуцированную электродвижущую силу.Первичная обмотка и вторичная обмотка обычно покрыты железным сердечником, так что они могут быть связаны друг с другом посредством магнитных цепей и связи цепей, так что энергия передается от первичной обмотки к вторичной обмотке. Условно говоря, к основным функциям более сложного оборудования относятся: предотвращение поражения рабочих электрическим током, предотвращение помех и получение соответствующего напряжения. Принцип его работы следующий:

  Из рисунка видно, что U1 — это положительно выбранное переменное напряжение.Когда он нагружен с обеих сторон первичной обмотки, в проводе будет генерироваться переменный ток I1 и переменный магнитный поток. Переменный магнитный поток может проходить через первичную катушку и вторичную катушку вдоль железного сердечника, тем самым обеспечивая замкнутую магнитную цепь. Потенциал взаимной индукции U2 индуцируется во вторичной катушке, и в то же время ① самоиндуцированный потенциал также индуцируется в первичной катушке, то есть E1, который противоположен направлению приложенного напряжения, поэтому он будет ограничивать значение l1.Если требуется поддерживать существование, это требует потребления энергии. Кроме того, трансформатор имеет потери. Если вторичный ток не подключен к нагрузке, но катушка все еще имеет ток, это именно тот ток холостого хода, о котором мы говорили.

  Затем, если вторичная катушка подключена к нагрузке, в катушке будет генерироваться ток l2, и в это время будет генерироваться магнитный поток ②, который противоположен направлению движения бывшей, и также играет противодействующая роль.Кроме того, общий магнитный поток в сердечнике уменьшается, напряжение самоиндукции E1 также уменьшается, l1 увеличивается, поэтому можно сделать вывод, что первичный ток и вторичная нагрузка тесно связаны. Если ток вторичной нагрузки увеличивается, l1 увеличится, и также увеличится, тогда ① увеличенная часть может быть просто компенсирована на, при этом общее магнитное количество сердечника останется неизменным.

  Управляющий трансформатор должен медленно повышаться во время использования. При этом запрещается перемещение управляющего трансформатора во время работы.Следует отметить, что конструкция управляющего трансформатора ограничивает его работоспособность в течение длительного времени, и он может поддерживать работу только на короткое время. Если управляющий трансформатор эксплуатируется в течение длительного времени, трансформатор перегорит из-за чрезмерного выделения тепла.

  Управляющий трансформатор может также использоваться в химической промышленности в качестве выпрямительного трансформатора. В настоящее время требуется только перемонтировать регулировочные отводы управляющего трансформатора, отключить все питание оборудования, а затем отрегулировать напряжение на управляющем трансформаторе с помощью оборудования для регулирования напряжения с обеих сторон, чтобы его можно было использовать в химическая промышленность.

  Как работает трансформатор?

  Как работает трансформатор?

  На рисунке показан блок питания, установленный в школьных лабораториях. Он подключен к электросети, которая подает на него входное напряжение 240 В. С помощью переключателя напряжения вы можете выбрать выходное напряжение от 2 В до 12 В. Что изменяет входное напряжение с 240 В на более низкое выходное напряжение?
  Основным компонентом блока питания является трансформатор. Трансформаторы могут уменьшать или увеличивать a.c. напряжение подавалось на него .

  Принцип действия трансформатора:

  1. Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции .
  2. Он состоит из двух катушек, намотанных на сердечник из мягкого железа, как показано на рисунке.
     
  3. Первичная обмотка подключена к сети переменного тока. источник питания, в то время как вторичная катушка подключена к выходным клеммам.
  4. Когда ток в первичной цепи увеличивается, рост магнитного потока заставляет силовые линии магнитного поля перерезать вторичную катушку.Э.д.с. индуцируется во вторичной катушке.
  5. Когда ток в первичной цепи уменьшается, магнитный поток падает, и силовые линии снова разрезают вторичную катушку. Э.д.с. действие в противоположном направлении индуцируется во вторичной катушке.
  6. Переменный ток в первичной обмотке создает изменяющийся магнитный поток, который вызывает переменную ЭДС. той же частоты во вторичной катушке.
  7. На рисунке показана принципиальная электрическая схема трансформатора с переменным источником питания.
     

  Люди также спрашивают

  Какие бывают типы трансформаторов?

  Повышающие и понижающие трансформаторы:

  1. Существует два типа трансформаторов:
     (a) Повышающий трансформатор
     (b) Понижающий трансформатор
  2. На рисунке показано сравнение двух типов трансформаторов.
     
  Эксперимент с повышающими и понижающими трансформаторами

  Цель: Разобраться в повышающем и понижающем трансформаторах.
  Материалы: Медная катушка с 120 витками, медная катушка с 400 витками, соединительные провода
  Аппарат: Два стальных сердечника С-образной формы с зажимом, изолированные провода, низкое напряжение переменного тока. блок питания, две лампочки 2,5 В 0,3 А с держателями и две лампочки 6,2 В 0,3 А с держателями
  Метод:

  Повышающий трансформатор

  1. Устройство настроено, как показано на рисунке. Первичная катушка — это медная катушка с 120 витками, а вторичная обмотка — это медная катушка с 400 витками.
  2. Лампочки на 6,2 В, 0,3 А ввинчиваются в соответствующие держатели.
  3. Источник питания установлен на 2 В переменного тока.
  4. Электропитание включено. Сравнивается яркость лампочек в первичной и вторичной цепях.

  Понижающий трансформатор

  1. Настройка устройства изменена так, что медная катушка с 400 витками становится первичной обмоткой, а обмотка с 120 витками — вторичной обмоткой.
  2. Лампы заменены на 2.5 В, лампочки 0,3 А.
  3. Электропитание включено. Сравнивается яркость лампочек в первичной и вторичной цепях.

  Наблюдения:
  Обсуждение:

  1. Яркость лампы пропорциональна напряжению на ней. Яркость лампочки в первичной цепи указывает на величину входного напряжения. Яркость лампочки во вторичной цепи указывает на величину выходного напряжения.
  2. Когда количество витков вторичной катушки больше, чем количество витков первичной обмотки, выходное напряжение больше входного.
  3. Когда количество витков вторичной катушки меньше, чем количество витков первичной катушки, выходное напряжение меньше входного.

  Заключение:

  1. Более высокое напряжение индуцируется во вторичной катушке, когда у вторичной катушки больше витков, чем у первичной катушки.
  2. Более низкое напряжение индуцируется во вторичной катушке, когда у вторичной катушки меньше витков, чем у первичной катушки.
  Экспериментальная взаимосвязь между коэффициентом витков и коэффициентом напряжения

  Цель: Показать взаимосвязь V _s / V _p = N _s / N _p
  Материалы: Медные катушки с 300, 600 и 900 витками соответственно, соединительные провода
  Аппаратура: Сердечники из мягкого железа, 0 — 12 В переменного тока блок питания, два переменного тока вольтметры (0-10 В)
  Метод:

  1. Устройство настроено, как показано на рисунке, с медной катушкой на 300 витков в качестве первичной катушки и катушкой на 600 витков в качестве вторичной катушки.
  2. Напряжение источника питания установлено на 2 В.
  3. Включается питание и снимаются показания вольтметров.
  4. Шаги с 1 до 3 повторяются с медной катушкой с 300 витками в качестве первичной обмотки и с 900-витковой катушкой в ​​качестве вторичной обмотки.
  5. Настройка устройства изменена таким образом, что 900-витковая катушка является первичной обмоткой, а 600-витковая катушка — вторичной обмоткой.
  6. Напряжение блока питания установлено на 10 В.
  7. Включается питание и снимаются показания вольтметров.
  8. Шаги 6 и 7 повторяются с 900-витковой катушкой в ​​качестве первичной катушки и 300-витковой катушкой в ​​качестве вторичной катушки.

  Наблюдения:
  

  Обсуждение:

  1. Соотношения N _s / N _p и V _s / V _p для каждой пары первичной и вторичной катушек приблизительно равны.
  2. Принимая во внимание экспериментальные ошибки и потерю мощности в трансформаторе, можно сделать вывод, что N _s / N _p = V _s / V _p .

  Вывод:
  Отношение вторичного выходного напряжения к первичному входному напряжению равно отношению количества витков вторичной катушки к количеству витков в первичной катушке.

  Проблемы соотношения витков и соотношения напряжений с решениями
  1. На рисунке показана лампочка на 12 В, подключенная к выходным клеммам трансформатора.
     
     Каково значение N _s , если бы лампа загоралась с нормальной яркостью?
     Решение:
     Когда лампа загорается с нормальной яркостью, напряжение на ней составляет 12 В.
  Взаимосвязь между выходной мощностью и входной мощностью идеального трансформатора
  1. Трансформатор передает электроэнергию из первичной цепи во вторичную.
  2. Первичная цепь трансформатора получает питание при определенном напряжении от a.c. источник питания. Трансформатор подает эту мощность с другим напряжением на электрическое устройство, подключенное к вторичной цепи, как показано на рисунке.
     
  3. В идеальном трансформаторе отсутствуют потери энергии в процессе преобразования напряжения и передачи мощности.
  4. Выходная мощность равна входной. Следовательно,
     Выходная мощность = Входная мощность
     То есть:
     
  Расчет первичного и вторичного тока трансформатора

  На рисунке показан трансформатор, используемый для питания нагревателя 6 В, 48 Вт от источника переменного тока 240 В переменного тока.c. поставка.
  
  Рассчитайте
  (a) количество витков в первичной катушке, N _p
  (b) ток во вторичной катушке, I _s
  (c) ток в первичной катушке, I _p
  Решение:
  

  .

  No related posts.