Принцип действия трехфазного трансформатора | Русэлт

Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой.

В энергосистемах трансформатор, который преобразовывает электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым. Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).

Конструктивная особенность

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней. На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда».

Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.

На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка. Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции. Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (так называемая, электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.

Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым явлением в работе трансформатора.

Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.

Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.

Информио

×

Неверный логин или пароль

×

Все поля являются обязательными для заполнения

×

Сервис «Комментарии» — это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.

Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин.

Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:

1. Не стоит размещать бессодержательные сообщения, не несущие смысловой нагрузки.
2. Не разрешается публикация комментариев, написанных полностью или частично в режиме Caps Lock (Заглавными буквами). Запрещается использование нецензурных выражений и ругательств, способных оскорбить честь и достоинство, а также национальные и религиозные чувства людей (на любом языке, в любой кодировке, в любой части сообщения — заголовке, тексте, подписи и пр.)
3. Запрещается пропаганда употребления наркотиков и спиртных напитков. Например, обсуждать преимущества употребления того или иного вида наркотиков; утверждать, что они якобы безвредны для здоровья.
4. Запрещается обсуждать способы изготовления, а также места и способы распространения наркотиков, оружия и взрывчатых веществ.
5. Запрещается размещение сообщений, направленных на разжигание социальной, национальной, половой и религиозной ненависти и нетерпимости в любых формах.
6. Запрещается размещение сообщений, прямо либо косвенно призывающих к нарушению законодательства РФ. Например: не платить налоги, не служить в армии, саботировать работу городских служб и т.д.
7. Запрещается использование в качестве аватара фотографии эротического характера, изображения с зарегистрированным товарным знаком и фотоснимки с узнаваемым изображением известных людей. Редакция оставляет за собой право удалять аватары без предупреждения и объяснения причин.
8. Запрещается публикация комментариев, содержащих личные оскорбления собеседника по форуму, комментатора, чье мнение приводится в статье, а также журналиста.

Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес

×

Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.

×

Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.

Устройство трансформатора – разновидности конструкции, применение. Почему гудит трансформатор

Природа характерного звука, издаваемого трансформатором при работе, объясняется в школьном курсе физики (явление именуется магнитострикцией). Но влияние этого физического процесса на устройства, работающие в бытовых приборах ничтожно мало, поэтому причины гудения в большинстве случаев указывают на нештатную работу. Попробуем разобраться, почему гудит трансформатор в люстре, блоке питания или в усилителе, и как устранить это явление. Начнем с азов.

Для объяснения этого явления кратко напомним о принципе работы электромагнитных приборов, преобразовывающих переменное напряжение, то есть трансформаторов. Его упрощенное изображение показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство трансформатора

Представленное на рисунке устройство состоит из первичной обмотки «А», вторичной -«В» и проходящего через них сердечника — «С», выполненного из тонких наборных железных пластин или другого материала с ферримагнитными свойствами.

Прохождение переменного напряжения через обмотку «А», приводит к образованию переменного магнитного поля «D» в сердечнике, способствующего появлению электрического тока в катушке «В». При этом частота тока остается неизменной, а величина напряжения зависит от соотношения количества витков между катушками.

Теперь напомним, что представляет собой магнитострикция. Это физический эффект приводящий к изменению линейных размеров и объема тела, через которое проходит магнитный поток. Наибольшим изменениям подвергаются сильномагнитные материалы, именно из них, в большинстве случаев, изготавливают сердечники трансформаторов. На рисунке 2 показана периодичность растяжения-сжатия сердечника на протяжении одного цикла изменения магнитного потока.

Рисунок 2. Изменение линейных размеров сердечника на протяжении одного цикла

Под воздействием линейных колебаний в прилегающем воздухе создаются звуковые волны соответствующей частоты. То есть, если в течение одного цикла сердечник растягивается-сжимается дважды, то при стандартной частоте сети переменного тока 50 Гц будут формироваться звуковые волны частотой 100 Гц. Это и есть характерный гул, который производит трансформатор при работе.

Учитывая вышесказанное можно объяснить, почему импульсный трансформатор неслышно при работе. Частота производимых звуковых колебаний этого устройства находится за границей восприятия человеческого уха.

Уровень шума напрямую зависит от следующих факторов:

Учитывая перечисленные факторы, можно констатировать, что для устройств, работающих в бытовых приборах, повышенный уровень шума, скорее, исключение, чем правило. Это указывает на нештатную работу трансформатора, следовательно, необходимо найти и устранить неисправность.

Сильно шумит силовой трансформатор, возможные причины

Если устройство свистит или гудит, хотя ранее работало нормально, то это может свидетельствовать о разошедшихся пластинах сердечника. В данном случае потребуется идеальный подгон железа, чтобы исключить зазоры, помимо этого обеспечить хорошую стяжку. Если трансформатор броневого типа, то сделать это можно при помощи обычного водопроводного хомута, затянув его по периметру сердечника, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Стягивание сердечника при помощи червячного хомута

Когда устройство не только шумит, а и значительно нагревается, то такие признаки характерны при большой нагрузке по току. Причина может крыться как в самом трансформаторе (межвитковое замыкание), так и в проблемах цепи, питающегося от него устройства (например, утечка в электролитических конденсаторах).

Необходимо сразу предупредить, что произвести диагностику на предмет межвиткового замыкания, используя только мультиметр, довольно затруднительно. Но, при поверхностном осмотре обнаружить дефект, вполне возможно. КЗ между витками вызывает местный нагрев. Следствием этого может быть почернение, подтеки, подпалины, вздутие заливки, характерный запах сгоревшей изоляции и т.д.

Если визуальный осмотр не дал результатов, а в наличии из измерительных приборов только мультиметр, то проверить работоспособность устройства можно двумя способами:

1. Измерить сопротивление первичной и вторичной обмотки, переведя прибор в режим мегомметра. После чего сравнить полученные значения с указанными в справочнике (если определен тип устройства). Расхождение в показателях более 50% свидетельствуют о межвитковом замыкании.

В тех случаях, когда установить штатное сопротивление обмотки не представляется возможным, вычислить его можно по сечению, типу провода и количеству витков. Как правило, эти параметры указаны на трансформаторе.

Также можно провести диагностику, имея в наличии аналогичное, заведомо рабочее устройство. В этом случае достаточно измерить сопротивление обмоток и сравнить их, расхождение не должно превышать 20%.

1. Понижающий трансформатор иногда тестируют, включением в сеть, после чего проверяют напряжение на кабеле (подключенным к вторичной обмотке). Если после включения слышится треск или появляется дым, устройство необходимо сразу обесточить, такие признаки характерны при неисправности первичной обмотки.

Проводя измерения, следует проявлять осторожность, чтобы избежать контакта с токоведущими частями. Показания прибора должны соответствовать ожидаемым. Если напряжение на вторичной обмотке меньше необходимого на 20%, то это свидетельствует о межвитковом замыкании.

Появление гула после перемотки

Если трансформатор перематывается в домашних условиях, то есть большая вероятность того, что при работе он будет издавать характерный шум. Это может быть связано со следующими причинами:

• неправильно собран или не подогнан магнитопровод. Наиболее часто такая проблема возникает после разборки-сборки Ш-образного сердечника. Как правильно собрать такой магнитопровод чтобы устранить проблему, расскажем чуть ниже;
• не закреплена катушка на сердечнике или неплотно намотаны обмотки. Исправить ситуацию можно плотно зафиксировав катушку, перемотав обмотку или пропитав ее парафином (парафиновая ванна). Последний вариант хорошо помогает в том случае, когда гудит тороидальный трансформатор;
• неверно произведен расчет обмоток. Как правило, в этом случае нагруженный трансформатор не только гудит, но и ощутимо нагревается. Для исправления проблемы потребуется проверка расчетов и перемотка с учетом исправленных ошибок.

Как правильно собрать Ш-образный сердечник, чтобы минимизировать шум трансформатора

Магнитопровод такого устройства состоит из двух типов пластин, они показаны на рисунке 5. Это Ш-образная пластина «А» и торцевая – «В».

Рисунок 5. Пластины Ш-образного сердечника

Чтобы снизить потери на вихревые токи каждая из пластин изолируется с одной стороны. Для этой цели их покрывают лаком или производят отжиг до появления окисла. Для уменьшения магнитного зазора и, как следствие, потери на магнитный поток рассеяния, после перемотки пластины следует устанавливать поочередно с каждой стороны. Как это делать продемонстрировано на рисунке 6.

Рисунок 6. Поочередная установка пластин

Собрав примерно половину сердечника, следует установить две Ш-пластины с одной стороны (без торцевых пластин) не задвигая их до конца. Далее продолжаем сборку, пока магнитопровод не будет набран на 2/3. В оставшейся части устанавливаем только Ш-пластины. В итоге останется около двух десятков торцевых вставок и несколько Ш-образных, которые уже не пролазят в каркас.

Оставшиеся вставки устанавливаем между двух выдвинутых на середине (см. рисунок 7) и осторожно забиваем их деревянной киянкой, стараясь не погнуть.

На завершающем этапе сборки вставляем торцевые пластины.

При работе трансформатора появляется характерный звук гудения. Это нормальное явление, объясняющееся появлением магнитострикции. Физическое явление оказывает минимальное воздействие на бытовые приборы. Если гудит трансформатор подобного типа, возможно, система функционирует неправильно. В этом потребуется разобраться. Если характерный звук определяется в блоке питания, в усилителе или подобных приборах, необходимо найти причину и устранить ее. Что делать в этом случае, будет рассмотрено далее.

Понятие магнитострикции

Чтобы разобраться, почему сильно гудит усилитель, блоки питания различных бытовых приборов или иные трансформаторы, следует рассмотреть азы работы этой техники. Трансформатором называется агрегат, который призван преобразовывать электрический ток в соответствии с требованиями потребителя. Прибор состоит в самом простом виде из таких частей:

1. Сердечник (магнитопривод).
2. Первичный контур.
3. Вторичный контур.

Магнитопривод состоит из железных пластин, характеризующихся ферромагнитными свойствами. В процессе прохождения по первичной обмотке электрического тока появляется магнитное поле. Оно способствует возникновению во вторичном контуре энергии. Частота тока остается неизменной. В зависимости от количества витков катушек напряжение в сети может увеличиваться или уменьшаться.

Магнитострикцией же называется эффект, который приводит к изменению размера тела, через которое проходит поток заряженных частиц. На подобные изменения реагируют материалы с сильными магнитными характеристиками. Из них изготавливают сердечник.

Изменения размеров влияют на появление колебаний воздуха возле магнитопривода. Возникают звуковые волны. Они имеют определенную частоту. Возникает гудение. В импульсных устройствах такого звука не слышно. Их колебания формируются с частотой, которую не воспринимает ухо человека.

Уровень шума

Гудящий звук появляется при определенных условиях работы агрегата. Он зависит от некоторых параметров оборудования. В течение одного цикла работы магнитопривод растягивается и сжимается два раза. Если частота сети соответствует стандартному значению для переменного тока (50 Гц), появится звуковая волна. Ее частота составит 100 Гц. Человек при этом услышит звук гудения. Он отличается своей интенсивностью.

Сила, с которой гудят трансформаторы, зависит от нескольких особенностей оборудования. К таким факторам относятся:

• Уровень нагрузки.
• Габариты составных частей системы.
• Физические характеристики, структура сердечника.

Для усилителя, блока питания и прочих небольших бытовых приборов появление шума при работе не является нормой. Если такое устройство начинает гудеть, необходимо найти причину неисправности и устранить ее.

Силовой трансформатор

Среди всех разновидностей трансформаторов одним из самых востребованных является силовой тип. Если такой агрегат гудел раньше тихо, но потом шум усилился, это может свидетельствовать о нарушениях структуры сердечника. Его пластины со временем могут разойтись. Потребуется устранить зазоры, создать хорошую стяжку. Проще всего такой ремонт производится для прибора броневого типа. Для этого применяется обычный сантехнический хомут, который затягивается по периметру магнитопривода.

Возможно, трансформатор не только стал сильно шуметь, но и нагреваться. Это говорит о повышенной токовой нагрузке. Причиной такому явлению может стать межвитковое замыкание, неисправности в цепи потребителя.

Диагностика

Чтобы отремонтировать оборудование, потребуется произвести его диагностику. Сначала исключается возможность межвиткового замыкания. Мультиметром такую неисправность определить затруднительно. В этом случае потребуется произвести поверхностный осмотр. Если визуально определяются подтеки, почернение, сгоревшая изоляция, можно сказать, что причина гудения установлена.

Если поверхностный осмотр не выявил отклонений, потребуется произвести более глубокую диагностику. При наличии только мультиметра можно воспользоваться одним из двух возможных подходов:

1. Тестер переводится в положение мегомметра. Определив тип устройства, следует сравнить результаты замера с номинальным значением (представлено в соответствующем справочнике). Если отклонение составляет более 50%, в трансформаторе появилось межвитковое замыкание.
2. Измеряют аналогичный рабочий прибор. При этом исследуется сопротивление обмоток. Если их расхождение составляет 20%, причина заключается в замыкании между витками.

Если диагностика проводится для понижающего трансформатора, можно включить его в сеть и проверить напряжение на кабеле вторичной обмотки. Если появится дым, потрескивание, систему сразу же обесточивают. Неисправна первичная обмотка.

Перемотка

Если пользователь силового прибора сделал перемотку самостоятельно, существует большая вероятность появления гула. Причин тому может быть несколько:

• Магнитопровод собран или подогнан неправильно. Часто неприятность возникает при перемотке Ш-подобного сердечника.
• Катушка не закреплена хорошо.
• Обмотка намотана неплотно. Пропитать ее можно парафином.
• Расчет витков произведен неправильно. В этом случае определяется не только шум, но и нагрев. Расчет потребуется произвести снова, устранить допущенные ошибки.

Интересное видео: Перемотка трансформатора своими руками

Перемотка Ш-подобного сердечника

Гул после перемотки определяется именно в Ш-подобном типе магнитопровода. В процессе проведения операции необходимо максимально уменьшить потери вихревых токов. С одной стороны каждая пластина изолируется лаком. После проведения перемотки каждую деталь поочередно устанавливают на сердечник.

Когда половина работы будет проделана, необходимо вставить две пластины с одной стороны сердечника. Их не нужно задвигать до конца. Далее продолжается сборка. Когда магнитопровод будет собран приблизительно на 2/3, в оставшиеся части необходимо поставить еще Ш-подобные пластины. Оставшиеся элементы нужно установить между двух выдвинутых в центре частей. Их осторожно забивают киянкой. Пластины не должны гнуться. В завершении сборки потребуется вставить торцевые элементы конструкции.

Видео: Что делать, если сильно гудит трансформатор?

Рассмотрев причины и особенности устранения чрезмерного гула, каждый пользователь трансформаторного прибора сможет решить эту проблему самостоятельно.

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

Принцип действия и устройство однофазного трансформатора

На рис. 1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек I и II, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке I подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка называется первичной катушкой или первичной обмоткой. С катушкою II, называемой вторичной катушкой или вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электрической энергии.

Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рисунке.

Как видно из рисунка, все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки, но часть их на рис. 1б силовые линии 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки. Таким образом катушка I является магнитно связанной с катушкою II при посредстве магнитных силовых линий.

Степень магнитной связи катушек I и II, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки I сцепляется с катушкою II.

Так как через катушку I проходит, как мы предполагаем, переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

Например, когда ток в катушке I проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке I проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление.

В результате изменения тока в катушке I обе катушки I и II пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке I индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке II индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы катушки II соединить с цепью приемников электрической энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке I от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой II. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Изображенный на рис. 1а трансформатор весьма несовершенен, ибо между первичной катушкой I и вторичной катушкой II магнитная связь невелика.

Магнитная связь двух обмоток, вообще говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки I замыкается вокруг катушки II. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — линии 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки I. Эти силовые линии в передаче электрической энергии от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 расположены на железных стержнях а — а, соединенных с торцов железными же накладками b — b, называемыми ярмами. Таким образом два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 3 однофазный трансформатор так называемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки с, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике образуемом двумя стержнями двух железных колец а и б. Кольца а и б, окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронею, поэтому описываемый трансформатор и называется броневым. Магнитный поток, проходящий внутри обмоток с, разбивается на две равные части, замыкающиеся каждое в своем железном кольце.

Применением железных замкнутых магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу. Предполагая, что первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, мы можем на основании общего закола индукции для мгновенных значений электродвижущих сил обмоток написать выражения:

Выражениях w1 и w2 — числа витков первичной и вторичной обмоток, a dФt — величина изменения пронизывающего катушки магнитного потока за элемент времени dt, следовательно есть скорость изменения магнитного потока. Из последних выражений можно получить следующее отношение: e1/e2 = w1/w2

т. е. индиктируемые в первичной, и вторичной катушках I и II мгновенные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только по отношению к мгновенным значениям электродвижущих сил, но и к их наибольшим и действующим значениям.

Электродвижущая сила, индуктируемая в первичной, катушке, будучи электродвижущей силой самоиндукции, почти целиком уравновешивает приложенное к той же катушке напряжение. Если через E1 и U1 обозначить действующие значения электродвижущей силы первичной катушки и приложенного к ней напряжения, то можно написать: Е1 = U1

Электродвижущая сила, индуктируемая во вторичной катушке, равна в рассматриваемом случае напряжению на концах этой катушки.

Если, аналогично предыдущему, через E2 и U2 обозначить действующие значения электродвижущей силы вторичной катушки и напряжения на ее концах, то можно написать: Е2 = U2

Следовательно, приложив к одной катушке трансформатора некоторое напряжение, можно на концах другой катушки получить любое напряжение, стоит только взять подходящее отношение между числами витков этих катушек. В этом и заключается основное свойство трансформатора.

Отношение числа витковпервичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации мы будем обозначать kт.

Следовательно можно написать: Е1/Е2 = U1/U2 = w1/w2 = kт

Трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше единицы, называется повышающим трансформатором, ибо у него напряжение вторичной обмотки, или так называемое вторичное напряжение, больше напряжения первичной обмотки, или так называемого первичного напряжения. Трансформатор, у которого коэффициент трансформации больше единицы, называется понижающим трансформатором, ибо у него вторичное напряжение меньше первичного.

Работа однофазного трансформатора под нагрузкою

При холостой работе трансформатора магнитный поток создается током первичной обмотки или, вернее, магнитодвижущей силой первичной обмотки. Так как магнитная цепь трансформатора выполняется из железа и потому имеет небольшое магнитное сопротивление, а число витков первичной обмотки берется обычно большим, то ток холостой работы трансформатора невелик, он составляет 5-10% нормального.

Если замкнуть вторичную обмотку на какое-либо сопротивление, то с появлением тока во вторичной обмотке появится и магнитодвижущая сила этой обмотки.

Согласно закону Ленца магнитодвижущая сила вторичной обмотки действует против магнитодвижущей силы первичной обмотки

Казалось бы, что магнитный поток в этом случае должен уменьшаться, но если к первичной обмотке подведено постоянное по величине напряжение, то уменьшения магнитного потока почти не произойдет.

В самом деле, электродвижущая сила, индуктируемая в первичной обмотке, при нагрузке трансформатора почти равна приложенному напряжению. Эта электродвижущая сила пропорциональна магнитному потоку. Следовательно, если первичное напряжение постоянно по величине, то и электродвижущая сила при нагрузке должна остаться почти той же, какой она была при холостой работе трансформатора. Это обстоятельство имеет следствием почти полное постоянство магнитного потока при любой нагрузке.

Работа однофазного трансформатора под нагрузкоюИтак, при постоянном по величине первичном напряжении магнитный поток трансформатора почти не меняется с изменением нагрузки и может быть принят равным магнитному потоку при холостой работе.

Магнитный поток трансформатора может сохранить свою величину при нагрузке лишь потому, что с появлением тока во вторичной обмотке увеличивается и ток в первичной обмотке и при том настолько, что разность магнитодвижущих сил или ампервитков первичной и вторичной обмоток остается почти равной магнитодвижущей силе или ампервиткам при холостой работе. Таким образом появление во вторичной обмотке размагничивающей магнитодвижущей силы или ампервитков сопровождается автоматическим увеличением магнитодвижущей силы первичной обмотки.

Так как для создания магнитного потока трансформатора требуется, как было указано выше, небольшая магнитодвижущая сила, то можно сказать, что увеличение вторичной магнитодвижущей силы сопровождается почти таким же по величине увеличением первичной магнитодвижущей силы.

Следовательно, можно написать: I2w2 = I1w1

Из этого равенства получается вторая основная характеристика трансформатора, а именно, отношение: I1/I2 = w2/w1 = 1/kт, где kт — коэффициент трансформации.

Таким образом, отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформатора равно единице, деленной на его коэффициент трансформации.

Итак, основные характеристики трансформатора заключаются в отношениях Е1/Е2 = w1/w2 = kт и I1/I2 = w2/w1 = 1/kт

Если перемножить левые части отношений между собой и правые части между собой, то получим I1E1/I2E2 = 1 и I1E1 = I2E2

Последнее равенство дает третью характеристику трансформатора, которую можно выразить словами так: отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора мощность в вольт-амперах, почти равна мощности, подводимой к первичной обмотке также в вольт-амперах.

Если пренебречь потерями энергии в меди обмоток и в железе сердечника трансформатора, то можно сказать, что вся мощность, подводимая к первичной обмотке трансформатора от источника энергии, передается вторичной обмотке его, причем передатчиком служит магнитный поток.

Трансформатор, устройство, которое передает электрическую энергию от одной части схемы к другой за счет магнитной индукции и, как правило, с изменением величины напряжения. Трансформаторы работают только с переменным электрическим током (AC).

Трансформаторы имеют важное значение в распределении электроэнергии. Они повышают напряжение, вырабатываемое на электростанциях до высоких значений с целью эффективной передачи электроэнергии. Другие трансформаторы понижают это напряжение в местах потребления.

Многие бытовые приборы оборудованы трансформаторами, для того чтобы по мере необходимости повысить или понизить напряжение поступающее из домашней электросети. Например, для работы телевизора и аудиоусилителя необходимо повышение напряжения, а для работы дверного звонка или термостата низкое напряжение.

Как работает трансформатор

Как правило, простой трансформатора состоит из двух катушек намотанных изолированным проводом. В большинстве трансформаторов, провода намотаны на стержень из железа, называемый сердечником.

Одна из обмоток, ее еще называют первичной обмоткой, подключается к источнику переменного тока, что в свою очередь приводит к появлению постоянно переменного магнитного поля вокруг обмотки. Это переменное магнитное поле, в свою очередь, создает переменный ток в другой обмотке (вторичной обмотке).

Величина, определяемая как отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке, определяет масштаб понижения или повышения напряжения во вторичной обмотки. Данную величину еще называют коэффициентом трансформации.

Например, если у трансформатора имеется 3 витка первичной обмотке и 6 витков во вторичной обмотки, то напряжение во вторичной обмотке будет в 2 раз больше, чем в первичной. Такой трансформатор называется повышающий трансформатор.

И на оборот, если есть 6 витков в первичной обмотке и 3 виток во вторичной, то напряжение снимаемое с вторичной обмотки будет в 2 раз ниже чем в первичной обмотке. Этот вид трансформатора носит название понижающий трансформатор.

Так же следует иметь ввиду, что соотношение тока в обеих катушках находится в обратной зависимости к соотношению их напряжений. Таким образом, электрическая мощность (напряжение умноженное на силу тока) является одинаковой в обеих катушек.

Импеданс (сопротивление потоку переменного тока) первичной катушки зависит от импеданса вторичной цепи и коэффициента трансформации. При правильном соотношении витков трансформатора можно добиться практически одинакового сопротивления обоих контуров.

Согласованные сопротивления имеют важное значение в стерео системах и других электронных систем, потому это позволяет передавать максимальное значение энергии от одного блока схемы другому.

Содержание:

Трансформатор относится к категории статических электромагнитных устройств, способных преобразовывать переменный ток с одним значением напряжения в переменный ток с другим напряжением, сохраняя при этом одну и ту же частоту. Эти приборы успешно используются в электрических сетях для передачи и распределения энергии, а также являются неотъемлемой частью многих электроустановок. В связи с этим, особенно актуальным становится вопрос, как работает трансформатор, в зависимости от количества обмоток, фаз, способов охлаждения и других конструктивных особенностей, от которых напрямую зависит применение данных устройств.

Действие понижающего трансформатора

Существуют различные типы понижающих трансформаторов. Они могут быть одно-, двух- или , что позволяет использовать их в различных областях энергетики. Конструкция этих устройств включает в себя две обмотки и шихтованный сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь. Отличительной особенностью понижающего трансформатора является различное число витков в первичной и вторичной обмотке. Для того, чтобы правильно использовать устройство, нужно хорошо представлять себе, как работает понижающий трансформатор.

Напряжение, подаваемое на вход трансформатора, вызывает появление в обмотке электродвижущей силы, которая, в свою очередь приводит к возникновению магнитного поля. В результате пересечения этим полем витков второй катушки, в ней появляется собственная электродвижущая сила самоиндукции. Под ее воздействием во второй катушке появляется напряжение, отличающееся от первичного на разницу количества витков в обеих обмотках.

Для определения точных параметров, необходимо выполнить расчеты понижающего трансформатора. Следует учитывать, что возникновение электродвижущей силы самоиндукции возможно лишь под действием переменного напряжения. Поэтому все бытовые электрические сети работают только на .

В современных условиях все чаще возникает необходимость в преобразовании высокого напряжения в низкое. Это связано с тем, что электростанции вырабатывают ток высокого напряжения, обеспечивающий потребности какого-то участка. Поэтому на каждом таком участке начальное напряжение преобразуется до значения, допустимого к применению в бытовых условиях. Кроме того, понижающие трансформатора довольно часто используются в бытовых условиях, чтобы адаптировать низковольтные устройства к сетевому току 220В. Они являются конструктивными элементами различных блоков питания, адаптеров, стабилизаторов и других аналогичных устройств.

Приобретая понижающий трансформатор, следует обратить внимание на такие параметры, как мощность и количество витков в обеих обмотках. Необходимо учитывать важный показатель — коэффициент трансформации напряжения. Этот параметр зависит от соотношения количества витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, определяется соотношение напряжений на обеих обмотках.

В понижающем трансформаторе число витков первичной обмотки превышает количество витков во вторичной обмотке, выдающей пониженное выходное напряжение. В некоторых устройствах имеется несколько выводов, означающих наличие сразу нескольких групп соединений. Формирование нужной схемы в них осуществляется в зависимости от величины входного и выходного тока. Такие трансформаторы являются универсальными и многофункциональными, пользующиеся широкой популярностью у потребителей.

Принцип работы трансформатора напряжения

Основная функция трансформаторов напряжения заключается в преобразовании энергии источника в нужное значение напряжение. Данные устройства могут работать лишь при переменном напряжении с неизменной частотой.

В соответствии с коэффициентом трансформации существует три типа трансформаторов напряжения:

• Понижающий. В этих устройствах напряжение на выходе меньше, чем входное. Используется в блоках питания, стабилизаторах и т.д.
• Повышающий. Здесь ток на выходе больше, чем на входе. Применяется, в основном, в усилительных устройствах.
• Согласующий. Работа этих приборов происходит без изменений параметров напряжения, все действия ограничиваются лишь гальванической развязкой. Используется в схемах звуковых усилителей.

Для того чтобы правильно использовать ту или иную конструкцию, необходимо точно знать, как работает трансформатор тока. Известно, что основой работы этих устройств является . Для снижения потерь в процессе трансформации и максимальной передачи энергии в трансформаторах используются магнитопроводы. В конструкции имеется одна первичная катушка, в то время как вторичных катушек бывает несколько, в зависимости от назначения каждого прибора.

После возникновения в первичной обмотке переменного тока, в магнитопроводе появляется магнитный поток, возбуждающий напряжение во вторичной обмотке. Основным параметром считается коэффициент трансформации, равный отношению напряжения в первичной обмотке, к напряжению во вторичной обмотке. Таким же образом соотносится число витков, имеющихся в первой и второй катушках.

С помощью этого коэффициента выполняется расчет параметров для конкретного трансформатора. Например, если в первичной обмотке имеется 2000 витков, а во вторичной — 100, коэффициент трансформации будет равен 20. Следовательно, при входном сетевом напряжении 240 В, выходное напряжение составит 12 В. Таким же способом определяется необходимое количество витков при заданных значениях входного и выходного напряжения.

Одним из типов таких устройств, широко применяемых на практике, являются измерительные трансформаторы напряжения. Они используются в оборудовании, потребляющем большие токи и высокие рабочие напряжения с целью проведения контрольных измерений. С помощью этих устройств, измеряемые величины снижаются до уровня, позволяющего выполнить необходимые замеры.

Как работает трансформатор понижающий. Как работает трансформатор? Принцип работы и классификация трансформаторов

Назначение и виды трансформатора.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное оборудование, при работе которого происходит преобразование переменного тока с трансформацией напряжения. Т.е. этот аппарат позволяет его понижать или повышать. Установленные на электростанциях трансформаторы осуществляют на длительные расстояния при высоких напряжениях до 1150кВ. А уже непосредственно в местах потребления происходит понижение напряжения, в пределах 127-660В. При таких значениях обычно работают различные электрические потребители, которые устанавливаются на заводах, фабриках и в жилых домах. Электроизмерительные приборы, электросварка и другие элементы в цепи высокого напряжения также требуют использования трансформатора. Они бывают одно- и трехфазные, двух- и многообмоточные.

Существует несколько видов трансформаторов, каждый из которых определен своими функциями и предназначением. Силовой трансформатор преобразует электрическую энергию в сетях, которые предназначены для использования и приема этой энергии. служит измерением больших токов в устройствах электрических систем. Трансформатор напряжения преобразует высокое напряжение в низкое. Автотрансформатор имеет электрическую и электромагнитную связь, за счет прямого соединения первичной и вторичной обмотки. Импульсный трансформатор преобразует импульсные сигналы. отличается тем, что первичная и вторичная обмотки не связаны друг с другом электрически. Вкратце говоря, во всех видах принцип работы трансформатора чем-то схож. Еще можно выделить гидротрансформатор, принцип работы которого заключается в передаче крутящего момента к коробке передач от двигателя автомобиля. Это устройство позволяет бесступенчато изменять частоту вращения и крутящий момент.

Устройство и принцип действия трансформатора.

Принцип работы трансформатора заключается в проявлении электромагнитной индукции. Это устройство состоит из магнитопровода и двух обмоток, которые расположены на нем. К одной подается электроэнергия, а ко второй подключаются потребители. Как уже указывалось выше, эти обмотки называются первичной и вторичной, соответственно. Магнитопровод выполнен из электротехнической элементы которого изолированы лаком. Его часть, на которой располагаются обмотки, называется стержнем. И именно такая конструкция получила большее распространение, т.к. обладает рядом достоинств — простая изоляция обмоток, простота ремонта, хорошие условия охлаждения. Как видно, принцип работы трансформатора не так уж и сложен.

Существуют еще трансформаторы броневой конструкции, которая значительно уменьшает их габариты. Чаще всего это бывают однофазные трансформаторы. В таком оборудовании боковые ярма играют защитную роль обмотки от механических повреждений. Это очень важный фактор, т.к. малогабаритные трансформаторы не имеют кожуха и находятся с остальным оборудованием в общем месте. чаще всего выполняют с тремя стержнями. Бронестержневая конструкция применяется также в трансформаторах большой мощности. Хоть это и увеличивает расходы электроэнергии, но зато позволяет уменьшать высоту магнитопровода.

Различают трансформаторы по способу соединения стержней: стыковые и шихтованные. В стыковых стержни и ярма собираются раздельно и соединяются крепежными частями. А в шихтованных листы собираются внахлест. Шихтованные трансформаторы получили большее применение, т.к. у них намного выше механическая прочность.

Принцип работы трансформатора также зависит от обмотки, которые бывают цилиндрическими, дисковыми и концентрическими. Оборудование большой и средней мощности имеют газовое реле.

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, той же частоты. Трансформаторы применяют в электрических цепях при передаче и распределении электрической энергии, а также в сварочных, нагревательных, выпрямительных электроустановках и многом другом.

Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения. В основном используются силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях.

Устройство и принцип работы

Схема однофазного двухобмоточного трансформатора представлена ниже.

На схеме изображены основные части: ферромагнитный сердечник, две обмотки на сердечнике. Первая обмотка и все величины которые к ней относятся (i1-ток, u1-напряжение, n1-число витков,Ф1 – магнитный поток) называют первичными, вторую обмотку и соответствующие величины — вторичными.

Первичную обмотку включают в сеть с переменным напряжением, её намагничивающая сила i1n1 создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуцирует ЭДС e1= -n1 dФ/dt, e2= -n2dФ/dt. При синусоидальном изменении магнитного потока Ф = Фm sinωt , ЭДС равно e = Em sin (ωt-π/2). Для того чтобы посчитать действующее значение ЭДС нужно воспользоваться формулой E=4.44 f n Фm, где f- циклическая частота, n – количество витков, Фm – амплитуда магнитного потока. Причем если вы хотите посчитать величину ЭДС в какой либо из обмоток, нужно вместо n подставить число витков в данной обмотке.

Из приведенных выше формул можно сделать вывод о том, что ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2.

Если вторая обмотка не находится под нагрузкой, значит трансформатор находится в режиме холостого хода. В этом случае i2 = 0, а u2=E2, ток i1 мал и мало падение напряжения в первичной обмотке, поэтому u1≈E1 и отношение ЭДС можно заменить отношением напряжений u1/u2 = n1/n2 = E1/E2 = k. Из этого можно сделать вывод, что вторичное напряжение может быть меньше или больше первичного, в зависимости от отношения чисел витков обмоток. Отношение первичного напряжения ко вторичному при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации k.

Как только вторичная обмотка подключается к нагрузке, в цепи возникает ток i2, то есть совершается передача энергии от трансформатора, который получает ее из сети, к нагрузке. Передача энергии в самом трансформаторе происходит благодаря магнитному потоку Ф.

Обычно мощность на выходе и мощность на входе приблизительно равны, так как трансформаторы являются электрическими машинами с довольно высоким КПД, но если требуется произвести более точный расчет, то КПД находиться как отношение активной мощности на выходе к активной мощности на входе η = P2/P1.

Магнитопровод трансформатора представляет собой закрытый сердечник собранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 или 0,35мм. Перед сборкой листы с обеих сторон изолируют лаком.

По типу конструкции различают стержневой (Г-образный) и броневой (Ш-образный) магнитопроводы. Рассмотрим их структуру.

Стержневой трансформатор состоит из двух стержней, на которых находятся обмотки и ярма, которое соединяет стержни, собственно, поэтому он и получил свое название. Трансформаторы этого типа применяются значительно чаще, чем броневые трансформаторы.

Броневой трансформатор представляет собой ярмо внутри которого заключается стержень с обмоткой. Ярмо как бы защищает стержень, поэтому трансформатор называется броневым.

Обмотка

Конструкция обмоток, их изоляция и способы крепления на стержнях зависят от мощности трансформатора. Для их изготовления применяют медные провода круглого и прямоугольного сечения, изолированные хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Обмотки должны быть прочными, эластичными, иметь малые потери энергии и быть простыми и недорогими в изготовлении.

Охлаждение

В обмотке и сердечнике трансформатора наблюдаются потери энергии, в результате которых выделяется тепло. В связи с этим трансформатору требуется охлаждение. Некоторые маломощные трансформаторы отдают свое тепло в окружающую среду, при этом температура установившегося режима не влияет на работу трансформатора. Такие трансформаторы называют “сухими”, т.е. с естественным воздушным охлаждением. Но при средних и больших мощностях, воздушное охлаждение не справляется, вместо него применяют жидкостное, а точнее масляное. В таких трансформаторах обмотка и магнитопровод помещены в бак с трансформаторным маслом, которое усиливает электрическую изоляцию обмоток от магнитопровода и одновременно служит для их охлаждения. Масло принимает теплоту от обмоток и магнитопровода и отдает ее стенкам бака, с которых тепло рассеивается в окружающую среду. При этом слои масла имеющие разницу в температуре циркулируют, что улучшает теплообмен. Трансформаторам с мощностью до 20-30 кВА хватает охлаждения бака с гладкими стенками, но при больших мощностях устанавливаются баки с гофрированными стенками. Также нужно учитывать что при нагреве масло имеет свойство увеличиваться в объеме, поэтому в высокомощных трансформаторах устанавливают резервные баки и выхлопные трубы (в случае если масло закипит, появятся пары которым нужен выход). В трансформаторах меньшей мощности ограничиваются тем, что масло не заливают до самой крышки.

Трансформатор — незаменимое устройство в электротехнике.

Без него энергосистема в ее нынешнем виде не могла бы существовать.

Присутствуют эти элементы и во многих электроприборах.

Желающим познакомиться с ними поближе предлагается данная статья, тема которой — трансформатор: принцип работы и виды приборов, а также их назначение.

Так называют устройство, изменяющее величину переменного электрического напряжения. Существуют разновидности, способные менять и его частоту.

Таким аппаратами оснащают многие приборы, также они применяются в самостоятельном виде.

Например, установки, повышающие напряжение для передачи тока по электромагистралям.

Генерируемое электростанцией напряжение они поднимают до 35 – 750 кВ, что дает двойную выгоду:

• уменьшаются потери в проводах;
• требуются провода меньшего сечения.

В городских электросетях напряжение снова уменьшается до величины в 6,1 кВ, опять же с использованием . В распределительных сетях, раздающих электричество потребителям, напряжение понижают до 0,4 кВ (это привычные нам 380/).

Принцип работы

Работа трансформаторного устройства основана на явлении электромагнитной индукции, состоящей в следующем: при изменении параметров магнитного поля, пересекающего проводник, в последнем возникает ЭДС (электродвижущая сила). Проводник в трансформаторе присутствует в форме катушки или обмотки, и общая ЭДС равна сумме ЭДС каждого витка.

Для нормальной работы требуется исключить электрический контакт между витками, потому используют провод в изолирующей оболочке. Эту катушку называют вторичной.

Магнитное поле, необходимое для генерации во вторичной катушке ЭДС, создается другой катушкой. Она подключается к источнику тока и называется первичной. Работа первичной катушки основана на том факте, что при протекании через проводник тока, вокруг него формируется электромагнитное поле, а если он смотан в катушку, оно усиливается.

Как работает трансформатор

При протекании через катушку параметры электромагнитного поля не меняются и оно неспособно вызвать ЭДС во вторичной катушке. Поэтому трансформаторы работают только с переменным напряжением.

На характер преобразования напряжения влияет соотношение количества витков в обмотках – первичной и вторичной. Его обозначают «Кт» – коэффициент трансформации. Действует закон:

Кт = W1 / W2 = U1 / U2,

• W1 и W2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках;
• U1 и U2 — напряжение на их выводах.

Следовательно, если в первичной катушке витков больше, то напряжение на выводах вторичной ниже. Такой аппарат называют понижающим, Кт у него больше единицы. Если витков больше во вторичной катушке — трансформатор напряжение повышает и называется повышающим. Его Кт меньше единицы.

Большой силовой трансформатор

Если пренебречь потерями (идеальный трансформатор), то из закона сохранения энергии следует:

P1 = P2,

где Р1 и Р2 — мощность тока в обмотках.

Поскольку P = U * I , получим:

• U1 * I1 = U2 * I2;
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / Кт.

Это означает:

• в первичной катушке понижающего устройства (Кт > 1) протекает ток меньшей силы, чем в цепи вторичной;
• с повышающими трансформаторами (Кт

Данное обстоятельство учитывают при подборе сечения проводов для обмоток аппаратов.

Конструкция

Трансформаторные обмотки надевают на магнитопровод — деталь из ферромагнитной, трансформаторной или иной магнитомягкой стали. Он служит проводником электромагнитного поля от первичной катушки ко вторичной.

Под действием переменного магнитного поля в магнитопроводе также генерируются токи — они называются вихревыми. Эти токи приводят к потерям энергии и нагреву магнитопровода. Последний, с целью свести данное явление к минимуму, набирают из множества изолированных друг от друга пластин.

На магнитопроводе катушки располагают двояко:

• рядом;
• наматывают одну поверх другой.

Обмотки для микротрансформаторов изготавливают из фольги толщиной 20 – 30 мкм. Ее поверхность в результате окисления становится диэлектриком и играет роль изоляции.

Конструкция трансформатора

На практике добиться соотношения Р1 = Р2 невозможно из-за потерь трех видов:

1. рассеивание магнитного поля;
2. нагрев проводов и магнитопровода;
3. гистерезис.

Потери на гистерезис — это затраты энергии на перемагничивание магнитопровода. Направление силовых линий электромагнитного поля постоянно меняется. Каждый раз приходится преодолевать сопротивление диполей в структуре магнитопровода, выстроившихся определенным образом в предыдущей фазе.

Потери на гистерезис стремятся уменьшить, применяя разные конструкции магнитопроводов.

Итак, в реальности величины Р1 и Р2 отличаются и соотношение Р2 / Р1 называют КПД устройства. Для его измерения используются следующие режимы работы трансформатора:

• холостого хода;
• короткозамкнутый;
• с нагрузкой.

В некоторых разновидностях трансформаторов, работающих с напряжением высокой частоты, магнитопровод отсутствует.

Режим холостого хода

Первичная обмотка подключена к источнику тока, а цепь вторичной разомкнута. При таком подключении в катушке течет ток холостого хода, в основном представляющий реактивный ток намагничивания.

Такой режим позволяет определить:

• КПД устройства;
• коэффициент трансформации;
• потери в магнитопроводе (на языке профессионалов — потери в стали).

Схема трансформатора в режиме холостого хода

Короткозамкнутый режим

Выводы вторичной обмотки замыкают без нагрузки (накоротко), так что ток в цепи ограничивается лишь ее сопротивлением. На контакты первичной подают такое напряжение, чтобы ток в цепи вторичной обмотки не превышал номинального.

Такое подключение позволяет определить потери на нагрев обмоток (потери в меди). Это необходимо при реализации схем с применением вместо реального трансформатора активного сопротивления.

Режим с нагрузкой

В этом состоянии к выводам вторичной обмотки подключен потребитель.

Охлаждение

В процессе работы трансформатор греется.

Применяют три способа охлаждения:

1. естественное: для маломощных моделей;
2. принудительное воздушное (обдув вентилятором): модели средней мощности;
3. мощные трансформаторы охлаждаются при помощи жидкости (в основном используют масло).

Прибор с масляным охлаждением

Виды трансформаторов

Аппараты классифицируются по назначению, типу магнитопровода и мощности.

Силовые трансформаторы

Наиболее многочисленная группа. К ней относятся все трансформаторы, работающие в энергосети.

Автотрансформатор

У этой разновидности между первичной и вторичной обмотками имеется электрический контакт. При намотке провода делают несколько выводов — при переключении между ними задействуется разное число витков, отчего меняется коэффициент трансформации.

• Повышенный КПД . Объясняется тем, что преобразованию подвергается только часть мощности. Это особенно важно при незначительной разнице между напряжением на входе и выходе.
• Низкая стоимость. Это обусловлено меньшим расходом стали и меди (автотрансформатор имеет компактные размеры).

Эти устройства выгодно применять в сетях напряжением 110 кВ и более с эффективным заземлением при Кт не выше 3-4.

Трансформатор тока

Используется для снижения силы тока в подключенной к источнику питания первичной обмотке. Устройство находит применение в защитных, измерительных, сигнальных и управляющих системах. Преимущество в сравнении с шунтовыми схемами измерения, состоит в наличии гальванической развязки (отсутствие электроконтакта между обмотками).

Первичная катушка включается в цепь переменного тока – исследуемую или контролируемую – с нагрузкой последовательно. К выводам вторичной обмотки подключают исполнительное индикаторное устройство, к примеру, реле, или прибор измерения.

Трансформатор тока

Допустимое сопротивление в цепи вторичной катушки ограничено мизерными значениями — почти короткое замыкание. У большинства токовых величина номинального тока в этой катушке составляет 1 или 5 А. При размыкании цепи в ней формируется высокое напряжение, способное пробить изоляцию и повредить подключенные приборы.

Импульсный трансформатор

Работает с короткими импульсами, продолжительность которых измеряется десятками микросекунд. Форма импульса практически не искажается. В основном используются в видеосистемах.

Сварочный трансформатор

Данное устройство:

• понижает напряжение;
• рассчитано на номинальный ток в цепи вторичной обмотки до тысяч ампер.

Регулировать сварочный ток можно изменением числа витков обмоток, задействованных в процессе (они имеют по нескольку выводов). При этом изменяется величина индуктивного сопротивления или вторичное напряжение холостого хода. Посредством дополнительных выводов обмотки разбиты на секции, потому регулировка сварочного тока осуществляется ступенчато.

Габариты трансформатора во многом зависят от частоты переменного тока. Чем она выше, тем более компактным получится устройство.

Сварочный трансформатор ТДМ 70-460

На этом принципе основано устройство современных инверторных сварочных аппаратов. В них переменный ток перед подачей на трансформатор подвергается обработке:

• выпрямляется посредством диодного моста;
• в инверторе — управляемом микропроцессором электронном узле с быстро переключающимися ключевыми транзисторами — снова становится переменным, но уже с частотой 60 – 80 кГц.

Потому эти сварочные аппараты такие легкие и небольшие.

Также устроены блоки питания импульсного типа, например, в ПК.

Разделительный трансформатор

В этом устройстве обязательно присутствует гальваническая развязка (нет электрического контакта между первичной и вторичной обмотками), а Кт равен единице. То есть разделительный трансформатор напряжение оставляет неизменным. Он необходим для повышения безопасности подключения.

Прикосновение к токоведущим элементам оборудования, подключенного к сети через такой трансформатор, к сильному удару током не приведет.

В быту такой способ подключения электроприборов уместен во влажных помещениях- в ванных и пр.

Кроме силовых трансформаторов, существуют сигнальные разделительные. Они устанавливаются в электроцепи для гальванической развязки.

Магнитопроводы

Бывают трех видов:

1. Стержневые. Выполнены в виде стержня ступенчатого сечения. Характеристики оставляют желать лучшего, но зато просты в исполнении.
2. Броневые. Лучше стержневых проводят магнитное поле и вдобавок защищают обмотки от механических воздействий. Недостаток: высокая стоимость (требуется много стали).
3. Тороидальные. Наиболее эффективная разновидность: создают однородное сконцентрированное магнитное поле, чем способствуют уменьшению потерь. Трансформаторы с тороидальным магнитопроводом имеют наибольший КПД, но они дороги из-за сложности изготовления.

Мощность

Мощность принято обозначать в вольт-амперах (ВА). По данному признаку устройства классифицируются так:

• маломощные: менее 100 ВА;
• средней мощности: несколько сотен ВА;

Существуют установки большой мощности, измеряемой в тысячах ВА.

Трансформаторы отличаются назначением и характеристиками, но принцип действия у них одинаков: переменное магнитное поле, генерируемое одной обмоткой, возбуждает во второй ЭДС, величина которого зависит от числа витков.

Необходимость в преобразовании напряжения возникает очень часто, потому трансформаторы получили самое широкое распространение. Данное устройство можно изготовить самостоятельно.

Добавить сайт в закладки

Трансформатор — это статический (т. е. без движущихся ча­стей) электромагнитный аппарат однофазный или трехфазный, в котором явление взаимоиндукции используется для преобразо­вания электрической энергии. Трансформатор преобразует пере­менный ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.

Трансформатор имеет несколько электрических, изолированных одна от другой обмоток: однофазный — не менее двух, трехфазный — не менее шести.

Обмотки, соединенные с источником электроэнер­гии, именуются первичными; остальные обмотки, отдающие энергию во внешние цепи, называются вторичными. На рисунке внизу схематически показаны первичная и вторичная обмотки од­нофазного трансформатора; они снабжены общим замкнутым сердечником, собранным из листовой электротехнической стали.

Ферромагнитный сердечник служит для усиления магнитной связи между обмотками, т. е. для того, чтобы большая часть магнитного потока первичной обмотки сцеплялась с витками вторичной обмотки.На рис. справа показан сердечник и шесть обмоток трехфазного трансформатора. Эти обмотки соединяются по схеме звезды или треугольника.

Для улучшения условий охлаждения и изоляции трансформа­тор помещается в бак, заполненный минеральным маслом (про­дуктом перегонки нефти). Это так называемый масляный трансформатор.

При частоте переменного тока примерно свыше 20 кГц приме­нение стального сердечника в трансформаторах нецелесообразно из-за больших потерь в стали от гистерезиса и вихревых токов.

Для высоких частот применяются трансформаторы без фер­ромагнитных сердечников — воздушные трансформа­торы.

Если напряжение на зажимах первичной обмотки, первич­ное напряжение U1, меньше вторичного напряжения U 2, то транс­форматор называется повышающим. Если же первичное на­пряжение больше вторичного, то — понижающим (U1>U2). В соответствии с относительной величиной номинального напря­жения принято различать обмотку высшего на­пряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН).

Познакомимся кратко с работой однофазного двухобмоточного трансфор­матора со стальным сердеч­ником. Его рабочий процесс и электрические соотноше­ния можно считать харак­терными в основном для всех видов трансформато­ров.

Напряжение U1, приложенное к зажи­мам первичной обмотки, создает в этой обмотке пе­ременный ток i1.Ток воз­буждает в сердечнике транс­форматора переменный маг­нитный поток Ф. Вследствие периодического изменения этого потока в обеих обмотках трансформатора индуктируются ЭДС.

е1= — w1 (?ф: ?t) и e2= — w2 (?ф:?t), где

w1 и w2 — количество витков той и другой обмоток.

Таким образом, отношение ЭДЕ, индуктируемых в обмотках, равно отношению чисел витков этих обмоток:

е1: e2 = w1: w2

Это коэффициент трансформации трансформатора.

Коэффициент полезного действия трансформатора относи­тельно очень высок, в среднем порядка 98%, что позволяет при номинальной нагрузке считать приближенно одинаковыми первичную мощность, получаемую трансформатором, и вторичную мощность, им отдаваемую, т. е. p1 ? p2 или u1i1 ? u2i2, на основании чего

i1: i2? u2: u1? w 2: w 1

Это отношение мгновенных значений токов и напряжений справедливо и для амплитуд, и для действующих значений:

L1: l2? w 2: w 1?u2: u1,

т. е. отношение токов в обмотках трансформатора (при нагрузке, близкой к номинальной) можно считать обратным отношению напряжений и числу витков соответствующих обмоток. Чем меньше нагрузка, тем больше влияет ток холостого хода, и приведенное приближенное соотношение токов нарушается.

При работе трансформатора совершенно различна роль ЭДС в его первичной и вторичной обмотках. ЭДС, ей индуктируемая в первичной обмотке, возникает как противодействие цепи изменению в ней тока i1. По фазе эта ЭДС почти противоположна напряжению.

Как в цепи, содержащей индуктивность, ток в первичной о б м о тке трансформатора

i1=(u1 + e1) : r1,

где г 1 — активное сопротивление первичной обмотки.

Отсюда получаем уравнение для мгновенного значения первичного напряжения:

u1 = -e1 + i1r1 = w t(?ф: ?t) + i1r1,

которое можно прочитать как условие электрического равновесия: приложенное к зажимам первичной обмотки напряжение u1 всегда уравновешивается ЭДС и падением напряжения в активном сопротивлении обмотки (второй член относительно весьма мал).

Иные условия имеют место во вторичной цепи. Здесь ток i2 создается ЭДС e1, играющей роль ЭДС источника тока, и при активной нагрузке r/н во вторичной цепи этот ток

i2= l2: (r2 +r/н),

где r2- активное сопротивление вторичной обмотки.

В первом приближении воздействие вторичного тока i2 на первичную цепь трансформатора можно описать следующим образом.

Ток i2, проходя по вторичной обмотке, стремится создать в сердечнике трансформатора магнитный поток, определяемый намагничивающей силой (НС) i2w2. Согласно принципу Ленца, этот поток должен иметь направление, обратное направлению главного потока. Иначе можно сказать, что вторичный ток стре­мится ослабить индуктирующий его магнитный поток. Однако такое уменьшение главного магнитного потока Ф т нарушило бы электрическое равновесие:

u 1 = (-е 1) + i1r1,

так как e1 пропорционально магнитному потоку.

Создается пре­обладание первичного напряжения U1, поэтому одновременно с появлением вторичного тока увеличивается первичный ток, при­том настолько, чтобы компенсировать размагничивающее дей­ствие вторичного тока и, таким образом, сохранить электрическое равновесие. Следовательно, всякое изменение вторичного тока должно вызвать соответствующее изменение первичного тока, при этом ток вторичной обмотки, благодаря относительно малому значению составляющей i1r1, почти не влияет на амплитуду и характер изменений во времени главного магнитно­го потока трансформатора. Поэтому амплитуду этого по­тока Ф т можно считать практически постоянной. Такое постоян­ство Фт характерно для режима трансформатора, у которого поддерживается неизменным напряжение U1, приложенное к зажимам первичной обмотки.

Для того, чтобы в домашних условиях самостоятельно повысить эффективность работы многих устройств и напряжение в электрической сети, часто используются регулирующие устройства. Предлагаем, в связи с этим, рассмотреть принцип работы трансформатора тока понижающего, повышающего, импульсного, Тесла, а также автотрансформатора.

Принцип работы и классификация трансформаторов

Принцип работы измерительного трансформатора (как и разделительного), очень прост. Он подчиняется закону Фарадея электромагнитной индукции. На самом деле взаимная индукция между двумя или более обмотками отвечает за действия преобразования в электрическом трансформаторе.

В соответствии с этим, закон Фарадея гласит: «скорость изменения потокосцепления по времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушки».

Основы теории трансформатора

Скажем, у нас трансформатор с одной обмоткой, которая соединена с переменным электрическим источником тока. Переменный ток через обмотку производит постоянно меняющийся поток, который окружает катушку. Если любая другая обмотка приближена к предыдущей, определенная часть потока соединяется с ней. Этот поток постоянно меняется в амплитуде и направлении, но в этих случаях должно происходить изменение потокосцепления во вторую обмотку или обмотки.

Согласно закону Фарадея электромагнитной индукции, должно быть ЭДС, которое индуцируется раз в секунду. Если цепь последней обмотки закрыта, то через неё должен проходить электрический ток. Это простейший принцип работы электрического силового или сварочного трансформатора и это основной принцип работы трансформатора.

Схема силового трансформатора

Всякий раз, когда мы используем движение переменного тока к электрической катушки, поток энергии окружает эту обмотку. Поток тока будет неравномерным, и скорость его постоянно изменяется. Естественно ЭКГ будет производиться в нем, как в законе Фарадея, где говорится о явлении электромагнитной индукции. Это наиболее фундаментальное понятие теории трансформатора

Обмотка, которая принимает электрическую мощность от источника, как правило, известна как первичная обмотка трансформатора.

Обмотка, что дает требуемое выходное напряжение из-за взаимной индукции в трансформаторе, называется вторичной обмоткой трансформатора.

Основные конструкционные части трансформатора

Существует три основные части трансформатора:

1. Первичная обмотка трансформатора – производит магнитный поток, когда подключена к электрическому источнику.
2. Магнитный сердечник трансформатора – магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, создает замкнутую магнитную цепь.
3. Вторичная обмотка трансформатора – намотана на сердечник.

Как работает силовой или сварочный трансформатор

Электрический силовой трансформатор является статическим устройством, которое преобразует электрическую энергию от одной схемы к другой без непосредственного соединения, с помощью взаимной индукции между своих обмоток. Он преобразует энергию от одной схемы к другой, не меняя свою частоту, но может работать в разных уровнях напряжения, например если сварщик поменял флюс, или произошел сбой генератора при сварке.

Трехфазный трансформатор

Работа однофазного трансформатора напряжения

Принцип работы однофазного трансформатора не слишком отличается от трехфазного понижающего прибора. Когда электрический ток проходит в первичной обмотке, она создает МП, у которого достаточно мощные силовые линии. Они пронизывают первичную катушку полностью, и вторичную частично. Все эти линии замкнуты вокруг проводников катушек, но их часть замкнута непосредственно на проводниках.

Видео: наглядный урок, который рассказывает о принципе работы трансформатора

Согласно закону о магнитной связи, чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее эта связь, но чем они дальше расположены – тем она слабее, и так пока не станет нулевой. Это объясняется тем, что при расположении коаксиального типа, чем обмотки расположены дальше, тем меньше сцепление силовых линий и их проникновение в трансформаторные катушки.

Схема: однофазный трансформатор

Нужно понимать, что в однофазном трансформаторе сила магнитного поля также зависит от тока. Скачки переменного электрического тока могут значительно снизить силу МП, или наоборот. Это еще называется законом электродвижущей силы. Т.е. в первой обмотке производится самоиндукция, а во вторичной – взаимоиндукция.

Как только концы этих обмоток соединятся – устройство, которому необходимо получить результаты работы трансформатора, станет снабжаться электрическим током, принцип работы будет запущен, в определенной последовательности катушки начнут работать.

Работа автотрансформатора

Чаще всего в домашних условиях используется трансформатор не с двумя обмотками, а с одной. Рассмотрим принцип работы электронного автотрансформатора (вольтодобавочного трансформатора), и его характеристики. Данные устройства относятся к трансформаторам специального использования, т.к. их обмотка низкого напряжения у обычных трансформаторов, является обмоткой высокого напряжения, те они связаны между собой не только магнитным полем, но и гальваническим.

Схема: автотрансформатор

Переключая обмотки при желании можно получить либо высокое, либо низкое напряжение. Подключая источник переменного тока к сердечнику, мы получим переменное магнитное поле. И между точками сердечника возникнет, и будет усиливаться ЭДС. Благодаря тому, что сердечник выполнен особенным образом, в нем протекает очень малое количество тока, которое создает достаточно сильное МП. Т.е. при экономии материалов мы получаем разное по необходимости, напряжение.

Автотрансформаторы целесообразнее использовать в областях, где нужно совсем незначительное изменение напряжения и РПН, но на продолжительный отрезок времени. Это лаборатории, небольшие предприятия или домашние хозяйства.

Бывают еще и узкоспециализированные лабораторные трансформаторы, у них несколько иная схема:

Обмотка выполнена из специального ферромагнитного материала, которая сводит вероятность резонансного движения к минимуму. Основные отличия от обычного прибора – это:

1. Кроме ферромагнетика они обмотаны медным проводом;
2. Низкие допустимые параметры – максимальная мощность до 7 кВА;
3. Здесь работает система строчного ролика – на поверхности трансформатора имеется дорожка, по которой передвигается контактирующий ролик или щетка.

Но у такого обмоточного трансформатора есть свои недостатки:

• нужно изолировать вторичные и первичные цепи, т.к. они имеют достаточно сильную электрическую связь;
• нельзя использовать дл защиты в мощных сетях, допустим предел от 6 до 10 кВ;
• ремонт и содержание требует значительных вложений.

Работа гидротрансформатора

Каждый водитель бульдозера либо другой машины, знаком с принципом работы трансформатора АКПП или гидротрасформатора, но какое его назначение. На самом деле, данный прибор является модернизированной муфтой, которая вращается не один раз, а два, газовое оборудование требует установки даже нескольких таких приборов.

Его необходимо установить между двигателем и трансмиссией, чтобы получить вращательное движение, которое после перейдет на колеса. Внешне механизм напоминает бублик, за что и получил такое «прозвище» от автослесарей, но у нег достаточно сложная конструкция:

По краю с обеих сторон встроены насосы, а в центре установлен мини реактор. Последний прибор должен передавать жидкость (масло, к примеру), на турбинное колесо, которое в свою очередь распределяет её равномерно по всей поверхности трансформатора.

Переднее колесо жестко соединено с главным валом машинного двигателя, захватывая жидкость, передает её далее по механизму. Но реактор при необходимости блокирует это движение и выводит колесо из работы.

Помимо блокировки вращающегося момента, конструкция масляного трехобмоточного трансформатора позволяет ему выполнять функции демпфинирования. Т.е., если авто достигло своего предела, скажем, 80 км/час, то для предотвращения несчастного случая вращающийся момент начинает передаваться уже через демпфинирующие пружины. Таким образом, производится защита от холостого хода и резкой остановки двигателя.

Таким образом и можно объяснить принцип работы трансформатора, как видите, все очень похоже, но есть некоторые нюансы у разных моделей в зависимости от области применения и конструкции.

Читайте также…

Лабораторная работа на тему «Исследование работы однофазного трансформатора»

Лабораторная работа №5

Тема: Исследование работы однофазного трансформатора

Цель: научиться определять коэффициент трансформации и снимать основные характеристики однофазного трансформатора.

Продолжительность: 1 час 30 минут

I. Материальное и документальное обеспечение

1.1. Задание.

1.2. Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ

Приборы и оборудование:

1. Однофазный трансформатор 120 В/12 В;

2. Амперметр переменного тока 2 А;

3. Амперметр переменного тока 20 А;

4. Вольтметр переменного тока 150 В;

5. Вольтметр переменного тока 15 В;

6. Ваттметр однофазный 2,5 А, 150 В;

7. Ламповый реостат.

II. Общие теоретические сведения

Трансформатор имеет два режима работы: режим холостого хода и режим работы под нагрузкой.

При режиме холостого хода нагрузка не включается, ток I₁ равен току холостого хода I₀, ток I₂=0, напряжение U₂ является наибольшим и равно ЭДС E₂. Ваттметр измеряет мощность потерь в стали сердечника трансформатора P₁=P_СТ, а P₂=0.

При этом режиме определяется коэффициент трансформации трансформатора по формуле: k=U₁/U₂.

Затем включается нагрузка и исследуется режим нагруженного трансформатора. При этом определяются:

1. Мощность отдаваемая трансформатором нагрузки P₂=U₂·I₂·cosφ₂, где cosφ₂=1 при активной нагрузке;

2. Коэффициент полезного действия трансформатора:

η=(P₂/P₁)·100%

где мощность P₁ определяется по показаниям ваттметра.

3. Процентное падение напряжения во вторичной цепи трансформатора:

∆U₂ = [(U₂₀ – U₂) / U₂₀]·100%,

где U₂₀ — напряжение на вторичной обмотке при режиме холостого хода;

U₂ — напряжение на вторичной обмотке.

Схема включения

III. Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с приборами необходимыми для выполнения работы и записать их технические данные.

2. Собрать схему и показать ее руководителю.

3. Включить нагрузку, включить ток, измерить: U₁ , I₁ , P₂ , U₂ , I₂ , P₂ .

4. Включить две лампы и повторить все измерения.

5. Проделать еще четыре опыта, включая по одной лампе и повторяя измерения.

6. Вычислить для первого опыта k, для каждого опыта P₂ , η, ∆U₂.

7. Все полученные данные занести в таблицу:

8. Построить три характеристики трансформатора:

внешнюю характеристику: U₂=f(P₂);

кривую изменения КПД: η=f(P₂);

кривую изменения ∆U₂ = f(P₂);

Приборная таблица

Номинальные

значения или

пределы измерений

Цена деления

Класс точности

Заводской или инвентарный номер

 

 

 

 

 

9. Сделать выводы по работе.

IV. Вопросы для самопроверки

4.1. Назначение, устройство, принцип действия трансформатора.

4.2. Работа трансформатора в режиме холостого хода.

4.3. Работа трансформатора в номинальном режиме под нагрузкой.

V. Домашнее задание

5.1. Оформить работу в соответствии с методическими рекомендациями

5.2. Условно-графические обозначения изображать в соответствии с ГОСТ

5.3. Изучить рекомендованную литературу

5.4. Подготовить лабораторную работу к защите

VI. Отчет должен содержать:

1. Название и номер работы;

2. Цель работы;

3. Перечень материального обеспечения;

4. Электрическую схему соединения;

5. Расчетные формулы и вычисления;

6. Таблицу с результатами измерения и вычислений;

7. Характеристики работы однофазного трансформатора;

8. Выводы и заключения.

VII. Список используемой литературы

1. Беспалов В.Я., Котеленцев В.Ф. «Электрические машины». — М.: Академия, 2006.

2. Кацман М.М. «Электрические машины и электропривод». — М.: Академия, 2007 г.

Однофазный трансформатор

? Детали, типы и принципы работы

Однофазный трансформатор — это электрический прибор, который использует однофазный вход переменного тока и обеспечивает однофазный переменный ток. Он используется при распределении энергии в пригородных районах, поскольку общий спрос и соответствующие цены ниже, чем у трехфазного типа. трансформаторов. Они используются в качестве понижающего устройства для понижения домашнего напряжения до соответствующей величины без изменения частоты. По этой причине он обычно используется для питания электронных приборов в жилых домах.В этом посте обсуждается обзор однофазного трансформатора.

Что такое однофазный трансформатор?

Определение

Трансформатор — это инструмент, преобразующий магнитную энергию в электрическую. Он имеет две электрические секции, представленные как первичная и вторичная обмотки. Первичная часть устройства получает питание, а вторичная обмотка передает энергию. Магнитная железная цепь, представленная в качестве «сердечника», обычно используется для обертывания этих участков.Хотя эти две катушки изолированы электрически, они связаны магнитно.

Когда электрический ток проходит через первичную обмотку трансформатора, создается магнитное поле, которое индуцирует напряжение во вторичной части трансформатора. Однофазный трансформатор используется для понижения или повышения напряжения на выходе в зависимости от типа приложения. Этот трансформатор обычно представляет собой силовой трансформатор с высоким КПД и низким уровнем отходов. Схема однофазного трансформатора представлена ​​ниже.

Что такое однофазный трансформатор (Ссылка: elprocus.com )

Однофазный трансформатор — это особая форма трансформатора, работающая на однофазной мощности. Этот инструмент представляет собой пассивное электрическое устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой в процессе электромагнитной индукции. Чаще всего он используется для уменьшения («понижения») или увеличения («повышения») уровней напряжения между цепями.

Однофазный трансформатор включает сердечник из магнитного железа, служащий в качестве магнитного компонента, и медную обмотку, служащую в качестве электрической части.

Подробнее о Linquip

Типы трансформаторов: статья о различиях конструкции и конструкции трансформаторов

Принцип

Однофазный трансформатор работает по принципу электромагнитного закона индукции Фарадея. Как правило, взаимная индукция между вторичной и первичной обмотками отвечает за работу трансформатора в электрическом трансформаторе.

Этот трансформатор является высокоэффективной частью электрического оборудования, и его отходы очень низкие, поскольку в его работе отсутствует механическое трение.

Трансформаторы

используются практически во всех электрических сетях от низкого до самого высокого номинального напряжения. Они работают только с переменным током (AC), поскольку постоянный ток (DC) не создает никакой электромагнитной индукции.

Как работает однофазный трансформатор?

Трансформатор — это статический прибор, который передает электрическую энергию из одной цепи в другую с одинаковой частотой. Имеет первичную и вторичную обмотки. Трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности.

Когда первичная часть трансформатора объединяется с источником переменного тока, ток движется в катушке и создается магнитное поле. Это состояние вводится как взаимная индуктивность, и текущий ток соответствует закону индукции Фарадея. Когда ток возрастает от нуля до максимального значения, магнитное поле улучшается и определяется как dɸ / dt.

Этот электромагнит создает магнитную среду силы и расширяется наружу от катушки, создавая путь магнитного потока.Витки обеих частей связаны этим магнитным полем. Сила магнитного поля, создаваемого в сердечнике, зависит от числа витков обмотки и величины тока. Ток и магнитный поток напрямую связаны друг с другом. Щелкните здесь, чтобы полностью увидеть принцип работы однофазного трансформатора.

Работа однофазного трансформатора (Ссылка: elprocus.com )

Когда магнитные линии потока движутся вокруг центральной части, он проходит через вторичную часть, индуцируя через нее напряжение.Закон Фарадея применяется для оценки напряжения, индуцированного во вторичной катушке, и его получают по формуле:

В = N \ frac {d \ Phi} {dt}

где,

‘N’ — количество витков вокруг катушки

Частота первичной и вторичной обмоток идентична.

Следовательно, мы можем сказать, что создаваемое напряжение одинаково в обеих секциях, поскольку один и тот же магнитный поток связывает оба компонента вместе. Кроме того, все индуцированное напряжение напрямую связано с количеством витков в катушке.

Предположим, что первичная и вторичная части трансформатора имеют по одному витку на каждой. Предполагая отсутствие потерь, ток проходит через катушку, чтобы генерировать магнитный поток и индуцировать напряжение в один вольт через вторичную секцию.

Из-за источника переменного тока магнитный поток изменяется синусоидально, и это получается с помощью:

\ Phi = {\ Phi} _ {max} sin (\ omega t)

Соотношение между производимой ЭДС, E в обмотках катушки N витков может быть получено с помощью

E = N \ frac {d \ Phi} {dt}

E = N \ omega {\ Phi} _ {max} cos (\ omega t)

{E} _ {max} = N \ omega {\ Phi} _ {max}

{E} _ {rms} = N \ omega \ sqrt {2} {\ Phi} _ {max} = 2 \ pi \ sqrt {2} f N {\ Phi} _ {max}

{E} _ {rms} = 4.44 f N {\ Phi} _ {max}

Где,

• ‘f’ — частота в Герцах, полученная как ω / 2π.
• ‘N’ — количество витков катушки
• ‘’ — значение потока в Webers
.

Вышеупомянутая формула вводится как уравнение ЭДС трансформатора. «N» будет числом витков первичной обмотки (N _P ) для ЭДС первичной части трансформатора E, тогда как для ЭДС E вторичной части устройства число витков N будет ( N _S ).

Детали однофазного трансформатора

Части однофазного трансформатора включают обмотки, сердечник и изоляцию. Обмотки должны иметь низкое сопротивление, и обычно они изготавливаются из меди (редко из алюминия). Они наслоены вокруг сердцевины и должны быть изолированы от нее.

Также витки обмотки должны быть изолированы друг от друга. Центр трансформатора состоит из очень тонких стальных крышек с большой проницаемостью.Эти крышки должны быть тонкими (от 0,25 мм до 0,5 мм) из-за уменьшения потерь энергии (вносимых в виде потерь на вихревые токи).

Они должны быть изолированы друг от друга, и обычно для этой цели применяется изоляционный лак. Изоляция трансформатора может быть заполнена жидкостью или быть сухой. Изоляция сухого типа подается воздухом, синтетическими смолами, газом или вакуумом. Применяется только для малогабаритных трансформаторов (ниже 500 кВА). Жидкая изоляционная форма обычно означает применение минеральных масел.

Масло обладает длительным сроком службы, способностью к перегрузкам, соответствующими изоляционными характеристиками, а также обеспечивает охлаждение трансформатора. Масляная изоляция часто используется для больших трансформаторов.

Однофазный трансформатор имеет две обмотки, одна на первичной части, а другая — на вторичной. В основном они используются в однофазных электрических сетях.

Применение трехфазной системы означает использование трех однофазных комплектов, размещенных в трехфазной сети.Это более дорогой метод, и он применяется в высоковольтных электросетях.

Строительство однофазного трансформатора

В простом однофазном трансформаторе каждая обмотка цилиндрически наложена на часть из мягкого железа отдельно для питания необходимой магнитной цепи, которая обычно используется как «сердечник трансформатора». Он обеспечивает путь для перемещения магнитного поля для создания напряжения между двумя секциями.

Две секции расположены недостаточно близко друг к другу, чтобы обеспечить достаточную магнитную связь.Следовательно, увеличение и схождение магнитной цепи рядом с катушками может улучшить магнитную связь между первичной и вторичной секциями. Должны использоваться тонкие стальные кожухи, чтобы избежать потерь энергии из активной зоны.

Конструкции трансформатора подразделяются на два типа в зависимости от того, как обмотки намотаны вокруг основного стального многослойного сердечника.

Сердечник

В этой форме производства только половина обмоток наложена цилиндрическим слоем вокруг каждой части трансформатора для улучшения магнитной связи, как показано на рисунке ниже.Такая конструкция гарантирует, что магнитный путь силы проходит через обе обмотки одновременно. Заметным недостатком трансформатора с сердечником является поток утечки, который возникает из-за протекания небольшой доли магнитных силовых линий за пределы устройства.

Трансформатор с сердечником

(Ссылка: elprocus.com )

Оболочка

В этой форме конструкции первичная и вторичная секции установлены цилиндрически на центральном сердечнике, в результате чего площадь поперечного сечения в два раза больше, чем у внешних частей.В такой конструкции есть два почти магнитных пути, а внешняя ветвь имеет движущийся магнитный поток «/ 2». Устройство кожухового типа преодолевает поток утечки, уменьшает отходы активной зоны и повышает эффективность.

Тип корпуса однофазного трансформатора

(Код: elprocus.com )

Типы однофазных трансформаторов

Трансформаторы следующих типов обычно конструируются для приема и вывода однофазного переменного тока.

Аудиопреобразователь

Этот тип удаляет шум земли из аудиосигналов, снабдив устройство магнитным экраном.

Автотрансформатор

Они обычно используются в системах с низким энергопотреблением для соединения цепей с различными классами напряжения. Он состоит только из одной обмотки, не может изолировать сети и обычно легче, меньше и дешевле, чем другие типы. Источник напряжения и электрическая нагрузка подключаются к двум отводам, а напряжения задаются путем отвода обмотки в нескольких точках. Автотрансформатор с регулируемым отводом вводится как переменный трансформатор или вариак.

Бак-Boost

В этом типе трансформатор регулирует номинальное напряжение в соответствии со спецификациями устройства. Обычно они используются в качестве изоляторов цепей.

Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

Этот тип создает относительно постоянное выходное напряжение, несмотря на практически большие колебания входного напряжения.

Трансформатор постоянного тока (CCT)

Их еще называют регулятором; он включает в себя саморегулирующуюся вторичную секцию, которая обеспечивает постоянный выходной ток для любой нагрузки через свой динамический уровень.Это обычное дело для уличных фонарей.

Распределительный трансформатор

Это часто видимое устройство на опоре, которое снижает ток для легких электрических шкафов.

Обратный трансформатор

Этот тип может использоваться для создания высоковольтного выхода, а трансформатор на короткое время сохраняет мощность в своих магнитных секциях.

Повышающий трансформатор генератора

Он может повысить номинальное напряжение до соответствующей скорости передачи на большие расстояния.

Трансформатор подавления гармоник

Эта форма использует подавление электромагнитного потока, фазовый сдвиг и импеданс источника для уменьшения гармонических токов в распределительных сетях, что в конечном итоге снижает рабочую температуру трансформатора.

Трансформатор согласования импеданса

Применяются для уменьшения отражения сигнала от электрической энергии и всегда имеют передаточное число 1: 1. Типичным примером типа согласования импеданса может быть балун, который используется для объединения двух цепей с несогласованным импедансом, например, регулируемая линия из двух проводников, несущих одинаковые токи в противоположных направлениях, которые присоединены к несбалансированной дорожке одного проводника, несущего нагрузка.

Промышленный трансформатор управления

Они обеспечивают питание устройств постоянного напряжения или постоянного тока, которые могут быть восприимчивы к изменениям в источнике электроэнергии, например реле, соленоиды или другие электромеханические инструменты.

Интерфейсный трансформатор

Они могут изолировать сигналы связи.

Разделительный трансформатор

Он не используется для понижения или повышения напряжения, а скорее для буферизации сетей друг от друга.

Трансформатор утечки (трансформатор рассеянного поля)

Он может поддерживать большую индуктивность рассеяния за счет слабой связи магнитных потоков вторичной и первичной частей. Это делает устройство устойчивым к коротким замыканиям, что является важной характеристикой трансформаторов для сварочных функций.

Трансформатор освещения

Может подавать низкое напряжение для освещения и других легких случаев.

Медицинский трансформатор

Высокие требования к потенциалу, ток утечки, температурный режим, ток и термопредохранители — это основные концепции медицинских трансформаторов, основанные на чувствительной среде, в которой они используются.Они тщательно отрегулированы в соответствии с отраслевыми и юридическими стандартами.

Трансформатор с несколькими коэффициентами

Это однофазный трансформатор с разными выходами, причем каждое выходное ответвление соответствует разному номиналу.

Трансформатор заземления нейтрали

Этот тип защищает генераторы и силовые трансформаторы от вредных токов короткого замыкания. Когда происходит неисправность, возникает напряжение в разомкнутом треугольнике, и в подключенном резисторе происходит снижение напряжения.

Силовой трансформатор

Он может преобразовывать напряжения от одного номинального значения или фазы к другому для широкого распределения энергии.

Выпрямленный трансформатор

Используется для преобразования переменного тока в постоянный.

Резонансный трансформатор

Конденсатор расположен внутри одной или обеих обмоток для работы так, чтобы можно было настроить сеть.

Трансформатор солнечной энергии

Трансформатор можно использовать как компонент однофазного инвертора или как повышающее устройство для подключения фотоэлектрических установок к сети.

Трансформатор подстанции

Это понижающее устройство, которое преобразует напряжение уровня передачи в выходной сигнал уровня распределения.

Монтаж однофазного трансформатора

Общий вес и размер трансформатора окончательно определяют, как его следует устанавливать. Однако некоторые характеристики помогают нам установить однофазный трансформатор, в том числе:

• Шасси: встроенные компоненты позволяют устанавливать устройство с помощью креплений.
Чип
• : обычно изготавливаемые по тонкопленочной технологии, эти устройства включаются в интегрированные сети и всегда используются в качестве изоляторов.
• Тарелка / диск: типы с тороидальным сердечником могут быть установлены с помощью крепежа, состоящего из болта в середине тора.
• H-образная рама: монтажная форма, смягчающая влияние ударов и вибрации.
• Модульное гнездо: обычно модульное соединение со встроенным трансформатором.
• Pad: трансформатор размещается на структурной основе, например трансформаторы подстанции, установленные на бетонной площадке.
• PC / PCB: также представленные как типы для монтажа на плате, эти трансформаторы передают напряжение между двумя сетями для корпусов печатных плат. Они включают сердечник, обмотки, кожух, способ монтажа (поверхностный или сквозной) и соединительные клеммы. Некоторые типы печатных плат представляют собой ИС, созданные с помощью обработки полупроводников.
• Pole: эти широко распространенные трансформаторы, устанавливаемые на опорах придорожных коммуникаций, понижают входное напряжение с локализованного номинального значения передачи до напряжения, подходящего для жилых и коммерческих помещений.
• Skid / Trailer: массивные трансформаторы можно просто переместить в соответствии с меняющимися электрическими требованиями. Они включают непостоянное увеличение местных потребностей в электроэнергии.

Технические характеристики однофазного трансформатора

Сопровождающие особенности важны при обсуждении однофазного трансформатора.

• Номинальная рабочая частота: трансформаторы с высокими рабочими частотами меньше по размеру, поскольку требуется меньшее количество секций для согласования полного сопротивления.
• Уровень первичного напряжения: означает номинальное входное напряжение; разные номинальные напряжения представляют более одной первичной секции.
• Номинальное вторичное напряжение: означает диапазон выходного напряжения.
• Уровень вторичного тока: определяет номинальный выходной ток
• Номинальная мощность (ВА): максимальное напряжение, желаемое для системы, выраженное в вольтах-амперах (ВА).
• Рабочая температура: безопасный температурный уровень системы при ее функционировании; температура трансформатора увеличивается во время использования.

Характеристики однофазного трансформатора

Некоторые важные характеристики однофазного трансформатора кратко описаны ниже:

• Токоограничивающая защита: процесс максимальной токовой защиты.
• Взрывобезопасность: огнестойкость трансформатора слишком важна, что полезно в потенциально реактивных средах, таких как шахты.
• Корпус NEMA: корпус устройства или контейнер адаптируется к уровню NEMA, нормальному уровню защиты от проникновения различных промышленных и экологических загрязняющих веществ.
• Внутренний / наружный класс: устройство предназначено для определенных рабочих условий. Маслонаполненные типы почти часто устанавливаются снаружи.
• Водонепроницаемость: трансформатор имеет герметичную сторону для предотвращения проникновения воды.
• Погружной: устройство можно погружать в воду.

Применение однофазного трансформатора

Основными преимуществами однофазной установки являются техническое обслуживание, транспортировка и наличие запасных частей. Однофазные трансформаторы широко используются в коммерческих низковольтных устройствах, таких как электронные устройства.

Однофазный трансформатор

(Ссылка: suenn.com )

Они работают как устройство для понижения напряжения и уменьшают значение домашнего напряжения до значения, необходимого для питания электроники. Выпрямитель обычно подключается для преобразования переменного напряжения в постоянное, которое используется в корпусах электроники на вторичной стороне.

Другие применения однофазного устройства кратко описаны ниже:

• Для понижения сигналов на дальние расстояния для подачи электронных устройств как в легкой коммерции, так и в жилых помещениях
• В телевизорах для регулировки напряжения
• Для увеличения энергии в бытовых инверторах
• Для поддержки электроснабжения сельских районов
• Для электрической изоляции двух сетей: первичная и вторичная устанавливаются далеко друг от друга.

Конструкция, принцип действия однофазного трансформатора

ТРАНСФОРМАТОР

ВВЕДЕНИЕ

А ТРАНСФОРМАТОР — это устройство, передающее электрическую энергию от одной цепи к другой — за счет электромагнитной индукции (действие трансформатора). Электрический энергия всегда передается без изменения частоты, но может включать изменения величин напряжения и тока.Потому что трансформатор работает на принцип электромагнитной индукции, он должен использоваться с входом напряжение источника, которое изменяется по амплитуде. Есть много типов мощности, которые подходят это описание; для простоты объяснения и понимания, действие трансформатора будет объяснено с использованием переменного напряжения в качестве источника входного сигнала.

ОСНОВНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРА

В своем Основная форма трансформатора состоит из: первичной обмотки или обмотки.

А вторичная катушка или обмотка.

Ядро который поддерживает катушки или обмотки.

См. схему трансформатора на рисунке, когда вы читаете следующее объяснение: Первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения 60 Гц. Магнитный поле (поток) накапливается (расширяется) и сжимается (сжимается) вокруг первичной обмотка.Расширяющееся и сжимающееся магнитное поле вокруг первичной обмотки обмотка разрезает вторичную обмотку и индуцирует переменное напряжение в обмотка. Это напряжение заставляет переменный ток течь через нагрузку. В напряжение может повышаться или понижаться в зависимости от конструкции первичной обмотки и вторичные обмотки.

ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

идеал трансформатор показан на рисунке рядом.Ток, проходящий через первичная катушка создает магнитное поле. Первичная и вторичная катушки обернутый вокруг сердечника с очень высокой магнитной проницаемостью, такого как железо, так что большая часть магнитного потока проходит как через первичную, так и через вторичную катушки.

ОСНОВНОЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Трансформатор можно определить как статическое устройство, которое помогает в преобразование электроэнергии в одной цепи в электроэнергию та же частота в другой цепи.Напряжение можно повышать или понижать в цепи, но с пропорциональным увеличением или уменьшением номинальных значений тока.

Основной принцип работы трансформатора — взаимный. индуктивность между двумя цепями, связанная общим магнитным потоком. А базовый трансформатор состоит из двух электрически разделенных катушек и индуктивные, но связаны магнитным полем через сопротивление. В Принцип работы трансформатора можно понять из рисунка ниже.

Как показано выше, трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки. обмотки. Пластины сердечника соединяются в виде полос между полоски, вы можете видеть, что есть узкие зазоры прямо через сечение жилы. Эти смещенные стыки называются

.

«черепичный». Обе катушки имеют высокую взаимную индуктивность.А взаимная электродвижущая сила индуцируется в трансформаторе от переменного поток, который создается в ламинированном сердечнике из-за катушки, которая подключена к источник переменного напряжения. Большая часть переменного потока, создаваемого этим катушка связана с другой катушкой и, таким образом, производит взаимно индуцированное электродвижущая сила. Возникшую таким образом электродвижущую силу можно объяснить с помощью законов электромагнитной индукции Фарадея как

e = M * dI / dt

Если вторая цепь катушки замкнута, в ней протекает ток и таким образом, электрическая энергия передается магнитным путем от первого ко второму катушка.

Подача переменного тока подается на первую катушку и следовательно, ее можно назвать первичной обмоткой. Энергия извлекается из вторая катушка и поэтому может называться вторичной обмоткой.

Вкратце, трансформатор выполняет следующие операции:

Передача электроэнергии из одной цепи в другую.

Передача электроэнергии без изменения частоты.

Передача с принципом электромагнитной индукции.

Две электрические цепи связаны взаимной индукцией

СТРОИТЕЛЬСТВО ТРАНСФОРМАТОРА

Две катушки проволоки (называемые обмотками) намотаны на какой-либо сердечник. материал.В некоторых случаях катушки с проволокой намотаны на цилиндрическую или прямоугольная форма из картона. Фактически, материал сердечника — воздух, а Трансформатор называется ТРАНСФОРМАТОРОМ ВОЗДУШНОГО ЯДРА. Трансформаторы, используемые на низком уровне частоты, такие как 60 Гц и 400 Гц, требуют сердечника с низким сопротивлением магнитный материал, обычно железо. Этот тип трансформатора называется ЖЕЛЕЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. Большинство силовых трансформаторов имеют железный сердечник.

основные части трансформатора и их функции:

CORE, обеспечивающий путь для магнитных линий потока.

ПЕРВИЧНАЯ ОБМОТКА, которая получает энергию от источника переменного тока.

ВТОРИЧНАЯ ОБМОТКА, получающая энергию от первичной обмотки. и доставляет в груз.

КОРПУС, защищающий указанные компоненты от грязи, влаги, и механические повреждения.

(i) CORE

В сердечнике из многослойной стали используются сердечники двух основных форм. трансформаторы.Один из них — HOLLOWCORE, названный так потому, что ядро ​​имеет форму полый квадрат через центр. Это форма сердечника. Обратите внимание, что ядро Состоит из множества стальных пластин, он показывает, как устроены обмотки трансформатора. обернуты вокруг сердечника с обеих сторон.

(ii) ОБМОТКИ

Как указано выше, трансформатор состоит из двух катушек, называемых ОБМОТКАМИ. которые обернуты вокруг сердечника.Трансформатор работает, когда источник переменного тока напряжение подключается к одной из обмоток, а нагрузочное устройство подключается к другой. Обмотка, подключенная к источнику, называется ПЕРВИЧНОЙ. ОБМОТКА. Обмотка, которая подключается к нагрузке, называется ВТОРИЧНОЙ. ОБМОТКА. Первичная наматывается слоями прямо на прямоугольный картон. форма.

Однофазные трансформаторы: принципы работы и применение

Трансформаторы

широко используются в электронных компонентах, поскольку они могут преобразовывать напряжение с одного уровня мощности на другой, не влияя на частоту.По этой причине они обычно используются в бытовой технике. Несмотря на то, что существует множество различных типов трансформаторов, все они основаны на концепции корпуса, предназначенного для экранирования электромагнитных полей, известного как клетка Фарадея. Вот подробности об однофазном трансформаторе и о том, как он защищает электрооборудование.

Как работает однофазный трансформатор Однофазный трансформатор — это электронный компонент, который работает от однофазного переменного тока, поскольку цикл напряжения происходит в пределах единой временной фазы.Он обычно используется для снижения сигналов на большие расстояния как для легких коммерческих, так и для бытовых электронных устройств. Вот шаги, связанные с этим процессом:

1. Внешний источник переменного тока создает переменное электромагнитное поле через первичную обмотку

2. электромагнитное поле коллапсирует в железном сердечнике, связывая потоки в обеих обмотках

3. мощность индуцируется через вторичную обмотку, подключенную к нагрузке с частотой 60 Гц

4. Закон Фарадея определяет наведенное напряжение и амперы, которые могут изменяться в зависимости от характера первичной и вторичной обмоток

5. Внешние радиопомехи (RFI) экранированы для защиты электронного оборудования

Первичная и вторичная обмотки обычно изготавливаются из изолированного медного провода и должны быть изолированы от железного сердечника, имеющего высокую проницаемость.Максимальное напряжение, которое можно использовать для однофазной сети, регулируется коммунальными предприятиями и промышленными правилами. Прежде чем принять решение о том, использовать ли однофазные или трехфазные трансформаторы, вы должны проверить спецификации производителя на использование электронных компонентов или проконсультироваться со специалистом-электриком.

Приложения

• Понижающее локализованное распределение электроэнергии

• телевизоры для регулирования напряжения

• низковольтные электронные устройства

• повышающая мощность в бытовых инверторах

• Негородские районы, где спрос на электроэнергию ниже

• Торговое и жилое осветительное и отопительное оборудование

Заключение При принятии решения о том, использовать ли однофазный или трехфазный трансформатор, вы должны учитывать диапазон рабочих частот, номинальное напряжение обмоток, номинальную мощность, номинальный ток вторичной обмотки и требования к температуре.Основное преимущество однофазных трансформаторов по сравнению с трехфазными — более низкая стоимость. Трехфазные трансформаторы используются в системах большой мощности, а однофазные трансформаторы больше подходят для более легкого оборудования.

Allied Components International

Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра стандартных магнитных компонентов и модулей, таких как индукторы для микросхем, магнитные индукторы на заказ и трансформаторы на заказ.Мы стремимся предоставлять нашим клиентам продукцию высокого качества, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены.

Мы — растущее предприятие в магнитной промышленности с более чем 20-летним опытом.

Конструкция и принцип работы однофазного трансформатора

Трансформатор (рисунок 1) — это устройство или машина с магнитным приводом, которые могут изменять значения напряжения, тока или импеданса в данной электрической цепи без какого-либо изменения частоты.По сравнению со многими типами электрического оборудования, используемого сегодня в мире, трансформаторы являются наиболее эффективными машинами из известных. Эффективность в худшем случае обычно составляет 90% или выше, а в лучшем случае — около 99%. Трансформаторы можно разделить на три категории: автомобильные, токовые и изоляционные.

Из-за отсутствия каких-либо движущихся частей трансформаторы относятся к цепям переменного тока. Процесс индукции, который необходим для их магнитного действия, зависит от длины проводника и сконцентрированного электромагнитного поля с относительным движением между ними.Постоянно изменяющийся и периодически меняющийся переменный ток первичной и вторичной цепей трансформатора обеспечивает относительное движение. Постоянный ток переменной амплитуды также может быть преобразован через трансформатор; просто не будет изменения полярности тока (изменение направления тока).

Рисунок 1. Трансформатор — это устройство или машина с магнитным приводом

Применения трансформатора

Трансформатор может использоваться как средство для изоляции одной части системы распределения электроэнергии переменного тока от другой.Он используется для перехода от одного номинального напряжения системы к другому, для повышения напряжения в цепи, когда оно слишком низкое, и для понижения напряжения в цепи, когда оно слишком высокое. Наконец, трансформатор благодаря своему внутреннему импедансу обеспечивает эффективное средство уменьшения величины имеющейся перегрузки по току короткого замыкания в различных местах в пределах данной системы распределения электроэнергии переменного тока.

Рисунок 2. Однофазный понижающий распределительный трансформатор

На стороне нагрузки линий электропередачи по пересеченной местности в параллельной сети электроэнергетической компании используются трансформаторы для понижения напряжения и повышения тока (рис. 2).Как указано во введении к этому модулю, этот понижающий трансформатор обычно используется в качестве точки обслуживания источника электропитания переменного тока в здании или другом сооружении. Вторичная обмотка трансформатора питает служебные провода для входа в здание или другое сооружение. В дополнение к изоляции здания или другой службы здания и системы распределения электроэнергии переменного тока от системы распределения электроэнергии переменного тока в энергосистеме, этот трансформатор на стороне нагрузки также ограничивает величину доступного сверхтока при коротком замыкании или замыкании на землю. которые могут быть доставлены к вторичным сервисным проводникам.(Электросеть считается бесконечным источником с точки зрения величины имеющейся перегрузки по току короткого замыкания.)

В дополнение к трансформатору вспомогательного питания, другие трансформаторы могут питаться от вспомогательной или фидерной цепи в системе распределения электроэнергии переменного тока в здании или другом сооружении, которое часто является большим распределительным устройством или единичной подстанцией, для понижения (даже далее) величина имеющегося перегрузки по току короткого замыкания для подключенной нагрузки, такой как вторичная панель, центр управления двигателем или другой тип центра нагрузки.

Величина перегрузки по току, доступной на клеммах нагрузки распределительного устройства — при коротком замыкании или перегрузке по току на землю — определяется длиной служебных проводов между подключением к источнику электроснабжения (трансформатор на стороне нагрузки) и блочная подстанция в здании или другом сооружении; номинальное сопротивление включенного трансформатора (в пределах блочной подстанции) и номинальный ток нагрузки вторичного распределительного устройства. Когда вторичный центр нагрузки расположен в непосредственной близости от распределительного устройства, доступный ток короткого замыкания, который уже ограничен трансформатором блочной подстанции (по сравнению с бесконечным максимальным током короткого замыкания, доступным от шины электроснабжения), все еще может быть относительно высокая из-за малой длины проводника.

Полное сопротивление второго изолирующего трансформатора, которое включает в себя как сопротивление первичной обмотки, сопротивление индуктивной нагрузки железного сердечника, так и сопротивление вторичной обмотки, можно использовать для ограничения имеющейся перегрузки по току короткого замыкания в пределах отключающей способности (рабочих пределов) предохранители или автоматический выключатель, защищающие цепь нагрузки и подключенное электрическое оборудование.

Для сигнальных цепей, цепей дистанционного управления или других цепей управления или считывания с низким энергопотреблением используются дополнительные управляющие (сигнальные) трансформаторы с еще более высоким номинальным сопротивлением, чтобы ограничить номинальный ток нагрузки первичной цепи трансформатора до определенного значения. значительно ниже номинального тока нагрузки предохранителя (-ов) ответвленной цепи питания или автоматического выключателя.

Принцип трансформации

Когда линейные провода при передаче электроэнергии по пересеченной местности или проводники цепи внутри здания или другой системы распределения электроэнергии проводят синусоидальный переменный ток, переменное электромагнитное поле, которое также является синусоидальным, создается перпендикулярно и все по общей длине линейных проводов или других проводников цепи.

Если другой линейный провод или провод цепи, который может быть механически и электрически изолирован и изолирован от линейного провода или проводника цепи, передающего переменный ток, погружается в синусоидальное электромагнитное поле, связанное с линейным проводом или проводником цепи, принцип индукции вызывает напряжение, индуцируемое во втором проводнике цепи.Относительное движение между электромагнитным полем и этим вторым проводником обеспечивается самим синусоидальным электромагнитным полем: это называется действием трансформатора.

Как показано на рисунке 3, простейшая конструкция трансформатора состоит из двух отдельных катушек с проволокой (обмоток), намотанных вокруг общего железного сердечника. Когда переменное напряжение подается на первичную обмотку (катушку) трансформатора, в железном сердечнике генерируется концентрированное переменное электромагнитное поле за счет протекания переменного тока через обмотку.Генерируемое электромагнитное поле вызывает наведение переменного напряжения во вторичной катушке (обмотке). Если к вторичной обмотке подключена нагрузка, возникает ток: следовательно, напряжение и ток первичной цепи питания преобразуются.

Рисунок 3. Функциональная работа однофазного разделительного трансформатора

Технически магнитные силовые линии, обычно называемые линиями магнитного потока, образуют концентрический рисунок вокруг внешней поверхности проводника, который расходится перпендикулярно и вдоль общей длины проводника.Концентрические силовые линии расположены бок о бок по всей длине первичного контура. Наибольшая концентрация силовых линий по длине проводника находится в центре, ближайшем к поверхности проводника. По мере того, как силовые линии расходятся от поверхности проводника, воздух оказывает высокое сопротивление (магнитное сопротивление) потоку магнитных линий, уменьшая силу электромагнитного поля.

Обертывание длины соответствующих проводников цепи в спиральную катушку имеет тенденцию концентрировать количество силовых линий вокруг тела катушки.Количество силовых линий в любом поперечном сечении вдоль поверхности катушки увеличивается, поскольку силовые линии от соседних витков складываются, чтобы сконцентрировать или усилить электромагнитное поле, когда оно движется по поверхности, перпендикулярно параллельному проложению проводников.

Когда катушка с проволокой надевается на железный сердечник, электромагнитное поле дополнительно концентрируется в железном сердечнике, который служит хорошим проводником линий магнитного потока. Лучшая конструкция сердечника должна максимально охватить обмотки в железном контейнере, чтобы создать несколько полных путей магнитного потока.

Сердечник катушки (обмотка трансформатора) не обязательно должен быть изготовлен из железа или другого черного металла, чтобы трансформатор работал. В схемах связи или других усилителях, работающих на более высоких частотах, сердечник трансформатора может быть выполнен из полой трубки из картона: это будет называться трансформатором с воздушным сердечником. Для сигнальных, управляющих или силовых трансформаторов железный сердечник обеспечивает путь магнитного поля с низким сопротивлением для лучшего соединения (передачи энергии) двух цепей.

Первичная цепь трансформатора является источником электроэнергии как для трансформатора, так и для подключенной к нему нагрузки. Вторичная цепь трансформатора — это цепь питания (или источника питания) для подключенной нагрузки (от трансформатора). В первичной цепи катушка с проволокой создает индуктивную нагрузку, которая ограничивает протекание первичного тока. Если рассматривать только первичную цепь, одиночная катушка провода с источником переменного тока служит реактором, который, за исключением сопротивления провода (тепловых потерь), может только накапливать электрическую энергию.Основным ограничением тока первичной цепи является сопротивление, отраженное от вторичной цепи трансформатора.

Наибольшее ограничение (наивысшее значение импеданса), отраженное в первичной цепи, возникает, когда вторичная цепь разомкнута (без подключенной нагрузки). Если бы трансформатор был идеальным, без протекания тока во вторичной цепи, не должно было быть протекания тока в первичной цепи. Но ни один трансформатор не идеален: низкое значение тока первичной цепи течет при разомкнутой вторичной цепи.Этот ток разомкнутой вторичной первичной цепи называется током возбуждения трансформатора.

Ток возбуждения поддерживает постоянное изменение полярности магнитного полюса (потери в сердечнике, рассеиваемые в виде тепла). Поскольку синусоидальная форма волны, создаваемая генератором переменного тока (генератором переменного тока), периодически меняет направление тока по длине первичной обмотки, силовые линии в концентрированном электромагнитном поле железного сердечника трансформатора также меняют направление на противоположное. их направление потока, так что полюса созданного магнита (электромагнита) в железном сердечнике постоянно меняются с севера на юг, с юга на север и с севера на юг синусоидальным образом.

Железный сердечник также является хорошим проводником электричества. Если железный сердечник представляет собой сплошную отливку из чугуна, относительное движение синусоидального электромагнитного поля вызовет случайное протекание паразитных токов через железный сердечник (перпендикулярно направлению потока магнитных линий). Эти паразитные токи, называемые вихревыми токами, нельзя направить ни внутрь, ни из структуры сердечника для выполнения полезной работы: вместо этого их присутствие создает дополнительное тепло в структуре сердечника.Влияние вихревых токов сводится к минимуму за счет создания железного сердечника из отдельных тонких стальных листов, которым позволяют окисляться перед сборкой в ​​качестве железного сердечника. Окисление служит изолятором для потока вихревых токов. Склепывая вместе несколько из этих окисленных листов (ламинированных), собирает железный сердечник, чтобы сформировать необходимое поперечное сечение пути потока.

Ток возбуждения вносит вклад в энергию, расходуемую из-за потерь на вихревые токи, а также в непрерывное размагничивание и перемагничивание железного сердечника (изменение поля — возникающее в результате молекулярное трение в железе, называется гистерезисом).Затраченная электрическая энергия тока возбуждения называется потерями в сердечнике трансформатора, которые обычно рассеиваются в виде тепла (потери I2R).

Первичный ток возбуждения постоянен от холостого хода до полной нагрузки номинального трансформатора, а также при электрической перегрузке трансформатора. Для силовых трансформаторов ток возбуждения имеет такое низкое значение по сравнению с номинальным вторичным током полной нагрузки, что не учитываются ток возбуждения и потери в трансформаторе: номинальная мощность трансформатора считается одинаковой для первичной и вторичной цепей.Без подключенной нагрузки (полный путь) напряжение поступает от выводов вторичной обмотки или клемм трансформатора, но вторичный ток в разомкнутой цепи не может течь — опять же, наибольшее значение отраженного импеданса.

Наименьшее ограничение (наименьшее значение импеданса), отраженное в первичной цепи трансформатора, произойдет, когда два конца вторичной обмотки закорочены вместе. По сути, трансформатор становится собственной электрической нагрузкой: ограничение вторичного тока ограничивается только сопротивлением провода, образующего вторичную обмотку, и магнитными потерями в железном сердечнике.

Ток короткого замыкания (вторичное короткое замыкание) называется перегрузкой по току короткого замыкания: «Когда цепь трансформатора переходит в состояние отказа, поток перегрузки по току большой величины вызывает чрезмерное нагревание проводников, что может привести к выходу из строя изоляции проводов. . Связанное с этим электромагнитное поле сверхтока короткого замыкания также создает механическую нагрузку на проводники, особенно на их окончаниях, и каркас железного сердечника. Напряжение возникает из-за действия двигателя (индукционная реакция — два противоположных электромагнитных поля, отталкивающих друг друга) между проводниками и металлическими кожухами, которые защищают проводники.

Схема соединений изолирующих трансформаторов Цепи трансформатора

обычно рисуются стандартными обозначениями. Вводная схема трансформатора на рисунке 3 перерисована на рисунке 4, используя стандартные символы для схемы трансформатора: две параллельные полосы (линии) между двумя символами обмотки обозначают трансформатор с железным сердечником. Два открытых круга в обозначенных проводниках схемы представляют либо клеммы проводов на какой-то клеммной колодке, либо короткие отрезки провода, называемые «полевыми выводами», которые являются концами обмоток внутри трансформатора.Поскольку одна клеммная колодка или все полевые выводы обеих цепей трансформатора (первичной и вторичной) содержатся в едином клеммном корпусе, выводы обмотки должны быть идентифицированы, чтобы отличать выводы обмотки высокого напряжения от выводов обмотки более низкого напряжения. Соответствующие обмотки цепи необходимо дополнительно идентифицировать, чтобы различать начало и конец конкретной обмотки.

Рис. 4. Схема с использованием стандартных электрических символов для обозначения источника переменного тока, однофазного трансформатора и подключенной нагрузки на электрической схеме

Заглавная буква H используется для обозначения выводов обмотки с более высоким напряжением.Заглавная буква X используется для обозначения выводов обмотки с низким напряжением. «Входной» (начальный или начальный) вывод поля любой обмотки цепи обозначается номером 1. «Выходной» (конечный или конечный) вывод поля той же обмотки обозначается номером 2. Выводы или клеммы, обозначенные как h2 и h3 — это входы и выходы обмотки высокого напряжения. Провода или клеммы, обозначенные как X1 и X2, являются входами и выходами обмотки низкого напряжения.

Кажется разумным, что если заглавная буква H используется для обозначения выводов обмотки высокого напряжения, то заглавная буква L будет использоваться для обозначения выводов обмотки низкого напряжения.Но заглавная буква L уже используется на электрических чертежах для обозначения различных незаземленных линейных проводов (фазных проводов — L1, L2 и т. Д.) В системе распределения электроэнергии переменного тока. Во избежание путаницы была выбрана заглавная буква X для обозначения перекрещенных или преобразованных выводов обмотки низкого напряжения.

Если однофазный трансформатор переменного тока имеет две первичные обмотки (двухобмоточный трансформатор), ввод второй обмотки будет обозначен как h4, а вывод — как h5.Если однофазный трансформатор переменного тока также имеет две обмотки с более низким напряжением, входные и выходные выводы второй обмотки будут обозначены (соответственно) как X3 и X4. Традиционно входящие лиды всегда идентифицируются нечетными числами, а исходящие всегда идентифицируются четными числами. Входные и выходные выводы одной обмотки всегда имеют два последовательных номера, нечетных и четных.

Цифры также помогают определить полярность обмоток трансформатора. Две сплошные точки рядом с выводами h2 и X1 на рисунке 4 используются для определения полярности двух обмоток.Как показано, h2 и X1 синфазны. Как показано на рисунке 5, переменный ток является синусоидальным: одно изменение положительно по отношению к нулевой базовой линии. Второе чередование отрицательно по отношению к той же базовой линии нулевого напряжения. Сплошные точки на рисунке 4 показывают, что X1 во вторичной цепи станет положительным, когда h2 в первичной цепи станет положительным, и отрицательным, когда h2 станет отрицательным.

Рисунок 5. Генерация однофазного двухпроводного переменного тока синусоидальной формы электрического питания от вращающегося магнитного поля

Для повышающих или понижающих преобразований (значение напряжения повышается или понижается) или для правильной полярности в трехфазной группе переменного тока (конфигурация треугольником или звездой) точки гарантируют, что выводы трансформатора будут соединены правильно.Подробнее об этом по мере того, как вводятся и обсуждаются различные соединения трансформатора.

Все трансформаторы изначально рассчитаны на однофазные с минимальной конструкцией из одной первичной двухпроводной обмотки (подключенной к источнику переменного тока) и одной вторичной двухпроводной обмотки (питающей подключенную нагрузку). Когда первичные и вторичные выводы трех однофазных трансформаторов переменного тока соединены между собой (соответственно) либо по схеме треугольника, либо по схеме звезды, создается батарея трехфазных трансформаторов переменного тока для преобразования трехфазной мощности переменного тока.Когда соответствующие обмотки трех однофазных трансформаторов переменного тока смонтированы на общем железном каркасе (железном сердечнике), сборка называется трехфазным трансформатором переменного тока.

Трансформатор с источником питания и подключенной нагрузкой, показанный на Рисунке 3 и представленный стандартными символами на Рисунке 4, представляет собой изолирующий (или обычный) трансформатор: вторичная обмотка физически и электрически изолирована от первичной обмотки. Преобразование напряжения, тока или полного сопротивления цепи происходит за счет взаимной индукции между двумя индуктивными цепями.

Информация о трансформаторе

Информация о трансформаторе

Теория и применение трансформаторов

ЧАСТИ ТРАНСФОРМАТОРА

Трансформатор состоит из трех основных частей:

1. железный сердечник, служащий магнитопроводом,
2. первичная обмотка или катушка с проводом и
3. вторичная обмотка или катушка провода.

К первичному обычно обращаются в качестве входа; вторичный как выход.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Переменный ток, приложенный к первичной обмотке, вызывает переменный ток. магнитный поток в железном сердечнике.Большая часть этого потока остается в ядре и только небольшой процент его перемещается по воздуху. Чередование магнитный поток в железном сердечнике затем связывает витки вторичной обмотки, вызывающие напряжение. Все это следует из закона Фарадея. индукция. Это объясняет, почему первичная обмотка имеет напряжение, а вторичная есть напряжение, но между ними нет связи.

ПОЧЕМУ МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ ТРАНСФОРМАТОРЫ

ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

Более рентабельно распределять мощность при более высоких напряжениях, поскольку рассеиваемая мощность (потеря) в резистивной нагрузке определяется квадратом ток умножается на сопротивление провода.Лучше всего использовать самые низкие возможный ток и, следовательно, наибольшая разность потенциалов (напряжение). А Типичный трансформатор принимает входное напряжение 480 или 600 вольт и изменяет напряжение до 240 вольт для некоторых двигателей или до 120 вольт для других таких приложений, как потребительские товары, освещение и т. д. Общий результат лучшее регулирование напряжения, минимальные потери в линии и меньшие затраты на проводку.

ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ ДВОЙНОЙ ПРОВОДКИ.

Для максимальной безопасности могут быть установлены цепи освещения и управления на 120 вольт. от силовых цепей 240, 480 или 600 вольт путем установки трансформаторов на наиболее удобное расположение груза.Это устраняет отдельные цепей и независимого измерения мощности и часто приводит к существенная экономия.

ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЦЕПЕЙ.

Установка трансформаторов позволяет разделить цепи на удовлетворить независимый спрос. Подключение к 3-фазной цепи 480 В a трансформатор может обеспечить

1. Трехпроводная однофазная нагрузка на 120/240 В:
2. Однофазная нагрузка 120 В:
3. Однофазная нагрузка 240 вольт.

Трансформаторы позволяют заземлять каждую цепь низкого напряжения.

Типы трансформаторов — AllumiaX Blog

Дата публикации: 26 сен 2020 г. Последнее обновление: 26 сен 2020 г. Абдур Рехман

Существуют различные типы трансформаторов, каждый со своим применимым применением. Однако основная цель их использования одна и та же — преобразование электроэнергии из одного типа в другой.

В этом блоге мы будем стремиться познакомить читателей с основами и принципом работы трансформатора, типами трансформаторов в зависимости от напряжения, среды, использования, конфигурации и места использования, их преимуществами и ограничениями.

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по проектированию энергосистем. Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, это весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы, , присоединитесь к нам, , и получите от этого пользу.

Трансформатор

Трансформатор — это электрическое устройство, которое может использоваться для передачи мощности от одной цепи к другой, используя принципы электромагнитной индукции.В трансформаторе есть два типа обмотки: первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка означает обмотку, к которой подключен источник переменного тока, а вторичная обмотка означает обмотку, к которой подключена нагрузка. Напряжение будет повышаться или понижаться в цепи, но с пропорциональным увеличением или уменьшением номинального тока.

Принцип работы трансформатора

Работа трансформатора зависит от закона электромагнитной индукции Фарадея.Согласно законам Фарадея,

«Скорость изменения магнитной связи во времени прямо пропорциональна ЭДС, индуцированной в проводнике или катушке».

Закон Фарадея

Где,

E = наведенная ЭДС

N = количество витков

dϕ = Изменение потока

dt = Изменение во времени

Типы трансформаторов

Трансформатор

можно разделить на категории в зависимости от уровня напряжения, среды, использования, конфигурации и места использования.Теперь подробно остановимся на каждом типе.

1. На основе уровня напряжения

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения перечислены ниже.

• Повышающий трансформатор
• Понижающий трансформатор
• Разделительный трансформатор

На основе уровня напряжения	Напряжение	Число витков	Текущий	Номинальное выходное напряжение	использует
Повышающий трансформатор	против> вп	Np	IP> Это	220 В — 11 кВ или выше	Распределение электроэнергии Дверной звонок, преобразователь напряжения и т. Д.
Понижающий трансформатор	против	Np> Ns	IP	40–220 В, 220–110 В или 110-24В, 20В 10В и т. Д.	Трансмиссия (Электростанции. Рентгеновские аппараты, микроволны и др.)
Изолирующий трансформатор	Vs = Vp	Np = Ns	IP =	Выходное напряжение, идентичное входному напряжению, известное как трансформаторы 1: 1	Изоляционный барьер для безопасности, для подавления шума

Повышающий трансформатор — это устройство, которое преобразует низкое напряжение на первичной стороне в высокое напряжение на вторичной стороне.Первичная обмотка катушки имеет меньшее количество витков, чем вторичная обмотка.

• Передача электроэнергии на большие расстояния по низкой цене.
• Помогает снизить сопротивление на линии.
• Умение работать непрерывно.
• без задержек начинает работу сразу после установки.
• Высокоэффективный и с очень небольшими потерями.
• Не требует много времени и денег на обслуживание.

• Приложения, предназначенные только для работы с переменным током.
• Использовать круглосуточную систему охлаждения, т.е. сделать систему громоздкой.

Понижающий трансформатор — это устройство, которое преобразует высокое напряжение на первичной стороне в низкое напряжение на вторичной стороне. Вторичная обмотка катушки имеет меньшее количество витков, чем первичная обмотка.

• Простая передача энергии по низкой цене.
• Высокая надежность и эффективность.
• Обеспечивает различные требования к напряжению.

• Требует значительного обслуживания, которое может привести к повреждению трансформатора.
• Неустойчивость затрат на сырье.
• Устранение неисправности требует больше времени.

Изолирующий трансформатор может быть повышающим или понижающим трансформатором, но значения первичного и вторичного напряжения всегда равны, т. Е. Соотношение витков всегда равно 1. Это достигается при одинаковом количестве витков на первичной и вторичной обмотках.Изолирующие трансформаторы называют «изолированными».

Vs / Vp = Ns / Np, где Ns = Np

• Обеспечьте безопасность электронных компонентов и людей от поражения электрическим током.
• Подавляет электрический шум.
• Избегает контуров заземления.
• Обеспечьте наличие запаса, даже если устройство сломано.
• Применяются как измерительные трансформаторы
• Обеспечивает любое необходимое напряжение.

• Создают искажения на вторичной обмотке при работе в качестве импульсного трансформатора.
• При подаче импульсного сигнала постоянного тока насыщение сердечника уменьшается.
• Высокая стоимость.

2. На основе Core Medium

Типы трансформаторов в зависимости от типа сердечника перечислены ниже.

• Трансформатор с воздушным сердечником
• Трансформатор с железным сердечником
• Трансформатор с ферритовым сердечником

На основе Core Medium	Основной материал	Флюсовая связь	Вихретоковые потери	Сопротивление	Взаимная индуктивность	КПД	использует
Трансформатор с воздушным сердечником	Немагнитная полоса	По воздуху	Низкая	Высокая	Меньше	Низкая	Радиочастотное приложение
Трансформатор с железным сердечником	Несколько пластин из мягкого железа	Сквозь связку железных пластин	Большой	Меньше	Высокая	Высокая	Распределение энергии
Трансформатор с ферритовым сердечником	Ферритовый сердечник	Через окно или отверстие	Очень низкий	Очень низкий	Очень высокий	Очень высокий	Импульсный блок питания

Трансформаторы с воздушным сердечником предназначены для передачи радиочастотных токов — т.е.е., используемые в радиопередатчиках, устройствах связи и т. д. Как следует из названия, эти трансформаторы не имеют твердого сердечника, что делает их очень легкими, что делает их идеальными для портативных электронных устройств небольшого размера. Трансформаторы с воздушным сердечником создают магнитный поток, используя обмотки и воздух, проходящий через них. Это помогает трансформатору с воздушным сердечником полностью исключить нежелательные характеристики ферромагнитного сердечника (потери на вихревые токи, гистерезис, насыщение и т. Д.)

• Нулевые искажения.
• Нулевое рассеяние качества сигнала.
• Бесшумная работа.
• Отсутствие потерь на гистерезис и вихревые токи.
• Более легкий вес.

• Низкая степень связи (взаимная индуктивность)
• Не подходит для использования в распределительных сетях.

В трансформаторе этого типа первичная и вторичная обмотки намотаны на несколько металлических пластин. Эти железные пластины обеспечивают идеальную связь с генерируемым потоком и выполняют аналогичные функции в диапазоне звуковых частот.Трансформаторы с железным сердечником широко используются и высокоэффективны по сравнению с трансформатором с воздушным сердечником.

• Обработка больших нагрузок на низкой частоте.
• Предлагает меньшее сопротивление.
• Высокоэффективный.

• Большие потери на вихревые токи

Трансформатор с ферритовым сердечником — это трансформатор, магнитный сердечник которого изготовлен из феррита. Ферриты — это непроводящие керамические соединения, которые имеют ферромагнитную природу. Высокая магнитная проницаемость этих трансформаторов делает их идеальными для различных высокочастотных трансформаторов, регулируемых катушек индуктивности, широкополосных трансформаторов, синфазных дросселей, импульсных источников питания и радиочастотных приложений.

• Магнитный тракт с низким сопротивлением.
• Сильноточное сопротивление.
• Обеспечивает низкие потери на вихревые токи на многих частотах.
• Высокая магнитная проницаемость, коэрцитивная сила и добротность.
• Низкий коэффициент гистерезиса, чувствительность по постоянному току и искажение сигнала.

• Легко насыщается (его плотность потока насыщения обычно <0,5 Тл).
• Проницаемость меняется в зависимости от температуры.

3.На основе использования

Типы трансформаторов в зависимости от использования перечислены ниже.

• Силовые трансформаторы
• Распределительные трансформаторы

На основе использования	Типы сетей	Условия эксплуатации	Колебания нагрузки	Условия обмотки	Изолированный уровень	Расчетная эффективность	Приложение
Силовые трансформаторы	Сеть передачи высокого напряжения	Всегда работает при полной нагрузке	Очень меньше	Первичная обмотка соединена звездами, вторичная обмотка треугольником	Высокая	Максимальный КПД при 100% нагрузке	Используется на генерирующих станциях и передающих подстанциях
Распределительные трансформаторы	Распределительная сеть нижнего напряжения	Работает при нагрузке меньше полной, так как цикл нагрузки колеблется	Очень высокий	Первичная обмотка соединена треугольником, вторичная обмотка звездочкой	Низкая	Максимальный КПД при нагрузке от 60% до 70%	Используется в распределительных станциях промышленного и бытового назначения

Основным принципом силового трансформатора является преобразование входа низкого напряжения в выход высокого напряжения.Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. Он имеет сложную конструкцию из-за высокой выработки электроэнергии и в основном устанавливается на генерирующих станциях и передающих подстанциях. Силовые трансформаторы используются в сетях передачи более высокого напряжения.

• Подходит для приложений высокого напряжения (более 33 кВ).
• Высокий уровень изоляции.
• Минимизируйте потери мощности.
• Экономически выгодно.

• Нагрузка на передающей станции 24 часа, таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня.
• Большой размер.

Распределительные трансформаторы

Распределительные трансформаторы — это понижающие трансформаторы, которые используются в распределительных сетях промышленного и бытового назначения. Эти трансформаторы преобразуют высокое сетевое напряжение в напряжение, требуемое конечным потребителем, где электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.Эти трансформаторы используются для распределения мощности от электростанции в отдаленные места.

• Маленький размер.
• Простая установка.
• Низкие магнитные потери.
• Не всегда полностью загружен.

• Разработан для КПД 50-70%.
• Низкая магнитная индукция по сравнению с силовым трансформатором.
• Регулярные колебания нагрузки.
• Зависит от времени.

4.На основе электроснабжения

Типы трансформаторов в зависимости от конфигурации перечислены ниже.

• Однофазный трансформатор
• Трехфазный трансформатор

На основе электроснабжения	Блок питания	Сеть	Количество катушек	№ клемм	Напряжение	Возможность передачи мощности	КПД	использует
Однофазный трансформатор	Питание по одному проводу	Простой	2	4	Переноска 230 В	Минимум	Меньше	Для бытовой техники
Трехфазный трансформатор	Источник питания трехжильный	Сложное	6	12	Переноска 413в	Максимум	Высокая	В крупных отраслях промышленности и при работе с большими нагрузками Силовой или распределительный трансформатор

Когда есть только одна катушка на первичной стороне и одна катушка на вторичной стороне, трансформатор называется однофазным трансформатором.Здесь питание осуществляется по единственному проводнику. Этот тип трансформатора принимает однофазный переменный ток и выходной однофазный переменный ток, как правило, с различным уровнем напряжения, который работает в единой временной фазе. Эти типы трансформаторов чаще всего используются в бытовых устройствах.

• Простая сеть.
• Экономически выгодно.
• Самый эффективный источник питания переменного тока мощностью до 1000 Вт.

• Подача только однофазной нагрузки.
• используется для легких нагрузок и малых электродвигателей.
• Минимальная мощность передачи.
• Происходит сбой питания.

Трехфазный трансформатор означает, что мощность течет по трем проводам. Трехфазный трансформатор содержит шесть катушек, три катушки на первичной стороне и три катушки на вторичной стороне. Этот тип трансформатора принимает трехфазный переменный ток и выходной трехфазный переменный ток, как правило, с различным уровнем напряжения, который работает в единой временной фазе.Эти типы трансформаторов в основном используются в качестве силовых или распределительных трансформаторов

.

• Большие двигатели или тяжелые материалы.
• Передача энергии на большие расстояния через магнитное поле.
• Максимальная мощность передачи.
• Сбой питания не происходит.

• Требуется множество систем охлаждения в зависимости от номинальной мощности трансформатора.
• Комплексная сеть.

5.По месту использования

Типы трансформаторов перечислены ниже в зависимости от места использования.

• Внутренние трансформаторы
• Наружные трансформаторы

по месту использования	Охлаждающая среда	Стоимость обслуживания	Уровень шума	Цена	КПД	использует
Сухие трансформаторы (внутренние)	Воздух как охлаждающая среда	Низкая	Есть шумовое загрязнение	Дорого	Менее эффективный	Общественные места, такие как транспортные узлы и здания компаний
Масляные трансформаторы (наружные)	Масло в качестве охлаждающей жидкости	Высокая	Без шумового загрязнения	дешево	Более эффективный	Для наружного применения с высокими характеристиками

Внутренние трансформаторы обычно представляют собой трансформаторы сухого типа.В этих трансформаторах в качестве охлаждающей среды используется воздух, и обычно их соединения первичной и вторичной сторон изолированы. Трансформаторы сухого типа устанавливаются в зданиях и рядом с ними, поскольку они более безопасны для окружающей среды, т. Е. Менее воспламеняемы. Этот тип трансформаторов считается идеальным для торговых центров, больниц, жилых комплексов и других коммерческих помещений.

• Низкие эксплуатационные расходы.
• Более безопасный вариант по сравнению с масляным трансформатором.

• Увеличение операционного убытка.
• Шумовое загрязнение.
• Дорого.

Наружные трансформаторы обычно представляют собой масляные трансформаторы. В этих трансформаторах используется масло в качестве охлаждающей среды, и они предназначены для использования на открытом воздухе из-за вероятности утечки масла и разливов, которые создают риск возникновения пожара, и должны быть защищены от условий окружающей среды.

• Меньше и эффективнее.
• Снижение эксплуатационных расходов.

• Высокие эксплуатационные расходы.
• Требуется периодический отбор проб масла.

Это все о различных типах трансформаторов. Мы надеемся, что после прочтения этого блога вы почерпнете ценную информацию и идеи. Если у вас все еще есть какие-либо вопросы, вы можете оставить комментарий в разделе комментариев ниже.

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман (Abdur Rehman) — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в коммунальных, так и в промышленных и коммерческих помещениях.Особое внимание он уделяет вопросам защиты энергосистем и инженерным исследованиям.

Принцип работы автотрансформатора

— ваше руководство по электрике

Принцип работы автотрансформатора и конструкция аналогична принципу работы обычных двухобмоточных трансформаторов. Однако он отличается тем, как взаимосвязаны первичный и вторичный.

В двухобмоточном трансформаторе первичная и вторичная обмотки только магнитно связаны общим сердечником, но полностью изолированы друг от друга.Но в случае автотрансформатора обмотки соединяются как электрически, так и магнитно.

Он состоит только из одной обмотки, намотанной на многослойном магнитопроводе, с вращающимся подвижным контактом. Тот же автотрансформатор можно использовать как понижающий или повышающий трансформатор.

Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке. Когда однофазный источник переменного тока подключен между клеммами A и D, а выходной сигнал берется с клемм C и E, этот автотрансформатор будет работать как понижающий трансформатор.

Потому что количество витков в обмотке между выводами A и D (т.е. первичной обмоткой) больше, чем количество витков в обмотке между выводами C и E (т.е. вторичной обмоткой).

С другой стороны, когда однофазный источник переменного тока подключен между клеммами B и D, а выходной сигнал снимается с клемм C и E, тот же автотрансформатор будет работать как повышающий трансформатор.

Поскольку количество витков в обмотке между выводами B и D (то есть первичной обмоткой) меньше, чем количество витков в обмотке между выводами C и E (т.е.е. вторичная обмотка). Мы можем внести небольшие изменения в выходное напряжение, взяв выход с различных лент автотрансформатора.



Ток в секции обмотки автотрансформатора, общий для обеих обмоток (CD), минимален ( I ₁ — I ₂ ). Следовательно, площадь поперечного сечения этого обмоточного провода минимальна.

Электрически преобразованная энергия в автотрансформаторе

В автотрансформаторе энергия преобразуется в нагрузку двумя способами: электрическим и магнитным (или индуктивным).Можно доказать, что

мощность, преобразованная индуктивно = входная мощность (1 — K)

, а мощность, преобразованная электрически = K × входная мощность

Экономия меди в автотрансформаторе

Очевидно, что вес меди, необходимой для автотрансформатора, будет меньше, чем у обычного двухобмоточного трансформатора. Математически можно доказать, что вес меди, необходимой для автотрансформатора (W _a ), будет:

W _a = (1 — K) × W _o

∴ Экономия = W _o — W _a
= W _o — (1 — K) W _o = KW _o

∴ Экономия = K × W _o

Где W _a = вес Cu в автотрансформаторе,
W _o = масса Cu — обычный трансформатор,
K = коэффициент трансформации.

Понятно, что по мере приближения K к единице экономия будет увеличиваться.

Преимущества автотрансформатора

• Может быть получено непрерывно изменяющееся напряжение.
• Он требует меньше меди и более эффективен, чем двухобмоточный трансформатор того же номинала.

Недостатки автотрансформатора

Если обмотка (CE) разрывается (размыкается), то действие трансформатора теряется, и на выходе появляется полное первичное напряжение.Это может нанести вред нагрузке, когда мы используем автотрансформатор в качестве понижающего трансформатора. Вот почему автотрансформатор используется только для небольших изменений выходного напряжения при использовании в качестве понижающего трансформатора.

Еще одним важным недостатком автотрансформатора является то, что вторичная обмотка электрически не изолирована от первичной. Когда мы используем его в качестве понижающего трансформатора, вторичная обмотка может вызвать серьезное поражение электрическим током, даже если она создает очень маленькое напряжение (скажем, 25 В).Потому что он электрически не изолирован от сети (т. Е. Подключен к сети).

Чтобы лучше понять эти концепции, предположим, что мы хотим получить источник питания 30 переменного тока от сети 220 В. Мы можем получить питание 30 В переменного тока с помощью понижающего трансформатора 220/30 В или автотрансформатора 220/30 В.
Но последнего варианта обычно избегают, потому что:

• Экономия на меди будет очень небольшой.
• Если произойдет какая-либо неисправность, на клеммах вторичной обмотки появится 220 В, что приведет к выходу из строя устройств, подключенных к вторичной обмотке.
• Когда наша система работает должным образом, т. Е. Подает напряжение 30 В, даже тогда любой, кто прикоснется к вторичной клемме трансформатора (30 В), может получить серьезное поражение электрическим током в некоторых ситуациях, потому что он не изолирован от сети.

Принимая во внимание, что, когда мы используем понижающий трансформатор, мы можем легко прикоснуться к вторичной клемме рабочего трансформатора, потому что его уровень напряжения очень низкий (30 В), а его первичная и вторичная обмотки полностью электрически изолированы друг от друга.То есть между первичной и вторичной обмотками нет электрического соединения. Мощность передается от одного контура ко второму только магнитным потоком.

Применения автотрансформатора

Используемые автотрансформаторы

• в качестве пускателей для асинхронных двигателей и синхронных двигателей, известных как пускатели автотрансформатора.
• в лабораториях для получения постоянно меняющегося напряжения.
• в стабилизаторах напряжения в качестве регулирующих трансформаторов.
• в качестве повышающего трансформатора для повышения напряжения в фидерах переменного тока.

Спасибо, что прочитали о принципе работы автотрансформатора.

Трансформатор | Все сообщения

© https://yourelectricalguide.com/ принцип работы автотрансформатора pdf.

.