Что повышает или понижает трансформатор: Что понижает или повышает трансформатор?

Содержание

Трансформаторы — Технарь

Генераторы, которые стоят на электростанциях, вырабатывают очень мощное ЭДС. На практике такое напряжения редко когда бывает нужно. Поэтому такое напряжение необходимо преобразовывать.

Трансформаторы

Для преобразования напряжения используются устройства, называемы трансформаторами. Трансформаторы могут как и повысить напряжение, так и понизить его. Существуют также стабилизирующие трансформаторы, которые не повышают и не понижают напряжение.

Устройство и работа трансформатора

Трансформатор состоит из двух катушек с проволочными обмотками. Эти катушки надевают на стальной сердечник. Сердечник не является монолитным, а собирается из тонких пластин.

Одна из обмоток называется первичной. К этой обмотке подсоединяют переменное напряжение, которое идет от генератора, и которое нужно преобразовать. Другая обмотка называется вторичной. К ней подсоединяют нагрузку. Нагрузка это все приборы и устройства, которые потребляют энергию.

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. Когда через первичную обмотку проходит переменный ток, в сердечнике возникает переменный магнитный поток. А так как сердечник общий, магнитный поток индуцирует ток и в другой катушке.

В первичной обмотке трансформатора имеется N1 витков, её полная ЭДС индукции равняется e1 = N1*e, где е – мгновенное значение ЭДС индукции во всех витках. е одинаково для всех витков обоих катушек.

Во вторичной обмотке имеется N2 витков. В ней индуцируется ЭДС e2 = N2*e.

Следовательно:

e1/e2 = N1/N2.

Сопротивлением обмоток пренебрегаем. Следовательно, значения ЭДС индукции и напряжения будут приблизительно равны по модулю:

|u1|≈|e1|.

При разомкнутой цепи вторичной обмотки в ней не идет ток, следовательно:

|u2|=|e2|.

Мгновенные значения ЭДС e1, e2 колеблются в одной фазе. Их отношение можно заменить отношением значений действующих ЭДС: E1 и E2. А отношение мгновенных значений напряжения заменим действующими значениями напряжения. Получим:

E1/E2 ≈U1/U2 ≈N1/N2 = K

К – коэффициент трансформации. При K>0 трансформатор повышает напряжение, при K<0 – трансформатор понижает напряжение. Если же к концам вторичной обмотки подключить нагрузку, то во второй цепи появится переменный ток, который вызовет появление в сердечнике еще одного магнитного потока.

Это магнитный поток будет уменьшать изменение магнитного потока сердечника. Для нагруженного трансформатора будет справедлива следующая формула:

U1/U2 ≈ I2/I1.

То есть при повышении напряжения в несколько раз, мы во столько же раз уменьшим силу тока.

Глава 18. Трансформаторы . Введение в электронику

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Описать, как работает трансформатор.

• Объяснить, в каких единицах измеряется мощность трансформатора.

• Объяснить, как трансформатор работает в цепи.

• Описать разницу между повышающим, понижающим и развязывающим трансформаторами.

• Описать, как связаны отношения напряжений, токов и числа витков в обмотках трансформатора.

• Описать применения трансформаторов.

• Перечислить различные типы трансформаторов.

Трансформаторы позволяют передавать сигнал переменного тока из одной цепи в другую. При передаче сигнала, его напряжение может повышаться, понижаться или оставаться неизменным.

18-1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Если две электрически изолированные катушки разместить рядом друг с другом и приложить к одной из них переменное напряжение, то возникнет изменяющееся магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует напряжение во второй катушке: такое явление называется электромагнитной индукцией. А описанное устройство называется трансформатором.

Обмотка трансформатора, к которой приложено переменное напряжение, называется первичной обмоткой. Другая обмотка, в которой напряжение индуцируется, называется вторичной обмоткой. Величина индуцируемого напряжения зависит от величины взаимоиндукции двух катушек.

Величина взаимоиндукции определяется коэффициентом связи. Коэффициент связи — это число от 0 до 1, где 1 соответствует такому случаю, когда все линии магнитного потока первичной обмотки пересекают вторичную обмотку, а 0 — соответствует случаю, когда ни одна линия магнитного потока первичной обмотки не пересекает вторичную обмотку.

При расчете трансформатора учитывается частота, на которой он должен работать, а также мощность и напряжение, на которые он должен быть рассчитан. Например, область применения трансформатора определяет выбор материала сердечника, на который наматываются обмотки. Для применения на низких частотах используются железные сердечники, а для применения на высоких частотах — воздушные сердечники. Воздушные сердечники — это неметаллические сердечники, используемые для уменьшения потерь на высоких частотах.

Мощность трансформаторов измеряется в вольт-амперах

(ВА), а не в ваттах (Вт). Это обусловлено тем, что нагрузка является реактивной и, следовательно, мощность также будет реактивной. Если нагрузка является чисто емкостной, то малое реактивное сопротивление может быть причиной большого тока. Мощность в ваттах при этом будет небольшой, тогда как мощность в вольт-амперах будет отражать реальный ток, текущий в обмотках.

На рис. 18-1 показано схематическое обозначение трансформатора.

Рис. 18-1. Схематическое обозначение трансформатора, показывающее сдвиг фаз.

Направление первичной и вторичной обмоток на сердечнике определяет полярность индуцированного напряжения во вторичной обмотке. Приложенное переменное напряжение может быть либо в фазе с индуцированным напряжением, либо сдвинуто относительно него на 180 градусов. Точки на схематическом обозначении трансформатора используются для указания полярности.

Трансформаторы иногда наматывают с отводом на вторичной обмотке (рис. 18-2).

Рис. 18-2. Трансформатор с отводом от центра вторичной обмотки.

Вторичная обмотка с отводом посредине эквивалентна двум вторичным обмоткам, каждая из которых имеет по половине от общего числа витков.

Центральный вывод используется в блоках питания для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Трансформатор может также иметь отводы на первичной обмотке для компенсации сетевого напряжения, которое может быть слишком низким или слишком высоким.

18-1. Вопросы

1. Как работает трансформатор?

2. Что учитывается при расчете трансформатора?

3. Приведите пример того, как применение трансформатора определяет его конструкцию.

4. В каких единицах измеряется мощность трансформатора?

5. Нарисуйте схематическое обозначение трансформатора.

18-2. ВЗАИМОИНДУКЦИЯ

Когда трансформатор работает без нагрузки (рис. 18-3), по вторичной обмотке не течет ток.

Рис. 18-3. Трансформатор без нагрузки во вторичной обмотке.

Ток течет только по первичной обмотке, так как трансформатор подсоединен к источнику тока. Величина тока в первичной обмотке зависит от числа витков в ней. Первичная обмотка действует подобно катушке индуктивности. Небольшой ток, который течет по ней, называется током намагничивания (или током холостого хода). Ток намагничивания компенсирует активное сопротивление первичной обмотки переменному току и поддерживает магнитное поле сердечника. Так как первичная обмотка имеет индуктивное реактивное сопротивление, ток намагничивания отстает по фазе от приложенного напряжения.

Эти условия меняются при подключении нагрузки ко вторичной обмотке.

Когда ко вторичной обмотке подсоединяется нагрузка (рис. 18-4), в ней индуцируется ток. Обычно на трансформаторах вторичная обмотка намотана поверх первичной.

Рис. 18-4. Трансформатор с нагрузкой во вторичной обмотке.

Магнитное поле, созданное первичной обмоткой, пересекает витки вторичной обмотки. Ток во вторичной обмотке создает свое магнитное поле. Магнитное поле вторичной обмотки пересекает витки первичной обмотки, индуцируя в ней напряжение, направленное противоположно приложенному. Это магнитное поле помогает увеличению тока в первичной обмотке с помощью эффекта, называемого

взаимоиндукцией. Первичная обмотка индуцирует напряжение во вторичной обмотке, а вторичная обмотка индуцирует направленное противоположно напряжение в первичной.

18-2. Вопросы

1.  Как нагрузка влияет на работу трансформатора?

2. Дайте определение взаимоиндукции.

3. Опишите, как трансформатор индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

18-3. КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАЦИИ

Коэффициент трансформации определяет, является ли трансформатор повышающим, понижающим или пропускает напряжение неизменным. Коэффициент трансформации — это отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки:

Коэффициент трансформации =

NS/NP

где NS — число витков во вторичной обмотке, a Np — в первичной.

Трансформатор, у которого напряжение во вторичной обмотке больше, чем в первичной, называется повышающим трансформатором. Степень повышения напряжения зависит от коэффициента трансформации. Отношение напряжения вторичной обмотки к напряжению первичной обмотки равно отношению чисел витков этих обмоток:

ES/EP = NS/NP

Следовательно, коэффициент трансформации повышающего трансформатора всегда больше единицы.

ПРИМЕР: Трансформатор имеет 400 витков первичной обмотки и 1200 витков вторичной. Если к первичной обмотке приложить переменное напряжение 120 вольт, то какое напряжение индуцируется во вторичной?

Дано:

Ер = 120 Вольт; Ns = 1200 витков; Np = 400 витков.

Еs =? 

Решение:

Es/EP = Ns/Np

Es/120 = 1200/400

Es = 360 В

Трансформатор, у которого напряжение во вторичной обмотке меньше, чем в первичной, называется понижающим трансформатором. Степень понижения напряжения определяется коэффициентом трансформации. Коэффициент трансформации понижающего трансформатора всегда меньше единицы.

ПРИМЕР: Трансформатор имеет 500 витков первичной обмотки и 100 витков вторичной. Если к первичной обмотке приложить переменное напряжение 120 вольт, то какое напряжение индуцируется во вторичной?

Дано:

Ер = 120 Вольт; Ns = 100 витков; Np = 500 витков.

Еs =? 

Решение:

Es/EP = Ns/Np

Es/120 = 100/500

Es = 24 В

Если предположить, что трансформатор не имеет потерь, то мощность во вторичной обмотке должна равняться мощности в первичной.

Хотя трансформатор может повышать напряжение, он не может увеличивать мощность. Мощность, снимаемая со вторичной обмотки никогда не может быть больше мощности, потребляемой первичной обмоткой. Следовательно, когда трансформатор повышает напряжение, он понижает ток, и выходная мощность остается равной входной. Это может быть выражено следующим образом:

PP = PS

(IP)(EP) = (IS)(ES).

Следовательно, ток обратно пропорционален коэффициенту трансформации:

IP/IS = NS/NP

ПРИМЕР: Трансформатор имеет коэффициент трансформации 10:1. Если по первичной обмотке течет ток 100 миллиампер, то какой ток течет по вторичной обмотке?

(Замечание: первая цифра в коэффициенте трансформации относится к первичной обмотке, а вторая цифра — ко вторичной).

Дано:

Np= 10; Ns = 1; Ip = 100 мA = 0,1 A.

Is =?

Решение: 

Ip/Is = Ns/Np

0,1/Is = 1/10

Is = 1 A

Важным применением трансформаторов является согласование импедансов. Максимальная мощность передается только тогда, когда импеданс нагрузки равен импедансу источника сигнала. Когда импедансы не согласованы, мощность передается не полностью.

Например, если транзисторный усилитель может эффективно возбуждать 100-омный усилитель, то он не сможет эффективно раскачать 4-омный громкоговоритель. Использование трансформатора между транзисторным усилителем и громкоговорителем поможет согласовать импедансы. Это достигается выбором соответствующего коэффициента трансформации.

Отношение импедансов равно квадрату коэффициента трансформации:

Zp/Zs = (Np/Ns)2

ПРИМЕР: Какой должен быть коэффициент трансформации трансформатора для согласования 4-омного громкоговорителя с 100-омным источником сигнала?

Дано:

Zp = 100; Zs = 4.

Np =?; Ns =? 

Решение:

Zp/Zs = (Np/Ns)2

100/4 = (Np/Ns)2

√(25) = Np/Ns

5/1 = Np/Ns

Коэффициент трансформации равен 5:1.

18-3. Вопросы

1. Чем определяется, какой это трансформатор — повышающий или понижающий?

2. Напишите формулу для определения коэффициента трансформации трансформатора.

3. Напишите формулу для определения напряжения через коэффициент трансформации трансформатора.

4. Чему равно напряжение на вторичной обмотке трансформатора, имеющего 100 витков первичной обмотки и 1800 витков вторичной, при приложенном напряжении 120 вольт?

18-4. ПРИМЕНЕНИЯ

Трансформаторы имеют множество применений. Среди них: повышение и понижение напряжения и тока, согласование импедансов, сдвиг фаз, гальваническая развязка, блокирование постоянного тока при пропускании переменного и вывод нескольких сигналов с разными уровнями напряжения.

Передача электроэнергии к потребителям требует использования трансформаторов. Электростанции расположены рядом с источниками сырья и природной энергии, и электроэнергия часто должна передаваться на большие расстояния. Провода, используемые для передачи энергии, имеют сопротивление, приводящее к потерям мощности при передаче. Мощность равна произведению тока на напряжение:

Р = IE.

Закон Ома утверждает, что ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению:

I = E/R

Следовательно, величина потерь мощности пропорциональна сопротивлению линии. Самый легкий путь уменьшения потерь мощности — это уменьшение тока.

ПРИМЕР: Электростанция вырабатывает 8500 вольт при 10 амперах. Сопротивление линии передачи 100 ом. Чему равны потери мощности в линии?

 Дано:

I = 10 A; R = 100 Ом

P =?; E =?

Решение:

Сначала найдем падение напряжения на линии.

I = E/R

10 = E/100 

Е = 1000 В.

Используя Е, найдем потерю мощности.

Р = IE = (10)(1000)

Р = 10000 Вт.

Каковы будут потери мощности, если мы с помощью трансформатора повысим напряжение до 85000 вольт при 1 ампере?

Дано:

I = 1 A; R = 100 Ом

E =?

Решение:

Сначала найдем падение напряжения на линии.

I = E/R

1 = E/100 

Е = 100 В.

Используя Е, найдем потерю мощности.

Р = IE = (1)(100)

Р = 100 Вт.

Способ намотки трансформатора определяет, будет ли он производить фазовый сдвиг напряжения обмоток. Знак фазового сдвига определяет тип включения трансформатора. Замечание: знак фазы можно изменить, поменяв местами выводы на нагрузке (рис. 18-5).

Рис. 18-5. Трансформатор можно использовать для создания фазового сдвига.

Если к трансформатору приложить постоянное напряжение, то после установления магнитного поля во вторичной обмотке э.д.с. наводиться не будет. Для индуцирования напряжения во вторичной обмотке необходимо изменение тока. Трансформатор можно использовать для гальванической развязки вторичной обмотки и любого постоянного напряжения в первичной (рис. 18-6).

Рис. 18-6. Трансформатор может быть использован для блокирования постоянного напряжения.

Трансформаторы используются для гальванической развязки электронного оборудования и сети переменного тока 120 вольт, 60 герц при его тестировании (рис. 18-7).

Рис. 18-7. Трансформатор гальванической развязки предотвращает поражение электрическим током, изолируя оборудование от земли.

Причина использования трансформатора — предотвращение поражения электрическим током. Без трансформатора один вывод источника тока соединяется с шасси прибора. Когда шасси удаляется из корпуса, появляется опасность поражения электрическим током. Это может произойти с большей вероятностью, если сетевой шнур подключен определенным образом. Трансформатор предотвращает электрический контакт оборудования с землей. Развязывающий трансформатор не повышает и не понижает напряжение.

Автотрансформатор — это устройство, используемое для повышения или понижения приложенного напряжения и представляющее собой специальный трансформатор, в котором одна обмотка является частью другой. На рис. 18-8(А) изображен автотрансформатор, понижающий напряжение. Напряжение понижается потому, что вторичная обмотка содержит меньшее число витков. На рис. 18-8(Б) изображен автотрансформатор, повышающий напряжение. Напряжение повышается потому, что вторичная обмотка содержит большее число витков. Недостаток автотрансформатора в том, что вторичная обмотка не изолирована от первичной. Преимущество — он дешевле и проще в изготовлении, чем трансформатор.

Рис. 18-8. Автотрансформатор — это специальный трансформатор, который используется для повышения и понижения напряжения.

Специальным типом автотрансформатора является переменный автотрансформатор, в котором нагрузка подсоединяется к подвижному рычагу и одному из выводов автотрансформатора. Перемещение рычага изменяет коэффициент трансформации и, следовательно, напряжение на нагрузке. Выходное напряжение может изменяться от 0 до 130 вольт переменного тока.

18-4. Вопросы

1. Где применяются трансформаторы?

2. Как трансформаторы используются при передаче электроэнергии?

3. Как трансформатор производит фазовый сдвиг входного сигнала?

4. Почему важно использовать трансформаторы гальванической развязки при работе с электронным оборудованием?

5. Для чего используется автотрансформатор?

РЕЗЮМЕ

• Трансформатор состоит из двух катушек — первичной обмотки и вторичной обмотки.

• Переменное напряжение прикладывается к первичной обмотке, индуцируя напряжение во вторичной обмотке.

• Трансформаторы позволяют передавать сигнал переменного тока от одной цепи к другой.

• Трансформаторы позволяют повышать напряжение, понижать напряжение или оставлять его неизменным.

• Трансформаторы рассчитаны на работу при определенных частотах.

• Мощность трансформаторов измеряется в вольт-амперах (ВА).

• Схематическим обозначением трансформатора является:

• Коэффициент трансформации определяет, является трансформатор повышающим, понижающим или оставляет напряжение неизменным.

Коэффициент трансформации = NS/NP

• Отношение напряжения вторичной обмотки к напряжению первичной обмотки равно отношению чисел витков этих обмоток:

ES/ЕР = NS/NP

• Трансформатор, у которого напряжение на вторичной обмотке больше, чем на первичной, называется повышающим трансформатором.

• Коэффициент трансформации повышающего трансформатора всегда больше единицы.

• Трансформатор, у которого напряжение на вторичной обмотке меньше, чем на первичной, называется понижающим трансформатором.

• Коэффициент трансформации понижающего трансформатора всегда меньше единицы.

• Величина повышенного или пониженного напряжения определяется коэффициентом трансформации.

• Применения трансформаторов включают: согласование импедансов, сдвиг фаз, гальваническую развязку, блокирование постоянного и пропускание переменного токов и вывод нескольких сигналов с разными уровнями напряжения.

• Трансформатор гальванической развязки пропускает сигнал неизмененным.

• Трансформатор гальванической развязки используется для предотвращения поражения электрическим током.

• Автотрансформатор используется для повышения и понижения напряжения.

• Автотрансформатор — это специальный трансформатор, который не обеспечивает гальваническую развязку.

Глава 18. САМОПРОВЕРКА

1. Объясните, как электромагнитная индукция индуцирует напряжение во вторичной обмотке трансформатора.

2. Почему мощность трансформаторов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах?

3. Чем отличаются два трансформатора, один их которых при приложенном напряжении к первичной обмотке не имеет нагрузки во вторичной обмотке, а второй имеет нагрузку?

4. К первичной обмотке трансформатора приложено переменное напряжение 120 вольт, а напряжение на вторичной — 12 вольт. Какое количество витков имеет вторичная обмотка, если первичная содержит 400 витков?

5. Какой коэффициент трансформации должен иметь трансформатор для согласования 4-омного громкоговорителя с 16-омным источником сигнала?

6. Объясните, почему трансформаторы играют важную роль при передаче электроэнергии потребителям.

7. Каким образом трансформатор гальванической развязки предотвращает поражение электрическим током?

Что такое потери трансформатора?

Трансформатор является основным компонентом в электронных схемах, который повышает или понижает напряжение. Это достигается с помощью двух обмоток из медного провода, первичной и вторичной катушек, вокруг непрерывного магнита, называемого сердечником. Потери трансформатора относятся к электрической энергии, которая теряется во время повышения или понижения напряжения.

Еще один способ взглянуть на это состоит в том, что ничто не обходится без затрат на электронику, которая работает при нормальной рабочей температуре. Количество энергии, подводимой к первичной обмотке трансформатора, всегда уменьшается во вторичной обмотке. Первичная катушка физически не касается вторичной катушки, как можно было бы ожидать в других типах электрических соединений. Связь на самом деле осуществляется с помощью магнитного поля и его взаимодействия с электронами. Эта связь известна как индукция, которая имеет смысл, потому что магнитное поле индуцирует или заставляет электричество перемещаться от первичной катушки к вторичной.

Потери трансформатора являются прямым результатом магнитной индукции и могут быть математически предсказаны. Чтобы понять это, можно рассмотреть, как выглядит магнитное поле. Если железные опилки разбросаны на жесткой листовой бумаге, помещенной над магнитом, железные опилки образуют изогнутые линии. В трансформаторах электричество теряется, потому что изогнутые магнитные линии отводят часть энергии на открытый воздух и окружающие материалы, а не прямо во вторичную катушку.

Когда люди впервые знакомятся с потерями трансформаторов, реакция может быть такова, что трансформаторы слишком неэффективны, чтобы быть полезными. Техническая задача, однако, состоит в том, чтобы уменьшить потери трансформатора до величин, которые не важны в остальной части цепи. Трансформаторы различаются по размеру от очень маленьких, которые можно найти на материнских платах компьютеров, до очень больших, используемых на промышленных электростанциях. Большие трансформаторы могут позволить себе терять больше энергии, чем их меньшие аналоги.

Тепловая энергия является важным результатом потерь трансформатора. Потерянные электроны взаимодействуют с материалами вокруг них, в том числе с некоторыми газами в воздухе, и именно отсюда происходит нагрев. Если тепло не отводится достаточно быстро, трансформатор может взорваться и в более крупных моделях взорваться. Треск и взрыв могут также произойти, если в первичную катушку вставлен относительно большой выброс электрической энергии. Вот почему математика должна быть запущена в первую очередь, чтобы определить рабочие пределы конкретной конструкции трансформатора.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Тороидальные трансформаторы: устройство, применение, характеристики

По форме магнитопровода трансформаторы подразделяются на стержневые, броневые и тороидальные. Казалось бы, разницы нет, ведь главное — мощность, которую способен преобразовать трансформатор. Но если взять три трансформатора с магнитопроводами разной формы на одну и ту же габаритную мощность, то выяснится, что тороидальный трансформатор покажет лучшие рабочие характеристики из всех. Именно по этой причине чаще всего для питания различных устройств во многих промышленных сферах выбор останавливают, конечно, на тороидальных трансформаторах в силу их высокой эффективности.

Сегодня тороидальные трансформаторы применяют в различных сферах промышленности, и наиболее часто тороидальные трансформаторы устанавливают в источники бесперебойного питания, в стабилизаторы напряжения, применяют для питания осветительной техники и радиотехники, часто тороидальные трансформаторы можно увидеть в медицинском и диагностическом оборудовании, в сварочном оборудовании и т.д.

Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками. Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток — преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями. Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов. Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности. Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.

Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам: во-первых, экономия материалов на производстве, во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест, в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.

Охлаждение обмоток — еще один важный фактор. Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой. Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.

Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора. Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием. При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.

Материал подготовлен: http://electricalschool.info

Трансформатор. История изобретения — презентация онлайн

1. Трансформатор

Смирнов Николай 48002-к
• Трансформатор это устройство, которое
преобразовывает (повышает или понижает)
напряжение переменного тока. Состоит
трансформатор из нескольких обмоток ,
которые намотаны на общий ферромагнитный
сердечник. Если трансформатор состоит
только из одной обмотки, то он называется
автотрансформатором. Современные
трансформаторы тока бывают: броневыми,
стержневыми и тороидальными.
• Изобретателем трансформатора является русский
ученый П.Н.Яблочков. В 1876г. Яблочков
использовал индукционную катушку с двумя
обмотками в качестве трансформатора для
питания изобретенных им электрических свечей.
Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый
сердечник. Трансформаторы с замкнутым
сердечником, подобные применяемым в
настоящее время, появились значительно позднее,
в 1884г. С изобретением трансформатора возник
технический интерес к переменному току,
который до этого времени не применялся.
• Трансформатор это устройство, которое
преобразовывает (повышает или понижает)
напряжение переменного тока. Состоит
трансформатор из нескольких обмоток ,
которые намотаны на общий ферромагнитный
сердечник. Если трансформатор состоит
только из одной обмотки, то он называется
автотрансформатором. Современные
трансформаторы тока бывают: броневыми,
стержневыми и тороидальными.
• Обмотки трансформатора стержневого типа расположены
горизонтально, в то время как это расположение в броневом
трансформаторе может быть как вертикальным, так и
горизонтальным. Сердечник броневого трансформатора
скрывает в себе практически всю обмотку. В
трансформаторах стержневого типа обмотка намотана на
сердечник, а в трансформаторах стержневого типа обмотка
включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа
обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя
и верхняя часть. Независимо от типа трансформатора, в его
состав входят такие три функциональные части: магнитная
система трансформатора (магнитопровод), обмотки, а также
система охлаждения.
• Цель работы – изучить устройство, принцип работы и
применение трансформатора
• В устройстве трансформаторов выделяют
первичную и вторичную обмотку. К первичной
обмотке напряжение подводится, а от вторичной
отводится.
• Первичная обмотка получает запитку от внешнего
источника, а с вторичной обмотки напряжение
снимается. Переменный ток первичной обмотки
создает в магнитопроводе переменное магнитное
поле, которое, в свою очередь, создает ток во
вторичной обмотке
• Существуют такие три режима работы трансформатора:
холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий
режим. В режиме короткого замыкания выводы вторичной
обмотки соединены между собой накоротко, а на
первичную обмотку подают небольшое напряжение, с
таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен
номинальному току трансформатора. Величину потерь
(мощность) можно посчитать, если напряжение во
вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания.
Такой режим трансформатора находит свое техническое
применение в измерительных трансформаторах.
Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от
вторичных обмоток никуда не подключены. Если
сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого
материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в
трансформаторе происходят потери на перемагничивание
сердечника и вихревые токи.
• Магнитопровод представляет собой пластины из
электротехнической стали, которые концентрируют в
себе магнитное поле трансформатора. Полностью
собранная система с деталями, скрепляющими
трансформатор в единое целое – это остов
трансформатора. Та часть магнитопровода, на
которой крепятся обмотки, называется стержнем
трансформатора. Часть магнитопровода, которая не
несет на себе обмотку и замыкает магнитную цепь,
называется ярмом.
• В трансформаторе стержни могут располагаться поразному, поэтому выделяют такие четыре типа
магнитопроводов (магнитных систем): плоская
магнитная система, пространственная магнитная
система, несимметричная магнитная система ,
симметричная магнитная система.
• Основная часть обмотки – виток, который однократно
обхватывает магнитопровод и в котором индуцируется
магнитное поле. Под обмоткой понимают сумму витков,
ЭДС всей обмотки равна сумме ЭДС в каждом витке.
• В силовых трансформаторах обмотка обычно состоит из
проводников, имеющих квадратное сечение. Такой
проводник по-другому еще называется жилой. Проводник
квадратного сечения используется для того, чтобы более
эффективно использовать пространство внутри
сердечника. В качестве изоляции каждой жилы может
использоваться либо бумага, либо эмалевый лак. Две жилы
могут быть соединены между собой, и иметь одну
изоляцию – такая конструкция называется кабелем.
• Обмотки бывают следующих типов: регулирующие,
основные и вспомогательные. Основной называется
обмотка, к которой подводится или от которой отводится
• ток (первичная и вторичная обмотка)
• Из курса школьной физики известно, что потери
мощности в проводах прямо пропорциональны квадрату
силы тока. Поэтому для передачи тока на большие
расстояния напряжение повышают, а перед подачей
потребителю наоборот, понижают. В первом случае
нужны повышающие трансформаторы, а во втором –
понижающие. Это основное применение
трансформаторов.
• Трансформаторы применяются также в схемах питания
бытовых приборов. Например, в телевизорах
применяют трансформаторы, имеющие несколько
обмоток (для питания схем, транзисторов, кинескопа, и
т. д.).
1. Изоляция трансформатора на основе безматричной
вакуумной пропитки и работает в среде с высокой
влажностью воздуха и в химически агрессивной
атмосфере.
2. Минимальное выделение энергии горения
(например, 43 кг для трансформатора 1600 кВА
соответствуют 1,1% веса). Другие изоляционные
материалы являются практически негорючими,
самозатухающими и не содержат каких-либо
токсичных добавок.
3. Устойчивость трансформатора к загрязнениям
благодаря конвекционным самоочищающимся дискам
обмотки.
4. Большая длина утечки по поверхности дисков
обмотки, которые создают эффект изоляционных
барьеров.
5. Устойчивость трансформатора к температурной
ударной нагрузке даже при крайне низких
температурах (-50°С).
6. Керамические блоки прокладки (без возможности
возгорания) между дисками обмотки.
7. Изоляция проводников стекло-шелк.
8. Безопасность эксплуатации трансформатора
благодаря специальной структуре обмотки
Воздействие напряжения на изоляцию никогда
не превышает напряжение изоляции (не более
10 В). Частичные разряды в изоляции
физически невозможны.
9.Охлаждение трансформатора обеспечивается
вертикальными и горизонтальным каналам
охлаждения, а минимальная толщина изоляции
обеспечивают возможность работы
трансформатора при больших кратковременных
перегрузках в защитном корпусе IP 45 без
принудительного охлаждения.
10. Изоляционный цилиндр сделан и
практически негорючего и самозатухающего
материала, армированного стекловолокном.
11. Обмотка низкого напряжения из
стандартного провода или фольги; в качестве
материала обмотки используется медь.
12. Динамическая устойчивость
трансформатора к коротким замыканиям
обеспечивается керамическими изоляторами.
• Особо важными задачами являются повышение
качества трансформаторов, использование
прогрессивной технологии их производства,
экономия материалов при их изготовлении и
возможно низкие потери энергии при их работе в
сети. Экономия материалов и снижение потерь
особенно важны в распределительных
трансформаторах, в которых расходуется
значительная часть материалов и возникает
существенная часть потерь энергии всего
трансформаторного парка.
• Список литературы
• Физика 10.В.А.Касьянов. дрофа 2003
• Физика 10-11. Электродинамика.
Г.Я.Мякишев. дрофа 2010
• Физика 9. Перышкин.А.В. дрофа 2006
• Электрические машины, А. И. Вольдек, Л.
Энергия 1978
• Конструирование трансформаторов. А. В.
Сапожников. Госэнергоиздат 1959
• https://ru.wikipedia.org
• https://www.yaklass.ru/p/fizika

Технологическая карта урока по физике в 11 классе по теме «Трансформаторы»

Всероссийский фестиваль педагогического творчества

(2016/2017 учебный год)

Номинация: Педагогические идеи и технологии

Название работы: Технологическая карта урока по физике в 11 классе «Трансформатор»

Автор: Шестакова Наталья Павловна

Место выполнения работы: МБОУ СОШ №4 ст. Зольской Кировского района Ставропольского края

Технологическая карта открытого урока на семинаре от 08. 12.2016

1 – повторить материал прошлых уроков и 9 класса по теме;

2 — проверить усвоение знаний о переменном токе и трансформаторах;

3- определить типичные недостатки в знаниях и их причины; ликвидировать обнаруженные недочеты.

4 – выяснить условия, при которых трансформатор повышает или понижает напряжение.

Развивающие:

1.Продолжать работу над развитием речи обучающихся;

2.Учить выделять главное;

3.Учить ставить вопросы к тексту;

4.Проводить и объяснять экспериментальные данные.

Воспитательные:

Продолжать работу по воспитанию:

  1. дисциплинированности;

  2. корректного отношения друг к другу;

  3. коллективному взаимодействию в группах;

  4. трудолюбию.

Методическая цель открытого урока

Использование новых ИК-технологий и современных гаджетов в преподавании физики в средней школе.

Планируемые результаты

Предметные:

  1. УЧЕНИК НАУЧИТСЯ:

  1. распознавать электромагнитные явления и объяснять на основе имеющихся знаний основные свойства или условия протекания этих явлений: электромагнитная индукция

  2. описывать изученные свойства тел и электромагнитные явления, используя физические величины: сила тока, электрическое напряжение и указывать формулы, связывающие данную физическую величину с другими величинами;

  3. анализировать свойства тел, электромагнитные явления и процессы, используя закон электромагнитной индукции.

  1. УЧЕНИК ПОЛУЧИТ ВОЗМОЖНОСТЬ НАУЧИТЬСЯ:

  1. использовать знания об электромагнитной индукции в повседневной жизни для сохранения здоровья;

  2. понимать ограниченность использования закона Фарадея.

Личностные:

1.Формировать готовность и способности к переходу к самообразованию на основе учебно- познавательной мотивации

2.Формировать целостное мировоззрение, соответствующее современному уровню развития науки и общественной практики

3.Готовность и способность вести диалог с другими людьми и достигать в нем взаимопонимания

Метапредметные

ПознавательныеУУД:

  1. Развитие стратегий смыслового чтения и работе с информацией;

  2. Усовершенствование умений передавать информацию в устной форме;

  3. Умение определять понятия, создавать обобщения, строить логическое рассуждение, умозаключение;

  4. Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы для решения задач.

Регулятивные УУД:

  1. Формирование действий целеполагания, включая способность ставить новые учебные цели и задачи, планировать их реализацию;

  2. Определять совместно с педагогом и сверстниками критерии планируемых результатов и критерии оценки своей учебной деятельности;

  3. Наблюдать и анализировать свою учебную и познавательную деятельность и деятельность других обучающихся в процессе взаимопроверки

Коммуникативные:

Формирование действий по организации и планированию учебного сотрудничества с учителем и сверстниками, умений работать в группе и приобретению опыта такой работы, практическому освоению морально-этических и психологических принципов общения и сотрудничества.

Ресурсы (оснащение)

Медиапроектор, ПК, презентация к уроку, демонстрационное оборудование: цифровое оборудование Logger Lite, модель трансформатора, подковообразный магнит.

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА УРОКА/ цели этапа

Этап урока,

время

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Формируемые УУД

Организационный момент.

Цель: подготовить учащихся к работе на уроке, определить цели и задачи урока

Актуализация знаний

12 минут

.

Взаимные приветствия учеников и учителя, повторение домашнего задания, распределение по группам для работы на уроке, повторение правил работы в группе.

П: усовершенствование умений передавать информацию в устной форме

Р: формирование действий целеполагания, включая способность ставить новые учебные цели и задачи, планировать их реализацию

К: формирование действий по организации и планированию учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

Выяснение непонятных вопросов по домашнему заданию

Задают вопросы в соответствие с вопросительным словом на карточке

Организовать проверку усвоения домашнего задания (тест на 5 вопросов в программе Plikers)

Выполняют тест для проверки знаний, осуществляют анализ результатов на экране.

Выяснить, что еще хотели бы узнать по данной теме

Коллективное обсуждение и выдвижение проблем.

Помочь определить тему урока (демонстрация слайдов)

Называют тему урока и записывают в тетрадь.

Организовать работу по целеполаганию (список целей)

В группах выбирают цель из предложенного списка и коллективно решают, какая из них главная.

Организовать работу по составлению плана реализации поставленной цели.

Обсуждают в группах и предлагают свой план достижения поставленной цели в письменном виде.

Изучение нового материала

2.Создание проблемной ситуации

Демонстрация опыта с катушкой и подковообразным магнитом с демонстрацией экрана в программе Logger Lite1.5: НАБЛЮДЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (изменение силы тока).

Обсуждают в группе и выдвигают проблему

П: умение определять понятия, создавать обобщения, строить логическое рассуждение, умозаключение

3. Поиск решения проблемы

Консультирую учеников.

Ищут способ решения проблемы, составляют план ее решения.

Отвечают на вопросы: Какая физическая величина в этом опыте меняется, какая остается постоянной? Почему колебания имеют вид синусоиды? Какие это колебания: свободные или вынужденные? Совпадает ли частота электрических колебаний с частотой изменения внешней среды? Как изменяется частота изменения внешней среды с течением времени? Почему при определенной частоте изменения внешней силы увеличивается амплитуда колебаний тока (напряжения) Какое при этом возникает явление?

К: формирование действий по организации и планированию учебного сотрудничества с учителем и сверстниками

4.Осмысление

Демонстрация опыта с катушкой и подковообразным магнитом с демонстрацией экрана в программе Logger Lite1.5: НАБЛЮДЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ:

Изменение напряжения;

Сравнивают график колебаний тока с графиком колебания напряжения и делают выводы.

П: умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы для решения задач.

Консультирую учеников.

Самостоятельнвый эксперимент: изучение работы трансформатора повышающего, понижающего.

П: приобретение опыта выдвижения гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез.

1. Выяснить вопросы, требующие дополнительного решения

2. Организовать работу по выяснению практического применения и учёту данных условий.

1. Работа с учебником, записи в тетради,

2. Делают вывод о применении трансформатора для передачи электроэнергии и использовании в технических устройствах.

П: развитие стратегий смыслового чтения и работе с информацией

5.Диагностика результатов урока

1. Организовать первичную проверку усвоения темы (тест — тренажёр на 5 вопросов)

2. Демонстрация решения задачи № 939-945 (видео)

3. Предложить задачу для решения в группе

4. Предложить задачу для самостоятельного решения

1Коллективное решение и обсуждение ответов.

2Разбор решения задачи совместно с учителем

3Решение задачи в группе, сравнивают с образцом

4Решают задачу самостоятельно (дорешивают дома, если не успевают)

П: умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы для решения задач.

К: Формирование действий по организации и планированию учебного сотрудничества с учителем и сверстниками

Оценка учителя

7. Домашнее задание, подведение итогов, рефлексия

1. Домашнее задание с инструктажем

2. Выставление оценок

3. Предложить задание для самооценки/рефлексии

  1. Записывают д/з в дневниках

  2. Выполняют рефлексию.

Р: 1.Определять совместно с педагогом и сверстниками критерии планируемых результатов и критерии оценки своей учебной деятельности;

2.Наблюдать и анализировать свою учебную и познавательную деятельность и деятельность других обучающихся в процессе взаимопроверки

Генераторный трансформатор

— обзор

7.5.2.1 Реле максимального тока

Реле обеспечивают отличную защиту генераторов, трансформаторов и шин. Они не подходят для защиты фидеров и линий электропередачи. Это связано с тем, что трансформатор тока (ТТ) должен быть расположен на любом конце линии, а вторичные выводы должны проходить на относительно больших расстояниях. Это дорого и, что более важно, сопротивление вторичного проводника может привести к серьезным неточностям.В релейной системе принцип дифференциала используется для различных приложений. Очень распространенная форма защиты фидера — это защита от перегрузки по току. Например, если в фидере произошел сбой, это вызовет перегрузку по току в линии. OCR, подключенный ближе к выключателю, обнаружит неисправность и может быть настроен на размыкание выключателя. Стандартный номер устройства для мгновенного OCR — 50.

Принцип работы этого типа OCR прост: трансформатор тока может использовать ток в первичной линии, а вторичный трансформатор тока пропускает этот ток через катушку электромагнита.Возникающая в результате магнитная сила толкает согнутый якорь, который является хлопушкой, против удерживающей пружины. Если ток на входе реле выше заданного уровня срабатывания, то контакты реле замыкаются и активируют цепь отключения. Уровень подхвата можно регулировать постукиванием по катушке, а также регулировкой натяжения пружины.

Другой тип мгновенного распознавания текста — это погружной тип. В этом случае электромагнит поднимает плунжер против силы тяжести. Опять же, уровень захвата можно предварительно установить, отрегулировав краны, а также отрегулировав положение сердечника.Когда ток достигает уровня срабатывания, реле мгновенного действия срабатывает в течение примерно 50 мс, то есть примерно 3 цикла, и активирует цепь отключения для размыкания связанных с ней выключателей.

Во избежание последствий неисправности рабочий датчик должен быть установлен на очень высокий уровень. Этого было бы достаточно для предварительной защиты от серьезных неисправностей, которые могут повлиять на стабильность энергосистемы.

Одно из последних достижений в OCR для распределения электроэнергии включает систему защиты, автоматизации и управления (PAC) с более чем 25 элементами, добавленными для быстрого реагирования и защиты повышенного уровня.На рис. 7.11 показана модель системы PAC, которая обеспечивает защиту фидера, а также управление секциями, а также восемь профилей настройки. С помощью микропроцессорной системы управления и контроля качества электроэнергии определенные эффекты провисания, выброса, переходных процессов и гармоник обнаруживаются и записываются.

Рисунок 7.11. PAC для защиты распределения.

(Источник: любезно предоставлено beckwithelectric.com.)

Защита от низкоуровневых неисправностей достигается с помощью OCR по времени стандарта № 51. Это типичный тип OCR по времени, его основными компонентами являются электромагнит, рабочая катушка, вращающийся диск, штифтовые контакты и шкала времени.Вторичный ток от ТТ проходит через рабочую катушку, намотанную вокруг центральной ножки электромагнита. Он устанавливает эту магнитную цепь, поток проходит через магнитный диск, а затем снова возвращается через диск к внешним ножкам электромагнита. В этом состоянии диск не будет вращаться, поскольку эти два потока находятся в фазе. Однако при размещении закорачивающей катушки на одном внешнем плече происходит фазовый сдвиг, и поток здесь теперь будет отставать от внутреннего и заставлять диск вращаться.

Диск обычно удерживается фиксирующей пружиной в неподвижном состоянии. Только когда через рабочие катушки пройдет достаточный ток, диск начнет двигаться. Это уровень срабатывания, а величина тока в рабочей катушке пропорциональна первичному току в защищаемом фидере. Следовательно, чем больше первичный ток, тем больше будет рабочий ток, и чем больше магнитный поток, тем быстрее будет вращаться диск. Точно так же, чем выше уровень тока повреждения, тем быстрее сработает реле.Эти условия в конечном итоге заставят автоматический выключатель сработать.

При увеличении нагрузки на трансформатор КПД повысится? — MVOrganizing

При увеличении нагрузки на трансформатор КПД повысится?

Потери в стали зависят от напряжения, тогда как потери в меди зависят от тока. Таким образом, когда нагрузка на трансформатор увеличивается, значит, увеличивается ток, а значит, увеличиваются потери в меди. Потери в стали всегда присутствуют с момента зарядки трансформатора, поскольку потери в меди увеличиваются, эффективность трансформатора увеличивается.

Как изменяется КПД трансформатора при увеличении нагрузки?

КПД трансформатора изменяется при изменении нагрузки. Таким образом, КПД = выход / (выход + потери). Когда трансформатор работает без нагрузки, наблюдаются только потери в сердечнике, потому что без нагрузки потери в меди практически незначительны. Но рекламная нагрузка увеличивается, потери меди в системе также увеличиваются, поэтому эффективность зависит от нагрузки.

Что влияет на КПД трансформатора?

1. Нагревательное воздействие тока в катушке.Мы можем повысить эффективность, используя толстые медные провода с низким сопротивлением. Также используйте охлаждающую жидкость для снижения температуры трансформатора.

Как повысить КПД трансформатора?

  1. Используйте материал сердечника лучшего качества, с меньшим гистерезисом и потерями на вихревые токи.
  2. Если используется железный сердечник, можно дополнительно уменьшить потери на вихревые токи за счет использования более тонких пластин.
  3. Используйте для обмоток медный провод большего сечения.
  4. Сохраняйте трансформатор как можно холоднее.

При каком условии КПД трансформатора является максимальным?

Пояснение: Максимальный КПД трансформатора достигается при полной нагрузке.

Что произойдет, если у трансформатора низкий КПД?

Низкий КПД трансформатора приведет к потере мощности и, как следствие, к потере денег. Часть потерь мощности будет использована на нагрев первичной / вторичной обмоток. (Потери мощности в обмотках = i ** 2 x r (i квадрат r), где r — сопротивление обмотки.

Может ли трансформатор изменить переменный ток на постоянный?

Трансформатор предназначен для передачи энергии из одной цепи в другую посредством магнитной связи. Переменный ток создает магнитный поток в сердечнике на своем пути через первую обмотку, вызывая напряжение в других. Он может преобразовывать высокое и низкое напряжение, он не может преобразовывать переменный ток в постоянный.

Почему такой высокий КПД трансформатора?

Электрический трансформатор — это статическое устройство, которое передает мощность от одной цепи к другой посредством электромагнитной индукции.Потери в трансформаторе намного меньше по сравнению с любой другой вращающейся машиной, поэтому эффективность трансформаторов будет очень высокой.

Может ли трансформатор быть на 100% эффективным?

Идеальный трансформатор не имел бы потерь и, следовательно, имел бы 100% КПД. Трансформаторы в целом очень эффективны, а большие силовые трансформаторы (около 100 МВА и более) могут достигать КПД до 99,75%. …

Почему КПД трансформатора очень высок по сравнению с другими машинами?

КПД трансформатора выше, чем у любых других электрических машин.Это связано с тем, что трансформатор является статическим устройством и в трансформаторах отсутствуют механические потери. Если вы говорите «машина постоянного тока», то есть вращающаяся часть, поэтому их потери больше, чем в трансформаторе.

Что вызывает потери энергии в трансформаторах?

Хотя трансформаторы — очень грамотные устройства, по каким-то причинам в них случаются небольшие потери энергии. Повторяющееся намагничивание и размагничивание железного сердечника, вызванное переменным входным током, приводит к потере энергии, называемой гистерезисными потерями.

Сколько энергии теряет трансформатор?

Эти потери в катушке составляют разницу между потерями 0,5% для сердечника и составляют от 1,5% до 2% от общей нагрузки. Обычно общие потери для трансформатора 75 кВА составляют около 1000 Вт при нагрузке 35% или 1,3%.

Каков КПД трансформатора в течение всего дня?

Эффективность в течение всего дня или энергоэффективность трансформатора определяется отношением выходной энергии, подаваемой к входной энергии, заданной в течение 24 часов.При расчете эффективности в течение всего дня учитывается энергия, подаваемая в течение дня (24 часа), а не мгновенная поданная мощность.

Как температура влияет на КПД трансформатора?

Тепло, выделяемое при работе трансформатора, вызывает повышение температуры внутренних структур трансформатора. Как правило, более эффективные трансформаторы имеют тенденцию к меньшему повышению температуры, в то время как менее эффективные блоки имеют тенденцию к более высокому повышению температуры.

Какая часть трансформатора больше всего подвержена перегреву?

Деталь трансформатора, наиболее подверженная повреждению от перегрева.железное ядро.

Как контролируется температура трансформатора?

Механизмы снижения температуры Тепло, выделяемое трансформатором во время работы, повышается и вызывает повышение температуры внутри корпуса, в котором находится трансформатор. Внутренняя температура окружающей среды (внутри шкафа) будет намного выше, чем температура снаружи шкафа.

Насколько сильно нагревается силовой трансформатор?

Трансформаторы с высокотемпературной изоляцией могут безопасно работать при температурах до 200 ° F.Но помните, что горячий трансформатор — это сердитый трансформатор. Хотите знать состояние трансформаторов вашего усилителя?

Что произойдет, если трансформатор станет слишком горячим?

Изоляция трансформатора обычно рассчитана на 220 ° C, но может быть ниже для некоторых конструкций, включая управляющие или герметизированные. Когда температуры превышают допустимые для системы изоляции или корпуса, происходит перегрев. Обгоревшая, потемневшая или поврежденная изоляция может ощущаться вместе с запахом гари.

Что произойдет, если трансформатор перегреется?

Медные обмотки нагреваются первыми при перегреве трансформатора.В конце концов, провод достигнет температуры, при которой изоляция начнет разрушаться, терять механическую прочность, дымиться и обугливаться, загораться или плавиться, не обязательно в таком порядке.

БИОТРАФО

Конференции

Тепловое моделирование силового трансформатора с различными диэлектрическими жидкостями »,

А. Сантистебан, Ф. Ортис, К. Дж. Ренедо, С. Перес, К. Мендес, К. Фернандес-Диего, XI Национальный и II Международный конгрессы по инженерной термодинамике, Альбасете , Ссылка, июнь 2019

«Процессы пропитки жестких компонентов изоляции из целлюлозы синтетическим сложным эфиром и минеральным маслом»,

Альфредо Ортис, Хайме Санс, Севериано Перес, Кристина Фернандес-Диего, Эрнесто Иван Дистре, Исмаэль Вела, Международная конференция IEEE по диэлектрическим жидкостям (ICDLiquids) , Рома, 10.1109 / ICDL.2019.8796739, июнь 2019

«Крафт-бумага и бумага с алмазными точками, термически состаренная в минеральном масле и натуральном сложном эфире: механическая характеристика»,

Кристина Фернандес-Диего, Исидро А. Карраскаль, Альфредо Ортис, Инмакулада Фернандес, Фернандо Дельгадо, Кристиан Олмо, Международная конференция IEEE Liquids (ICDL), Рома, 10.1109 / ICDL.2019.8796691, июнь 2019

«Анализ термоэлектрического моделирования распределительного трансформатора с использованием ANSYS и code_saturne»,

Лучано Гарелли, Густаво Риос Родригес, Павел Ласек, Кшиштоф Кубичек, Мариуш Степьен и Марио А.Сторти, XXIV Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones, Санта-Фе, Линк, ноябрь 2019 г.

«Определение тепловыделения силовых трансформаторов с помощью анализа электромагнитных гармоник»,

Павел Ласек, Кшиштоф Кубичек, Лучано Гарелли, Густаво Риос Родригес, Мариуш Степьен и Марио А. Стортич, XXIV Congreso sobre Métodos Apuméricos , Ссылка, Ноябрь 2019

«Анализ эффективности рассеивания тепла катушкой низкого напряжения силового трансформатора, работающего в режиме ONAN / ONAF»,

Джонатан Дж.Дорелл, Марио А. Сторти, Густаво А. Риос Родригес и Лучано Гарелли, XXIV Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones, Санта-Фе, Линк, ноябрь 2019 г.

«Применение многомасштабного расчета теплопередачи в каналах обмоток электрического трансформатора»,

Марио А. Сторти, Джонатан Дж. Дорелла, Лучано Гарелли и Густаво А. Риос Родригес, XXIV Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones, Санта-Фе, Ссылка , Ноябрь 2019

«Применение биоразлагаемых жидкостей в качестве жидкой изоляции для распределительных и силовых трансформаторов»,

Белен Гарсия, Хуан Карлос Бургос, Альфредо Ортис, Диего Гарсиа Гомес, Карлос Ренедо, Даниэль Перес Роса, EEEIC — 20-я Международная конференция по окружающей среде и электротехнике, Мадрид, Линк, июнь 2020 г.

Общие сведения об переключателях ответвлений нагрузки — блог компании Doble Engineering

Устройства переключения ответвлений нагрузки (LTC) играют важную роль на подстанции.Эти механические устройства часто упускаются из виду, но отказавший LTC вызовет проблемы на его подстанции и осложнения в сети при перенаправлении нагрузки.

LTC часто тестируются и обслуживаются теми же бригадами, которые тестируют выключатели. Предыдущие участники нашего семинара по автоматическим выключателям просили продолжить образование, посвященное LTC. Вот почему мы ведем блог на эту тему, а также почему мы добавили полдневную сессию LTC в повестку дня семинара по выключателям.

Ниже мы рассмотрим роль LTC и других активов, их совместную работу и последствия неправильного тестирования и обслуживания.

Подстанции выполняют ряд функций в энергосистеме: соединяют линии передачи, генераторы и нагрузки друг с другом; преобразование мощности с одного напряжения на другое: изоляция поврежденных или перегруженных линий или оборудования; управление напряжением в энергосистеме и потоком мощности.

Для выполнения этих функций мы используем большие и сложные механические устройства. Чтобы эти устройства работали правильно, их должны проверять, тестировать и обслуживать квалифицированные специалисты.

Автоматические выключатели — это устройства, которые подключают и отключают линии электропередач, трансформаторы и т. Д. В энергосистеме. Они также изолируют неисправные линии или оборудование от энергосистемы. Эти две функции могут потребовать от автоматического выключателя включения и выключения токов в диапазоне от нескольких ампер до десятков тысяч ампер при работе с уровнями потенциала от тысяч вольт до сотен тысяч вольт. Когда автоматический выключатель замкнут, он должен выдерживать номинальный ток — в некоторых случаях до четырех тысяч ампер.

Трансформаторы — это устройства, которые преобразуют напряжения от более высоких напряжений к более низким напряжениям или более низких напряжений к более высоким напряжениям. Это достигается за счет конструкции катушек (обмоток) в трансформаторе и зависит от соотношения витков — количества витков в одной обмотке относительно числа витков в другой.

При подаче питания на потребительскую нагрузку на выходе трансформатора должно поддерживаться относительно постоянное напряжение независимо от изменяющегося тока, требуемого нагрузкой.Это достигается путем установки устройства РПН на трансформатор. LTC фактически изменяет коэффициент трансформации трансформатора, перемещаясь между несколькими точками доступа или «ответвлениями» на одной из двух обмоток, тем самым повышая или понижая напряжение, подаваемое потребителю.

В некоторых аспектах LTC похож на автоматический выключатель — он включает и отключает ток нагрузки при работе с высоким напряжением. Требуется провести ток, который подается от трансформатора, к нагрузке.

Одним из основных отличий LTC от автоматического выключателя является количество операций, которые они должны выполнять. В то время как большинство автоматических выключателей могут выполнить несколько сотен операций включения и выключения за 20 лет, от LTC может потребоваться срабатывание (переключение ответвлений) несколько сотен раз в неделю.

Автоматические выключатели и LTC являются механическими устройствами и имеют множество движущихся частей, которые со временем изнашиваются из-за движения и величины тока, который они прерывают. LTC должны перемещаться чаще, чем автоматические выключатели, и, в целом, со временем могут отключать большее количество тока.Вот пример: прерыватель может срабатывать один раз в год и отключать 5 000 ампер. Если LTC работает 50 или более раз в неделю, прерывая 100 ампер при каждой операции, это 5000 ампер в неделю. Такое многократное использование означает, что LTC требуют тщательного осмотра, тестирования и ремонта.

В случае отказа LTC весь трансформатор выйдет из строя. Это отключение отрицательно скажется на многочисленных распределительных цепях и отрицательно повлияет на оставшуюся энергосистему из-за необходимости перенаправить нагрузку для питания затронутых цепей.

В настоящее время на действующих подстанциях потенциально есть сотни конструкций LTC. Самый действенный и действенный способ обеспечить их правильную работу — это дать техническим специалистам общее представление о том, как они работают, как их тестировать и как обслуживать. Обладая этими фундаментальными знаниями, гораздо легче понять различия в конструкциях различных LTC и приспособиться к ним.

Хотите узнать больше?

Присоединяйтесь к нам на следующем семинаре по автоматическим выключателям.

Назад в блог

Уровень шума трансформатора, вызванный магнитострикцией сердечника и изменением смещения напряжения обмотки: AIP Advances: Том 7, № 5

Уровень звука, излучаемый трансформаторами, создается комбинацией магнитострикционной деформации сердечника и электромагнитных сил в обмотках , стенки резервуара и магнитные экраны. Из-за плотности магнитного потока в пластинах и магнитных свойств стали сердечника амплитуда колебаний сердечника вызывает звуковое излучение.На основании этого измеряются магнитные свойства магнитострикции сердечника. Из уравнений. Из (2) и (3) видно, что смещение обмотки не зависит от тока нагрузки. 7 7. Y.-H. Chang et al. , «Снижение слышимого шума для распределительного трансформатора с аморфным сердечником HB1», J. Appl. Phys. 109 , 07A318-1–07A318-3 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3553939 На рисунке 2 показаны результаты моделирования трансформатора, включенного с основной частотой, равной удвоенной частоте 60 Гц, деформация обмотки и модальная форма произошли при 274 Гц, 378 Гц, 555 Гц и т. д.На рисунках 3 (a) и 3 (b) показано, что магнитная индукция сердечника, работающего на холостом ходу и при полной нагрузке, различается. Более того, это указывает на то, что уровень звука зависит от магнитной индукции сердечника. В этом исследовании также моделировались результаты модальной формы сердечника при 116 Гц, 179 Гц и т. Д., Как показано на Рисунках 3 (c) и 3 (d). Конструкция сердечника, а также использование более низких уровней индукции уменьшили количество звука, генерируемого в сердечнике, так что звук, вызванный электромагнитными силами, стал значительным.Сравнительные значения разработанных трансформаторов, результаты моделирования и экспериментальные результаты приведены в таблице I. Сила амплитуды колебаний пропорциональна квадрату тока, а излучаемая звуковая мощность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний. Следовательно, излучаемая звуковая мощность сильно не зависит от тока нагрузки. Таблица I показывает, что более высокая магнитная индукция сердечника в сборе при более низкой плотности тока в обмотке в зависимости от уровня звука (случай 1) показала звуковую мощность при полной нагрузке, превышающую 5 дБА.И корпус 2, и корпус 3 имеют существенно разное смещение обмотки. В основном, поскольку расчетные значения магнитной индукции и тока становятся выше, значения как для моделирования, так и для расчетных значений уровня шума при испытаниях без нагрузки и при полной нагрузке практически совпадают. Интересно, что в случаях с 4 по 6 расчетные условия трансформатора, особенно с Параметр полной нагрузки, уровень звука определяется не только магнитным сердечником, но и плотностью тока обмотки и смещением, влияющими на уровень звука.Сравнительные результаты емкости, индукции сердечника и массы почти определяют звук при тестировании без нагрузки. Таблица I показывает, что противоположные результаты, такие как плотность тока и смещение обмотки, звуковые эффекты как без нагрузки, так и при полной нагрузке, являются значительными. Кроме того, уравнения. (4) и (5) представляют собой расчеты уровня звука для сердечника, работающего без нагрузки, и обмотки, работающей при полной нагрузке, соответственно. Результаты моделирования уровня шума трансформатора FEA показаны на рисунке 4. В условиях полной нагрузки ток обмотки около 1.В 667 раз больше, чем в режиме холостого хода из-за преобразования энергии, спроектированы и смоделированы, как показано в таблице I. На рисунке 5 показаны экспериментальная среда и испытание уровня звука для трансформатора по стандарту IEEE. Чтобы получить результаты испытаний на уровень шума в условиях холостого хода и полной нагрузки, конструкция трансформатора, моделирование и результаты измерений сравниваются. Хорошо известно, что уровни шума трансформатора почти пропорциональны массе сердечника и обмотки, как показано на рисунке 6.Это говорит о том, что параметр смещения обмотки и плотность тока для обмоток совершенно разные. Контуры вибрационного смещения обмоток и сердечника получаются, как показано на рисунке 7. Это указывает на то, что контур вибрационного смещения асимметричен по сравнению с другим параметром, таким как плотность тока. Возможная причина суммарного смещения обмотки может заключаться в том, что в действительности деформация высоковольтной обмотки больше для расчетного шума сердечника, чем для шума полной нагрузки, и поскольку смещение обмотки увеличивается в зависимости от уменьшения плотности тока. , уровень звука между холостым ходом и полной нагрузкой отличается, поскольку изменяется изменение смещения обмотки.И наоборот, расчетные значения шума при испытаниях при полной нагрузке могут быть непропорциональны результатам измерений уровня звука из-за вариаций смещения обмоток и различного влияния электромеханической вибрации, вызванной протеканием тока, на обмотку трансформатора, а также между FEA и экспериментальный результат менее 3 дБА, как показано на рисунке 7.

AUSV 1320 OPEN Automotive Electronics

    Щиток приборов

    AUSV 1320 ОТКРЫТО

    Трансформаторы

    Перейти к содержанию Щиток приборов
    • Авторизоваться

    • Панель приборов

    • Календарь

    • Входящие

    • История

    • Помощь

    Закрывать