Трансформатор это что: Трансформатор простыми словами: устройство, принцип работы, виды

Содержание

Что такое трансформатор? | Компьютер и жизнь

Приветствую, друзья!

Мы с вами уже знакомились с тем, как работают некоторые «кирпичики», из которых состоит современный компьютер.

Вы уже знаете, как работают диоды, а также полевые и биполярные транзисторы.

Сегодня мы с вами узнаем, как устроен еще один такой «кирпичик» — трансформатор.

Он не просто жужжит или гудит, но выполняет очень важные функции!

Если бы не изобрели эту штуку, у нас не было бы ничего – не телевидения, ни радио, ни компьютеров, ни электрического света в домах.

Мы не будем рассматривать подробно всё многообразие трансформаторов (их много), но ограничимся тем, что имеет отношения к компьютеру и периферийным устройствам.

Что такое трансформатор?

Слово «трансформатор» происходит от латинского transformo (преобразовывать). Мы рассмотрим трансформаторы — преобразователи напряжения, как наиболее нас интересующие.

Бывают еще другие трансформаторы, например, тока.

Трансформатор напряжения позволяет получить напряжение одной величины из напряжения другой величины. Все вы видели высоковольтные линии с высокими опорами, по которым передается высокое напряжение 6000, 35 000, 110 000, 220 000 или 500 000 Вольт.

В домашней же электрической сети и присутствует напряжения 220 вольт (В). Преобразование высокого напряжения в 220 В осуществляется с помощью здоровенных трансформаторов в тонны весом, которые находятся в трансформаторных подстанциях.

Из напряжения 220 В мы можем получить дома более низкое напряжение нужной величины с помощью небольшого трансформатора. Удобно, не правда ли?

Как устроен трансформатор

Низкочастотный трансформатор содержит в себе сердечник из сплава на основе железа и размещенные на нем обмотки из провода. В упрощенном виде трансформатор содержит две обмотки — первичную и вторичную. Они изолированы друг от друга и не имеют электрического контакта.

На первичную обмотку подается преобразуемое напряжение, со вторичной снимается напряжение, нужное нам.

Это и отражено в символическом изображении трансформатора в электрических схемах. Обмотки изображают в виде волнистых линий с отводами, сердечник — одной (или несколькими, зависит от стандарта) прямой линией.

При подаче переменного тока в первичную обмотку в ней возникает переменное магнитное поле.

Магнитное поле характеризуется такой числовой величиной, как магнитный поток.

Чем больше ток в первичной обмотке и чем больше там витков, тем сильнее возникающий магнитный поток.

Это магнитный поток наводит (генерирует) переменное напряжение во вторичной обмотке.

Если подключить к вторичной обмотке нагрузку, по ней потечет переменный ток. Следует отметить, что частота переменного напряжение во вторичной обмотке будет равна частоте напряжения в первичной обмотке.

Что будет, если первичную обмотку подключить к источнику постоянного напряжения? Появится ли постоянное напряжение на вторичной обмотке, ведь при протекании тока в первичной обмотке в ней генерируется магнитный поток?

Нет, не появится! Напряжение во вторичной обмотке находится только при переменном магнитном потоке, а при постоянном токе он постоянен.

Роль сердечника заключается в том, что он почти полностью концентрирует в себе магнитный поток.

Без сердечника магнитная связь обмоток было бы слабее.

И мощность, отдаваемая вторичной обмоткой в нагрузку, было бы гораздо меньше.

Полная теория трансформатора довольно сложна.

Чтобы исчерпывающим образом описать его работу, необходимо применять математический аппарат с интегралами, производными и прочими сложными понятиями.

Мы не будем здесь этого делать, но приведем несколько базовых соотношений, имеющих практическую пользу.

Габаритная мощность и КПД трансформатора

Для начала отметим, что, чем больше поперечное сечение сердечника (или магнитопровода) трансформатора, тем большую мощность можно получить на вторичных обмотках.

Именно поэтому большие трансформаторы, установленные в трансформаторных подстанциях и питающие несколько многоэтажек, имеют большой вес и габариты.

Маломощные трансформаторы, отдающие мощность в несколько Ватт (Вт), умещаются на ладони.

Трансформатор характеризуется габаритный мощностью, т.е. суммарной мощностью, отдаваемой всеми вторичными обмотками.

Как известно, мощность Р2 = U2 * I2, где U2, I2 – соответственно, напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора.

Отметим, что не вся мощность, потребляемая первичной обмоткой от источника передается во вторичную. Часть мощности идет на нагрев проводов и сердечника. Кроме того, некоторая часть магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, рассеивается в пространстве и не участвуют в наведении напряжения во вторичных обмотках.

Именно поэтому, КПД (коэффициент полезного действия) трансформатора, т.е. отношение мощности вторичной обмотки P2 к мощности первичной обмотки P1 меньше 100%.

КПД: η = P2 / P1

В общем случае, чем больше габаритная мощность трансформатора, тем больше его КПД.

КПД маломощных трансформаторов может составлять величину 60 – 80%. КПД мощных трансформаторов в распределительных подстанциях может иметь величину 99% .

Провода в обмотках нагреваются потому, что они имеют не нулевое сопротивление. Прохождения тока по проводнику, обладающему сопротивлением, вызывает, по закону Джоуля-Ленца, его нагрев.

Именно поэтому обмотки трансформатора выполняют из меди, как материала, обладающего низким удельным сопротивлением.

Количество витков на вольт и сечение магнитопровода трансформатора

Напряжение на вторичной обмотке пропорционально количеству витков провода в ней. Чем больше витков, тем больше напряжение на ней.

Маломощный трансформатор характеризуется такой вспомогательной величиной, как количество витков на вольт.

Она связана достаточно сложной зависимостью с сечением магнитопровода трансформатора.

Для маломощных однофазных трансформаторов c сердечником из отдельных пластин приближённая формула имеет вид:

w = 50/S, где S — сечение магнитопровода в кв. сантиметрах, w – количество витков на вольт.

Таким образом, если сечение магнитопровода имеют величину, скажем 4 кв. см, то для него w = 50/4 = 12,5.

Если первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт количество витков в ней должно быть: w1 = 220*12,5 = 2750. А если нам надо, например, иметь 15 вольт на вторичной обмотке, надо намотать w2 = 15*12,5 = 188 витков.

В заключение первой части рассмотрим, что такое коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации трансформатора

Трансформатор характеризуется ещё такой величиной, как коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации k — это отношение напряжения вторичной обмотки к напряжению первичной обмотки: k = U2/U1. Если имеется несколько вторичных обмоток разными напряжениями, то для каждой будет свой коэффициент трансформации.

Из вышесказанного видно, что коэффициент трансформации определяется соотношением витков вторичной и первичной обмоток: k = w2/w1.

Для приведенных выше цифр в примере k = 15/220 = 188/2750 = 0,068

Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации будет меньше единицы, для повышающего – больше.

Бывают трансформаторы с коэффициентом трансформации, равным единице.

В этом случае трансформатор служит для гальванической развязки разных частей схемы.

Во второй части мы продолжим знакомство с этой интересной штуковиной.

Можно еще почитать:

Как устроен компьютерный блок питания. Часть 1.

Как устроен компьютерный блок питания. Окончание.


ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, не имеющее подвижных частей электромагнитное устройство, служащее для передачи посредством магнитного поля электрической энергии из одной цепи переменного тока в другую без изменения частоты. Трансформатор может повышать его напряжение (повышающий трансформатор), понижать (например, измерительный трансформатор) или передавать энергию при том же напряжении, при каком он ее получил (разделительный трансформатор). Трансформаторы обладают высоким КПД: от 97% при небольших мощностях до свыше 99% при больших. Они имеют достаточно прочную конструкцию и относительно низкую стоимость на единицу передаваемой мощности.

Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из кремнистой стали (рис. 1). На магнитопроводе располагаются две обмотки – первичная P и вторичная S. Для простоты обмотки показаны на разных стержнях магнитопровода. На самом деле при таком расположении обмоток переменный магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой в магнитопроводе, недостаточно эффективно используется для наведения ЭДС во вторичной обмотке. Кроме того, такой трансформатор плохо поддавался бы регулированию. На практике первичные и вторичные обмотки располагают близко друг к другу (рис. 2).

На рис. 1 генератор переменного тока A подает ток I0 напряжения E1 на первичную обмотку P. В рассматриваемый момент ток в верхнем проводнике имеет положительное направление и возрастает, так что первичная обмотка создает в магнитопроводе магнитный поток F по часовой стрелке. Этот поток, пронизывающий обе обмотки, называется потоком взаимоиндукции; его изменение индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) как в первичной, так и во вторичной обмотке. ЭДС, индуцированная в первичной обмотке, направлена против тока питания в ней и соответствует противо-ЭДС электродвигателя. ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке, соответствует ЭДС электрогенератора и может быть подана на нагрузку.

Величина индуцированной в обмотке трансформатора ЭДС дается формулой E = 4,44 Fm fN 10-8 В, где Fm – максимальное мгновенное значение магнитного потока F в максвеллах, f – частота в герцах и N – число витков. Поскольку поток Fm является общим для обеих обмоток, индуцированная в каждой из них ЭДС пропорциональна числу витков в соответствующей обмотке:

E2 /E1 = N2 /N1.

В обычном трансформаторе напряжения на зажимах отличаются от индуцированных ЭДС лишь на несколько процентов, так что для большинства практических целей указанные напряжения фактически пропорциональны соответствующим числам витков, V2 /V1 = N2 /N1.

Ток I0 в отсутствие нагрузки (ток холостого хода) создает магнитный поток F и вместе с приложенным напряжением является источником потерь в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. В режиме холостого хода потери I02R в меди первичной обмотки ничтожны. Ток холостого хода I0 составляет обычно от 1 до 2% номинального тока трансформатора, хотя в низкочастотных (25 Гц) трансформаторах он может достигать величины 5 или 6%.

Если на рис. 1 переключатель X вторичной цепи замкнут, в ней течет ток. Согласно правилу Ленца, направление тока во вторичной обмотке таково, что он противодействует потоку F. Когда этот поток уменьшается, противо-ЭДС E1 первичной обмотки тоже уменьшается и ток в ней становится больше, обеспечивая передачу мощности, которая снимается затем со вторичной обмотки. Противо-ЭДС E1 отличается от приложенного напряжения V1 всего на 1–2%. Напряжение V1 постоянно. Если E1 постоянна, то поток взаимоиндукции F также постоянен, и, следовательно, постоянна магнитодвижущая сила (число ампер-витков), действующая на магнитопровод. Таким образом, увеличение МДС вторичной обмотки при приложении нагрузки должно уравновешиваться противоположной величиной МДС первичной обмотки. Ток холостого хода мал по сравнению с токами нагрузки и обычно значительно отличается от них по фазе. Пренебрегая им, имеем

N2 I2 = N1 I1 и I2 /I1 = N1 /N2.

Таким образом, в трансформаторе токи практически обратно пропорциональны количеству витков в соответствующих обмотках.

Зависимость напряжения от нагрузки.

На рис. 2 показан поперечный разрез одного плеча трансформатора со связанными первичной и вторичной обмотками P и S, причем первичная охватывает вторичную. Практически всегда имеется некоторая часть потока F, создаваемого первичным током, которая замыкается на одной лишь первичной обмотке P; это первичный поток рассеяния. Аналогично существует вторичный поток рассеяния. Оба эти потока создают реактивное сопротивление рассеяния в соответствующих цепях, что в сочетании с активным сопротивлением уменьшает напряжение на зажимах вторичной обмотки с включенной нагрузкой. На рис. 3 величина V1 представляет напряжение на зажимах первичной обмотки, а I1 – ток в ней, запаздывающий по отношению к V1 на q градусов. Напряжение I1R01 (находящееся в фазе с I1) и напряжение I1X01 (сдвинутое по отношению к I1 на 90° и опережающее его) суммируются векторно с V1, давая E1. В результате имеем

Опережающий ток берется со знаком минус. Если коэффициент мощности равен 1, то cosq = 1 и sinq = 0. При этом относительное изменение напряжения на первичной обмотке трансформатора при изменении нагрузки от оптимальной до режима холостого хода определяется отношением

Для вторичной обмотки имеем R02 = R01(N2 /N1)2 и X02 = X01(N2 /N1)2. Записывая аналогично предыдущему уравнение для Е2, получим такое же соотношение. Потери на активном и реактивном сопротивлениях трансформатора составляют от одного до трех процентов от напряжения на зажимах (на рис. 3 они показаны в увеличенном масштабе).

КПД преобразования трансформаторов настолько близок к единице, что при прямых измерениях на входе и выходе точность оказывается недостаточной. Более точный метод определения КПД состоит в измерении потерь Pc в магнитопроводе путем измерения мощности одной из обмоток без нагрузки, когда эта обмотка работает при номинальном напряжении. Тогда КПД (h) можно получить из формулы

Автотрансформаторы.

Автотрансформатором называют трансформатор, в котором часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной цепи. При низком коэффициенте трансформации автотрансформатор обеспечивает значительную экономию в стоимости и увеличение КПД по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором.

На рис. 4,а показан автотрансформатор с коэффициентом трансформации 2. Предполагается, что коэффициент мощности равен 1, а потери и ток холостого хода незначительны. Непрерывная обмотка ac на магнитопроводе трансформатора может быть распределена между несколькими катушками на противоположных плечах магнитопровода. Чтобы получить коэффициент трансформации 2, делается отвод b от средней точки обмотки ac, а нагрузка вторичной обмотки подсоединяется между точками b и c. Для преобразования мощности обмотка ab является первичной, а bc – вторичной. Допустим, что ток нагрузки I составляет 20 А при 50 В. Ток 10 А течет от a к b и отсюда к нагрузке dd ў. Мощность, создаваемая током 10 А при падении напряжения 50 В на участке ав, составляет 500 Вт; эта мощность наводит магнитное поле в магнитопроводе, которое проявляется в индуцированном токе I2 = 10 А при напряжении 50 В между c и b. Таким образом, из суммарной мощности 1000 Вт на нагрузке 500 Вт передаются от a к b по проводам без трансформации, а 500 Вт – в результате трансформации. В обычном двухобмоточном трансформаторе потребовалась бы не только обмотка ac, рассчитанная на 100 В и 10 А, но также вторичная обмотка, рассчитанная на 50 В и 20 А и содержащая то же количество меди. Более того, при одной обмотке нужно меньше железа для магнитопровода (сердечника). Следовательно, в автотрансформаторе с коэффициентом трансформации 2 или 1/2 требуется вдвое меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе, материала, да и потери сокращаются примерно наполовину.

На рис. 4,б показан автотрансформатор с первичной обмоткой на 100 В и коэффициентом трансформации 4/3. Нагрузка вторичной обмотки составляет 20 А при 75 В, что соответствует мощности на выходе 1500 Вт. Следовательно, первичный ток должен иметь величину 15 А. Отвод b сделан в точке, соответствующей трем четвертям числа витков от c к a. Ток 15 А течет от a к b и отсюда к нагрузке dd ў. Этот ток при падении напряжения 25 В на ab дает 15ґ25 = 375 Вт магнитному полю, которое индуцирует ток между c и b 5 А при 75 В, так что подвергаются трансформации только 375 Вт, а остальные 1125 Вт мощности передаются от 100 В- к 75 В-цепи по проводам. Таким образом, чтобы осуществлять трансформацию всей заданной мощности, для указанного трансформатора достаточно всего одной четвертой от того значения мощности, которое должен иметь соответствующий двухобмоточный трансформатор.

Автотрансформаторы обычно используются для регулирования вторичного напряжения и трансформации с небольшими коэффициентами, такими, как 2 или 1/2. Они используются также для пускателей двигателей, уравнительных катушек и для многих других целей, требующих небольших коэффициентов трансформации.

Измерительные трансформаторы.

При высоких напряжениях трудно проводить измерения, поскольку высоковольтные приборы дороги и обычно громоздки; их точность подвержена воздействию статического электричества, к тому же они небезопасны. Когда ток превышает 60 А, нелегко обеспечить высокую точность амперметров из-за больших проводов и значительных ошибок, обусловленных паразитным полем концевых выводов. Кроме того, амперметры и катушки тока в высоковольтных цепях опасны для оператора. В измерительных трансформаторах тока и напряжения используются катушки напряжения на 100 В и катушки тока на 5 А. Вторичные обмотки должны быть заземлены. Если шкалы приборов не откалиброваны в коэффициентах трансформации, то показания надо умножать на соответствующий коэффициент трансформации.

устройство и принцип работы, назначение, схемы, фото и видео-инструкция как сделать и подключить трансформатор своими руками

Автор Aluarius На чтение 7 мин. Просмотров 1.7k. Опубликовано

Вопрос, что такое трансформатор, для опытных и даже начинающих электриков совершенно простой. Но обычные обыватели, которые с электрикой не дружат, даже и не представляют, как выглядит трансформатор, для чего он необходим, а тем более, не осведомлены о его конструкции и принципе работы. Поэтому в этой статье будем разбираться с этим прибором, рассмотрим вопрос, а можно ли сделать трансформатор своими руками, и так далее. Итак, трансформатор – это электромагнитное устройство, которое  может изменять напряжение переменного тока (увеличивать или уменьшать).

Трансформаторы тока

Устройство и принцип работы

Итак, конструкция трансформатора достаточно проста и состоит из сердечника и двух катушек из медной проволоки. В основе принципа работы лежит электромагнитная индукция. Чтобы вы поняли, как работает этот прибор, рассмотрим, как магнитное поле, образуемое в катушках (обмотках) устройства, изменяет показатель напряжения.

Подаваемый на первую обмотку электрический ток (он переменный, поэтому изменяется по направлению и величине) образует в катушке магнитное поле (оно также переменное). В свою очередь магнитное поле образует во второй катушке электрический ток. Такой своеобразный обмен параметрами. Но просто так изменение напряжения не произойдет, оно зависит от того, сколько витков медной проволоки в каждой обмотке. Конечно, величина изменения магнитного поля (скорость) также влияет на величину напряжения.

Что касается количества витков, то получается так:

  • если число витков в первичной катушке больше, чем во вторичной, то это понижающий трансформатор;
  • и, наоборот, если количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, то это повышающий трансформаторный прибор.

Поэтому существует формула, которая определяет так называемый коэффициент трансформации. Вот она:

k=w1/w2, где w – это число витков в катушке с соответствующим номером.

Внимание! Любой трансформатор может быть и понижающим, и повышающим, все зависит от того, к какой обмотке (катушке) подсоединяется питающий кабель сети переменного тока.

И еще один момент, касающийся устройства. Это сердечник трансформатора. Все дело в том, что существуют разные виды этого устройства, в которых сердечник присутствует или отсутствует.

  • Так вот, в тех видах, где сердечник трансформатора отсутствует или изготовлен из феррита или альсифера называются высокочастотными (выше 100 кГц).
  • Приборы с сердечником из стали, феррита или пермаллои – низкочастотные (ниже 100 кГц).

Первые используются в радио- и электросвязи. Вторые в для усиления звуковых частот, к примеру, в телефонии. Со стальным сердечником используется в электротехнике (в бытовых приборах в том числе).

Условные обозначения и параметры

Приобретая трансформатор, необходимо понимать, что написано на его корпусе или в сопроводительных документах. Ведь существует определенная маркировка трансформаторов, которые определяют его назначение. Основное, на что необходимо обратить внимание, до какого показателя этот прибор может снизить напряжение. К примеру, 220/24 говорит о том, что на выходе получится ток напряжением 24 вольта.

А вот буквенные обозначения чаще всего говорят о типе устройства. Кстати, имеется в виду буквы, стоящие после цифр. К примеру, О или Т – одно- или трехфазный соответственно. То же самое можно сказать о количестве обмоток, о типе охлаждения, о способе и месте установки (внутренние, наружные и прочее).

Расшифровка маркировки трансформатора

Что касается параметров трансформатора, то существует определенный стандартный ряд, который и определяет характеристики прибора. Их несколько:

  • Напряжение в первичной катушке.
  • Напряжение во вторичной катушке.
  • Первичная сила тока.
  • Вторичная сила тока.
  • Общая мощность аппарата.
  • Коэффициент трансформации.
  • КПД.
  • Коэффициент мощности и нагрузки.

Есть так называемая внешняя характеристика трансформатора. Это зависимость вторичного напряжения от вторичной силы тока, при условии, что сила тока первичной обмотки будет номинальной, а cos φ= const. По-простому – чем выше сила тока, тем ниже напряжение. Правда, второй параметр изменяется всего лишь на несколько процентов. При этом внешняя характеристика трансформатора определяется относительными характеристиками, а именно коэффициентом загрузки, который определяется по формуле:

Обозначение на схемах

K=I2/I2н, где второй показатель силы – это сила тока при номинальном напряжении.

Конечно, характеристики трансформатора – это достаточно большой ряд всевозможных показателей, от которых зависит сама работа прибора. Здесь и мощность потерь, и внутреннее сопротивление в обмотке.

Как сделать самостоятельно

Итак, как сделать трансформатор самому? Зная, принцип работы установки и его конструктивные особенности, можно собрать своими руками простейший аппарат. Для этого вам понадобится любое металлическое кольцо, на котором надо накрутить два участка обмотки. Самое важно – обмотки не должны касаться друг друга, а место их намотки не зависит конкретно от их расположения. То есть, они могут быть размещена напротив друг друга или рядом. Важно – даже небольшое расстояние между ними.

Внимание! Трансформатор работает только от сети переменного тока. Так что не стоит подключать к вашему устройству батарейку или аккумулятор, где присутствует ток постоянный. Работать от этих источников электроэнергии он не будет.

Как уже было сказано выше, количество витков в обмотках определяет, какой прибор вы собираете – понижающий или повышающий. К примеру, если вы на первичной обмотке соберете 1200 витков, а на вторичной всего лишь 10, то на выходе вы получите напряжение 2 вольта. Конечно, при подключении первичной катушки к напряжению 220-240 вольт. Если фазировка трансформатора будет заменена, то есть, провести подсоединение 220 вольт к вторичной обмотке, то на выходе первичной получится ток напряжением 2000 вольт. То есть, к назначению трансформатора надо подходить осторожно, учитывая тот самый коэффициент трансформации.

Как правильно подключить

Что касается монтажа трансформатора, особенно его понижающего типа в быту дома, то необходимо знать некоторые нюансы проводимого процесса.

  • Во-первых, это касается самого устройства. При монтаже трансформатора иногда появляется необходимость подключения не одного потребителя, а сразу нескольких. Поэтому обращайте внимание на количество выходных клемм. Конечно, необходимо знать, что суммарная потребляемая мощность потребителей не должна быть больше мощности самого трансформаторного устройства. Во всяком случае, специалисты рекомендуют, чтобы второй показатель был всегда больше первого на 15-20%.
  • Во-вторых, подключение трансформатора производится электрической проводкой. Так вот ее длина и до прибора, и после не должна быть очень большой. К примеру, понижающий аппарат для светодиодного освещения предполагает наличие проводки от него до светильников не больше двух метров. Это позволит избежать больших потерь мощности.
Схема подключения понижающего трансформатора

Внимание! Нельзя процесс монтажа трансформатора проводить и в том случае, если потребляемая мощность потребителей будет меньше мощности самого агрегата.

  • В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно. Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки.

Схема замещения

Буквально несколько слов о том, что такое схема замещения трансформатора. Начнем с того, что две катушки соединены между собой магнитным полем, поэтому проанализировать работы трансформатора, а тем более его характеристики, очень сложно. Поэтому для этих целей сам прибор заменяют моделью, которая и называется схема замещения трансформатора.

По сути, все переводится на математический уровень, а точнее, в уравнения (токов и электрического состояния). Здесь важно, чтобы все уравнения, касающиеся прибора и его модели, совпадали. Кстати, для многих схема замещения трансформатора достаточно сложна, поэтому существует упрощенный вариант, в котором нет тока холостого хода, ведь на него приходится незначительная часть.

Фазировка

Фазировка трансформатора – это испытание его выходов, когда в одну цепь подключены несколько приборов параллельно. Ведь обязательное условие эффективной работы цепи с отсутствием больших потерь мощности – это правильное соединение фаз между собой, чтобы образовался замкнутый контур.

Если фазы не совпадут, то падает мощности и растет нагрузка. Если не совпадает чередование фаз, то произойдет короткое замыкание.

Заключение по теме

Итак, был сделан небольшой обзор всего, что касается трансформаторных установок, поэтому будем считать, что вопрос, зачем нужны трансформаторы, исчерпан, хотя и не полностью. Об этом приборе можно говорить долго. К примеру, самые простые варианты: как разобрать трансформатор, как прозвонить его, как подключить или демонтировать самому дома.

Что такое трансформатор: виды, описание

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор – трансформатор, который используют для преобразования энергии в электрических сетях, а также установках, которые используют для работы с электрической энергией.

Автотрансформатор

Трансформатор с соединенными напрямую первичной и вторичной обмоткой, что обеспечивает им одновременно и электрическую, и электромагнитную связь. Как правило, обмотка трансформатора обладает минимум 3 выводами, подключение к которым позволяет получить разные напряжения. Одним из основных преимуществ такого типа трансформаторов является высокий КПД (так как преобразовывается лишь часть мощности). К недостаткам относится отсутствие электрической изоляции между первичной и вторичной цепью.

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы применяются в установках переменного тока и служат в целях изоляции цепей измерительных приборов и реле от сети высокого напряжения, а также в целях расширения пределов измерения измерительных приборов. Если бы включение измерительных приборов осуществлялось непосредственно в цепь высокого напряжения, то каждый из приборов мог бы стать попросту опасным для прикосновений. Во избежание этого конструкцию приборов пришлось бы значительно усложнить, так как сечение токоведущих частей должно было бы справляться с большими токами, а их изоляция – справляться с высоким напряжением.

Измерительные трансформаторы можно разделить на два типа: трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Благодаря их использованию появляется возможность эксплуатации одних и тех же устройств со стандартными пределами измерения.

 В случае с измерительным трансформатором тока происходит преобразование большого тока в малый, а в случае с измерительным трансформатором напряжение осуществляется изменение высокого напряжения в низкое.

Трансформатор тока

Трансформатор, который используют в целях снижения первичного тока до отметки, применяемой в цепях измерения, управления, защиты и сигнализации. Вторичная обмотка обладает номинальным значением 1А и 5А. Включение первичной обмотки осуществляется в цепь с измеряемым переменным током. В свою очередь, во вторичную подключают измерительные приборы. Ток, который проходит по вторичной обмотке, пропорционален току, который проходит в первичной обмотке на коэффициент трансформации.

Трансформатор напряжения

Трансформатор, который используют в целях преобразования высокого напряжения в более низкое в цепях, в измерительных цепях, а также цепях РЗиА. Благодаря использованию трансформатора появляется возможность изоляции логических цепей защиты и измерительных цепей от цепей высокого напряжения.

Импульсный трансформатор

Трансформатор, который используют в целях преобразования импульсных сигналов, чья длительность доходит до десятков микросекунд, с максимальным сохранением формы импульса. Обычно его применяют в тех случаях, когда требуется передача прямоугольного электрического импульса. Он трансформирует кратковременные видеоимпульсы напряжения, периодическое повторение которых сопровождается высокой скважностью. Как правило, главные требования, которые предъявляются к ИТ, включают в себя передачу формы трансформируемых импульсов напряжения в неискаженном виде. Кроме этого, во время воздействия на вход ИТ того или иного вида напряжения необходимо получить на выходе тот же самый импульс напряжения (в крайнем случае, другой полярности или амплитуды).

Разделительный трансформатор

Трансформатор, у которого первичная обмотка электрически никак не связана со вторичными обмотками. Основное предназначение силовых разделительных трансформаторов заключается в повышении безопасности электросетей, требования к которой возрастают в случае касаний земли, а также токоведущих и нетоковедущих частей, находящихся под напряжением в результате повреждения изоляции. Гальваническая развязка электрических цепей обеспечивается за счет сигнальных разделительных трансформаторов.

Пик-трансформатор

Трансформатор, который преобразует напряжение, имеющее синусоидальную форму, в импульсное напряжение, полярность которого изменяется через каждую половину периода.

Трансформаторы с минимальным и нормальным магнитным рассеянием

Трансформаторы СТЭ характеризуются тем, что их обмотка обладает минимальным магнитным рассеянием. При этом сила тока регулируется за счет винтового механизма дросселя, вынесенного отдельно.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием в чем-то схожи с предыдущими. Основное различие между ними заключается в том, что присутствует дополнительная реактивная катушка, которая находится на главных стержнях магнитного сердечника и обмотке дросселя. Дроссель устанавливают на магнитный сердечник, при этом сила тока регулируется точно таким же образом, что и при работе с трансформатором СТЭ.

Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием

Главное отличие трансформаторов с повышенным магнитным рассеянием от трансформаторов с низким и нормальным рассеянием заключается в наличии подвижной конструкции шунтов и обмоток. Благодаря такому подходу можно получить более высокие рабочие характеристики независимо от массы самого трансформатора.

Среди трансформаторов с повышенным магнитным рассеянием можно найти модели с подвижными обмотками, к примеру, трансформаторы ТСК-300, ТД-300, ТС-500. Кроме этого, существуют модели, у которых имеются подвижные магнитные шунты (ТДМ-317 и СТШ-250). Также можно отметить модели с неподвижными подмагничивающими шунтами и обмотками (ТДФ-2001 и ТДФ-1001) и конструкции со сложной магнитной коммутацией (ВД-306 и ВДУ-506). На сегодняшний день чаще всего используются модели трансформаторов ТД и ТС, а также их модификации ТДЭ и ТДМ.

Тиристорные трансформаторы

Также стоит отметить тиристорные трансформаторы, работа которого основана фазовом регулировании силы тока за счет тиристоров, которые осуществляют преобразование поступающего переменного тока в знакопеременные импульсы.  Сначала такие трансформаторы, из-за нестабильности горения дуги, применялись исключительно при контактной и шлаковой сварке. Однако, по мере развития полупроводниковых технологий тиристорные сварочные трансформаторы претерпели определенные изменения и стали одними из лучших аппаратов, которые отлично подходят не только для шлаковой и точечной сварок, но и ручной дуговой.

Трансформатор: назначение, принципы работы и правила подключения

Автор Даниил Леонидович На чтение 9 мин. Просмотров 16.6k. Опубликовано Обновлено

Свойства магнитного поля изучаются учеными давно. Впервые электромагнитную индукцию описал Майкл Фарадей. А именно как появляется прочная электромагнитная взаимосвязь в обмотках при создании переменного тока в первой катушке. Во вторичной же катушке повышается напряжение, но мощность и частота остаются прежними. Конечно, несведущему человеку в электричестве сложно понять конструкцию, принцип действия, предназначение трансформатора. Однако, это неотъемлемый прибор с установкой во многих сферах: радиотехника, электроэнергетика.

Трансформаторы напряжения: назначение и принцип действия

Трансформатор — электрическое устройство. Преобразует переменный ток одного напряжения в электрический ток другого напряжения. Частота, согласно явлению электромагнитной индукции, остается неизменной.

Состоит статический трансформатор из:

  • первичной и вторичной обмотки;
  • сердечника.

Применяется устройство в разных схемах питания и электроприборах. Передает электроэнергию на большие расстояния и:

  • снижает потери энергии;
  • уменьшает площадь сечения проводов ЛЭП.

Разновидности прибора:

  • повышающий;
  • понижающий;
  • силовой;
  • вращающийся;
  • импульсный;
  • разделительный;
  • согласующий.

Понижающий трансформатор применяется в быту. Именно через него проходит и поступает ток в домашние розетки с мощностью 220 Вт.

Силовой агрегат в составе из сердечника и нескольких обмоток преобразует напряжение в электроцепи по принципу электромагнитной индукции. Также значение напряжения переменного тока без изменений его частоты. Применяется для распределения и передачи электрической энергии. Напряжение в обмотках — свыше 300 кВ. Мощность – от 4 кВ до 200000 кВА.

Справка! Трансформатор служит для понижения либо повышения переменного напряжения. Основой является ферромагнитный сердечник. В дополнение для бесперебойной работы – обмотки, изоляция, магнитопровод, система охлаждения.

Обмотки выполнены из изолированных медных проводов прямоугольного сечения. Между их слоями находятся пустоты для циркуляции охлаждающего масла. Роль которого — отбирать тепло у обмоток, передавать через радиаторные трубки в окружающую среду.

Принцип действия устройства основан на:

  • изменении магнитного потока;
  • создании электромагнитной индукции при прохождении через обмотку;
  • подаче напряжения на первичную обмотку;
  • воспроизведении магнетизма электрическим током, изменяющимся во времени.

Переменный ток, протекая по первичной обмотке, начинает создавать в магнитопроводе магнитный ток. Постепенно приводит к потоку во всех обмотках, преобразуя гальваническую развязку (переменное напряжение), но без видоизменения частоты.

Стоит знать! Действие прибора основано на электромагнитной индукции. За счет переменного тока образуется магнитное переменное поле вокруг проводника, видоизменяется в электродвижущую силу. Напряжение на выходе полностью зависит от используемого (понижающего, повышающего) трансформатора. Коэффициент ЭДС в обмотках прямо пропорционален количеству витков.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения — универсальное устройство. Передает и распределяет энергию.

Используются в:

  • электроустановках;
  • блоках питания;
  • агрегатах передачи электроэнергии;
  • устройствах обработки сигналов;
  • источниках питания приборов.

Силовой трансформатор с большим напряжением применяется для:

  • подачи энергии в электросети на электростанциях;
  • повышения напряжения генератора, линии электропередач;
  • снижения напряжения, доходящего до потребительского уровня.

Трехфазный прибор со специальной системой охлаждения используется в электросетях. Сердечник в составе — общий для всех 3-ех фаз.

Область применения сетевого трансформатора — источники электропитания, узлы электроприборов с разным напряжением. Импульсные агрегаты незаменимы для радиотехнических, электронных устройств. Сначала выпрямляют переменное напряжение в блоках питания. Далее за счет инвертора преобразуют высокочастотные импульсы, стабилизирующие постоянное напряжение.

Трансформаторы входят в состав многих схем питания для обеспечения минимального уровня высокочастотных помех. Например, разделительные установки предотвращают угрозу поражения электрическим током для человека. Ведь включение бытовых приборов в сеть через трансформатор становится безопасным.

Вторая цепь у прибора будет изолирована от контактов с землей, если конечно, речь идет о заземлении электрического оборудования. Измерительные силовые приборы применяются в схемах генераторов переменного тока. Количество фаз у генератора из трансформатора должно совпадать для достижения стабильного напряжения на выходе.

Согласующие трансформаторы незаменимы для электронных устройств с высоким входным сопротивлением и высокочастотных линий, но с разным сопротивлением нагрузки.

Как работает трансформатор напряжения?

Приборы преобразуют энергию источника в необходимый коэффициент напряжения. Работают исключительно при переменном напряжении с постоянной частотой. В основе работы — электромагнитная индукция как явление, срабатываемое при изменении во времени магнитного потока, порождении ЭДС в обмотках.

Работа трансформатора начинается в первичной обмотке, где сердечник создает магнитный поток. Далее задействуется переменный ток, намагничивает сердечник, повышает индуктивность первичной обмотки, препятствует нарастанию тока на выводах обмотки напряжения. Если первичная обмотка отдает магнитный поток, то вторичная принимает его, изменяет с определенной скоростью, пронизывая все ветки и создавая ЭДС.

Напряжение на ветках в полной мере зависит от быстроты изменения магнитного потока в сердечнике. Хотя получается одинаковым на ветках первичной и вторичной обмотки благодаря прохождению через них одного и того же магнитного потока.

Он в свою очередь создает вокруг себя электрическое поле в сердечнике, некий вихрь с воздействием на электроны, начиная толкать их в определенную сторону.

Справка! Если сказать проще, то принцип работы трансформатора напряжения основан на возбуждении напряжения во второй обмотке за счет возникшего переменного тока в магнитопроводе.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

Источником питания для трансформатора тока является непосредственно ток. Если он не будет проходить через обмотки, тот агрегат быстро выйдет из строя. Питание для трансформатора напряжения — источники напряжения и он также не будет функционировать при повышенных нагрузках тока.

Отличие между устройствами в разных электрических величинах и схемах включения.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

Приборы с работой под высоким напряжением нуждаются в периодическом измерении.

Для чего этих целей в помощь – измерительные устройства, которые:

  • снижают величину напряжения до нужного уровня;
  • обеспечивают гальваническую развязку измерительному оборудованию от цепей с повышенной опасностью.

Номинальная мощность, напряжение и ток

Номинальная – мощность, с которой трансформатор работает в определенном классе точности и в соответствии с ГОСТом. Выражается в вольтах, амперах. Незначительные отклонения мощности допускаются, но не выше нормированных величин.

Важно! Во избежание повышения погрешности вторичной нагрузки суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле не должно быть более номинальной мощности трансформатора. Узнать номинальную мощность можно в паспорте к агрегату либо на щитке.

Порог номинального напряжения у трансформатора — 10кВ.

Разница в зависимости от мощности электроприборов составляет для:

  • питания электроприемников — 3-6,3кВ;
  • крупногабаритных электродвигателей — до 1000В.

Мощность трехфазного трансформатора вычитается по формуле: — S=квадратный корень цифры 3 UIU—номинальное междуфазное напряжение, В; / — ток в фазе, А. Коэффициенты рабочих токов в обмотках при рабочем состоянии трансформатора не должны быть выше номинальных Хотя кратковременные перегрузки в масляных и сухих агрегатах до определенных пределов (2,5 -3%) приемлемы.

Закон Фарадея

По закону электромагнитной индукции во вторичной обмотке создается ЭДС напряжение. Вычисляется по формуле — U2 = −N2*dΦ/dt.

Справка! Фарадея — основной закон электродинамики. Гласит о том, что генерируемая электродвижущая сила равняется скорости изменения магнитного потока, но взятой со знаком минус. Именно Майкл Фарадей сделал открытие, когда в ходе экспериментов объявил, что электродвижущая сила начинает появляться в проводнике только при изменении магнитного поля. Величина этой силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного поля.

Все факты содержатся в одном уравнении. Однако, знак минус в законе — правило Ленца, указывающее на возникновение индукционного электрического тока при изменении магнитного поля в проводнике. Действие тока направлено на магнитное поле, начинающего противодействовать изменению магнитного потока.

Правило Ленца не подчиняется законам электродинамики, ведь индукционный ток появляется как в обмотках, так и в сплошных металлических блоках.

Уравнения идеального трансформатора

В таком трансформаторе силовые линии проходят через все ветки первичной, вторичной обмотки. Значит, отсутствуют вихревые потоки и потери энергии. Магнитное поле изменяется, но порождает идентичную ЭДС во всех витках, поэтому становится прямо пропорциональным их общему числу.

Энергия при поступлении из первичной цепи трансформируется в магнитное поле, далее поступает во вторичной цепи.

Формула уравнения идеального трансформатора — P1 = I1 • U1 = P2 = I2 • U2:

  • R1 — коэффициент поступающей мощности из первой цепи на трансформатор;
  • R2 — коэффициент преобразованной мощности с поступлением во вторичную цепь.

Если повысить напряжение на концах вторичной обмотки, то снизится уровень тока первичной цепи. Согласно уравнению — U2/U1 = N2/N1 = I1/I2 преобразование сопротивления одной цепи к сопротивлению другой возможно только при умножении величины на квадрат отношения.

Как правильно подключить

Во всех тонкостях электрики сложно разобраться простому человеку, но при использовании трансформатора понижающего типа в быту важно понимать, как происходит процесс подключения.

Бывает, что возникает потребность подключения агрегата сразу на нескольких потребителей.

Стоит знать:

  1. При подключении трансформатора сразу на несколько потребителей важно учитывать количество выходных клемм.
  2. Общая потребляемая мощность для жильцов должна быть идентичной мощности трансформатора либо немного ниже. По мнению специалистов, идеальный второй показатель выше первого — на 20%.
  3. Подключается агрегат через электрическую проводку, размер которой не должен быть слишком большим. Достаточно 2 м при монтаже светодиодного освещения во избежании потери мощности.
  4. Суммарная мощность электроприборов не должна быть выше мощности трансформатора.

Если посмотреть на схему подключения понижающего трансформатора, то видно, что монтируется между распределительной коробкой мощностью 220 Вт и лампами накаливания. Провода из распредкоробки подключаются непосредственно к выключателю.

Подключение трансформатора напряжения

Дополнительная информация! Стоит изначально определять правильное место установки электрического понижающего трансформатора. Нельзя его усердно прятать от посторонних глаз, ведь доступ для демонтажа либо замены должен быть свободным. При этом потребляемая мощность – не ниже мощности трансформатора, иначе процесс монтажа проводить запрещено.

При подключении важно, чтобы совпадали все уравнения, касающиеся модели прибора. Также существенное значение имеет фазировка, если в одну цепь подключается сразу несколько приборов параллельно. Во избежание больших потерь мощности фазы должны быть правильно соединены между собой с образованием замкнутого контура. При несовпадении фаз начнет расти нагрузка и падать мощность. Может произойти короткое замыкание.

Важно! Смотрите на фото, как выглядит упрощенный вид трансформатора.

Трансформатор — электромагнитный аппарат. Повышает либо понижает напряжение переменного тока. Он лишен подвижных частей. Значит, является статическим. По размерам бывает с трехэтажное здание либо миниатюрное, помещаемое в руку. В составе — сердечник и несколько обмоток с расположением на магнитопроводе. Хотя может содержать всего одну обмотку без сердечника.

При работе трансформатора срабатывает принцип электромагнитного взаимодействия. Переменный ток подается на первичную обмотку, меняет направление дважды за цикл. Значит, что вокруг обмотки образуется магнитное поле, но ежесекундно исчезает. Вторичная обмотка — проводник электромагнитного взаимодействия. Там же индуцируется напряжение.

Конечно, простому человеку сложно понять конструкцию, назначение прибора. Для познания можно просто разобрать, прозвонить, подключить или демонтировать в домашних условиях.

что это такое, принцип работы, разновидности, обмотка

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

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

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

Трансформатор.

Что такое трансформатор

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица характеристик трансформаторов по их основным типам.

Что такое силовой трансформатор

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

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

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

w = 50 / S.

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

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

Трансформаторы и их применение/

Трансформаторы и их применение

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

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

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

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

Так как P1=P2 и U1=kU2 , то R1=k2R2.

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

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

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

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

Трансформатор.

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

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

Режимы работы трансформатора

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

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

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

Режимы работы трансформатора.

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

Виды трансформаторов

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

Виды трансформаторов

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

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

Заключение

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

www.domasniyelektromaster.ru

www.td-automatika.ru

www.ivatv.narod.ru

www.etcenter.ru

www.www.joyta.ru

Предыдущая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Следующая

ТрансформаторыЧто такое трансформаторная подстанция

Трансформатор. Виды трансформаторов.

Назначение трансформатора и его виды. Обозначение на схеме

Трансформатор – один из самых распространённых электротехнических устройств, как в бытовой технике, так и в силовой электронике.

Назначение трансформатора заключается в преобразовании электрического тока одной величины в другую, большую, или меньшую.

В отношении трансформаторов стоит помнить одно простое правило: постоянный ток они не преобразуют! Основное их назначение — это преобразование переменного, импульсного и пульсирующего тока. Если подвести к трансформатору постоянный ток, то получится лишь раскалённый кусок провода…

На принципиальных схемах трансформатор изображают в виде двух или более катушек, между которыми проводят линию. Вот так.

Катушка под номером символизирует первичную обмотку. К ней подводится напряжение, которое необходимо преобразовать: понизить или повысить — смотря что требуется. Со вторичных обмоток ( и ) уже снимается пониженное или повышенное напряжение. Как видите, вторичных обмоток может быть несколько.

Вертикальная линия между первичной и вторичной обмоткой символизирует магнитный сердечник или по-другому, магнитопровод.

Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора чрезвычайно высок и в некоторых случаях может быть более 90%. Благодаря малым потерям при преобразовании энергии трансформатор и получил такое широкое применение в электронике.

Основные функции трансформатора, которые более востребованы в бытовой электронике две, это:

  • Понижение переменного напряжения электрической сети 110/127/220В до уровня в несколько десятков или единиц вольт (5 – 48 и более вольт). Связано это с тем, что большинство электронных приборов состоит из полупроводниковых компонентов – транзисторов, микросхем, процессоров, которые прекрасно работают при достаточно низком напряжении питания. Поэтому необходимо понижать напряжение до низких значений. Диапазон напряжения питания такой электроники как магнитолы, музыкальные центры, DVD – плееры, как правило, лежит в пределах 5 – 30 вольт. По этой причине понижающие трансформаторы заняли достойное место в бытовой электронике.

  • Гальваническая развязка электрической сети 220В от питающих цепей электроприборов. Понизить напряжение во многих случаях можно и без использования трансформаторов. Но к этому прибегают достаточно редко. Что самое главное при пользовании электроприбором? Конечно, безопасность!

    Гальваническая развязка от электросети снижает риск поражения электрическим током за счёт того, что первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга. При электрическом пробое фазовое напряжение сети не попадёт на вторичную обмотку, а, следовательно, и на весь электроприбор.

    Стоит отметить, что, например, автотрансформатор гальванически связан с сетью, так как его первичная и вторичная обмотки соединены между собой конструктивно. Этот момент необходимо учитывать при настройке, отладке и ремонте электронного оборудования, дабы обезопасить себя от поражения электрическим током.

Конструктивно трансформатор состоит из двух и более обмоток – первичной, та, что подключается к сети, и вторичной, которая подключается к нагрузке (электроприбору). Обмотки представляют собой катушки медного или алюминиевого провода в лаковой изоляции. Обе катушки плотно наматываются на изоляционный каркас, который закрепляют на магнитопровод – сердечник. Магнитопровод изготавливают из магнитного материала. Для низкочастотных трансформаторов материалом магнитопровода служит пермаллой, трансформаторная сталь. Для более высокочастотных – феррит.

Магнитопровод низкочастотных трансформаторов состоит из набора Ш, П или Г-образных пластин. Наверняка вы уже видели такие у пунктов приёма цветного металлолома . Магнитопровод из феррита, как правило, цельнотелый, монолитный. Вот так выглядит ферритовый магнитопровод от трансформатора гальванической развязки (ТГР) сварочного инвертора.

У высокочастотных маломощных трансформаторов роль сердечника может выполнять воздушная среда. Дело в том, что с ростом частоты преобразования габариты магнитопровода резко уменьшаются.

Если сравнить трансформатор лампового телевизора с тем, который установлен в современном полупроводниковом, то разница будет ощутима. Трансформатор лампового телевизора весит пару – тройку килограммов, в то время как высокочастотный трансформатор современного телевизора несколько десятков, либо сотен граммов. Выигрыш в габаритах и весе очевиден.

Уменьшение веса и габаритов трансформаторов достигается за счёт применения высокочастотных импульсных преобразователей, где трансформатор работает на частоте в 20 – 40 кГц, а не 50-60 герц, как в случае с обычным низкочастотным трансформатором. Увеличение рабочей частоты позволяет уменьшить размеры магнитопровода (сердечника), а также существенно снизить затраты на обмоточный провод, так как количество витков в обмотках высокочастотных трансформаторов невелико.

По конструктивному исполнению трансформаторы делят на несколько видов: стержневые, броневые и тороидальные (они же кольцевые). Стержневой вариант выглядит вот так.

Броневой же имеет боковые стержни без обмоток. Такая конструкция защищает от повреждений медные обмотки, но и затрудняет их охлаждение в процессе работы. Броневые трансформаторы наиболее распространены в электронике.

Наилучшими параметрами обладают тороидальные, или по-другому, кольцевые трансформаторы.

Их конструкция способствует хорошему охлаждению, а магнитный поток наиболее эффективно распределён вокруг обмоток, что уменьшает магнитный поток рассеяния и увеличивает КПД. Из-за магнитного потока рассеяния возникают потери, что снижает эффективность трансформатора. Наибольший поток рассеяния у броневых трансформаторов.

Мощность трансформатора зависит от размеров сердечника и рабочей частоты преобразования. Во многих случаях мощность низкочастотного трансформатора (работающего на частоте 50-60 Гц) можно определить не прибегая к сложным расчётам. Об этом я уже рассказывал.

Иногда на практике требуется определить выводы первичной и вторичной обмоток. Вот несколько советов, которые помогут разобраться, как это сделать.

Первичная обмотка понижающего трансформатора всегда будет намотана более тонким проводом, чем вторичная. Связано это с тем, что при понижении напряжения возможно увеличение тока во вторичной обмотке, следовательно, нужен провод большего сечения.

В случае повышающего трансформатора вторичная обмотка наматывается более тонким проводом, чем первичная, так как максимальный ток вторичной обмотки будет меньше тока первичной.

В этой взаимосвязи и заключается преобразование: увеличиваем напряжение – уменьшается ток, уменьшаем напряжение – увеличивается ток.

Развитие силовой электроники привело к появлению, так называемых, электронных трансформаторов. Сам по себе электронный трансформатор не является электротехнической деталью — это законченное электронное устройство, которое выполняет функцию преобразования переменного напряжения.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Что такое трансформатор? » Наука ABC

Вы когда-нибудь видели длинные линии электропередач в поездке по сельской местности? Эти линии обеспечивают электроэнергией наши дома и обычно рассчитаны на напряжение от 400 000 до 750 000 вольт. Вопрос в том, как такие высокие напряжения полезны для наших бытовых приборов, которые обычно работают от 110 и 240 вольт! Если бы вы попытались включить свой ноутбук или мобильный телефон напрямую от одной из линий электропередач, устройство тут же сгорело бы, так где и как это высокое напряжение преобразуется в более низкое? Вот где трансформатор вступает в игру и играет свою ключевую роль.Теперь давайте сначала попробуем немного больше узнать о высоковольтных системах питания, прежде чем мы перейдем к пониманию трансформатора.

Высоковольтные системы

Один логичный вопрос, который может возникнуть: почему линии электропередач не передают только 125-240 вольт? Чтобы объяснить это, мы должны сначала понять, как ведет себя электричество, когда оно проходит определенное расстояние. Когда электричество течет по металлическому проводу, электроны несут с собой определенное количество энергии. Когда он проходит через провод, электроны теряют часть энергии, которую они несут, из-за сопротивления электрона.Вот почему провода так сильно нагреваются, когда по ним проходит электричество. Получается, что чем выше напряжение электричества, которое вы используете, и чем меньше сила тока, тем меньше энергии тратится впустую. Таким образом, электричество, поступающее от электростанций, передается по проводам при чрезвычайно высоком напряжении для экономии энергии.

Трансформаторы издают несколько разный жужжащий звук в зависимости от того, работают ли они на частоте 50 или 60 Гц. (Фото: Flicker)

Однако есть и другая причина.Промышленное оборудование имеет машины большого размера, которые потребляют энергию в огромных количествах. Энергия, потребляемая прибором, прямо пропорциональна потребляемому им напряжению. Эти энергоемкие машины могут потреблять от 10 000 до 30 000 вольт. Небольшим предприятиям могут потребоваться источники питания всего на 400 вольт или около того. Проще говоря, разные слои общества имеют разные потребности в энергопотреблении. Имеет смысл поставлять высоковольтное электричество с электростанции, а затем преобразовывать его в более низкое напряжение, когда оно достигает различных пунктов назначения.

Трансформатор

Трансформатор может быть статическим электрическим устройством, которое передает электрическую энергию между двумя или более цепями. Трансформатор также основан на очень фундаментальном законе электромагнетизма, а именно на том, что, когда флуктуирующий электрический ток течет по проводу, он генерирует вокруг себя магнитный поток. Сила плотности магнитного потока напрямую связана с величиной электрического тока. Следовательно, чем выше ток, тем сильнее магнитное поле.Существует интересное явление, связанное с тем, как ведет себя электричество. Когда магнитное поле индуцируется вокруг провода, оно генерирует электрический ток в проводе, поэтому, если мы поместим вторую катушку провода рядом с первой и направим в первую катушку флуктуирующий электрический ток, мы сможем создать электрический ток во втором проводе. Здесь мы пропустили электрический ток через пространство от одного витка провода к другому. Это называется электромагнитной индукцией, поскольку ток в первой катушке вызывает (или «индуцирует») ток во второй катушке.

(Фото: Eviatar Bach/Wikimedia Commons)

Чтобы сделать катушку из проволоки, мы просто скручиваем проволоку в витки. Если вторая катушка имеет то же число витков, что и первая катушка, электрический ток во второй катушке будет практически такой же величины, как и в первой катушке. Однако интересный аспект трансформаторов заключается в том, что если у нас больше или меньше витков во второй катушке, мы можем сделать вторичный ток и напряжение больше или меньше, чем первичный ток и напряжение.Важно понимать, что электрический ток должен колебаться. Другими словами, электрический ток должен быть переменным током (AC), когда речь идет о трансформаторах. Трансформаторы не работают с установившимся током или постоянным током (DC).

Повышающие и понижающие трансформаторы

Если во второй катушке вдвое меньше витков, чем в первой, вторичное напряжение будет вдвое меньше первичного напряжения; если вторая катушка имеет одну десятую числа витков, она имеет одну десятую напряжения.Как правило, понижающий трансформатор имеет 1000 витков в первичной обмотке и 100 витков во вторичной обмотке. Это уменьшит напряжение в 10 раз, но одновременно умножит ток в 10 раз. Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока. Вы можете видеть, что в трансформаторе мощность во вторичной обмотке теоретически такая же, как мощность в первичной обмотке, но во всех практических, реальных условиях есть некоторая потеря мощности между первичной и вторичной обмотками. часть магнитного потока уходит из сердечника, часть энергии теряется из-за нагрева сердечника и т.д.

В случае повышающего трансформатора вторичные обмотки содержат огромное количество витков по сравнению с первичными обмотками. Эти трансформаторы обычно имеют очень большой коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации можно определить как отношение числа вторичных обмоток к числу первичных обмоток. Эти трансформаторы используются в ситуациях, когда значение напряжения, создаваемого при выработке энергии, увеличивается и подготавливается к передаче энергии на большие расстояния. Это значение тока нецелесообразно для передачи энергии и должно уменьшаться из-за потерь мощности при передаче (R × I*I, где R означает сопротивление, а I – ток).Передача энергии на большие расстояния была бы невозможна без трансформаторов, и теперь вы знаете немного больше о том, как трансформаторы играют ключевую роль в нашей повседневной электрической жизни!

Аддитивная и вычитающая полярность – Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Все дело в мгновенной полярности!

Полярность в цепи переменного тока постоянно меняет направление и величину. Когда мы говорим о полярности трансформатора, мы имеем в виду мгновенную полярность.

Обмотки высокого напряжения всегда обозначаются как H 1 и H 2 . Обмотки низкого напряжения всегда обозначаются X 1 и X 2 . Если взять мгновенную полярность, H 1 и X 1 всегда будут иметь одинаковую полярность.

Трансформаторы

упоминаются как имеющие либо добавочную полярность , либо вычитающую полярность . Это относится к относительному положению клемм высокого напряжения по отношению к клеммам низкого напряжения, когда они выводятся из корпуса трансформатора.Наблюдая за трансформатором со стороны, откуда выведены клеммы низкого напряжения, H 1 всегда находится с левой стороны трансформатора, как показано на рис. 4. Тогда:

  • Если клемма X 1  находится прямо напротив клеммы H 1  , трансформатор имеет вычитающую полярность.
  • Если клемма X 1 расположена по диагонали от клеммы H 1 , трансформатор имеет аддитивную полярность.
Рисунок 4. Аддитивная и вычитающая полярность

Иногда необходимо определить полярность трансформатора (например, стерлась маркировка).

Проверка вольтметра переменного тока

  1. Определите, какие отведения являются Н-отведениями, а какие Х-отведениями. Это можно сделать из калибра и изоляции обмоток. Высокое напряжение (H), более тонкий провод, более толстая изоляция. Низкое напряжение (X), более толстый провод, более тонкая изоляция.
  2. Выберите одну клемму обмоток H и обозначьте ее как H 1 .Другой терминал будет H 2 (Спасибо Капитану Очевидность!).
  3. Установите перемычку между H 1 и соседней клеммой X.
  4. Подайте напряжение на силовую сторону трансформатора. Чтобы быть в безопасности, держите значение относительно низким.
  5. Поместите вольтметр между H 2 и другой клеммой X. Если вольтметр имеет вычитающую полярность, вольтметр будет считывать разницу между напряжением на стороне высокого напряжения и напряжением на стороне низкого напряжения. Если трансформатор имеет аддитивную полярность, вольтметр покажет сумму напряжения на стороне высокого напряжения и напряжения на стороне низкого напряжения.

 

Рис. 5. Проверка вольтметра переменного тока

Итого:

  • Используя соотношение витков, мы можем поставить на первичку меньшее напряжение, чем номинальное.
  • Установите перемычку с одного провода H на вывод X.
  • Считайте, что напряжение на двух проводах не перескочило.
  • Если напряжение представляет собой сумму первичного и вторичного напряжения, то трансформатор является аддитивным.
  • Если напряжение есть разность первички и вторички, то трансформатор вычитающий.

13 Различные типы трансформаторов

Возможно, вы сознательно или неосознанно сталкивались с различными типами трансформаторов в своей повседневной жизни. В этой статье показаны различные типы трансформаторов. Прежде чем приступить к классификации, кратко расскажем об основном принципе работы трансформаторов.

Трансформаторы — это устройства, используемые для передачи энергии между двумя цепями переменного тока. Он работает по закону электромагнитной индукции Фарадея. Во всех трансформаторах, кроме автотрансформаторов, электрическая мощность передается от одной цепи к другой за счет создаваемого общего магнитного поля.

Когда переменный ток подается на вход трансформатора, он создает магнитное поле. Из-за синусоидального характера источника переменного тока создаваемое магнитное поле должно меняться. Когда это переменное магнитное поле пересекает катушку на выходной стороне трансформатора, в ней индуцируется ЭДС. Нажмите, чтобы узнать больше о принципе работы электрического трансформатора. В этой статье кратко описаны различные типы трансформаторов.

Типы трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать по нескольким признакам.В этой статье мы классифицировали их в зависимости от их применения. Ниже приведены различные типы трансформаторов .

Помимо типов трансформаторов, упомянутых выше, существуют различные другие типы трансформаторов, такие как радиочастотные трансформаторы, звуковые трансформаторы, полупроводниковые трансформаторы и т. д., которые не обсуждаются в этом разделе.

Силовой трансформатор с

Трансформаторы, которые используются на генерирующих станциях для повышения вырабатываемого напряжения, обычно называются силовыми трансформаторами.Эти трансформаторы обычно имеют номинальную мощность выше 500 кВА и находятся между генератором и распределительными цепями. Эти трансформаторы также известны как повышающие трансформаторы. Их конструкция зависит от рейтинга и места установки. Для наружного использования они обычно масляные, тогда как для силовых трансформаторов, предназначенных для использования внутри помещений, в основном используются сухие трансформаторы.

В зависимости от номинальной мощности кВА силовые трансформаторы подразделяются на трансформаторы малой мощности: от 500 до 7500 кВА, трансформаторы средней мощности: от 7500 кВА до 100 МВА и трансформаторы большой мощности: свыше 100 МВА.Трансформаторы средней и большой мощности оснащены дополнительными устройствами для охлаждения, устройствами переключения ответвлений и реле Бухгольца для защиты от внутренних повреждений. Кроме того, на всех силовых трансформаторах имеется маслорасширительный бак. Приведенное выше изображение силового трансформатора наружного типа может быть вам знакомо.

Распределительный трансформатор с

Распределительные трансформаторы выполняют ту же работу по доставке электроэнергии потребителям при требуемом уровне напряжения.Трансформаторы этого типа являются понижающими трансформаторами, что означает, что их функция заключается в снижении подаваемого напряжения до более низких уровней, чтобы удовлетворить требования потребителей или центров нагрузки. Несмотря на то, что промышленные стандарты ограничивают мощность распределительных трансформаторов до 500 кВА, производятся и более высокие мощности.

Конструктивные особенности этих трансформаторов аналогичны силовым трансформаторам, но иногда отсутствуют реле Бухгольца, маслорасширитель и устройства охлаждения.Распределительные трансформаторы доступны как в однофазном, так и в трехфазном исполнении.

Измерительный трансформатор с

Измерительные трансформаторы используются для обеспечения изоляции между цепями высокого напряжения или сильного тока и измерительными, а также защитными устройствами. Измерительные трансформаторы подразделяются на Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения (PT) и трансформаторы тока (CT).

Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения используются для понижения напряжения системы до более низких уровней, чтобы можно было подключить измерительный прибор.Их нельзя использовать для подачи необработанной мощности на нагрузку. Они используются с вольтметром, ваттметром, измерителем коэффициента мощности, частотомером, синхроноскопами, цепями отключения автоматического выключателя и т. Д. Первичная сторона трансформатора подключена к цепи высокого напряжения, а прибор или другие цепи подключены к вторичной обмотке. Любое количество приборов может быть подключено к вторичной обмотке до тех пор, пока общий импеданс не превысит номинальную нагрузку ПТ.

 Трансформатор тока

Как и трансформаторы напряжения, трансформаторы тока или трансформаторы тока используются для изоляции измерительных и сенсорных устройств от сильноточных цепей.Первичная часть ТТ подключается последовательно в контролируемой цепи, а цепи защиты и измерительные устройства подключаются к его вторичной обмотке. Физические аспекты и соединения могут варьироваться от одного трансформатора тока к другому в зависимости от его типа.

Трансформаторы тока в основном делятся на два типа: ТТ стержневого типа и ТТ кольцевого типа в зависимости от их конструкции. Как указано выше, ТТ стержневого типа пропускает полный ток через свою первичную обмотку, тогда как ТТ кольцевого типа устанавливаются над токоведущими проводниками.

Трансформатор сухого типа

Трансформатор сухого типа – это трансформатор, который не содержит жидкой среды, окружающей его обмотки. Изолирующей средой, окружающей обмотку, является газ или сухой компаунд. По сравнению с масляными трансформаторы сухие легче и негорючие. Обмотки покрыты смолой или лаком для защиты от неблагоприятных условий окружающей среды. Они подходят как для внутреннего, так и для наружного применения, но рекомендуются только для сухих условий окружающей среды.Некоторые из них также оборудованы принудительным охлаждением. Они рассчитаны на мощность до 30 МВА или 30000 кВА. Для их установки требуется гораздо меньше места, чем для масляных трансформаторов.

Масляные трансформаторы

Все силовые и распределительные трансформаторы, кроме сухих, являются масляными трансформаторами. Как обсуждалось ранее, сердечник и обмотки этих трансформаторов полностью погружены в масло. Трансформаторное масло обеспечивает лучшую изоляцию и охлаждает сердечник и обмотку.

Изолирующий трансформатор

Изолирующий трансформатор — это тип трансформатора, который используется для изоляции устройства или цепи от источника питания. Он обеспечивает гальваническую развязку устройства. Он имеет соотношение витков 1:1, что означает, что первичная и вторичная обмотки изолирующего трансформатора содержат одинаковое количество обмоток. Он способен уменьшать постоянную составляющую сигнала от одной цепи к другой. Этот тип трансформаторов можно найти в источниках питания постоянного тока и цепях связи.

Трансформатор постоянного напряжения

Трансформаторы постоянного напряжения или CVT в основном используются в качестве устройства для снижения шума. Это выходной трансформатор постоянного напряжения, что означает, что большие изменения входного напряжения приводят к очень небольшим изменениям выходного напряжения. Эти трансформаторы основаны на насыщении ферромагнитным материалом и феррорезонансе. Бесступенчатые вариаторы способны снижать провалы напряжения и широко используются в источниках питания постоянного тока, контакторах, реле, электромагнитных клапанах, импульсных источниках питания и схемах ПЛК (программируемый логический контроллер).Возможность регулирования выходного напряжения трансформатора постоянного напряжения определяется пусковым и установившимся рабочими токами подключенной нагрузки. Вариаторы работают на низком напряжении (макс. 260 В) и доступны до номинала 1500 ВА.

Фазосдвигающий трансформатор с

Фазосдвигающие трансформаторы (PST) используются для повышения эффективности передачи мощности в сетях переменного тока. PST создает фазовый сдвиг между первичной и вторичной сторонами. Этот фазовый сдвиг влияет на протекание тока по цепи.Он также известен как квадратурный усилитель. Квадратурный усилитель состоит из двух отдельных трансформаторов. Один из них подключается последовательно к основной цепи, а другой – поперек фаз. Затем выход шунтирующего трансформатора подается на вход последовательного трансформатора. Величину напряжения и фазовый сдвиг можно регулировать, меняя отводы на вторичной обмотке шунтирующего трансформатора.

Ступенчатые регуляторы напряжения

Поддержание уровня напряжения в допустимых пределах необходимо для поддержания качества электроэнергии.Ступенчатый регулятор напряжения является одним из таких устройств, которое удерживает величину напряжения в определенных пределах. Он состоит из автотрансформатора, переключателя ответвлений и схемы управления для автоматического переключения ответвлений. Ступенчатые регуляторы могут использоваться в однофазной, трехфазной или любой одной фазе трехфазной системы, соединенной звездой или треугольником.

Автотрансформатор с

Автотрансформатор представляет собой однообмоточный трансформатор. Он состоит из одной обмотки, которая действует как первичная обмотка и вторичная обмотка.Передача энергии между первичной и вторичной сторонами автотрансформатора происходит в основном за счет проводимости, а небольшое количество энергии передается за счет индукции. Их преимущество перед двухобмоточными трансформаторами заключается в том, что при той же номинальной мощности автотрансформаторам требуется меньшее количество медных проводников для обмоток. Кроме того, он имеет меньшие потери и более высокий КПД, чем обычные трансформаторы.

Автотрансформаторы широко используются в качестве пускателей двигателей переменного тока и в лабораториях для непрерывного изменения напряжения.Они доступны для однофазных и трехфазных цепей. Трехфазные трансформаторы имеют по три отдельные обмотки на каждую фазу. Автотрансформаторы коммерчески известны как вариаторы и доступны до 2 МВА.

Заземляющий трансформатор с

В распределительных трансформаторах со вторичной обмоткой, соединенной треугольником, или незаземленной вторичной обмоткой по схеме звезда, заземляющий трансформатор используется для обеспечения пути заземления или нейтрали. Это может помочь уменьшить скачки напряжения при повторных замыканиях на землю.

Тороидальный трансформатор

Это небольшие трансформаторы, находящиеся внутри электронных печатных плат, особенно в источниках питания, усилителях, телевизорах, радиоприемниках, инверторах и т. д. Они изготавливаются путем намотки проволоки на ферромагнитные сердечники в форме пончиков.

Типы трансформаторов не ограничиваются указанными выше. Есть несколько других типов трансформаторов, которые производятся для конкретного применения.

Основы трансформаторов — Трансформаторы — Основы электроники

Трансформаторы

Трансформатор представляет собой устройство, передающее электрическую энергию от одного цепь к другой за счет электромагнитной индукции.Электрическая энергия всегда передается без изменения частоты, но может включать изменения амплитуд напряжения и тока. Потому что работает трансформатор по принципу электромагнитной индукции, он должен использоваться с входное напряжение источника, изменяющееся во времени. Есть много видов власти которые подходят под это описание; для простоты объяснения и понимания, Действие трансформатора будет объяснено с использованием синусоидального переменного напряжения в качестве источник ввода.

Компоненты трансформатора

В своей основной форме трансформатор состоит из:

  • Первичная обмотка (катушка), которая получает энергию от источника переменного тока.
  • Вторичная обмотка (катушка), которая получает энергию от первичной обмотки и подает ее на нагрузку.
  • Сердечник, обеспечивающий путь для магнитных линий потока.

Первичная и вторичная катушки намотаны на материал сердечника определенного типа. В некоторых случаях витки проволоки наматывают на цилиндрическую или прямоугольную немагнитная форма. По сути, материал сердечника — воздух, а трансформатор — называемый трансформатором с воздушным сердечником . Трансформаторы, используемые на низких частотах, такие как 50 и 60 Гц, требуют сердечника из магнитного материала с низким магнитным сопротивлением, обычно железо.Этот тип трансформатора называется трансформатором с железным сердечником .

Схематические символы для трансформаторов

На рисунке ниже показаны типовые схематические обозначения трансформаторов. Символ для трансформатор с воздушным сердечником показан на виде А. Части В и С на рисунке показывают трансформаторы с железным сердечником. Полосы между катушками используются для обозначения железное ядро. Часто к трансформатору делают дополнительные подключения. обмотки в точках, отличных от концов обмоток.Эти дополнительные соединения называются отводами . Когда кран подключен к центру обмотки, он называется центральным отводом . Вид C на рисунке ниже показывает схематическое изображение трансформатора с железным сердечником с центральным отводом.

Схематические обозначения различных типов трансформаторов.


Действие трансформатора без нагрузки

На рисунке ниже показан трансформатор с воздушным сердечником. Первичная обмотка подключен к источнику синусоидального переменного напряжения.Напряжение источника управляет ток через первичную обмотку и, будучи синусоидальным, подвергается непрерывному изменяется по величине и направлению. Магнитное поле (поток) накапливается (расширяется) и сжимается (сжимается) вокруг первичной обмотки. Изменяющееся магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, режет вторичную. обмотка. Наведенное напряжение (ЭДС) возникает в первичная и вторичная обмотки изменяющимся магнитным полем. Первичное индуцированное напряжение немного меньше чем напряжение источника, и они противоположны по полярности друг другу.Небольшая разница между напряжением источника и первичным наведенным напряжение достаточно велико, чтобы обеспечить протекание небольшого первичного тока, называется намагниченностью , или возбуждением , током , когда вторичка не подключена к нагрузке.

Трансформатор без нагрузки.

Величина тока возбуждения определяется тремя факторами: (1) величина напряжения источника, (2) сопротивление провода первичной катушки и потери в сердечнике, и (3) реактивное сопротивление первичной обмотки, которое зависит от частоты возбуждающего тока.Эти два последних фактора управляется трансформаторной конструкцией.

Ток возбуждения выполняет две функции:

  1. Большая часть энергии возбуждения используется для поддержания магнитного поля основной.
  2. Небольшое количество энергии используется для преодоления сопротивления провода и потери в сердечнике, которые рассеиваются в виде тепла (потери мощности).

Взаимосвязь первичной и вторичной фаз

Вторичное напряжение трансформатора может быть синфазным или в противофазе с первичным напряжением.Это зависит от направления в котором намотаны обмотки и расположение соединений во внешнюю цепь (нагрузку). Проще говоря, это означает, что два напряжения могут подниматься и опускаться вместе, или одно может подниматься, пока другое падает.

Трансформаторы, у которых вторичное напряжение совпадает по фазе с первичные называются трансформаторами с одинаковой обмоткой , а те в которых напряжения сдвинуты по фазе на 180 градусов, называются Трансформаторы разнообмоточные .

Точки используются для обозначения точек на условном обозначении трансформатора. которые имеют одинаковую мгновенную полярность (точки, находящиеся в фазе).

Использование точек, указывающих фазу, показано на рисунке ниже. В части (А) на рисунке первичная и вторичная обмотки намотаны сверху вниз по часовой стрелке, если смотреть сверху на обмотки. При построении таким образом верхний вывод первичного и верхнего Провод вторичной обмотки имеет ту же полярность, что и .На это указывает точки на символе трансформатора. Отсутствие фазовых точек указывает на изменение полярности.

Мгновенная полярность зависит от направления намотки.

Часть (B) рисунка иллюстрирует трансформатор, в котором первичная и вторичные намотаны в противоположных направлениях. Если смотреть сверху обмотки, первичная обмотка намотана по часовой стрелке сверху вниз. внизу, а вторичка намотана против часовой стрелки. Обратите внимание, что верхние отведения первичного и вторичного каналов имеют 90 232 напротив 90 233. полярности.На это указывают точки, расположенные на противоположных концах. символ трансформатора. Таким образом, полярность напряжения на клеммы вторичной обмотки трансформатора зависит от направления в вторичка намотана относительно первичной.

Коэффициент сцепления

Коэффициент связи трансформатора зависит от часть всех силовых линий, пересекающая как первичную, так и вторичную обмотки. В идеале все линии потока, генерируемые первичной обмоткой, должны пересекать вторичную обмотку. и все линии потока, генерируемого вторичной обмоткой, должны пересекать начальный.Тогда коэффициент связи будет равен единице (единице), а максимальный энергия будет передаваться от первичного к вторичному. В практичных силовых трансформаторах используются сердечники из кремнистой стали с высокой проницаемостью. и близкое расстояние между обмотками, чтобы обеспечить высокий коэффициент муфты.

Линии потока, создаваемые одной обмоткой, которые не связаны с другой обмотки называются поток рассеяния . Поскольку поток рассеяния, создаваемый первичка не режет вторичку, она не может индуцировать напряжение в вторичное.Следовательно, индуцированное во вторичной обмотке напряжение меньше чем это было бы, если бы потока рассеяния не существовало. Поскольку эффект потока рассеяния, чтобы снизить напряжение, наведенное во вторичной обмотке, эффект можно воспроизвести, предположив, что индуктор подключен последовательно с первичкой. Индуктивность рассеяния этой серии Предполагается, что часть приложенного напряжения падает, оставляя меньшее напряжение по первичке.

Обороты и коэффициенты напряжения

Суммарное напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке трансформатор определяется в основном коэффициентом числа витков в первичной к числу витков во вторичной, а по величина напряжения, подаваемого на первичку.См. рисунок ниже. Часть (А) на рисунке изображен трансформатор, первичная обмотка которого состоит из десяти витков провода, вторичная обмотка которого состоит из одного витка провода. Знаешь что по мере того, как линии потока, создаваемые первичным устройством, расширяются и сжимаются, они вырезали оба десять витков первички и один виток вторичное. Так как длина провода во вторичной обмотке примерно такой же, как длина провода в каждом Включите первичную обмотку, напряжение (ЭДС), индуцированное во вторичной обмотке, будет такое же, как напряжение (ЭДС), индуцированное в каждом витке первичной обмотки 90 268 .Это означает, что при подаче напряжения на первичную обмотку 10 вольт, встречная ЭДС в первичке почти 10 вольт. Таким образом, каждый ход в первичная обмотка будет иметь наведенную встречную ЭДС, равную примерно одной десятой общее приложенное напряжение, или один вольт. Поскольку одни и те же линии потока пересекают витков как во вторичном, так и в первичном, каждый виток будет иметь в нем индуцируется ЭДС в один вольт. Трансформатор в части (А) рисунок ниже имеет только один виток во вторичной обмотке, поэтому ЭДС на вторичка — один вольт.

Обороты трансформатора и коэффициенты напряжения.

Трансформатор, представленный в части (B) на рисунке выше, имеет десятивитковую обмотку. первичный и двухвитковый вторичный. Поскольку поток индуцирует один вольт на очередь, общее напряжение на вторичной обмотке равно двум вольтам. Уведомление что вольты на виток одинаковы как для первичной, так и для вторичной обмотки. обмотки. Поскольку встречная ЭДС в первичке равна (или почти) приложенного напряжения, пропорция может быть установлена, чтобы выразить значение напряжение, индуцированное с точки зрения напряжения, приложенного к первичной и количество витков в каждой обмотке.Эта пропорция также показывает соотношение между числом витков в каждой обмотке и напряжение на каждой обмотке. Эта пропорция выражается уравнение

где

N p — количество витков в первичной обмотке
В p — напряжение на первичной обмотке
В с — напряжение на вторичной обмотке
N во вторичном

Обратите внимание, что уравнение показывает, что отношение вторичного напряжения к первичному напряжению равно отношению вторичных витков к первичному повороты.Уравнение можно записать как

Следующие формулы выводятся из приведенного выше уравнения:

Если известны любые три из величин в приведенных выше формулах, четвертая величина может быть вычислена.

Пример
Трансформатор имеет 200 витков на первичной обмотке, 50 витков на вторичной обмотке и 120 витков на вольт, подаваемых на первичную обмотку ( В р ). Какое напряжение через вторичный ( V s )?

Решение:

Трансформатор в приведенной выше задаче имеет меньше витков во вторичной обмотке, чем в первичке.В результате напряжение на вторичной обмотке меньше. чем на первичке. Трансформатор, в котором напряжение на на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной называемый понижающим трансформатором . Соотношение шага вниз четыре к одному трансформатор пишется как 4:1. Трансформатор с меньшим количеством витков первичном, чем во вторичном, будет создавать большее напряжение на вторичного, чем напряжение, приложенное к первичному. трансформатор в котором напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение применяемый к первичной обмотке, называется повышающим трансформатором .Соотношение повышающего трансформатора «один на четыре» следует записать как 1:4. Уведомление в двух соотношениях номинал первичной обмотки всегда указывается первым.

Эффект нагрузки

Когда сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке (рисунок ниже), напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, вызывает протекание тока во вторичной обмотке. Этот ток создает магнитное поле вокруг вторичный (показанный пунктирными линиями), который находится в оппозиции к потоку поле о первичном (закон Ленца).Таким образом, поток о вторичном аннулирует часть потока о первичном. Суммарный поток в ядре трансформатор является общим как для первичной, так и для вторичной обмотки. При меньшем потоке, окружающем обмотки, первичная и вторичная индуктивность напряжения снижаются. Снижение первичного индуцированного напряжения увеличивает разницу между напряжением источника и первичным наведенным напряжением, тем самым позволяя протекать большему первичному току. Дополнительный ток в первичной обмотке генерирует больше линий потока, почти восстанавливая первоначальное число общих линий потока.

Простой трансформатор, показывающий соотношение потоков первичной и вторичной обмотки.


Обороты и коэффициенты тока

Количество линий потока, развивающихся в ядре, пропорционально сила намагничивания (в ампер-витках) первичной и вторичной обмоток. Ампер ( I × N ) является мерой магнитодвижущей силы. сила; определяется как магнитодвижущая сила, развиваемая одним ампер тока, протекающего по катушке с одним витком.Поток, существующий в сердечник трансформатора окружает как первичную, так и вторичную обмотки. Поскольку поток одинаков для обеих обмоток, ампер-витки в обеих обмотках первичная и вторичная обмотки должны быть одинаковыми.

Следовательно:

где

I p N p — ампер-витки в первичной обмотке

Разделив обе части уравнения на I p N s , вы получаете:

С

тогда

где

V P — Напряжение, примененное к первичному

7 V S — Напряжение через вторичный

7 I P — Ток в первичном
I S — Ток во вторичном

Обратите внимание, что уравнения показывают, что коэффициент текущей ликвидности является обратным отношение витков и отношение напряжения.Это означает, что трансформатор, имеющий меньше витков во вторичной обмотке, чем в первичной, приведет к понижению напряжение, но увеличит ток.

Пример:
Трансформатор имеет отношение напряжения 6:1. Найдите ток в вторичный, если ток в первичном 200 мА.

Решение:

Транспонирование для I s :

Замена:

В приведенном выше примере показано, что хотя напряжение на вторичной обмотке составляет одну шестую напряжения на первичной обмотке, ток во вторичной в шесть раз больше тока в первичной обмотке.

На приведенные выше уравнения можно посмотреть с другой точки зрения. Выражение

называется коэффициентом трансформации витков и может быть выражен как единый фактор. Помните, соотношение оборотов указывает сумму на трансформатор увеличивает или уменьшает приложенное напряжение к первичке. Например, если вторичная обмотка трансформатора имеет в два раза больше витков, чем в первичной обмотке, индуцированное напряжение во вторичной обмотке будет в два раза больше напряжения на первичной обмотке.Если во вторичной обмотке вдвое меньше витков, чем в первичной, то напряжение на вторичной обмотке будет половина напряжения на первичной. Однако коэффициент витков и коэффициент тока трансформатора имеют обратное отношение. Таким образом, повышающий трансформатор 1:2 будет иметь половину ток во вторичке как в первичке. Понижающий трансформатор 2:1. ток во вторичной обмотке будет в два раза больше, чем в первичной.

Соотношение мощностей между первичной и вторичной обмотками

Как только что было объяснено, коэффициент трансформации трансформатора влияет на ток. а также напряжение.Если напряжение во вторичной обмотке удвоится, ток на вторичке вдвое меньше. И наоборот, если напряжение уменьшается вдвое в во вторичной обмотке ток удваивается. Таким образом, вся мощность, подводимая к первичной обмотке источником, также передается к нагрузке вторичным (минус мощность, потребляемая вторичным трансформатора в виде потерь). Обратитесь снова к трансформатору проиллюстрировано на рисунке выше. Соотношение оборотов 10:1. Если вход на первичку 0,1 А при 300 В, мощность в первичная P = В × I = 30 Вт.Если Трансформатор потерь не имеет, на вторичку подается 30 Вт. Вторичная обмотка понижает напряжение до 30 В и увеличивает ток. до 1 А. Таким образом, мощность, отдаваемая в нагрузку вторичной обмоткой, равна P = В × I = 30 В × 1 А = 30 Вт.

Важно помнить, что за исключением мощности потребляется внутри трансформатора, вся мощность передается на первичную источником будет доставлено в нагрузку.

Как формула:

где

P s — мощность, отдаваемая в нагрузку от вторичной обмотки
P p — мощность, отдаваемая в первичную от источника
P L — потери мощности в трансформаторе

Что такое автотрансформатор? Полный информационный справочник

В этом уроке мы узнаем об автотрансформаторах.Это полное руководство по теории и конструкции автотрансформатора, его коэффициентам полезного действия, электрическим символам, технике пуска, мерам защиты, преимуществам, недостаткам, применению и многому другому.

Введение

Трансформаторы — электромагнитные устройства, передающие электрическую энергию из одной цепи в другую по принципу взаимной индукции. Взаимная индукция — это связь индуктивностей их взаимными магнитными полями. Например, в однофазном трансформаторе есть две катушки, первичная и вторичная.

Первичная катушка получает питание от любого источника электроэнергии, такого как генератор переменного тока. Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Эта вторичная катушка будет подключена к нагрузке и соответственно получит питание.

Трансформаторы

используются для повышения напряжения до более высокого уровня и называются повышающими трансформаторами. Точно так же трансформаторы снижают напряжение до более низкого уровня, и они называются понижающими трансформаторами.

НАВЕРХ

Что такое автотрансформатор?

Как указано выше, обычный трансформатор будет иметь две обмотки, которые физически разделены, но магнитно связаны друг с другом с помощью магнитного сердечника. Поскольку они изолированы отдельно, их называют первичной обмоткой, на которую подается напряжение от источника, и вторичной обмоткой, передающей на выходную нагрузку.

А вот трансформатор, в котором будет только одна обмотка, общая и для первичной, и для вторичной, называется автотрансформатором.Термин Auto здесь означает, что изменения входного напряжения могут быть автоматически улучшены или уменьшены с использованием одной обмотки.

Автотрансформаторы

используются в приложениях, где не требуется электрическая изоляция между входной и выходной обмотками. Они популярны для промышленной автоматизации и морских применений.

НАВЕРХ

Теория и конструкция автотрансформатора

В автотрансформаторе часть энергии передается индукцией, а остальная часть — теплопроводностью.Существует три типа автотрансформаторов: повышающие, понижающие и регулируемые автотрансформаторы, которые могут повышать или понижать напряжение.

Переменные автотрансформаторы используются в лаборатории и промышленности для обеспечения широкого диапазона напряжений переменного тока от одного источника. На приведенных выше рисунках показаны повышающие и понижающие автотрансформаторы.

На приведенных выше рисунках первая обмотка показана аддитивным образом соединенной со вторичной обмоткой. Теперь соотношение между напряжением на первой обмотке и напряжением на второй обмотке определяется коэффициентом трансформации трансформатора.

Однако напряжение на выходе всего трансформатора представляет собой сумму напряжения на первой обмотке и напряжения на второй обмотке. Первая обмотка здесь называется общей обмоткой, потому что ее напряжение появляется с обеих сторон трансформатора. Малая обмотка называется последовательной, потому что она включена последовательно с общей обмоткой.

Соотношение напряжений в автотрансформаторе, как показано на рисунке (а) выше, определяется как

В₂= В c + В se

                                      Но,

V c / V se = N c / N se  

===> V₂ = V c + (N c /N se ) * V c ;

                                     Но,

В₁ = В с  

===> V₂ = V₁ + (N c /N se ) * V1 = ((N c + N se )/ N se ) * V₁;

Текущее соотношение между двумя сторонами в автотрансформаторе, как показано на рисунке выше (а), определяется как

I₁ = I c + I se

                                      Но,

I c = (N se /N c ) * I se

===>  I₁ = I se + (N se /N c ) * I se

                                    Но,

I₂ = I se

===> I₁ = I₂ * (1 + (N se /N c ))

Интересно отметить, что не вся мощность, проходящая от первичной обмотки к вторичной в автотрансформаторе, проходит через обмотки.В результате, если обычный трансформатор снова подключить как автотрансформатор, он может выдерживать гораздо большую мощность, чем изначально рассчитано. Обратите внимание, что входная полная мощность автотрансформатора равна

.

S в = V₁I₁;

, а выходная полная мощность определяется выражением

.

S из = V₂I₂.

Легко показать, что полная мощность на входе равна полной мощности на выходе, так что

S в  = S вых =S IO

Здесь S IO определяется как входная и выходная полная мощность трансформатора.Соотношение между мощностью, поступающей на первичную обмотку трансформатора, и фактическими обмотками можно найти по формуле

.

S w =V c I c = V SE * I SE

S w =V₁ * (I₁-I₂)

S w =V₁I₁ – V₁I₂

S w = S IO  * N se / (N se + N c )

Для лучшего понимания рассмотрим пример.

Автотрансформатор мощностью 500 кВА, соединяющий линию 110 кВ с линией 138 кВ, поэтому отношение N c /N se будет 110/28. Теперь, используя полученную формулу мощности обмотки и полной мощности, мы можем рассчитать фактическую мощность, проходящую через обмотки.

S w = S io x N se / (N se + N c )

S w = (5000) x 28/(28+110) = 1015 кВА

Это означает, что фактическая мощность обмотки составляет всего 1015 кВА, но этот автотрансформатор может выдерживать мощность 5000 кВА, что означает, что автотрансформатор может выдерживать в 5 раз большую мощность и в 5 раз меньше, чем обычный двухобмоточный трансформатор.

Это означает, что мы должны спроектировать и выбрать медный провод только для мощности до 1015 кВА. Если у нас рабочее напряжение 220, то полный ток будет

.

Полный ток = 1015 кВА/220 = 1015 x 1000/220 = 4613,63 А.

Мы можем выбрать медную проволоку из таблицы размеров проводов SWG или AWG для правильной плотности тока.

Автотрансформатор также может иметь более одной точки отвода. Автотрансформаторы могут использоваться для обеспечения различных точек напряжения вдоль его обмотки.

НАВЕРХ

Автотрансформатор с несколькими точками подключения

В следующей таблице поясняются различные типы автотрансформаторов в зависимости от их подключения:

НАВЕРХ

Символы автотрансформатора

Символ однофазного автотрансформатора

Символ трехфазного автотрансформатора

 

НАВЕРХ

Типы автотрансформаторов

Существует 3 основных типа автотрансформаторов, классифицируемых на основе использования автотрансформатора:

  1. Автотрансформатор Step Up
  2. Понижающий автотрансформатор
  3. Переменный автотрансформатор

НАВЕРХ

Автотрансформатор Step Up

В этом типе автотрансформатора входное напряжение повышено до требуемого напряжения, а выходное напряжение будет зависеть от коэффициента трансформации автотрансформатора.

Это схема подключения повышающего автотрансформатора:

Как мы уже обсуждали, рассматривайте каждую петлю катушки индуктивности как батарею. Чем больше витков в выходной цепи, тем больше переменное напряжение по сравнению с входом. Мы знаем, что входная и выходная кажущаяся мощность одинаковы, поэтому, если мы собираемся увеличить напряжение, то ток определенно уменьшится, чтобы сохранить баланс мощности.

НАВЕРХ

Понижающий автотрансформатор

Конструкция одинакова как для повышающего, так и для понижающего автотрансформатора, но в этой конфигурации первичное напряжение высокое, а вторичное напряжение низкое, поэтому он называется понижающим трансформатором.

НАВЕРХ

Переменный автотрансформатор (комплект Variac или диммер)

Автотрансформаторы с фиксированным коэффициентом трансформации широко используются во многих приложениях, но иногда требуется возможность изменения выходного напряжения. Такие трансформаторы очень удобны тем, что их можно настроить на любое необходимое напряжение простым вращением ручки. Их можно использовать вместо повышающего и понижающего автотрансформатора.

Центральная часть этого круглого индуктора представляет собой ручку.Напряжение меняется вращением ручки автотрансформатора. Переменный автотрансформатор может быть оснащен множеством ответвлений в зависимости от конкретного применения и действовать как регулятор напряжения переменного тока.

При добавлении некоторых чувствительных цепей эти регулируемые автотрансформаторы можно использовать в качестве автоматических регуляторов напряжения. Это также известно как набор вариака или диммера.

НАВЕРХ

Пуск автотрансформатора

Когда трансформаторы подключены через линию электропередачи, пусковой ток подключенного оборудования будет в 10-15 раз больше, чем номинальный ток оборудования, тогда общий ток протекает через 2 обмотки трансформатора в течение доли времени.

В некоторых стероидных трансформаторах пусковой ток в 60 раз превышает его номинальную мощность. В больших трансформаторах этот переходный ток может сохраняться в течение нескольких секунд, пока не будет достигнуто равновесие или время установления.

Таким же образом в автотрансформаторе пусковой ток также серьезен, когда источник питания подключен к трансформатору в момент, когда напряжение пересекает нулевое время перехода, где ток нагрузки зависит от сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора.

Для больших трансформаторов с очень высокой индуктивностью по сравнению с нагрузкой время переходного тока также будет большим, и наоборот.

НАВЕРХ

Автотрансформатор Эффективность КПД автотрансформатора

намного выше, чем у двухобмоточных трансформаторов. КПД автотрансформаторов иногда достигает 99% при всех комфортных условиях.

Эффективность = (P из / P из ) * 100

P вых = V с * I с * Cos(Ø)

Коэффициент мощности = Cos(Ø)

P вход = P выход +P потеря

Потери: В любом трансформаторе в основном 2 вида потерь

Потери в меди можно рассчитать с помощью испытания на короткое замыкание, а потери в железе или сердечнике рассчитать с помощью испытания на разомкнутую цепь.После того, как обе потери рассчитаны, алгебраическая сумма обеих этих потерь составляет общие потери в автотрансформаторе.

НАВЕРХ

Расчет импеданса автотрансформатора Автотрансформаторы

имеют еще один недостаток по сравнению с двухобмоточными трансформаторами. Получается, что для данного автотрансформатора удельный импеданс меньше, чем у 2-обмоточного традиционного трансформатора, на коэффициент, равный превосходству автотрансформатора по мощности над обычным.

Этот меньший внутренний импеданс может стать серьезной проблемой в таких случаях, когда при снижении тока в системе питания возникают неисправности, такие как короткое замыкание, поэтому в этой ситуации крайне желательно ограничить ток, чтобы уменьшить вероятность большего повреждения.

Теперь рассчитаем внутреннее сопротивление автотрансформатора.

НАВЕРХ

Полное сопротивление автотрансформатора Пример

Обычный трансформатор мощностью 1000 кВА, соотношением напряжения 12/1.2 кВ, 60 Гц, теперь этот трансформатор будет использоваться в качестве автотрансформатора 13,2/12 кВ в энергосистеме. Теперь рассчитайте преимущество мощности этого автотрансформатора и рассчитайте импеданс серии автотрансформаторов на единицу.

дано полное сопротивление 2-обмоточного трансформатора = 0,01 + j0,08.

Соль:

Передаточное отношение: N c /N se = 12/1,2 =10

S io = (N se + N c /N se ) * S w

S io = (1+10/1) x 1000 = 11 000 кВА

Таким образом, фактор преимущества в силе равен 11.

Как мы знаем, импеданс двухобмоточного трансформатора равен Z eq = 0,01 + j0,08

Таким образом, полное сопротивление автотрансформатора будет Z eq = (0,01+j0,08)/11 = 0,00091+ j0,00727

Мы видим, что внутреннее сопротивление автотрансформатора в 11 раз меньше, чем у обычного двухобмоточного трансформатора.

НАВЕРХ

Автотрансформатор Заземление или заземление

Он также известен как заземление автотрансформаторов.Он в основном используется для создания нейтрального провода в 3-фазной 3-проводной незаземленной системе. Подключается в виде зигзагообразных или Т-образных трансформаторов. Эти трансформаторы имеют продолжение фазы и номинального тока нейтрали.

НАВЕРХ

Автотрансформатор Пример

Трансформатор 11 500/2300 В рассчитан на 150 кВА в качестве двухобмоточного трансформатора. Если две обмотки соединены последовательно, образуя автотрансформатор, каковы будут отношение напряжения и выходная мощность?

Две обмотки двухобмоточного трансформатора можно соединить последовательно, образуя автотрансформатор.В двух обмотках любая из обмоток используется как вторичная. Поэтому коэффициент напряжения и мощность трансформатора будут зависеть от обмотки, которая используется в качестве вторичной обмотки.

Дело-1:

В качестве вторичной используется обмотка 2300.

Номинальная мощность двухобмоточного трансформатора S t = 150кВА

Первичное напряжение автотрансформатора, В 1 = 11500+2300 = 13,8 кВ

Вторичное напряжение автотрансформатора, В 2 = 2.3 кВ

Коэффициент напряжения двухобмоточного трансформатора a = В 1 / В 2 = N 1 / N 2 = 11,5 / 2,3 = 5

Коэффициент напряжения автотрансформатора a’ = В 1 / В 2 = (В 1 – В 2 + В 2 )/ В 2 =a + 1 = 6

Передаточное отношение a = 13,8/2,3 = 6

Номинальная мощность трансформатора St = (В 1 – В 2 ) * I 1 = (I 2 – I 1 ) * В 2

Номинальная мощность автотрансформатора = Sat = В 1 * I 1 = В 2 * I 2

Но (I 2 -I 1 ) / I 1 = N 1 /N 2 = a

Тогда I 1 = (1/(1+a))I 2

Следовательно, S t  = V 2 ((V 1 /V 2 ) – 1) (1/ (1+a)) * I = (a / (1+a)) S по адресу

Следовательно, S при = ((1+a)/a) x 150 = 180 кВА.

Случай 2:

Обмотка 1150 В, используемая в качестве вторичной.

В 1 = 13,8 кВ

В 2 = 11,5 кВ

Коэффициент напряжения = a’ = 13,8/11,5 = 1,2

Коэффициент напряжения = a = (13,8 – 11,5) / 11,5 = 0,2

Теперь S при = ((1+a) / a) x 150 = 900 кВА

НАВЕРХ

3-фазный автотрансформатор

Трехфазный автотрансформатор специального типа, в котором общая обмотка разделяется на высоковольтную и низковольтную обмотки.Трехфазный переменный ток подается на первичную обмотку, а выходной сигнал собирается на вторичной обмотке. Трехфазный автотрансформатор используется в тех случаях, когда в распределительной системе используется низкое напряжение. Между ними не предусмотрена электрическая изоляция. Он предназначен для повышения и понижения напряжения и работает по принципу магнитной индукции.

Основные характеристики трехфазного автотрансформатора:

  • Мощность от 3 кВА до 500 кВА
  • Частота 50/60 Гц
  • Трехфазный

Трехфазный автоматический трансформатор используется в энергетике для подключения системы, работающей при уровне напряжения в диапазоне от 66 кВ до 138 кВ, к линии электропередачи.

Стандартный трехфазный автотрансформатор соответствует следующей схеме:

Ниже приведен еще один тип соединения и его векторная диаграмма:

На следующей схеме показаны различные типы соединений трехфазного автотрансформатора.

НАВЕРХ

Номинальные характеристики 3-фазного автотрансформатора

Мощность измеряется в кВА в диапазоне от (1 кВА до 500 кВА). Его диапазон допуска (±5%).Сопротивление изоляции, используемое в трехфазном автотрансформаторе, составляет 2000 МОм.

Для расчета трехфазного KVA мы используем приведенную ниже формулу

.

кВА = (вольт*ампер*1,73)/1000

НАВЕРХ

Стартер асинхронного двигателя с автотрансформатором

Принцип работы автотрансформатора аналогичен пусковому методу звезда-треугольник. Пусковой ток ограничен использованием трехфазного автотрансформатора. Автотрансформатор можно заменить на пускатели звезда-треугольник и другие более дорогие и сложные в эксплуатации пускатели.Автотрансформатор подходит как для двигателей, соединенных звездой, так и для двигателей, соединенных треугольником, пусковой ток и крутящий момент можно отрегулировать путем правильного отвода от автотрансформатора. Это дает самый высокий крутящий момент двигателя на линейный ампер.

НАВЕРХ

Дополнительная информация по автотрансформаторам

Характеристики автотрансформатора

Номинальные характеристики автотрансформаторных пускателей меньше, чем номинальные характеристики обычных пускателей для двигателей с более высокой мощностью.Главное, размер автотрансформатора очень маленький, поэтому эффективный материал снизит стоимость. Эффективное уменьшение материала уменьшает потери в меди и железе, поэтому автотрансформатор по сравнению с обычными изолирующими трансформаторами имеет более высокий КПД.

НАВЕРХ

Защита автотрансформатора

Обычный трансформатор Дифференциальные реле защиты и принадлежности также могут использоваться для защиты автотрансформатора. Дифференциальная защита трансформатора содержит ряд дополнительных функций (согласование с коэффициентом трансформации и группой векторов, стабилизация (защита) от пусковых токов и перевозбуждения) и, следовательно, требует фундаментального рассмотрения при настройке и выборе значений уставок.

Дополнительные функции, встроенные в каждое реле, можно использовать с пользой. Однако следует учитывать, что функции резервной защиты должны быть организованы в отдельном аппаратном обеспечении (дополнительном реле) по причинам резервирования аппаратного обеспечения.

Это означает, что защита от перегрузки по току и времени в дифференциальной защите может использоваться только в качестве резервной защиты от внешних неисправностей в подключенной энергосистеме. Резервная защита самого трансформатора должна быть предусмотрена в виде отдельного реле максимального тока.Защита Бухгольца как быстрая защита от короткого замыкания.

Представлены различные типы схем дифференциальной защиты автотрансформатора. Какая схема будет использоваться, во многом определяется наличием основных трансформаторов тока в конкретной установке.

Рекомендуется в дополнение к стандартной схеме дифференциальной защиты применять дополнительную дифференциальную схему, чувствительную к повреждениям вблизи точки звезды общей обмотки. Другим возможным решением является объединение двух разных схем, обладающих разными свойствами.

Из-за размера и важности автотрансформаторов в современных энергосистемах (например, в основном используемых в качестве промежуточных трансформаторов) полное дублирование схемы защиты обычно легко оправдывается.

НАВЕРХ

Защита третичной обмотки автотрансформатора

С точки зрения дифференциального реле схема дифференциальной защиты одинакова для трансформаторов с нормальной изоляцией и для автотрансформаторов. Единственная разница заключается в том, что все три отдельных тока в третичной обмотке треугольника доступны для реле.

Следовательно, третичная обмотка треугольника может быть нагружена при таком расположении. Используемое уравнение и преимущества такой дифференциальной схемы легко рассчитываются и реализуются. В автотрансформаторе используется третичная обмотка треугольником.

Используется для ограничения генерации гармоник напряжения, вызванных токами намагничивания, влияющими на нижний импеданс нулевой последовательности. Третичная обмотка треугольника составляет одну треть номинальной мощности автотрансформатора. Он перераспределяет поток тока, обнаруженный от неисправности.Это также уменьшает разбалансировку, используемую при трехфазной нагрузке.

НАВЕРХ

Процедура тестирования автотрансформатора

Когда трансформаторы получены с завода или перемещены из другого места, необходимо убедиться, что каждый трансформатор сухой, не произошло никаких повреждений во время транспортировки, внутренние соединения не были ослаблены, коэффициент трансформации, полярность и импеданс соответствуют паспортной табличке. , его основная изоляционная структура не повреждена, изоляция проводки не шунтирована, и трансформатор готов к эксплуатации.

Физические размеры, класс напряжения и номинальное значение в кВА являются основными факторами, определяющими степень подготовки, необходимой для ввода трансформаторов в эксплуатацию. Размер и мощность в кВА также определяют тип и количество вспомогательных устройств, которые потребуются трансформатору.

Все эти факторы влияют на объем испытаний, необходимых для подтверждения того, что трансформатор готов к включению и вводу в эксплуатацию.

Некоторые тесты и процедуры могут выполняться специалистами на этапе сборки.Также могут потребоваться специальные тесты, кроме перечисленных. Многим требуется специальное оборудование и опыт, которых у строительных электриков нет и они не должны предоставлять.

Некоторые испытания выполняются сборочной бригадой, тогда как другие испытания проводятся лицом (лицами), проводящими окончательные электрические испытания трансформаторов.

Кроме того, следующие описания тестов обеспечивают отправную точку, из которой можно обратиться за помощью в случае необходимости. Обсуждаются или описываются следующие предметы:

  • Данные паспортной таблички
  • Мощный мегомметр
  • Вспомогательные компоненты и провода
  • Молниеотводы
  • Ручной меггер
  • Температурные устройства
  • Испытания ТТ
  • Температура обмотки и тепловое изображение
  • Втулка Power Factoring
  • Дистанционная индикация температуры
  • Коэффициент мощности трансформатора
  • Вспомогательное питание
  • Коэффициент напряжения
  • Автоматический переключатель ввода резерва
  • Полярность
  • Система охлаждения
  • Коэффициент трансформации трансформатора
  • Устройство ввода потенциала
  • Устройство переключения ответвлений
  • Защита и сигнализация вспомогательного оборудования
  • Полное сопротивление короткого замыкания
  • Общая нагрузка
  • Нулевая последовательность
  • Дорожные чеки
  • Сопротивление обмотки

Приблизительная последовательность испытаний трансформатора:

  1. Осмотрите трансформатор и детали на наличие повреждений при транспортировке и влаги.
  2. Проверьте заводскую табличку и распечатки на правильность напряжения и подключение внешней фазировки к линии или шине.
  3. Проверьте калибровку всех термометров и нагревателя горячей точки, перемычки RTD и связанных с ними контактов сигнализации. Настройки контактов должны быть примерно такими.
    • Одна ступень работает постоянно (принудительное охлаждение)
    • 2-я ступень при 80°C
    • 3-я ступень при 90°C
    • Аварийный сигнал точки перегрева 100°C (отключение при 110°C, если применимо)
    • Аварийный сигнал верхнего уровня масла 80°C при повышении на 55°C и 75°C при повышении на 65°C
    • OA = вентиляторы и насосы отсутствуют
    • FA =вентиляторы работают
    • FOA = вентиляторы и насосы работают
  4. Проверьте и проведите метрометр всей проводки между точками: вентиляторы, насосы, сигнализация, нагреватели, переключатели ответвлений и все другие устройства на трансформаторе и соединительных кабелях.
  5. Все батареи мощностью более 150 МВА должны быть высушены под вакуумом. Не подавайте испытательное напряжение на обмотку во время процесса вакуумной сушки. Убедитесь, что клеммы закорочены и заземлены во время циркуляции масла из-за большого количества статического заряда, который может накапливаться на обмотке.
  6. После заполнения бака маслом подтвердите, что образец масла был отправлен в химическую лабораторию и что его результаты внесены в отчеты об испытаниях банка. Отметьте уровень масла и температуру по завершении заполнения.
  7. Работа с питанием для проверки правильности вращения насосов и вентиляторов и правильной работы переключателя ответвлений под нагрузкой (UL), если он предусмотрен. Также проверьте нагреватель, сигнализацию и все другие устройства на предмет правильной работы.
  8. Ниже приведены испытания обмотки, которые необходимо выполнить:
    • Полное сопротивление
    • Сопротивление обмотки постоянного тока
    • Обмотки, втулки и разрядники мегомметра и коэффициента мощности.
    • Примечание: Подождите 24 часа после завершения заливки масла для проверки коэффициента мощности.
  9. Загрузить цепи ТТ в целом и мигнуть для проверки полярности.
  10. Перед подачей питания проверьте схемы защиты берега и убедитесь, что реле сбора газа не содержит газа.
  11. При подаче питания на блок питания или подключении нагрузки контролируйте токи и напряжения блока, включая работу устройства РПН UL.
  12. Перед снятием нагрузки проверьте правильность фазировки и напряжения батареи в системе. Когда это возможно, большие трансформаторы (> 1 МВА) должны оставаться под напряжением в течение восьми часов перед нагрузкой.
  13. Проведите эксплуатационные проверки счетчиков и реле.
  14. Передайте в отдел эксплуатации и сообщите информацию о включении в офис TNE.
  15. Сдайте исправленные распечатки и отчеты об испытаниях, которые должны включать следующее:
    • Все тестовые данные
    • Данные по влажности и маслу
    • Возникли проблемы
    • Эксплуатационные данные
    • Время включения и запуска в работу

НАВЕРХ

Преимущества автотрансформатора
  • Потери уменьшаются для заданной мощности кВА.
  • Экономия в размере и весе.
  • Размер очень маленький.
  • Стабилизация напряжения намного лучше.
  • Низкая стоимость.
  • Требуемый ток возбуждения низкий.
  • Для проектирования автотрансформатора медь используется с меньшими требованиями.
  • В обычном трансформаторе повышающее и понижающее напряжения фиксированы, в то время как выходная мощность автотрансформатора изменяется в соответствии с требованием

НАЗАД

Недостатки автотрансформатора
  • Требуются более высокие уровни защиты оборудования и людей из-за более высоких токов короткого замыкания и из-за низкого последовательного сопротивления автотрансформатора, что повреждает как оборудование, так и представляет угрозу для людей.
  • Если произойдет короткое замыкание в какой-либо обмотке автотрансформатора, выходное напряжение станет выше рабочего напряжения, что приведет к очень серьезным повреждениям.
  • Он состоит из одиночной обмотки вокруг железного сердечника, в котором возникает изменение напряжения от одного конца к другому. Нет изоляции низкого и высокого напряжения ни на входе, ни на выходе трансформатора. Таким образом, любой шум или напряжение, относящиеся к одной стороне, будут отражаться на другой стороне. Таким образом, схемы фильтрации необходимы везде, где в электронных схемах используется автотрансформатор.

НАЗАД

Применение в автотрансформаторах
  • Применяется в синхронных и асинхронных двигателях в составе пускового назначения.
  • Используется в лабораториях по испытанию электрического оборудования
  • Используется в качестве усилителя в фидерах переменного тока для повышения требуемого уровня напряжения.
  • Используется для пуска двигателей с короткозамкнутым ротором и асинхронных двигателей с контактными кольцами.
  • Для соединительных систем, работающих при пороговых напряжениях.
  • В качестве усилителей для повышения входного напряжения

НАЗАД

Ограничения автотрансформатора
  • Не может использоваться для изолированных операционных систем, так как заземление является общим для входного и выходного подключенного оборудования.
  • Необходимо строго соблюдать вопросы безопасности, поскольку общее явление может создать человеческую угрозу.
  • Нарушение изоляции обмотки автотрансформатора приведет к подаче на выход полного входного напряжения.

НАЗАД

Резюме
  • Автотрансформаторы представляют собой трансформаторы, в которых первичная и вторичная обмотки связаны магнитно и электрически.
  • Это приводит к более низкой стоимости, меньшим размерам и весу.

НАЗАД

Определение, особенности автотрансформатора

Автотрансформатор

представляет собой электрический трансформатор с одной обмоткой, часть которой является общей как для первичной, так и для вторичной цепей.Таким образом, первичная и вторичная дорожки имеют одну и ту же общую одиночную обмотку. По сути, это однообмоточный трансформатор.

Отмечено, что автотрансформатор работает как регулятор напряжения. Так же, как это однообмоточный трансформатор, автотрансформатор использует общую обмотку. Он не предлагает никакой изоляции помех и не имеет помех. Ток в высоковольтной цепи протекает через общие обмотки и последовательно. Ток низковольтной цепи протекает через общую обмотку и векторно добавляется к току в высоковольтной цепи для создания тока общей обмотки.

Grant Transformer открыт для всех покупателей. Просто позвонив по номеру горячей линии +618 92497753 , клиенты могут легко получить техническую поддержку и даже заказать автотрансформатор.

Различия: Принципиальное различие между изолирующим трансформатором и автотрансформатором заключается в разделении вторичных обмоток. Причина в том, что автотрансформаторы используют обмотку с одной катушкой как для первичного входа, так и для вторичного выхода.Таким образом, любые электрические помехи, скачки напряжения, провалы или любые другие нежелательные явления останутся незамеченными. Поскольку автотрансформатор может напрямую передавать помехи в линии, строительные нормы и правила могут запрещать их использование в определенных зонах.

Автотрансформаторы не должны использоваться в закрытых каналах передачи данных, потому что они вносят фазовый сдвиг в цепь, что приводит к повышенному потреблению энергии.

Контактная информация: Сильная команда по работе с клиентами Grant Transformers заботится об удовлетворенности клиентов, предоставляя необходимую информацию об автотрансформаторах.Пользователи могут заполнить форму запроса и дождаться ответа с нашей стороны. Наша служба отвечает в течение 24 часов.

Специальности Grant Transformer Изготовленный автотрансформатор:
  • Автотрансформаторы имеют более высокий КПД по сравнению с трансформаторами с обмоткой. Это связано с меньшими омическими потерями, а также с потерями в сердечнике из-за уменьшения материала трансформатора.
  • Отличаются лучшей стабилизацией напряжения, так как падение напряжения на реактивном сопротивлении и сопротивлении одиночной обмотки значительно меньше.
  • Первичная и вторичная обмотки автотрансформатора объединены магнитно и электрически, поэтому связанные с этим затраты относительно ниже, чем у обычных трансформаторов.
  • Будучи более эффективными для вольт-амперного рейтинга, автотрансформаторы также имеют дополнительные характеристики. Их размеры меньше, а меди, используемой для изготовления этих машин, меньше, поэтому их стоимость очень доступна по сравнению с трансформаторами с двойной обмоткой аналогичного вольт-амперного номинала.
  • Потери в меди и их сердечнике вместе с I 2 R намного меньше из-за меньшего сопротивления, а также реактивного сопротивления рассеяния, которые обеспечивают более качественную стабилизацию напряжения по сравнению с аналогичным двухобмоточным трансформатором.

Функции автотрансформатора: Автотрансформаторы

служат в качестве понижающего и повышающего трансформатора, поскольку они предназначены для увеличения или уменьшения напряжения питания на минимальную величину.

Это отличная замена для полных трансформаторов в случае, если отношение напряжения довольно мало, менее четырех между первичной и вторичной обмотками.В результате это экономически эффективно, поскольку экономит стоимость физического оборудования, а также площадь, занимаемую оборудованием.

С помощью автотрансформаторов напряжение питания снижается, но не может быть увеличено.

Метафизические преимущества автотрансформатора, поставляемого Grant Transformers:

Номинальная мощность автотрансформатора больше, чем у обычного трансформатора. Вся мощность преобразуется в обычном трансформаторе, в то время как большая часть мощности в автотрансформаторе хорошо проводится при высоком потенциале.В результате автотрансформатор имеет небольшие размеры по сравнению с обычным трансформатором того же номинала.

Существуют дополнительные преимущества автотрансформаторов при взвешивании на одних и тех же весах с двухобмоточными трансформаторами:

  • Доступно каждому. Grant Transformer никогда не взимает никаких дополнительных сборов.
  • Высокий КПД, так как потери остаются прежними, а мощность увеличивается по сравнению с обычным трансформатором.
  • Ток возбуждения значительно ниже.
  • Регулировка напряжения лучше.
  • Лучше всего автотрансформатор.
  • Автотрансформатор лучше всего использовать в качестве пускового устройства для подачи от 50 до 60 % полного напряжения на статор с короткозамкнутым ротором во время пуска.
  • Эти машины отлично подходят для усиления распределительных кабелей для компенсации падения напряжения.
  • Автотрансформаторы используются даже в качестве дополнения к регулятору напряжения.
  • Автотрансформаторы лучше всего подходят для передачи и распределения электроэнергии, а также для железных дорог и аудиосистем.

Типы трансформаторов: работа и их применение

«ТРАНСФОРМАТОР» — одно из старейших нововведений в электротехнике. Трансформатор — это электрическое устройство, которое можно использовать для передачи мощности из одной цепи в другую без физического контакта и без изменения его характеристик, таких как частота, фаза.Это важное устройство в каждой электрической сети. Он состоит в основном из двух цепей, а именно первичных цепей и одной или нескольких вторичных цепей. Пожалуйста, перейдите по ссылке Все, что вам нужно знать о трансформаторах и их работе. В этом обсуждении мы имеем дело с различными типами трансформаторов.


Принцип работы трансформатора

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

Согласно законам Фарадея, «Скорость изменения потокосцепления во времени прямо пропорциональна ЭДС, индуцированной в проводнике или катушке».

E= N dϕ /dt

Где,

E = ЭДС индукции

Н = количество витков

dϕ = изменение потока

dt = Изменение во времени

Типы трансформаторов

Существует несколько типов трансформаторов, используемых в электроэнергетической системе для различных целей, таких как производство, распределение и передача электроэнергии, а также использование электроэнергии.Трансформаторы классифицируются на основе уровней напряжения, используемой среды сердечника, схемы обмотки, использования и места установки и т. д. Здесь мы обсуждаем различные типы трансформаторов: повышающий и понижающий трансформатор, распределительный трансформатор, трансформатор напряжения, силовой трансформатор, 1- ϕ, и 3-ϕ трансформатор, автотрансформатор и т.д.

Различные типы трансформаторов

Типы трансформаторов в зависимости от уровней напряжения

Это наиболее часто используемые типы трансформаторов для всех приложений.В зависимости от соотношения напряжений первичной и вторичной обмоток трансформаторы делятся на повышающие и понижающие.

Повышающий трансформатор

Как следует из названия, вторичное напряжение повышается в соотношении с первичным напряжением. Этого можно достичь, увеличив количество витков вторичной обмотки по сравнению с первичной, как показано на рисунке. На электростанции повышающий трансформатор используется в качестве соединительного трансформатора генератора к сети.


Повышающий трансформатор
Понижающий трансформатор

Он используется для понижения уровня напряжения от более низкого до более высокого уровня на вторичной стороне, как показано ниже, поэтому он называется понижающим трансформатором. Обмотка больше крутится на первичной стороне, чем на вторичной.

Понижающий трансформатор

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

Типы трансформаторов на основе используемой основной среды

В зависимости от среды, расположенной между первичной и вторичной обмотками, трансформаторы классифицируются как с воздушным сердечником и с железным сердечником

Трансформатор с воздушным сердечником

И первичная, и вторичная обмотки намотаны на немагнитную полосу, где потокосцепление между первичной и вторичной обмотками осуществляется по воздуху.

По сравнению с железным сердечником взаимная индуктивность меньше в воздушном сердечнике, т.е. в воздушной среде велико сопротивление генерируемому потоку. Зато в трансформаторе с воздушным сердечником полностью исключены потери на гистерезис и вихревые токи.

Трансформатор с воздушным сердечником
Трансформатор с железным сердечником

И первичная, и вторичная обмотки намотаны на несколько пучков железных пластин, которые обеспечивают идеальный путь связи с генерируемым потоком. Он обеспечивает меньшее сопротивление потоку связи из-за проводящих и магнитных свойств железа.Это широко используемые трансформаторы, эффективность которых выше, чем у трансформаторов с воздушным сердечником.

Трансформатор с железным сердечником

Типы трансформаторов на основе схемы обмотки

Ниже рассмотрены трансформаторы

по принципу расположения обмоток.

Двухобмоточный трансформатор

Трансформаторы на основе обмоток, такие как двухобмоточный трансформатор, включают две отдельные обмотки для каждой фазы, такие как первичная и вторичная. Здесь первичная обмотка может питаться через вход переменного тока, тогда как вторичная может быть подключена через нагрузку.Эти две обмотки электрически изолированы, но связаны магнитно.

ЭДС индукции во вторичной обмотке возникает из-за переменного магнитного потока, который может быть вызван изменяющимся током в первичной обмотке, что также называется взаимной индукцией. Таким образом, напряжение o/p просто из-за индукции. Это напряжение в основном зависит от соотношения обмоток и может увеличивать или уменьшать входное напряжение.

Автотрансформатор
Стандартные трансформаторы

имеют первичную и вторичную обмотки, расположенные в двух разных направлениях, но в обмотках автотрансформатора первичная и вторичная обмотки соединены друг с другом последовательно как физически, так и магнитно, как показано на рисунке ниже.

Автотрансформатор

На одной общей катушке, образующей как первичную, так и вторичную обмотку, в которой напряжение изменяется в зависимости от положения ответвлений вторичной обмотки на корпусе обмоток катушки.

Трансформаторы на основе использования

В зависимости от необходимости они классифицируются как силовой трансформатор, измерительный трансформатор распределительного трансформатора и трансформатор защиты.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы имеют большие размеры.Они подходят для передачи электроэнергии высокого напряжения (более 33 кВ). Он используется на электростанциях и передающих подстанциях. Имеет высокий уровень изоляции.

Силовой трансформатор

Различные типы силовых трансформаторов: автотрансформаторы, многофазные, рассеянные и резонансные.

Распределительный трансформатор

Эти трансформаторы используются для распределения электроэнергии, вырабатываемой электростанцией, в удаленные места. В основном он используется для распределения электрической энергии на низком напряжении менее 33кВ для промышленных целей и 440в-220в для бытовых нужд.

  • Работает с низким КПД на 50-70%
  • Малый размер
  • Простая установка
  • Низкие магнитные потери
  • Не всегда полностью загружается
Распределительный трансформатор

В зависимости от различных факторов типы распределительных трансформаторов классифицируются по месту установки, типу изоляции, количеству фаз, классу напряжения и BIL или базовому импульсному уровню изоляции.

Измерительный трансформатор

Используется для измерения электрических величин, таких как напряжение, ток, мощность и т. д.Они классифицируются как трансформаторы напряжения, трансформаторы тока и т. д.

Трансформатор тока
Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения также известен как трансформатор напряжения. В этом трансформаторе первичная обмотка может быть подключена к линии ВН (высокого напряжения), напряжение которой должно быть рассчитано, а все инструменты, используемые для измерения и счетчики, связаны со вторичной обмоткой трансформатора. Основная цель этого трансформатора — снизить уровень напряжения до безопасного предела, в противном случае значения.В этом трансформаторе первичная обмотка заземляется или заземляется как точка безопасности.

Существуют различные типы трансформаторов напряжения: обычные трансформаторы с обмоткой и конденсаторные трансформаторы напряжения. По сравнению с конденсаторным типом напряжения, обычный тип с обмоткой дороже из-за необходимости изоляции.

Трансформатор тока

Трансформатор тока (ТТ) в основном используется для измерения, а также для обеспечения безопасности. Как только ток в цепи становится высоким для непосредственного применения к измерительному прибору, этот трансформатор в основном используется для преобразования высокого тока в предпочтительное значение тока, необходимого в цепи.

Трансформатор тока

В этом трансформаторе основная обмотка соединена последовательно с источником питания, а также с различными измерительными приборами, такими как вольтметр, амперметр, катушка защитного реле или ваттметр. Эти трансформаторы включают коэффициент тока, соотношение фаз и точность, чтобы обеспечить точное измерение счетчика на второстепенной стороне. В этом трансформаторе термин «коэффициент» имеет огромное значение в ТТ.

Типы трансформаторов тока бывают трех типов: обмотки, тороидальные и стержневые.

Трансформатор тока обмотки

Первичная обмотка трансформатора может быть соединена последовательно физически с помощью проводника. Здесь этот проводник несет измеряемый ток внутри цепи. Величина вторичного тока в основном зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Тороидальный трансформатор тока

Этот трансформатор не имеет первичной обмотки. Вместо этого линия, удерживающая ток внутри цепи, продевается через отверстие или окно внутри этого трансформатора.Некоторые из трансформаторов тока имеют разъемный сердечник, который используется для открытия, закрытия и установки без разделения сети, к которой они подключены.

Трансформатор тока стержневого типа

В этом трансформаторе используется настоящий кабель или ошиновка магистральной сети, как и первичная обмотка, равная единственной скрутке. Они полностью защищены от высокого напряжения системы и обычно крепятся болтами к устройству, по которому течет ток.

Защитные трансформаторы

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

Приборный трансформатор

Обычно измерительный трансформатор называется изолирующим трансформатором или измерительным трансформатором. Это электрическое устройство, в основном используемое для изменения уровня напряжения и тока.Основная цель этого трансформатора — надежно изолировать вторичную обмотку, когда первичная обмотка имеет высокое напряжение и ток, чтобы счетчики энергии, реле или измерительные приборы были связаны со вторичной обмоткой трансформатора, которая не будет повреждена.

Измерительные трансформаторы

Трансформаторы на основе фазы

Трансформаторы

на основе фазы обсуждаются ниже.

Однофазный трансформатор

Это стационарное устройство, и принцип работы однофазного трансформатора в основном зависит от закона взаимной индукции Фарадея.При стабильном уровне частоты и перепада напряжения этот тип трансформатора передает мощность переменного тока по одной цепи в другую. Этот трансформатор включает в себя два типа обмоток, таких как первичная и вторичная. Питание переменного тока подается на первичную обмотку, а нагрузка подключается на вторичную обмотку.

Однофазный трансформатор
Трехфазный трансформатор

Если три однофазных трансформатора используются и соединены вместе, используя все их 3-первичные обмотки, соединенные друг с другом как одну.Все 3-х вторичные обмотки соединены друг с другом как одна вторичная обмотка. Таким образом, этот трансформатор называется трехфазным трансформатором. Трехфазное питание в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленности. Сборка этого трансформатора не требует больших затрат, а подключение этого трансформатора может быть выполнено через соединения типа «звезда-треугольник».

Трехфазный трансформатор

Соединение двух обмоток трансформатора может быть выполнено с помощью различных комбинаций, подобных приведенным ниже.

Первичная обмотка

Вторичная обмотка

Звезда (звезда)

Звезда

Дельта (сетка)

Дельта
Звезда

Дельта

Дельта

Звезда

Вышеупомянутые комбинации для первичной и вторичной обмоток: звезда-звезда, треугольник (сетка) треугольник, звезда-треугольник и треугольник-звезда.

Трансформатор кожухового типа

Структура этого типа трансформатора имеет прямоугольную форму, и сердечник охватывает значительную часть двух обмоток, таких как первичная и вторичная, которые расположены на одном плече. Расположение катушек может быть выполнено намоткой в ​​виде многослойного диска, где слои этого диска изолированы друг от друга через бумагу.

Трансформатор ягодного типа

Как правило, трансформатор типа «ягода» представляет собой трансформатор с распределенным сердечником и кожухом.Итак, конструкция этого трансформатора аналогична спицам колеса, потому что магнитопровод подобен спицам колеса. Расположение этих ядер имеет прямоугольную форму. В этом типе трансформатора количество магнитных дорожек в ягодном типе больше двух, которые являются независимыми, поскольку он включает в себя распределенные магнитные дорожки.

Для покрытия трансформатора вся конструкция может быть погружена в трансформаторное масло, а также могут использоваться металлические листы, которые плотно соединены.Проектирование металлических резервуаров может быть выполнено, в частности, из высококачественной стальной пластины, соединенной с прочной конструкцией. После этого для изоляции трансформатор можно залить через трансформаторное масло. Чтобы избежать утечки, необходимо соблюдать особую осторожность.

Трансформатор сухого и масляного охлаждения

В настоящее время существует два типа трансформаторов, которые в основном используются: сухие и масляные трансформаторы. Трансформатор сухого типа использует воздух в качестве охлаждающей среды, тогда как в трансформаторе с жидкостным охлаждением используется масло.Несмотря на то, что оба типа трансформаторов имеют схожие конечные результаты, между ними есть несколько различий, таких как техническое обслуживание, стоимость, шум, эффективность, возможность вторичной переработки, расположение и допустимое напряжение.

Принимая во внимание вышеупомянутые переменные, масляные трансформаторы являются лучшим вариантом. Но масляные агрегаты в принципе не могут быть утилизированы ни при каких условиях. Трансформатор сухого типа является лучшим и несколько раз необходимым выбором для промышленных и внутренних процессов, поскольку они являются более безопасными устройствами для использования рядом с людьми, а также в местах, где может возникнуть пожар.

Типы трансформаторов, используемых в области электроники

В области электроники используются различные небольшие трансформаторы, которые могут быть установлены на печатной плате или закреплены в небольшой области продукта. Трансформаторы, используемые в области электроники, обсуждаются ниже.

Импульсный трансформатор

На плате размещен импульсный преобразователь, формирующий электрические сигналы стабильной амплитуды. Этот тип трансформатора используется в нескольких цифровых схемах, где требуется генерация импульса в изолированной среде.Таким образом, эти трансформаторы разделяют первичные и вторичные импульсы и распределяют первичные импульсы по вторичной цепи, часто к драйверам или цифровым логическим элементам. Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь паразитную емкость, надлежащую гальваническую развязку и небольшую утечку.

Выходной аудиотрансформатор

Этот трансформатор также применим в области электроники. Он особенно используется в приложениях, связанных со звуком, где необходимо согласование импеданса.Этот тип трансформатора управляет схемой усилителя, а также обычно нагружает громкоговоритель. Этот трансформатор включает в себя несколько катушек, таких как первичная и вторичная, разделенные, в противном случае с центральным отводом.

Трансформаторы в зависимости от места использования

Они классифицируются как внутренние и наружные трансформаторы. Внутренние трансформаторы покрыты соответствующей крышей, как и в обрабатывающей промышленности. Трансформаторы для наружной установки представляют собой не что иное, как трансформаторы распределительного типа.

Внутренние и наружные типы трансформаторов

Применение типов трансформаторов

Применение различных типов трансформаторов включает следующее.

  • Силовой трансформатор используется для увеличения или уменьшения напряжения в распределительной сети.
  • Распределительный трансформатор в основном используется для снижения напряжения при распределении между коммерческими и бытовыми потребителями.
  • Измерительный трансформатор используется для снижения высокого напряжения, а также тока, после чего его можно измерить и осторожно использовать с помощью обычных устройств.
  • Однофазный трансформатор часто используется для питания розеток, бытового освещения, переменного тока и отопления.
  • Для экономичного распределения электроэнергии используется трехфазный трансформатор.
  • Автотрансформаторы и двухобмоточные обычно используются для увеличения или уменьшения напряжения от сетей, например, передачи к распределению.
  • Трансформаторы с масляным охлаждением используются на электрических подстанциях или в распределительных сетях
  • Трансформаторы с воздушным охлаждением обеспечивают недорогой метод коррекции более низкого, в противном случае, более высокого номинального напряжения для эффективной работы электрооборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *