Трансформатор повышающий напряжения: Повышающий трансформатор: схема и принцип работы

Повышающий трансформатор как работает, схема, применение

Повышающий трансформатор это обычный трансформатор (см. назначение и принцип действия трансформатора) который повышает значение напряжения электрического тока. На первичной обмотке оно ниже, а на вторичной выше. Тем самым на выходе прибора напряжение выше и за счет определенного числа витков обмотки и сечения имеет нужное значение.

Принцип работы повышающего трансформатора заключается в величине К (коэффициент трансформации).

При К>1 трансформатор является понижающим, а при К<1 — повышающим трансформатором.

U1/U2 ≈ E1/E2 = N1/N2 = К

где: U1, U2 — напряжение на первичной и вторичной обмотке; E1, E2-мгновенные значения ЭДС;  N1, N2 — количество витков первичной и вторичной обмотки

повышающий трансформаторповышающий трансформатор схема

Содержание

Применение повышающих трансформаторов

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Повышающий тороидальный трансформатор

Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками.

Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток — преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями.

Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов.

Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности.

Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.

Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам:

  • во-первых, экономия материалов на производстве,
  • во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест,
  • в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.

Охлаждение обмоток — еще один важный фактор.

Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой.

Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.

Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора.

Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.

При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.

Для чего около электростанций устанавливают повышающий напряжение трансформатор?

повышающий трансформатор

Любой проводник имеет свое сопротивление и поэтому в ЛЭП неизбежно возникают тепловые потери на нагрев проводника. Величина нагрева пропорциональна квадрату тока в цепи, по этому повышая напряжение до сотен киловольт, мы, согласно закону Ома понижаем ток, а значит и снижает тепловые потери и размер проводников ЛЭП, экономия материалов и стоимости.

Видео: Повышающий трансформатор

Принцип действия трансформатора для повышения напряжения

Как сделать  повышающий трансформаторОткрытие в далёком 1831 году великим учёным Фарадеем принципа электромагнитной индукции позволило по-новому взглянуть на многие законы электротехники. Именно основываясь на взаимодействие электромагнитных полей, через 45 лет после этого великий русский учёный П. Н. Яблочков получил патент на изобретение трансформатора. Классическое определение звучит так: трансформатор — это электрическое устройство, преобразующее ток первичной обмотки одного напряжения, в ток вторичной обмотки с другим напряжением.

Индукционный эффект образуется при изменении электромагнитного поля, поэтому для работы трансформатора необходимо наличие напряжения с переменным током. Трансформация (передача) осуществляется преобразованием электрической энергии первичной обмотки в магнитное поле, а затем, во вторичной обмотке происходит обратное преобразование магнитного поля в электрическую энергию. В случае если количество витков вторичной обмотки будет превышать число витков первичной обмотки, то устройство будет называться повышающим трансформатором. При подключении обмоток в обратном порядке, получается понижающее устройство.

Устройство и принцип работы

Трансформатор тока  Конструктивно повышающее устройство трансформации напряжения состоит из сердечника и двух обмоток. Сердечник собран из пластин электротехнической листовой стали. На него намотаны первичная и вторичная обмотки, из медного провода, различного диаметра. Толщина провода намотки трансформатора напрямую зависит от его выходной мощности.

Сердечник устройства может быть стержневым или броневым. При использовании изделия в сетях низкочастотного напряжения чаще всего применяются стержневые магнит проводы, которые по форме могут быть:

  • П-образные.
  • Ш-образные.
  • Тороидальные.

Изготавливаются сердечники из трансформаторного специального железа, от качественных характеристик которого и зависят многие общие параметры устройства. Набирается сердечник из тонких железных пластин, которые изолированы друг от друга лаком или слоем окиси, для уменьшения потерь за счёт вихревых токов. Могут применяться и готовые половинки, которые сделаны из сплошных железных лент.

Достоинства и недостатки сердечников

  • Трансформатор - устройство для повышения  переменного напряженияНаборные чаще применяются для устройства магнитопроводов с произвольным сечением, ограничивающимся только шириной пластин. Лучшие параметры имеют устройства трансформации напряжения с квадратным сечением. Недостатком такого типа сердечника считается необходимость плотного стягивания пластин, малый коэффициент заполнения пространства катушки, а также повышенное рассеивание магнитного поля устройства.
  • Витые сердечники намного проще наборных в сборке. Весь сердечник Ш-образного типа состоит из четырёх частей, а П-образный тип имеет только две части в своей конструкции. Технические характеристики такого трансформатора гораздо лучше, нежели чем наборного. К недостаткам можно отнести необходимость минимального зазора между частями. При физическом воздействии пластины частей могут отслаиваться, и, в дальнейшем очень трудно добиться плотного их прилегания.
  • Тороидальные сердечники имеют форму кольца, которое свито из трансформаторной железной ленты. Такие сердечники имеют самые лучшие технические характеристики и практически полное исключение рассеивания магнитного поля. Недостатком считается сложность намотки, особенно проводов с большим сечением.

В трансформаторах Ш-образного типа все обмотки обычно делаются на центральном стержне. В П-образном устройстве вторичная обмотка может наматываться на один стержень, а первичная — на другой. Особенно часто, встречаются конструктивные решения, когда разделённые пополам обмотки наматываются на оба стержня, а после соединяются между собой последовательно. При этом существенно сокращается расход провода для трансформатора, и улучшаются технические характеристики прибора.

Технические характеристики

Основными характеристиками при эксплуатации трансформатора считаются:

  • Повышающий трансформатор Напряжение входное.
  • Величина напряжения на выходе.
  • Мощность прибора.
  • Ток и напряжение холостого хода.

Величина отношения напряжений на входе и выходе устройства называется коэффициентом трансформации. Это соотношение зависит только от количества витков в обмотках и остаётся неизменным при любом режиме функционирования устройства.

От диаметра проводов и от типа сердечника напрямую зависит мощность трансформатора, которая со стороны первичной намотки равна сумме мощностей вторичных обмоток, за исключением потерь.

Напряжение, получаемое на выходной обмотке устройства, без подключения нагрузки, называется напряжением холостого хода. Разница между этим показателем и напряжением с нагрузкой указывает на величину потерь за счёт разного сопротивления проводов обмотки.

От качественных показателей сердечника трансформатора полностью зависит величина тока холостого хода

. В идеальном случае, ток первичной обмотки создаёт в сердечнике устройства магнитное поле переменного значения, по величине электродвижущая сила которого равна току холостого хода и противоположна по направлению. Но вот в реальности величина электродвижущей силы всегда меньше напряжения на входе, за счёт возможных потерь в сердечнике.

Именно поэтому для уменьшения величины тока холостого хода, требуется материал высокого качества при изготовлении сердечника и минимальный зазор между его пластинами. Таким условиям в большей мере соответствуют тороидальные сердечники.

Типы устройств

В зависимости от мощности, конструкции и сферы их применения, существуют такие виды трансформаторов:

  • Устройство трансформатора   Автотрансформатор конструктивно выполнен как одна обмотка с двумя концевыми клеммами, а также в промежуточных точках устройства имеются несколько терминалов, в которых располагаются первичные и вторичные катушки.
  • Трансформатор тока включает в себя первичную и вторичную обмотку, сердечник из магнитного материала, а также оптические датчики, специальные резисторы, позволяющие ускорять способы регулировки напряжения.
  • Силовой трансформатор — это устройство, передающее ток, при помощи индукции электромагнитного поля, между двумя контурами. Такие трансформаторы могут быть повышающими или понижающими, сухими или масляными.
  • Антирезонансные трансформаторы могут быть как однофазными, так и трёхфазными. Принцип работы такого устройства мало чем отличается от трансформаторов силового типа. Конструктивно представляет собой устройство литого типа с хорошей теплозащитой и полузакрытой структурой. Трансформаторы антирезонансного типа применяются при передаче сигнала на большие расстояния и в условиях больших нагрузок. Идеально подходят для работы в любых климатических условиях.
  • Заземляемые трансформаторы (догрузочные). Особенностью этого типа является расположение обмоток в форме звезды или зигзага. Часто заземляемые приборы применяют для подключения счётчика электрической энергии.
  • Пик — трансформаторы используются в устройствах радиосвязи и технологиях компьютерного производства, по принципу отделения постоянного и переменного тока. Конструкция такого трансформатора является упрощённой: обмотка с определённым количеством витков расположена вокруг сердечника из ферромагнитного материала.
  • Разделительный домашний трансформатор применяется при передаче энергии переменного тока к другому устройству или оборудованию, блокируя при этом способности источника энергии. В бытовых условиях такие приборы обеспечивают регулирование напряжения и гальваническую развязку. Чаще всего применяются для подавления электрических помех в чувствительных приборах и защиты от вредного воздействия электрического тока.

Обслуживание и ремонт

Трансформатор трёхфазныйЖелательно человеку, не знающему принцип действия электротехнических приборов, не заниматься ремонтными работами этого оборудования, из-за возможности поражения электрическим током. При ремонте и обслуживании трансформаторных устройств, единственное, что можно исправить, без недопустимых последствий, это перемотка трансформатора.

Перед началом любых ремонтных работ необходимо произвести проверку трансформатора:

  • Первым делом необходимо оценить состояние прибора при помощи визуального осмотра, так как порой, потемневшие и вздувшиеся участки, прямо указывают на неисправность обмотки трансформатора.
  • Определение правильности подключения устройства. Электрический контур, генерирующий магнитное поле обязательно должен быть подключён к первичной обмотке прибора. А вот вторая схема, потребляющая энергию трансформатора, должна быть включена в обмотку выходного напряжения.
  • Фильтрация выходного сигнала фазы определяется как для диодов и конденсаторов на вторичной обмотке устройства.
  • Следующим шагом нужно подготовить прибор к контрольному измерению параметров, т. е. снять защитные панели и крышки, чтобы получить свободный доступ к элементам схемы. С помощью тестера нужно в дальнейшем произвести измерение напряжения трансформатора.
  • Для проведения измерений, нужно подать питание на схему устройства. Измерение параметров первичной обмотки проводится тестером в режиме переменного тока. Если полученное значение меньше чем на 80% от ожидаемого, то неисправность может быть как в самом трансформаторе, так и в схеме всего устройства.
  • Проверку выходной обмотки осуществляют при помощи тестера. При этом проверяем обмотку как на возможность появления короткозамкнутых витков, так и на обрыв провода намотки катушки, по принципу измерения сопротивления (если сопротивление мало — то есть вероятность короткозамкнутых витков, а в случае когда сопротивление обмотки велико — обрыв).

После перемотки повышающего трансформатора напряжения, в случае неисправности обмотки, нужно собрать его в обратной последовательности, при этом особое внимание необходимо уделить наиболее плотному прилеганию пластин сердечника.

Самостоятельное изготовление или ремонт устройства предоставляется процессом очень сложным и трудоёмким. Для выполнения таких работ потребуется наличие необходимых материалов, а также умение производить некоторые специальные расчёты. В частности, нужно будет точно рассчитать количество витков в обмотке трансформатора, диаметр проводов для обмотки, а также сечение и тип сердечника устройства.

Поэтому лучше обратиться для проведения этих операций к квалифицированному человеку, знакомому с основными понятиями и свойствами электротехники и расчётами по необходимым формулам.

конструктивные особенности приборов, способных повышать и понижать напряжение

Понижающий и повышающий трансформаторТрансформатор преобразовывает мощность в сетях и установках, предназначенных для приема электричества и работы с ним. Повышающий трансформатор — это статический агрегат, получающий питание от источника напряжения для трансформирования высокой мощности в низкие показатели. Его применяют для обособления логических защитных контуров и измерительных линий от высокого напряжения.

Понятие трансформатора

Принцип работы трансформатораЭлектромагнитное устройство с двумя или больше обмотками, связанными индукцией на магнитопроводе, называется трансформатором. Оно разработано для изменения напряжения переменного тока с сохранением частоты и используется при производстве, трансляции на расстояние и приемке электроэнергии.

Агрегат, повышающий напряжение, содержит проволочную катушку, охваченную магнитными линиями, располагающуюся на сердечнике для проведения потока. Материалом стержня служат ферромагнитные сплавы. Агрегат работает с большими мощностями, его применение обусловлено разными показателями напряжений городских линий (около 6,2 кВ), потребительского контура (0,4 кВ) и мощности, необходимой для функционирования электроприборов и машин (от единичных показаний до нескольких сотен киловольт).

Применение в сетях

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Как работает трансформатор

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Магнитная система

Магнитопровод представляет собой комплекс пластин или других элементов из электротехнической стали, составленных в выбранной геометрической конфигурации. В конструкции сосредоточены поля агрегата. Магнитопровод в сборе вместе с узлами и соединительными элементами образует остов трансформатора. Деталь, на которую намотаны обмотки, является стержнем. Область системы, предназначенная для замыкания цепи и не несущая витков контура, называется ярмом. Расположение в пространстве стержней служит для разделения системы на следующие виды:

  • Особенности работы трансформатораплоская конструкция, в которой все сердечники располагаются на единой поверхности;
  • пространственный способ — продольные стержни или сердечники и ярма находятся в различных плоскостях;
  • симметричный порядок — стержни одной длины и формы располагаются так, что их пространственная установка одинаково относится ко всем элементам и сердечникам;
  • несимметричный строй предполагает разные по виду и размерам стержни, расположенные отлично от аналогичных деталей.

Обмотки агрегата

Обмотка состоит из отдельных витков, являющихся проводниками, или комплекса таких передатчиков (жилы из нескольких проводов). Оборот однократно обходит стержень, ток которого совместно с токами других сердечников и систем воспроизводит магнитное поле. В результате возникает электродвижущая сила (ЭДС).

Обмотка представляет собой упорядоченный комплекс витков. Она образует цепь, в которой складываются силы, наведенные в оборотах. Обмотка трехфазного агрегата состоит из нескольких объединенных обвивок трех фаз с одинаковым напряжением.

Стержни обмоток понижающего и повышающего трансформатора делают квадратной конфигурации для наилучшего использования пространства (повышения коэффициента наполнения в окне стержня). Если требуется увеличить поперечное сечение сердечника, то его делят на несколько проводников. Это применяется для уменьшения вихревых токов в обвивке. Проводник квадратного поперечного сечения называется жилой. По функционированию обмотки делят на несколько типов:

  • Понижающий и повышающий трансформаторосновные — обвивки, предназначенные для приема или отвода преобразуемой или трансформированной энергии переменного тока;
  • регулирующие — те, что предусматривают выводы для изменения коэффициента преобразования напряжения при небольшом токе обмотки и маленьком диапазоне нормализации;
  • вспомогательные витки обеспечивают питание собственных нужд, при этом используется малая мощность, гораздо меньшая, чем аналогичный номинальный показатель повышающего трансформатора.

Изоляцией жилы служит слой бумаги или эмалевый лак. Два параллельно проходящих защищенных провода, расположенные рядом, отгораживаются общей бумажной оберткой и называются транспонированным кабелем. Его отдельный вид составляет непрерывное продолжение, складывающееся при перемещении жилы одного слоя к следующему пласту с одинаковым шагом в единой изоляции. Бумажная защита делается из тонких полос шириной 2—4 см, нанесенных вокруг кабеля. Для получения требуемого пласта заданной толщины бумага накладывается в несколько слоёв. В зависимости от конструкции обмотка бывает:

  1. Рядовая. Обороты на сердечнике кладут в направлении оси по всей протяженности обвивки. Последующие витки располагают плотно один к другому, не допуская промежутка между ними.
  2. Винтовая. Является одним из вариантов многослойного нанесения. Между каждым заходом оборота оставляется расстояние.
  3. Дисковая. Последовательно объединяется ряд накопителей. В них обороты кладут в радиальном направлении по спиральной форме. На первичной прослойке обвивка ведется внутрь, а на соседних кругах делается наружу.
  4. Фольговая. Вместо прямоугольного кабеля ставят медные или алюминиевые пластины. Они широкие, их толщина составляет от 0,1 до 2,5 мм.

Охладительный резервуар

Правила сборки трансформатораЯвляется емкостью для масла и одновременно защищает активные компоненты агрегата от перегрева. В конструкции исполняет роль опоры для дополнительных и управляющих устройств. Перед наполнением из бака удаляют воздух, подвергающий разрушению изоляцию и уменьшающий ее защитные свойства. Из-за этого резервуар работает в условиях низкого атмосферного давления.

Для уменьшения шума от функционирования трансформатора должны совпадать звуковые частоты, воспроизводимые стержнем агрегата, и аналогичные показатели резонанса конструктивных элементов. Для сброса при увеличении объема жидкости в баке от нагревания устанавливается отдельно расположенная расширительная емкость.

Повышение номинальных значений мощности увеличивает скорость движения электронов снаружи и внутри трансформатора, что разрушает конструкцию. Аналогично действует рассеивающее магнитное течение в баке. Применяют вкладыши из материала, не подверженного намагничиванию. Их располагают вокруг изоляторов сильного потока, что уменьшает риск нагревания. Внутреннюю отделку бака выполняют так, чтобы она не пропускала магнитный поток через ограждения емкости. Материал с малым сопротивлением магнетизму поглощает течение перед его проникновением через наружные стенки.

Количество полуокружностей почти соответствует числу оборотов обвивки. С увеличением витков делается больше дуг, но строгая пропорциональность отсутствует. Возле выхода жирной точкой указывают начало обмоток (на двух катушках и больше). Ставят обозначения мгновенно возникающей ЭДС, они на выходах обычно одинаковы.

Такой подход используется при показе промежуточности агрегатов в преобразовательных цепочках для наметки синхронности или противофазности. Обозначение актуально и при нескольких катушках, если для их эффективного функционирования требуется соблюдать полярность. Отсутствие явного обозначения обвивок говорит о том, что они идут в одном направлении, то есть конец предыдущей соответствует началу последующей.

Особенности эксплуатации

Для определения времени службы используют понятие экономического и технического срока работы. Экономический отрезок заканчивается, когда цена трансформации мощности с помощью искомого трансформатора превышает удельную стоимость таких же услуг в соответствующей рыночной нише. Технический срок службы прекращается с выходом из строя большого числа элементов, требующих капитального ремонта агрегата.

Использование в параллельном режиме

Такой регламент применяется из-за того, что при небольшой нагрузке силовой понижающий агрегат допускает значительные потери на холостом ходу. Для исправления ситуации он заменяется группой устройств небольшой мощности, которые при необходимости отключают поодиночке. Требования к такому подсоединению:

  • Работа трансформатора, повышающего или понижающего напряжениек параллельному использованию допускаются агрегаты с равной угловой погрешностью между вторичным и первичным показателем напряжения;
  • параллельно связываются одинаково полярные полюса из областей низкой и высокой мощности;
  • объединяемые устройства должны показывать аналогичный коэффициент передачи по напряжению;
  • сопротивление при коротком замыкании должно отличаться в сторону уменьшения или увеличения не более 10%;
  • соотношение мощности задействованных трансформаторов не должно превышать 1:3.

Агрегаты, входящие в группу, используют с одинаковыми техническими параметрами.

Частота и регулирование мощности

Как работает трансформатор напряжения В случаях равного напряжения на первичных обмотках агрегаты с определенной частотой могут эксплуатироваться при увеличенных показателях сети с рекомендованной заменой навесного оборудования. При частоте меньше номинальной индукция повышает значения в магнитном приводе, что ведет к скачку тока при холостой работе и изменению его вида.

Регулирование напряжения трансформатора применяется в сети из-за того, что нормальная работа потребителей возможна только при мощности определенных параметров и минимальных от них отклонениях.

Изоляция и перенапряжение

Специалисты проводят регулярные испытания и ремонты защитного слоя трансформатора, так как он теряет свои свойства от высоких температур. Это касается агрегатного масла в охладительном баке и изоляции активных элементов. После проверки сведения о состоянии защитных материалов вписываются в паспорт агрегата.

Иногда устройства работают в условиях повышенной мощности. Перенапряжение подразделяется на два вида:

  • кратковременное действие сильного фактора продолжается от одной секунды до 2—4 часов;
  • переходное перенапряжение длится от 2—5 наносекунд до 3—5 миллисекунд, оно бывает колебательным или неколебательным, но всегда имеет одинаковое направление.

Виды трансформаторов напряженияИногда при перегрузке комбинируются оба вида перенапряжения. Причинами их возникновения могут быть грозовые разряды, при этом токовый показатель импульса зависит от расстояния между трансформатором и местом удара. Второй причиной являются изменения условий работы, сформированные внутри системы. Они заключаются в поломках, нарушениях проводимости, коротких замыканиях, возгораниях, частых подключениях и отключениях.

При контроле качества в заводских условиях агрегаты проверяют и выдают сведения о возможности бесперебойной работы в соответствии со стандартами.

Как повысить напряжение в сети до 220 в частном доме

Морозной зимой сельским жителям много хлопот доставляет обогрев своих жилищ. Тем же, кто отказался от печного отопления, проблему, как будто специально, создает заниженный уровень поступающей электроэнергии.

Да и в многоэтажных зданиях многочисленных городских поселков жители страдают от плохого электричества. Вот люди и задаются вопросом: Как повысить напряжение в сети до 220 в частном доме с наименьшими затратами и почему энергоснабжающие организации не качественно выполняют свои обязанности?

Предлагаю рассмотреть его объективно с точки зрения потребителя и поставщика. Решение проблем лучше искать совместными усилиями на основе компромисса.

Содержание статьи

Электрические районные сети: где искать потери напряжения

Рекомендую обратить внимание на три вопроса:

  1. Работу трансформаторной подстанции.
  2. Состояние линии электропередач.
  3. Равномерность распределения нагрузки по фазам.

Виды трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ: простая оценка по внешнему виду

Электроэнергия от промышленных генераторов к нам в жилой дом поступает по линиям электропередач через трансформаторные подстанции. На них напряжение с 10 или 6 киловольт снижается до 0,4.

Конструкция ТП должна пройти реконструкцию с заменой изношенного оборудования, отвечать современным требованиям надежности и безопасности.

В этом случае вам просто уже повезло. Если воздушная ЛЭП 380 вольт идет от подобной модульной подстанции, то она обладает резервом мощности.

Однако довольно часто еще можно встретить старые конструкции ТП, введенные в работу в советское время.

Сельская трансформаторная подстанция

Нельзя сказать, что они выработали свой ресурс и не пригодны к работе. Просто надо понять, что сейчас сильно изменились условия их эксплуатации. Они уже не справляются нормально с современными, сильно возросшими нагрузками.

Их резерв мощности был рассчитан на энергоснабжение групп потребителей в частных домах, подключенных к бытовой проводке, собранной алюминиевыми жилами 2,5 мм кв. Сила тока тогда практически никогда не превышала 16 ампер, что соответствовало примерно 3 киловаттам.

С тех пор многое изменилось. Даже простой электрочайник потребляет 2 кВт. А ведь еще есть различные отопители и нагреватели, стиральные машины, микроволновки, бытовой инструмент. У многих мастеров работают насосы, станки, сварка.

Все эти потребители вместе сильно нагружают старые трансформаторные подстанции: их мощности не хватает на обеспечение полноценного питания подключенных нагрузок.

Воздушная линия электропередач: влияние конструкции на качество электроснабжения

Закон Ома определяет, что падение напряжения на участке воздушной линии электропередач от трансформаторной подстанции до конечного потребителя зависит от силы тока и величины сопротивления проводов.

На последний параметр влияют протяженность токопроводящей магистрали и конструкция проводников:

  • тип металлических жил;
  • общее поперечное сечение провода;
  • качество контактных соединений в местах стыковок — переходное сопротивление.

Чем длиннее магистраль от трансформаторной подстанции до последнего потребителя, тем больше проблем возникает у энергоснабжающей организации, да и жителей дальних домов.

Существующие нормативы ПУЭ определяют, что уровень напряжения в однофазной сети должен укладываться в предел 207÷253 вольта. Для обеспечения этого условия на ТП предусмотрена возможность его оперативного регулирования.

Обычно им пользуются для переключения режимов работы при смене сезонов: зимний период связан с большим энергопотреблением. Он требует завышать выходной уровень сети 0,4 на трансформаторной подстанции.

Длинные воздушные линии и возросшее количество мощных потребителей приводят к тому, что у владельцев домов, запитанных около ТП, напряжение находится на максимуме предела регулирования и поднимать его уже нельзя, а на самых удаленных потребителях падает ниже допустимого уровня вплоть до 180 вольт, а то и ниже.

В этой ситуации поставщик энергии быстро решить вопрос не сможет. Ему необходимо:

  • полностью менять оборудование трансформаторной подстанции;
  • или строить новые линии электроснабжения;
  • либо решать одновременно все задачи.

Нам следует понимать, что они энергозатратны, не дешевы, требуют приложения больших усилий и материальных средств.

Как устроена старая ВЛ

За основу передачи энергии раньше массово использовали алюминиевые провода со стальным сердечником. Их так и называли: АС. Кстати, производство алюминиево-стальных проводов различных типов существует до сих пор.

Провода АС

В сельской местности применяется провод АС с сечением 16 мм квадратных, как наиболее бюджетный вариант. Его небольшой диаметр при значительной длине и наличии стальной жилы создает довольно высокое электрическое сопротивление.

Ухудшает его еще способ соединения раскатки провода на составляющие проволоки и скрутку их в единый узел. Хорошо, если он выполняется с обжатием в гильзе. А ведь его могут сделать и на скорую руку.

Косвенным признаком вины алюминиевых проводов является характерное снижение напряжения вечером и нормальная величина ночью, когда большая часть нагрузки снята.

Модернизация ВЛ кабелем СИП

Современная конструкция воздушного кабеля сделана для обеспечения минимальных потерь напряжения. У них используется улучшенная технология сборки и повышенная проводимость токопроводящих жил. Каждая из фаз покрыта слоем светостойкой ПВХ изоляции, что разрешает скручивать их единой магистралью.

Кабель СИП

Кабель СИП монтируется по специальной технологии, обеспечивающей минимальные потери напряжения при транспортировке по нему электрической энергии.

Переход воздушной линии с открытых алюминиевых проводов типа АС на кабель СИП повышает надежность и эксплуатационные характеристики ВЛ.

Распределение нагрузки по фазам: как просто определить дисбаланс

Идеальное трехфазное напряжение создается генераторами на холостом ходу.

Его схему и диаграмму удобно представлять векторной формой в виде равностороннего треугольника. Между вершинами A, B и C создается линейное напряжение 380, а относительно нуля и вершин — фазное.

Это напряжение 220 поступает к нам в жилой дом и ко всем потребителям. К нему каждый владелец по своему усмотрению подключает нагрузку. Процесс этот носит чисто случайный характер на всем протяжении питающей ЛЭП.

Если какая-то фаза станет перегруженной (течет больший ток), то на ней может произойти посадка напряжения. Точка рабочего нуля в треугольнике смещается из центра, меняются разности двух других фазных потенциалов.

На этот процесс снабжающая организация реагировать практически не может. Она влияет на него на стадии проекта и очень редко переключает потребителей при эксплуатации.

Электрические замеры под напряжением на ВЛ около дома способны дать объективную оценку качества напряжения. Но делать их могут только подготовленные бригады электриков с соблюдением ряда организационных и технических мероприятий.

Владелец дома может оценить роль снабжающей организации в подводе электричества в его жилище только визуально по внешнему виду подстанции, воздушной ЛЭП и опросе ближайших соседей о качестве электроэнергии в их зданиях.

Причина низкого напряжения довольно часто может быть создана по вине владельца здания.

Электропроводка в частном доме: скрытые ошибки монтажа, создающие проблемы

Внимание: зона ответственности снабжающей организации заканчивается на ответвительной опоре! Схема подключения к ней, кабель ввода в дом и весь внутренний монтаж лежат на совести частного владельца.

Поэтому вначале надо обращать внимание на состояние качества уличной проводки, а затем — внутридомовой.

Контакты на улице

Ввод в здание и подключение к счетчику делают бригады электриков от поставщика и энергосбыта. От качества их работы может пострадать хозяин дома. Ему следует контролировать состояние проводов и создаваемых контактов.

Счетчик на столбе

Обычная скрутка алюминиевых жил на воздухе покрывается слоем окислов и ухудшает переходное сопротивление. Это место начинает больше греться и сильнее окисляться. Процесс со временем нарастает, хотя визуально может быть не заметен.

Естественный обдув воздухом и длина открытого провода его маскируют, но не останавливают. Увеличенное переходное сопротивление такого контакта — причина потери напряжения на нем.

Подключение ответвления специальными зажимами с нарушениями технологии — тоже возможная причина плохого контакта.

Прокалывающий зажим СИП

Если на нем образовались трещины, сколы, потемнения и другие дефекты, то они явно свидетельствуют об увеличенном переходном сопротивлении, потерях энергии.

Контакты вводного автомата

Подключение силового провода к автоматическому выключателю на вводе часто требует использования специальных переходников с созданием надежного ужима. Халатная работа сразу может не сказаться, но со временем проявиться.

Переходное сопротивление контактов владелец может проверить созданием электропроводке режима максимальной нагрузки на некоторое время. Сразу потребуется проконтролировать их нагрев. Проводя визуальный осмотр, следует обращать внимание на потемнение корпуса защитного модуля, состояние изоляции.

Внутри дома возможны и другие причины, ведущие к снижению уровня электричества.

Общие организационные вопросы: что обсуждать с поставщиком электроэнергии

Приступать к обсуждению возникших проблем следует только после того, как окончательно стало ясно, что у владельца здания все выполнено надежно и его вины нет.

Это же должны подтвердить соседи, у которых не решены аналогичные вопросы. Действовать лучше сообща. Обращаться следует в различные инстанции власти с письменными заявлениями, но начать необходимо с поставщика. Он в первую очередь должен обеспечить качество подводимой электроэнергии.

Однако, как показано выше, этот процесс, скорее всего, растянется на длительный срок. Владельцу дома до его решения придется принимать самостоятельные меры.

Как повысить напряжение в сети: 2 подхода

Решить вопрос можно своими руками или приобрести специальное промышленное оборудование.

Как повысить напряжение: бюджетные варианты от бывалого

Способ №1: старый стабилизатор от черно-белого телевизора

Кинескопные ламповые модели телевизоров в советское время потребляли много электроэнергии, порядка 400 ватт. Им требовалось стабилизированное питание.

Для них многочисленные заводы массово выпускали различные модели стабилизаторов напряжения. Со временем необходимость в них пропала и они попали к мастерам в кладовки, а кто-то просто выбросил, хотя надежность и работоспособность этих устройств сохранилась и по сей день.

Старый стабилизатор напряжения

Использовать такой старый стабилизатор вполне допустимо, но, стоит обратить внимание на его выходную мощность. Питать через него лучше какой-то один бытовой прибор с электродвигателем.

Если имеются два одинаковых стабилизатора, то их можно объединить и подключить более высокую нагрузку.

Способ №2: понижающий трансформатор

Подойдет любая модель от старого ненужного зарядного устройства автомобильных аккумуляторов или самодельная конструкция. Показываю на примере трансформатора 220/12-36 вольт. Его номинальная мощность 315 вольт-ампер.

Трансформатор для зарядного устройства

На правой части картинки показаны выходные цепи со снятым корпусом. Подобных зарядных было выпущено очень много. Из них можно выцепить схему электроники. Она не нужна.

Далее поступаем очень просто. Собираем схему увеличения напряжения, когда первичная обмотка работает, как обычно, а вторичка добавляет свои вольты к питанию прибора.

Увеличение напряжения

С научной точки зрения необходимо выполнять фазировку, а на ее основе ставить перемычку между обмотками, которая позволит сделать вольт-добавку. Предлагаю более простой вариант:

  1. Соединяем перемычкой произвольно одну клемму входной цепи с любой выходной, действуя по принципу: «мне повезет».
  2. Включаем трансформатор в сеть обмоткой 220 и замеряем сигнал на его выходе вольтметром.
  3. Если он увеличился, то удача нам улыбнулась и все получилось.
  4. Когда напряжение снизилось, то это значит, что мы собрали схему понижения и требуется переключить перемычку на одной из клемм входа или выхода.

Если отсутствует трансформатор заводского исполнения, то его не так уж сложно намотать своими руками на подходящем магнитопроводе. Можно использовать даже статор от сгоревшего асинхронного двигателя.

Методику расчета и сборки описывать не буду. Она довольно подробно изложена в этой статье про трансформаторный паяльник Момент. Что будет не понятно — спрашивайте. Я помог уже многим читателям в этом вопросе.

Подключать бытовой прибор к добавленному трансформатором напряжению следует с учетом мощности нагрузки. Первичная и вторичная обмотки могут перегреться от повышенных токов.

Чтобы не допустить перегрева добавочного ТН, достаточно правильно подобрать к нему предохранитель, контролировать и ограничивать время работы при максимальных нагрузках.

При скачках напряжения в сети на величину до 25-30 вольт необходимо в выходную цепь трансформатора включать реле РКН. Без него выходной уровень при броске может перевалить за 253 вольта, что создаст аварийную ситуацию.
Способ №3: стабилизатор напряжения своими руками

Любителям мастерить предлагаю собрать относительно не сложную электронную схему на трансформаторе с тремя обмотками, работающими по принципу приведенной выше вольт-добавки понижающего трансформатора.

Предлагаемый стабилизатор напряжения своими руками нормально справляется со стабилизацией электроэнергии для нагрузок 1,5 кВт при уровне сети 200 вольт и 700 ватт при снижении до 180В. Работает он автоматически.

Схема релейного стабилизатора напряжения

Компаратор имеет 4 ступени настройки порогов срабатывания. Переключение обмоток осуществляют контакты реле РП-21 постоянного тока с напряжением 24 вольта. Их можно заменить аналогами, но обращайте внимание на коммутационную способность контактов. Иначе они сгорят.

Марки и номиналы компонентов электронной базы показаны на схеме. Однако, проще купить такой прибор промышленного изготовления.

Стабилизатор напряжения для частного дома: на какие характеристики обращать внимание

Индуктивная нагрузка

Выбирать модель стабилизатора следует под конкретные нужды его эксплуатации. Необходимо учесть, что пусковые токи электродвигателей превышают в два-три раза номинальную величину нагрузки.

Стабилизатор напряжения

Мощность источника должна их надежно перекрывать. Особенно важно выполнять это требование для электродвигателей насосов различных жидкостей и компрессоров, начинающих свой запуск под нагрузкой рабочей среды, а не раскручивающихся на холостом режиме.

Способы регулирования

Стабилизаторы напряжения работают по принципу автотрансформатора и построены по одной из двух схем:

  1. ступенчатого переключения дополнительных обмоток релейными или полупроводниковыми ключами;
  2. плавного регулирования выходной величины за счет перемещения сервопривода по принципу работы ЛАТР.

В первом случае на автотрансформаторе создаются отпайки. Их количество влияет на величину ступени регулирования напряжения. Коммутации происходят по командам от электронного блока тиристорами или симисторами.

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор с сервоприводом плавнее переключает напряжение движением угольных электродов по виткам автотрансформатора.

Стабилизатор напряжения

Сервоприводный механизм и щетки плохо переносят часто меняющиеся нагрузки и разрушаются от токов, которые возникают при работе от сварочных трансформаторов. Даже если кто-то из соседей пользуется сваркой, то он может повредить сервопривод.

Стабилизаторы напряжения изготавливают для работы с трехфазной и однофазной нагрузкой. Однако при их выборе надо хорошо представлять условия их эксплуатации.

Особенности трехфазного питания

В доме с таким электроснабжением на вводе лучше устанавливать 3 однофазных устройства на каждую фазу отдельно. Любой из них будет нормально выравнивать напряжение при разных нагрузках намного лучше, чем один общий.

Трехфазные электродвигатели и трансформаторы подключают через соответствующие 3-х фазные стабилизаторы. Они больше приспособлены к симметричным нагрузкам.

Режим Bypass

Полезной функцией прибора является возможность транзита электроэнергии, минуя орган стабилизации.

Режим байпас

Режим байпас имеется не на всех стабилизаторах, а только на более дорогих. Он позволяет при номинальных уровнях напряжения экономить ресурс работы оборудования.

Видеоролик владельца Voltra BY «Как выбрать стабилизатор для дома» поможет вам определиться с поиском подходящей конструкции. Рекомендую посмотреть.

Если же у вас еще остались вопросы и не ясно, как повысить напряжение в сети до 220 в частном доме, то спрашивайте. Постараюсь помочь.

Трансформатор | Устройство, виды, принцип работы

Слово “трансформатор” образуется от английского слова “transform”  – преобразовывать, изменяться. Но дело в том, что сам трансформатор не может как-либо измениться либо поменять форму и так далее. Он обладает еще более удивительный свойством – преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Ну разве это не чудо? В этой статье мы будем рассматривать именно трансформаторы напряжения.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения можно отнести больше к электротехнике, чем к электронике. Самый обыкновенный однофазный трансформатор напряжения выглядит вот так.

трансформатор напряжения

Если откинуть верхнюю защиту трансформатора, то мы можем четко увидеть, то он состоит из какого-то железного каркаса, который собран из металлических пластин, а также из двух катушек, которые намотаны на этот железный каркас. Здесь мы видим, что из одной катушки выходит два черных провода

трансформатор в разборе

а с другой катушки два красных провода

обмотки трансформатора

Эти обе катушки одеваются на сердечник трансформатора. То есть в результате мы получаем что-то типа этого

трансформатор однофазный

Ничего сложного, правда ведь?

Но дальше самое интересное. Если подать на одну из этих катушек переменное напряжение, то в другой катушке тоже появляется переменное напряжение. Но как же так возможно? Ведь эти обмотки абсолютно не касаются друг друга и они изолированы друг от друга. Во чудеса! Все дело, в так называемой электромагнитной индукции.

Если объяснить простым языком, то когда на первичную обмотку подают переменное напряжение, то в сердечнике возникнет переменное магнитное поле с такой же частой. Вторая катушка улавливает это переменное магнитное поле и уже выдает переменное напряжение на своих концах.

Обмотки трансформатора

Эти самые катушки с проводом в трансформаторе называются обмотками. В основном обмотки состоят из медного лакированного провода. Такой провод находится в лаковой изоляции, поэтому, провод в обмотке не коротит друг с другом. Выглядит такой обмоточный трансформаторный провод примерно вот так.

ПЭТВ-2

Он может быть разного диаметра. Все зависит от того, на какую нагрузку рассчитан тот или иной трансформатор.

У самого простого однофазного трансформатора можно увидеть две такие обмотки.

трансформатор напряжения

Обмотка, на которую подают напряжение называется первичной. В народе ее еще называют “первичка”. Обмотка, с которой уже снимают напряжение называется вторичной или “вторичка”.

Для того, чтобы узнать, где первичная обмотка, а где вторичная, достаточно посмотреть на шильдик трансформатора.

шильдик трансформатора

I/P: 220М50Hz (RED-RED) – это говорит нам о том, что два красных провода – это первичная обмотка трансформатора, на которую мы подаем сетевое напряжение 220 Вольт. Почему я думаю, что это первичка? I/P – значит InPut, что в переводе “входной”.

O/P: 12V 0,4A (BLACK, BLACK) – вторичная обмотка трансформатора с выходным напряжением в 12 Вольт (OutPut). Максимальная сила тока, которую может выдать в нагрузку этот трансформатор – это 0,4 Ампера или 400 мА.

 

Как работает трансформатор

Чтобы разобраться с принципом работы, давайте рассмотрим рисунок.

как работает трансформатор

Здесь мы видим простую модель трансформатора. Подавая на вход переменное напряжение U1 в первичной обмотке возникает ток I1 . Так как первичная обмотка намотана на замкнутый магнитопровод, то в нем начинает возникать магнитный поток, который возбуждает во вторичной обмотке напряжение U2 и ток I2 . Как вы можете заметить, между первичной и вторичной обмотками трансформатора нет электрического контакта. В электронике это называется гальванически развязаны.

Формула трансформатора

Главная формула трансформатора выглядит так.

формула трансформатора

где

U2  – напряжение на вторичной обмотке

U1 – напряжение на первичной обмотке

N1 – количество витков первичной обмотки

N2 – количество витков вторичной обмотки

k – коэффициент трансформации

В трансформаторе соблюдается также закон сохранения энергии, то есть какая мощность заходит в трансформатор, такая мощность выходит из трансформатора:

Эта формула справедлива для идеального трансформатора. Реальный же трансформатор будет выдавать на выходе чуть меньше мощности, чем на его входе. КПД трансформаторов очень высок и порой составляет даже 98%.

Типы трансформаторов по конструкции

Однофазные трансформаторы

Это трансформаторы, которые преобразуют однофазное переменное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение другого значения.

однофазный трансформатор

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а со вторичной снимают нужное нам напряжение. Чаще всего в повседневной жизни можно увидеть так называемые сетевые трансформаторы, у которых первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, то есть 220 В.

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

однофазный трансформатор обозначение на схеме

Первичная обмотка слева, а вторичная – справа.

Иногда требуется множество различных напряжений для питания различных приборов. Зачем ставить на каждый прибор свой трансформатор, если можно с одного трансформатора получить сразу несколько напряжений? Поэтому, иногда вторичных обмоток бывает несколько пар, а иногда даже некоторые обмотки выводят прямо из имеющихся вторичных обмоток. Такой трансформатор называется трансформатором со множеством вторичных обмоток. На схемах можно увидеть что-то подобное:

вторичные обмотки трансформатора

Трехфазные трансформаторы

Эти трансформаторы в основном используются в промышленности и чаще всего превосходят по габаритам простые однофазные трансформаторы. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

трехфазный трансформатор

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

виды соединений обмоток трехфазного трансформатора

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки – маленькими буквами.

Здесь мы видим три типа соединения обмоток (слева-направо)

  • звезда-звезда
  • звезда-треугольник
  • треугольник-звезда

В 90% случаев используется именно звезда-звезда.

Типы трансформаторов по напряжению

Понижающий трансформатор

Это трансформатор, которые понижает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 220 Вольт, а снимаем 12 Вольт. В этом случае коэффициент трансформации (k) будет больше 1.

Повышающий трансформатор

Это трансформатор, который  повышает напряжение. Допустим,  на первичную обмотку мы подаем 10 Вольт, а со вторичной снимаем уже 110 В. То есть мы повысили наше напряжение 11 раз. У повышающих трансформаторов коэффициент трансформации меньше 1.

Разделительный или развязывающий трансформатор

Такой трансформатор используется в целях электробезопасности. В основном это трансформатор с одинаковым числом обмоток на входе и выходе, то есть его напряжение на первичной обмотке будет равняться напряжению на вторичной обмотке. Нулевой вывод вторичной обмотки такого трансформатора не заземлен. Поэтому, при касании фазы на таком трансформаторе вас не ударит электрическим током. Про его использование можете прочесть в статье про ЛАТР. У развязывающих трансформаторов коэффициент трансформации равен 1.

Согласующий трансформатор

Такой трансформатор используется для согласования входного и выходного сопротивления между каскадами схем.

Работа понижающего трансформатора на практике

Понижающий трансформатор – это такой трансформатор, который выдает на выходе напряжение меньше, чем на входе. Коэффициент трансформации (k) у таких трансформаторов больше 1 . Понижающие трансформаторы – это самый распространенный класс трансформаторов в электротехнике и электронике. Давайте же рассмотрим, как он работает на примере трансформатора 220 В —> 12 В .

Итак, имеем простой однофазный понижающий трансформатор.

трансформатор напряжения

Именно на нем мы будем проводить различные опыты.

Подключаем красную первичную обмотку к сети 220 Вольт и замеряем напряжение на вторичной обмотке трансформатора без нагрузки. 13, 21 Вольт, хотя на трансформаторе написано, что он должен выдавать 12 Вольт.

работа трансформатора на холостом ходу

Теперь подключаем нагрузку на вторичную обмотку и видим, что напряжение просело.

работа трансформатора на нагрузку

Интересно, какую силу тока кушает наша лампа накаливания? Вставляем мультиметр в разрыв цепи и замеряем.

потребление тока лампочкой накаливания

Если судить по шильдику, то на нем написано, что он может выдать в нагрузку 400 мА и напряжение будет 12 Вольт, но как вы видите, при нагрузку близкой к 400 мА у нас напряжение просело почти до 11 Вольт. Вот тебе и китайский трансформатор. Нагружать более, чем 400 мА его не следует. В этом случае напряжение просядет еще больше, и трансформатор будет греться, как утюг.

Как проверить трансформатор

Как проверить на короткое замыкание обмоток

Хотя обмотки  прилегают очень плотно к друг другу, их разделяет лаковый диэлектрик, которым покрываются и первичная и вторичная обмотка. Если где-то возникло короткое замыкание между проводами, то трансформатор будет сильно греться или издавать сильный гул при работе. Также он будет пахнуть горелым лаком. В этом случае стоит замерить напряжение на вторичной обмотке и сравнить, чтобы оно совпадало с паспортным значением.

Проверка на обрыв обмоток

При  обрыве все намного проще. Для этого с помощью мультиметра мы проверяем целостность первичной и вторичной обмотки. Итак, сопротивление первичной обмотки нашего трансформатора чуть более 1 КОм. Значит обмотка целая.

сопротивление первичной обмотки

Таким же образом проверяем и вторичную обмотку.

проверка вторичной обмотки

Отсюда делаем вывод, что наш трансформатор жив и здоров.

Похожие статьи по теме “трансформатор”

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Программа для расчета трансформатора

Как получить постоянное напряжение из переменного

Какой трансформатор называется повышающим а какой понижающим?

Существует много разных электрических  устройств. Рассмотрим одно из основных и распространенных дошедших до наших дней и не потерявшей своей актуальности – трансформатор. Это устройство служит для повышения или уменьшения напряжения в электрических цепях, частоты и числа фаз переменного электрического тока. По изменению напряжения тока они делятся на понижающие  и повышающие значение напряжения сети.

  Какой трансформатор называется повышающим а какой понижающим?

Понижающий  трансформатор уменьшает напряжение тока в электрической цепи. Технически - это реализуется за счет разности напряжений между первичной обмотки устройства и вторичной.

 Какой трансформатор называется повышающим? Повышающий трансформатор повышает значение напряжения электрического тока. На первичной обмотке оно ниже, а на вторичной выше. Тем самым на выходе прибора напряжение выше и за счет определенного числа витков обмотки и сечения имеет нужное значение.

Автотрансформаторы

Наряду с обычными трансформаторами часто в быту и промышленности применяются автотрансформаторы. Отличие от обычных состоит в том, что первичную и вторичную обмотку связывает не только магнитное поле, но и электрическая связь. Мощность в этом устройстве передается не только за счет магнитного поля, но и за счет электрической связи. Какой трансформатор называют повышающим и какой понижающим в автотрансформаторах?  Принципы заложены те же. Какой трансформатор повышающий, а какой понижающий можно определить по соответствующей маркировке. Есть и универсальные устройства, которые выполняют обе функции на понижение и на повышение. Автотрансформаторы широко применяются в цепях  большой мощности и высокого напряжения и, а также регулируют напряжение  в устройствах небольшой мощности.

Как подобрать трансформатор

Чтобы грамотно выбрать  трансформатор необходимо вначале ознакомится с характеристиками приборов  сети, для которой вы будите покупать трансформатор. Узнать их потребляемую мощность и напряжение.

Далее узнать входное напряжение сети. Зная эти значения можно начать подбирать  устройство. Определим, вначале, нам необходим повышающий или понижающий трансформатор.  Какой трансформатор называют повышающим? Такой, у которого напряжение на входе меньше чем на выходе. Если приборы у нас потребляют напряжение больше, чем на входе сети, то выберем повышающий. Если нет – понижающий.

Смотрим на сумму значений мощности потребляемых приборов. Подбираем трансформатор с выходным параметром соответствующим этой мощности, добавив 20% и напряжению этих приборов. 

Входное напряжение устройства должно соответствовать напряжению сети.

Трансформатор ставим в безопасное место и обязательно заземляем.

Часто покупатели затрудняются в выборе трансформатора. В сложностях подсчета мощности потребляемых приборов. Какой трансформатор является повышающим , какой понижающим. Что выбрать и так далее. Проще обратиться к нашему специалисту и он все сделает. Рассчитает и подберет универсальный автотрансформатор на все случаи, когда будет необходимо добавить какой либо новый потребляющий прибор.

Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В

Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Порой электронику необходимо получить высокое напряжение для различных целей. Сделать это не так уж сложно, если смастерить самодельный повышающий высоковольтный трансформатор, способный выдать 30 кВ из обычных 6 В.

Изготовление повышающего трансформатора на 30000 Вольт


Нам понадобится разборный сердечник из старого телевизора с кинескопом. Там он используется тоже в высоковольтном трансформаторе строчной развертки.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Делаем каркас под катушку. Обматываем одну сторону плотной бумагой и склеиваем суперклеем.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Снимаем с сердечника каркас и устанавливаем его для удобства на маркер. Далее обматываем слоем скотча.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Берем проволоку 0,2 мм толщиной, старый трансформатор как раз кстати.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Один конец очищаем от лака, наматываем на провод и припаиваем.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Изолируем термоусадкой. Кладем на всю длину каркаса и обматываем слоем скотча.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Матаем обмотку в ряд виток к витку. Каждый слой - 200 витков.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
После каждого слоя кладем два слоя скотча и один слой изолентой.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Такая многослойность нужна обязательно, иначе катушку запросто пробьет высоким напряжением.
Намотали еще 200 витков - производим опять тройную изоляцию.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Итак должно быть 5 слоев по 200 витков. Общее количество, как вы наверное уже подсчитали, 1000 витков. Надеваем катушку на каркас.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
С противоположной стороны мотаются две обмотки обычным проводом. Первая (синяя) 6 витков, вторая (желтая) 5 витков. Фиксируем суперклеем.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В

Схема генератора


Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Перед вами классическая схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Проще не придумаешь. Собираем схему на биполярном транзисторе.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
В настройке генератор практически не нуждается. И при исправных деталях работает сразу. Но если только генерация не запустилась с первого раза - попробуйте поменять вывода одной из обмоток между собой, тогда все должно заработать.

Испытания высоковольтного трансформатора


Запитываем схему от аккумуляторной батареи 6 В. Высоковольтный генератор в работе.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Дуга упала на изоляцию и тут же почти зажгла ее.
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Самодельный трансформатор с 6 В до 30000 В
Частота генерации порядка около 10-15 кГц. При такой частоте высоковольтные разряды не так опасны, но все же не стоит прикасаться к токоведущим проводам во время работы трансформатора.

Смотрите видео


Что такое повышающий и понижающий трансформатор? Определение и применение

повышающий трансформатор

Трансформатор, в котором выходное (вторичное) напряжение больше, чем его входное (первичное) напряжение, называется повышающим трансформатором. Повышающий трансформатор уменьшает выходной ток для поддержания равной входной и выходной мощности системы.

Рассмотрен повышающий трансформатор, показанный на рисунке ниже. E 1 и E 2 - это напряжения, а T 1 и T 2 - это число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.

step-down-transformer Число витков вторичной обмотки трансформатора больше, чем у первичной, т. Е. T 2 > T 1 . Таким образом, коэффициент поворота повышающего трансформатора составляет 1: 2. Первичная обмотка повышающего трансформатора составлена ​​из толстого изолированного медного провода, потому что через него протекает ток малой величины.

Применения - Повышающий трансформатор используется в линиях передачи для преобразования высокого напряжения, генерируемого генератором переменного тока.Потери мощности линии электропередачи прямо пропорциональны квадрату тока, протекающего через нее.

Мощность = I 2 R

Выходной ток повышающего трансформатора меньше, и, следовательно, он используется для снижения потерь мощности. Повышающий трансформатор также используется для запуска электродвигателя, в микроволновой печи, рентгеновских аппаратах и ​​т. Д.

понижающий трансформатор

Трансформатор, в котором выходное (вторичное) напряжение меньше, чем его входное (первичное) напряжение, называется понижающим трансформатором.Число витков на первичной обмотке трансформатора больше, чем число витков на вторичной обмотке трансформатора, т. Е. T 2 1 . Понижающий трансформатор показан на рисунке ниже.

step-up-transformer Коэффициент разворота понижающего трансформатора составляет 2: 1. Коэффициент поворота напряжения определяет величину преобразования напряжения от первичной обмотки к вторичной обмотке трансформатора.

Понижающий трансформатор состоит из двух или более катушек, намотанных на железный сердечник трансформатора.Работает по принципу магнитной индукции между катушками. Напряжение, приложенное к первичной обмотке, намагничивает железный сердечник, который наводит вторичные обмотки трансформатора. Таким образом, напряжение преобразуется из первичной обмотки во вторичную обмотку трансформатора.

Применения - Используется для электрической изоляции, в распределительной сети, для управления бытовыми приборами, в дверном звонке и т. Д.

,
Разница между повышающим и понижающим трансформатором

Трансформатор - это статическое устройство, которое передает электрическую мощность от одной цепи в другую на той же частоте, но уровень напряжения обычно изменяется. По экономическим причинам электроэнергия должна передаваться при высоком напряжении, тогда как она должна использоваться при низком напряжении с точки зрения безопасности. Это увеличение напряжения для передачи и снижение напряжения для использования может быть достигнуто только при использовании повышающего и понижающего трансформатора.

Основное различие между повышающим и понижающим трансформатором заключается в том, что повышающий трансформатор повышает выходное напряжение, тогда как понижающий трансформатор снижает выходное напряжение. Некоторые другие различия объяснены ниже, в форме сравнительной таблицы, с учетом факторов: напряжение, обмотка, количество витков, толщина проводника и применение.

Содержание: Повышающий против понижающего трансформатора

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые различия
  4. Точка, чтобы Помнить

Сравнительная таблица

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ШАГОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
ШАГОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
Определение Повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение. Понижающий трансформатор снижает выходное напряжение.
Напряжение Входное напряжение низкое, а выходное напряжение высокое. Входное напряжение высокое, а выходное напряжение низкое.
Обмотка Обмотка высокого напряжения является вторичной обмоткой. Обмотка высокого напряжения является первичной обмоткой.
Ток Ток на вторичной обмотке низкий. Ток высокий на вторичной обмотке.
Номинальное выходное напряжение 11000 В или выше 110 В, 24 В, 20 В, 10 В и т. Д.
Размер проводника Первичная обмотка состоит из толстого изолированного медного провода. Вторичная обмотка состоит из толстого изолированного медного провода
Применение Электростанция, рентгеновский аппарат, микроволновые печи и т. Д. Дверной звонок, преобразователь напряжения и т. Д.

Определение повышающего трансформатора:

Когда напряжение повышается на выходной стороне, трансформатор называется повышающим трансформатором.В этом трансформаторе число витков во вторичной обмотке всегда больше, чем витков в первичной обмотке, поскольку на вторичной стороне трансформатора возникает высокое напряжение.

В таких странах, как Индия, обычно выработка электроэнергии составляет 11 кВ. По экономическим причинам мощность переменного тока передается при очень высоких напряжениях (220-440 В) на большие расстояния. Поэтому на генераторной станции применяется повышающий трансформатор.

step-up-transformer

Определение понижающего трансформатора:

Понижающий трансформатор снижает выходное напряжение или, другими словами, он преобразует высокое напряжение, низковольтную мощность в низковольтную, сильноточную.Например, наша силовая цепь несет 230-110 В, но дверной звонок требует только 16 В. Таким образом, следует использовать понижающий трансформатор для снижения напряжения с 110 В или 220 В до 16 В.

В целях обеспечения питания в различных областях напряжение понижается до 440 В / 230 В в целях безопасности. Таким образом, число витков на вторичной обмотке меньше, чем на первичной обмотке; меньшее напряжение на выходе (вторичном) конце трансформатора.

step-down-transformer

Ключевые отличия повышающего трансформатора от понижающего

  • Когда выходное (вторичное) напряжение больше, чем его входное (первичное) напряжение, оно называется повышающим трансформатором, тогда как в выходном (вторичном) понижающем трансформаторе напряжение меньше.
  • В повышающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является первичной обмоткой, а обмотка высокого напряжения - вторичной обмоткой, тогда как в понижающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является вторичной обмоткой.
  • В повышающем трансформаторе ток и магнитное поле менее развиты во вторичной обмотке, и он сильно развит в первичной обмотке, тогда как в понижающем трансформаторе напряжение на вторичном конце низкое. Таким образом, ток и магнитное поле сильное.
    • Примечание 1 : ток прямо пропорционален магнитному полю.
    • Примечание 2 : Согласно законам Ома, напряжение прямо пропорционально току. Если мы увеличиваем напряжения, то ток также будет увеличиваться. Но в трансформаторе для передачи того же количества энергии, если мы увеличиваем напряжение, ток будет уменьшаться и наоборот. Таким образом, мощность остается неизменной на передающем и принимающем концах трансформатора.
  • В повышающем трансформаторе первичная обмотка состоит из толстого изолированного медного провода, а вторичная - из тонкого изолированного медного провода, в то время как в понижающем трансформаторе выходной ток велик, поэтому толстая изолированная медь Проволока используется для изготовления вторичной обмотки.
    • Примечание : Толщина проволоки зависит от мощности протекающего через них тока.
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение с 220 В до 11 кВ или выше, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение с 440 до 220 В, 220-110 В или 110-24 В, 20 В, 10 Вольт.

Укажи на память:

Один и тот же трансформатор может использоваться как повышающий или понижающий трансформатор. Это зависит от того, каким образом он подключен в цепи. Если входное питание подается на обмотку низкого напряжения, то оно становится повышающим трансформатором.В качестве альтернативы, если на обмотке высокого напряжения подается источник питания, трансформатор становится понижающим.

,
Разница между повышающим трансформатором и усилителем напряжения

Усилитель напряжения? Похоже или нет?

Повышающий трансформатор в основном увеличивает величину первичного приложенного напряжения, то есть увеличивает амплитуду формы волны напряжения. Усилитель напряжения делает то же самое.

Altec Peerless 4722 MC Step-up transformer Altec Peerless 4722 MC Step-up transformer Altec Peerless 4722 MC Повышающий трансформатор

Тогда возникает очень странный, но вполне понятный вопрос: в чем разница между ними, и можем ли мы использовать небольшой повышающий трансформатор вместо усилителя напряжения и наоборот?


Отличия

Усилитель Усилитель В трансформаторе Усилитель Усилитель
Трансформатор Усилитель
Трансформаторы не могут усиливать (повышать) входное напряжение переменного тока, не снижая (понижая) его текущую мощность. может усиливать как ток, так и напряжение одновременно. Мы можем иметь 1 В при 1 мкА для управления входом, но также можем получить много вольт на много ампер на выходе.
Обмотки трансформатора никогда не требуют постоянного напряжения для работы. Иногда напряжение постоянного тока может присутствовать в обмотке трансформатора для вспомогательных устройств, но постоянный ток не требуется для работы трансформатора. почти всегда требует постоянного напряжения питания для работы.
добавлено больше обмоток к вторичной обмотке для усиления напряжения. Усилитель фактически модулирует фиксированное напряжение источника постоянного тока в ответ на входное напряжение переменного тока для получения усиления выходного напряжения.
Входной ток трансформатора пропорционален току нагрузки. Входной ток усилителя обычно практически не зависит от его тока нагрузки.
Трансформатор похож на коробку передач, а усилитель - на двигатель.Коробка передач преобразует энергию как трансформатор. походит на двигатель, который потребляет топливо, чтобы дать продукцию. Точно так же усилитель потребляет постоянный ток, чтобы дать выход.
Повышающий трансформатор может усилить определенный тип входа, который является синусоидальным входом или изменяющимся во времени входом, и добавить к тому, что диапазон входного сигнала трансформатора очень гибок в диапазоне. может усиливать любой сигнал, и в то время как усилитель будет иметь ограниченный диапазон, то в состоянии насыщения.
В идеальном трансформаторе выходное сопротивление равно сопротивлению источника, умноженному на квадрат отношения витков. Усилитель может иметь выходной импеданс, который не зависит от импеданса источника.

How amplifier works - The concept How amplifier works - The concept Как работает усилитель - Концепция

Трансформатор не является усилителем, потому что:

Выходная и входная мощности одинаковы, и нет другого источника, кроме сигнала (входящего переменного напряжения ). Усилитель может усиливать напряжение сигнала без уменьшения выходного тока.

Трансформатор

следует принципу индукции, тогда как усилитель следует принципу усиления сигнала (напряжения или тока). Фактически, усилитель генерирует совершенно новый выходной сигнал на основе входного сигнала. Мы можем понимать эти сигналы как две отдельные цепи.

Выходная цепь генерируется источником питания усилителя, который получает энергию от батареи или электрической розетки.

Связанные материалы EEP со спонсорскими ссылками

,

mc повышающие трансформаторы объяснил

Повышающие трансформаторы для картриджей с подвижной катушкой - самые эзотерические и неправильно понятые предметы в мире hi-fi, и это отчасти объясняет, почему они так редко используются. Это большой позор, потому что использование хорошего трансформатора дает наилучшую возможную производительность от картриджа с подвижной катушкой. Эта статья предназначена для демистификации предмета и позволяет читателю с уверенностью выбрать подходящий трансформатор.Заранее извиняюсь, если некоторые из математик становятся немного озадачивающими и вызывают больше путаницы, а не меньше. Несмотря на кажущуюся сложность, выводы довольно просты, и вы можете просто перейти к нижней части страницы с рекомендациями.
Для получения информации о трансформаторах специально для картриджей Denon, нажмите здесь.

принцип действия картриджа
Картриджи с подвижными магнитами, как следует из их названия, содержат магниты, которые перемещаются кантилевером стилуса, и это движение вызывает напряжение сигнала в неподвижных катушках в непосредственной близости от магнитов.В картриджах с подвижной катушкой роли поменялись местами, поэтому магниты закреплены и катушки движутся. Большим преимуществом движущихся катушек является то, что катушки намного легче магнитов, поэтому они гораздо более чувствительны к движению стилуса.
Большим недостатком является то, что выходное напряжение картриджей с подвижной катушкой примерно на 20 дБ ниже, чем у подвижных магнитов, поэтому требуется дополнительное усиление на 20 дБ. Дополнительное усиление может быть обеспечено фоностасным усилителем, внешним устройством, называемым фарой, или трансформатором.Наиболее часто встречающееся решение заключается в увеличении усиления на фоностадии, но повышающие трансформаторы по-прежнему являются лучшим решением, когда стоимость не имеет значения.

зачем вообще использовать трансформатор?
Раньше было так, что хорошее соотношение сигнал / шум было невозможно достичь с помощью движущегося катушечного картриджа без повышающего трансформатора. Дополнительные 20 или 30 децибел усиления не были проблемой, но проблема с низким уровнем шума при использовании клапанов, транзисторов или операционных усилителей была проблемой.Современные транзисторы и операционные усилители теперь могут предложить гораздо лучшее соотношение сигнал / шум, но клапанам все же обычно требуются трансформаторы для успешной работы с картриджами с низкой выходной катушкой. Альтернативой повышающему трансформатору является фара (или предварительный предусилитель). Это транзисторный или операционный усилитель, который повышает выход картриджей с подвижной катушкой до уровня движущегося магнита. Rothwell предлагает Headspace в качестве высококачественной, малошумной головной лампы.
Помимо проблемы шума, качество звука трансформаторов - это то, на что поклялись их сторонники.Искажение, производимое аудио трансформаторами, имеет совершенно иную природу, чем искажение, производимое транзисторным усилителем. Гармоническое искажение в трансформаторах является наибольшим на самых низких частотах и ​​быстро падает с ростом частоты, тогда как в транзисторных усилителях искажение чаще всего увеличивается с ростом частоты. Что еще более важно, интермодуляционные искажения имеют тенденцию быть ниже в трансформаторах, чем в транзисторных усилителях. В результате, хотя трансформаторы не являются абсолютно свободными от искажений (ничего нет), искажения очень доброкачественные по сравнению с искажениями, производимыми многими транзисторными усилителями.Это объясняет, почему звук, издаваемый при использовании картриджа с подвижной катушкой с хорошим трансформатором, настолько возвышенен и может создать открытую и просторную звуковую сцену с удивительным разделением между инструментами.
Дело против трансформаторов просто одно из стоимости. Транзисторы могут стоить всего несколько копеек (или меньше, если их покупать в достаточных количествах), тогда как трансформаторы всегда стоят намного дороже, в несколько тысяч раз, из-за дорогих материалов, используемых в сердечнике, и стоимости медные обмотки с точки зрения как материала, так и труда.

Загрузка картриджа
Прежде чем рассматривать вопрос о том, как согласовать картридж с подвижной катушкой с трансформатором, стоит рассмотреть влияние различных нагрузок на картриджи с подвижной катушкой.
Когда какой-либо источник сигнала подключен к любому импедансу нагрузки, делитель потенциала формируется из выходного импеданса источника и импеданса нагрузки. (Выходной импеданс также известен как импеданс источника или внутренний импеданс. Импеданс нагрузки также известен как входной импеданс.) Источником сигнала может быть аудиокассета, микрофон, проигрыватель компакт-дисков, микшер и т. Д., Это не имеет значения. Нагрузка может быть фоностадия, микшер, трансформатор или просто резистор - опять же, это не имеет значения. Делитель потенциала, образованный импедансом источника и нагрузки, действует как аттенюатор или предустановленный регулятор громкости. Если импеданс нагрузки намного больше, чем импеданс источника, ослабление будет низким, а эффективная предварительно установленная регулировка громкости будет близка к максимальной. Обычное правило для аудиооборудования в целом состоит в том, чтобы подавать сигнал в нагрузку, по меньшей мере, в десять раз превышающую полное сопротивление источника, чтобы избежать каких-либо значительных потерь сигнала, и это применимо как к подвижным картриджам катушек, так и к чему-либо еще.Если импеданс нагрузки в 10 раз превышает импеданс источника, сигнал, потерянный с помощью «предустановленной регулировки громкости», составляет менее 1 дБ, т.е. почти весь сигнал, генерируемый источником, доступен для следующего усилителя. Любая потеря сигнала на интерфейсе источник / нагрузка обычно считается плохой вещью, так как она ухудшает отношение сигнал / шум. Больше сигнала теряется, т. Е. Предварительно установленный регулятор громкости выключается больше, если импеданс нагрузки не намного выше, чем импеданс источника.Когда сопротивление источника и нагрузки равны, потеря сигнала составляет 6 дБ. Когда полное сопротивление источника в 9 раз превышает полное сопротивление нагрузки, потеря сигнала составляет 20 дБ. Большинство современных картриджей с подвижной катушкой имеют полное сопротивление источника около 10 Ом, а правило «сопротивление нагрузки, в десять раз превышающее полное сопротивление источника» предполагает, что 100 Ом является хорошим выбором для полного сопротивления нагрузки и вызывает потерю сигнала менее 1 дБ. Это хорошо соответствует рекомендациям многих производителей картриджей (см. Таблицу данных ниже).Все, что выше 100 Ом, должно быть одинаково подходящим.
Меняется ли тональный баланс картриджа в зависимости от сопротивления нагрузки? Это действительно так, если картридж типа движущегося магнита, но картриджи с малой выходной катушкой гораздо менее чувствительны к изменениям сопротивления нагрузки. Пользователи иногда утверждают, что более высокие импедансы нагрузки производят более яркий звук, чем более низкие, но производители картриджей обычно не конкретизируют рекомендуемые импедансы нагрузки, часто рекомендуя широкий диапазон или просто что-либо выше минимального импеданса.
Рекомендация Rothwell Audio Products соответствует рекомендациям Ortofon, Audio Technica и большинства других производителей картриджей - 100 Ом - это хорошее значение для большинства картриджей, и что точное значение не является критическим, если оно значительно выше источника картриджа. сопротивление.
Одно можно сказать наверняка: сопротивление нагрузки должно быть , а не , как сопротивление источника картриджа. Это может привести к потере сигнала на 6 дБ (когда для начала часто требуется всего несколько сотен микровольт) и серьезно скомпрометировать отношение сигнал / шум.Идея о том, что полное сопротивление нагрузки, равное импедансу источника, обеспечивает идеальное «согласование», ошибочна и является наиболее распространенным мифом о подвижных катушечных картриджах. Это также вызывает большую путаницу вокруг повышающих трансформаторов и того, как выбрать правильный для любого данного картриджа. Причины мифа о «согласованном импедансе» рассматриваются ниже.

коэффициент витков трансформатора и коэффициент импеданса
Коэффициент витков трансформатора - это отношение числа витков провода на первичной обмотке к числу витков провода на вторичной обмотке, а напряжение на первичной обмотке равно шаг вверх (или вниз) на такое же соотношение, что и коэффициент поворотов и появляется на вторичном.Например, трансформатор с соотношением витков 1:10 увеличит напряжение на своем первичном элементе в десять раз. Однако, поскольку трансформаторы являются полностью пассивными устройствами без источника питания для получения энергии, трансформатор не может производить дополнительную мощность, и увеличение напряжения будет сопровождаться соответствующим уменьшением тока. Это то, что порождает концепцию отношения импедансов. Отношение импедансов является квадратом отношения витков и создает полное сопротивление вторичной обмотки трансформатора для источника, питающего первичную обмотку, как это полное сопротивление, преобразованное квадратом отношения витков.Сам трансформатор не имеет импеданса, скорее, импеданс с одной стороны будет выглядеть как импеданс с другой стороны (он работает в обоих направлениях). В случае, например, повышающего трансформатора 1:10, импеданс 20 кОм на вторичной обмотке будет выглядеть как импеданс 200 Ом на первичной обмотке (20000, деленное на 10 в квадрате, равно 200). Повышающий трансформатор 1: 2 с нагрузкой 100 кОм на вторичной обмотке может иметь входное сопротивление источника, управляющего первичной обмоткой, как 25 кОм (100 кОм, деленное на 2 в квадрате, равно 25 кОм).

Таким образом, может показаться логичным, что картридж с выходным напряжением, например, 0,5 мВ, при использовании с повышающим трансформатором с соотношением витков 1:10 будет производить 5 мВ на выходе трансформатора. Да, было бы, если бы полное сопротивление источника картриджа (также известное как его внутренний импеданс или импеданс катушки) было равно нулю. На практике при использовании низкоомных картриджей с сопротивлением около 10 Ом или менее и трансформаторов с низким отношением (менее чем около 1:20) выходное напряжение трансформатора очень близко к выходному напряжению картриджа, умноженному на коэффициент витков, и может безопасно использоваться. как хорошее приближение первого порядка для руководства.Однако полное сопротивление источника картриджа может быть низким, но оно никогда не бывает нулевым, и для более точного анализа необходимо учитывать преобразованную вторичную нагрузку. В качестве примера рассмотрим трансформатор с соотношением 1:10 и картридж с катушкой 10 Ом. Если нагрузка на вторичную обмотку трансформатора представляет собой фоностадию MM с импедансом 47 кОм, эта нагрузка отображается для картриджа как 470 Ом (47 000, разделенных на 10 в квадрате) и должна управляться катушкой 10 Ом. Нагрузка 470 Ом и источник на 10 Ом образуют делитель потенциала («предустановленная регулировка громкости», описанная в предыдущем разделе), при этом часть напряжения картриджа падает на собственном внутреннем импедансе 10 Ом.Внутренняя пропорция составляет 10 / (470 + 10) = 0,0208, что совсем немного - всего 0,2 дБ. Отклонение от приближения первого порядка невелико и, вероятно, не стоит беспокоиться, но оно есть. Когда более высокие отношения поворотов используются с более высокими импедансами источника, потенциальный эффект делителя становится значительным. Рассмотрим картридж с 40-омной катушкой и трансформатор с соотношением 1:30. Нагрузка 47 кОм на вторичной обмотке теперь выглядит как 52 Ом с первичной стороны. При возбуждении от источника 40 Ом делитель напряжения формируется из 52 Ом и 40 Ом.Поэтому доля сигнала, пропадающего через катушку картриджа, составляет 40 / (40 + 52) = 0,43, что очень важно - почти половина напряжения, создаваемого картриджем, теряется внутри. Тогда как в предыдущем примере было потеряно только 0,2 дБ, здесь потеря сигнала составляет 5 дБ, и вместо достижения напряжения сигнала на выходе трансформатора, в 30 раз превышающего выходной сигнал картриджа, выходной сигнал в 0,43x30 раз превышает выходной сигнал картриджа, т.е. повышение напряжения эффективно всего в 13 раз, , а не в 30 раз.Ясно, что увеличение коэффициента оборотов трансформатора в X раз не увеличивает выходное напряжение на тот же коэффициент. По мере того, как увеличивается отношение витков, увеличение выходного напряжения становится все меньше и меньше, поскольку нагрузка на картридж становится все более и более значительной, пока не будет достигнута точка, где увеличение коэффициента витков дополнительно фактически приводит к падению выходного напряжения.
Точка, в которой достигается максимально возможное напряжение на выходе трансформатора, возникает, когда преобразованная нагрузка равна сопротивлению источника.В случае вторичной нагрузки 47 кОм (обычное сопротивление нагрузки фоностабилизатора ММ) и картриджа MC на 40 Ом отношение витков должно составлять 1: 34,28, чтобы получить абсолютное максимальное выходное напряжение. Это связано с тем, что 40x34.28x34.28 = 47000
. Именно это порождает ошибочное представление о том, что трансформатор должен «соответствовать» сопротивлению картриджа. Да, это может быть правдой, что согласование импедансов дает максимально возможное напряжение на выходе трансформатора, но в системе hi-fi мы , а не , ищем абсолютное максимальное напряжение от трансформатора, мы ищем напряжение подходит для подачи в следующие фонограммы MM и , мы ищем максимальную точность.Это редко (если вообще когда-либо) достигается путем согласования импедансов. Напряжение сигнала, подходящее для фоностаза мм, для обработки составляет около 5 мВ. Более высокое напряжение на фоностанции уменьшит запас и увеличит искажения. Более низкое напряжение ухудшит отношение сигнал / шум. Попытка достичь 5 мВ в фоностадии (с максимальной точностью) должна быть целью повышающего трансформатора.
Большая ошибка, которую чаще всего допускают при выборе трансформатора для картриджа с подвижной катушкой, заключается в том, что он пропускает требуемое напряжение на входе фоностанции и вместо этого пытается согласовать импедансы, чтобы, например, картридж с импедансом источника 5 Ом видел Нагрузка 5 Ом на входе трансформатора.При таком подходе импеданс картриджа считается наиболее важным фактором, хотя в действительности это должно быть выходное напряжение картриджа.

Чтобы продемонстрировать, насколько неправильным может быть подход «согласованного импеданса», возьмите в качестве примера картридж Ortofon Vivo Red с сопротивлением источника 5 Ом. Чтобы «согласовать полное сопротивление», 47000 Ом на вторичной стороне трансформатора должны выглядеть как 5 Ом на первичной стороне. Это означает, что коэффициент полного сопротивления должен быть 9400 (потому что 47000, разделенное на 5, равно 9400) и следовательно, отношение оборотов должно быть квадратным корнем из 9400, что составляет 97.Таким образом, мы должны найти повышающий трансформатор с соотношением витков 1:97. Однако выходное напряжение Vivo Red составляет 0,5 мВ, а напряжение, подаваемое на фоностадию с помощью трансформатора 1:97, составит 24 мВ. Этого было бы достаточно, чтобы перегрузить большинство фоностадий и было бы далеко от оптимального. Гораздо лучшим подходом к поиску подходящего коэффициента трансформации будет работа с выходным напряжением картриджа. Выход Vivo Red составляет 0,5 мВ, а для фоновой стадии требуется около 5 мВ для наилучшей производительности, поэтому соотношение 1:10 выглядит намного лучше.Приближение первого порядка предполагает, что соотношение 1:10 даст нам 5 мВ. Верно ли это, если мы также учтем сопротивление источника 5 кОм картриджа и сопротивление нагрузки, представленное трансформатором? Да. Трансформатор 1:10 с нагрузкой 47 кОм на вторичной обмотке представляет нагрузку в 470 Ом для картриджа. Делитель напряжения, образованный сопротивлением источника 5 Ом и отраженной нагрузкой 470 Ом, означает, что только 5 / (470 + 5) падает на внутреннее полное сопротивление картриджа, а фактическое напряжение на выходе трансформатора равно 4.95 мВ, т.е. очень близко к оценке с использованием приближенного метода. Нагрузка 470 Ом, видимая картриджем, полностью совместима с рекомендуемой нагрузкой Ortofon> 10 Ом. Метод «согласования полного сопротивления» с использованием трансформатора с соотношением 1:97 даст картриджу сопротивление нагрузки 5 Ом, что находится за пределами рекомендаций производителя. Кроме того, по причинам, объясненным ниже, трансформатор 1:97 будет иметь серьезно ухудшенную производительность по сравнению с трансформатором 1:10.

Теперь рассмотрим другой картридж, Dynavector Karat17D3 с катушкой 38 Ом.Используя подход согласования импедансов, чтобы найти наилучшее соотношение трансформаторов, мы получаем соотношение 1:35, и выходная мощность 0,3 мВ картриджа становится равной 5,25 мВ на выходе трансформатора. На этот раз подход «согласования импедансов», похоже, сработал хорошо, но действительно ли это лучшее соотношение оборотов? Возможно, нет, потому что рекомендуемая нагрузка Dynavector составляет 100 Ом, а трансформатор 1:35 даст нагрузку на картридж 38 Ом. В этом случае более низкий коэффициент поворотов будет лучше. Например, трансформатор 1:20 даст нагрузку на картридж 117.5 Ом и имеют выход 4,5 мВ. Кроме того, трансформатор 1:20, вероятно, будет иметь лучшую производительность, чем трансформатор 1:35, как объясняется ниже.

реальных трансформаторов
Приведенные выше расчеты предполагают идеальные трансформаторы. Это означает, что трансформаторы намотаны с проводом нулевого сопротивления, с нулевой емкостью между обмотками, с нулевой индуктивностью рассеяния, с бесконечной первичной индуктивностью и т. Д. И т. Д. И т. Д., Что приводит к широкой полосе пропускания, охватывающей по меньшей мере 20 Гц - 20 кГц. Однако в реальном мире мы должны жить в условиях, которые накладывает на нас природа, и работать с материалами, которые имеют сопротивление, емкость и т. Д.Все трансформаторы имеют ограничения, и те с более высокими коэффициентами повышения имеют тенденцию иметь больше ограничений, чем те с более низкими коэффициентами повышения. Это связано с тем, что для более высокого отношения требуется больше витков провода на вторичной обмотке, а большее число витков означает большее сопротивление и большую емкость между обмотками. Эти факторы сочетаются с любой индуктивностью рассеяния и приводят к снижению высокочастотной характеристики трансформатора. Это обычно принимает форму звонка по форме волны (см. Ниже) и более раннего спада высоких частот.
В качестве альтернативы, чтобы сохранить высокочастотную характеристику, можно добиться более высокого отношения витков за счет меньшего числа витков провода на первичной обмотке, но это уменьшает первичную индуктивность и ухудшает низкочастотную характеристику трансформатора. Как правило, когда все остальные факторы равны, более низкий коэффициент повышения дает лучшую производительность, чем более высокий коэффициент повышения. Довольно часто более низкий коэффициент усиления, дающий на 1 дБ или 2 дБ меньше выходной мощности, может дать гораздо более широкую полосу пропускания. Для наилучшей производительности выберите более низкое соотношение оборотов, если это возможно.

нагрузка трансформатора
Идея о том, что оптимальная производительность достигается при согласовании импеданса нагрузки с импедансом картриджа (показанного выше как "ударный и неконтролируемый"), также приводит к другой ошибке - нагрузке трансформатора. Ошибочная теория, которую иногда пропагандируют на веб-сайтах и ​​форумах, гласит, что нагрузочный резистор на вторичной обмотке трансформатора можно использовать для «правильной загрузки картриджа» или «согласования трансформатора с картриджем».Это действительно очень сомнительная теория, поэтому давайте проанализируем, что на самом деле происходит. Возьмите в качестве примера рассмотренный выше картридж Ortofon Vivo Red (сопротивление источника 5 Ом, выходное напряжение 0,5 мВ). Как уже было определено, трансформатор 1:10 даст нам напряжение, которое нам требуется для фоностаза ММ, но сторонники «правильной загрузки» могут быть уверены, что картридж работает лучше всего при определенной нагрузке, несмотря на то, что рекомендуемая нагрузка производителя составляет что-нибудь более 10 Ом. Так что же такое «правильная нагрузка»? Часто утверждается, что он совпадает с полным сопротивлением источника картриджа, поэтому достигается «согласование».Как показано выше, коэффициент поворота 1:97 представляет нагрузку 5 Ом на картридж, но что, если такой трансформатор не может быть найден? Что, если ближайший доступный трансформатор будет 1:36? Можно ли сделать так, чтобы «правильно подобрать картридж»? Трансформатор с нормальной нагрузкой 47 кОм даст нагрузку на картридж 36 Ом (и создаст выходное напряжение 15,8 мВ). Чтобы этот трансформатор соответствовал картриджу с импедансом нагрузки на первичной обмотке 5 Ом, можно использовать нагрузку на вторичной обмотке 6480 Ом вместо 47 кОм, обычно используемых на фоностадии ММ.Это не только создаст импеданс нагрузки для картриджа в 5 Ом, но также уменьшит выходное напряжение до 9 мВ. Сделал ли дополнительный нагрузочный резистор систему оптимальной? Нет, это не так. Теперь картридж видит половину минимального импеданса, который рекомендует производитель, и напряжение сигнала на фоностадии ММ все еще достаточно для значительного уменьшения его запаса. Понятно, что это не оптимально, но намного лучше, чем с трансформатором 1:36 и без дополнительного нагрузочного резистора.Любой, кто использует эмпирический подход к оптимизации своей системы и экспериментирует с нагрузочными резисторами, основываясь на идее «согласования импедансов», как это пропагандируется на некоторых веб-сайтах, может прийти к выводу (понятно), что их система теперь звучит лучше, потому что «картридж загружен правильно». На самом деле это звучит лучше, потому что фоностадия перегружена меньше, чем была раньше. Было бы еще лучше, если бы трансформатор 1:10 использовался вместо того, чтобы пытаться сделать трансформатор со слишком высоким отношением оборотов, «согласовать» что-либо, обманывая его резисторами.
Мифы о «правильной нагрузке» или «согласовании нагрузки» подпитываются случайным побочным продуктом загрузки трансформатора дополнительным резистором - демпфирующим звоном, который более подробно анализируется ниже.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о