Трансформатор предназначен для: Трансформатор предназначен для

Содержание

Электрощит Самара

Выбор региона

Азербайджан

Армения

Белоруссия

Грузия

Дальнее зарубежье

Казахстан

Киргизия

Молдова

Монголия

Прибалтика

Таджикистан

Туркменистан

Узбекистан

Украина

Москва

Санкт-Петербург

Алтайский край

Амурская область

Архангельская область

Астраханская область

Белгородская область

Брянская область

Владимирская область

Волгоградская область

Вологодская область

Воронежская область

Еврейская автономная область

Забайкальский край

Ивановская область

Иркутская область

Кабардино-Балкарская Республика

Калининградская область

Калужская область

Камчатский край

Карачаево-Черкесская республика

Кемеровская область

Кировская область

Костромская область

Краснодарский край

Красноярский край

Курганская область

Курская область

Ленинградская область

Липецкая область

Магаданская область

Московская область

Мурманская область

Ненецкий автономный округ

Нижегородская область

Новгородская область

Новосибирская область

Омская область

Оренбургская область

Орловская область

Пензенская область

Пермский край

Приморский край

Псковская область

Республика Адыгея

Республика Алтай

Республика Башкортостан

Республика Бурятия

Республика Дагестан

Республика Ингушетия

Республика Калмыкия

Республика Карелия

Республика Коми

Республика Марий Эл

Республика Мордовия

Республика Саха (Якутия)

Республика Северная Осетия-Алания

Республика Татарстан (Татарстан)

Республика Тыва

Республика Хакасия

Ростовская область

Рязанская область

Самарская область

Саратовская область

Сахалинская область

Свердловская область

Смоленская область

Ставропольский край

Тамбовская область

Тверская область

Томская область

Тульская область

Тюменская область

Удмуртская республика

Хабаровский край

Ханты-Мансийский автономный округ

Челябинская область

Чеченская республика

Чувашская республика (Чувашия)

Чукотский автономный округ

Ямало-ненецкий автономный округ

Ярославская область

50187-12: СА920-16 Трансформатор напряжения эталонный

Назначение

Трансформатор напряжения эталонный СА920-16 предназначен для применения в качестве образцового трансформатора при поверке трансформаторов напряжения методом сличения поверяемого трансформатора с образцовым при помощи прибора сравнения в соответствии с ГОСТ 8.216.

Описание

Трансформатор напряжения эталонный СА920-16 представляет собой однофазный сухой трансформатор напряжения. Первичная (высшего напряжения) обмотка имеет два высоковольтных вывода А1, А2 и вывод Х, который при эксплуатации заземляется. Выводы А1, А2 выполнены в виде изолированных высоковольтных разъемов штекерного типа, рассчитанных на рабочее напряжение, а вывод Х в виде клеммы. Выводы вторичной (низшего напряжения) обмотки и вывод для подключения защитного заземления выполнены в виде клемм.

Трансформатор напряжения эталонный СА920-16 конструктивно выполнен в прямоугольном металлическом корпусе. Между первичной и вторичной обмотками установлен электростатический экран для обеспечения безопасности персонала и оборудования, используемого при поверке. Вывод экрана внутри корпуса трансформатора соединен с клеммой для подключения защитного заземления.

В комплект трансформатора входят кронштейны, которые позволяют закрепить его при фиксированном использовании.

Внешний вид трансформатора напряжения эталонного СА920-16

Технические характеристики

Название характеристики

Числовое значение характеристики

Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ

3/V3; 3,3/V3; 6/V3; 6,3/V3; 6,6/V3; 6,9/V3; 10/V3; 10.5/V3; 11/V3; 13.8/V3; 15/V3; 16/V3

Номинальная частота, Гц

50

Номинальное напряжение вторичной обмотки, В

100

Число выводов вторичной обмотки

13

Название характеристики

Числовое значение характеристики

Сопротивление нагрузки обмотки низшего напряжения, кОм, не менее

100

Пределы допускаемой относительной погрешности напряжения, %

±0,05

Пределы допускаемой абсолютной угловой погрешности, минуты

±3

Диапазон значений первичного и вторичного напряжений, в процентах от номинального, %

от 80 до 120

Масса, кг, не более………………………………………………………………………..20

Габаритные размеры, мм, не более…………………………………………250x280x235

Рабочие условия эксплуатации:

—    температура окружающего воздуха, °С…………………………….от 0 до 40

—    относительная влажность воздуха при температуре 25°С,%…. не более 80 Средний срок службы, лет, не менее…………………………………………………..8

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносят печатным способом на титульный лист (в правом верхнем углу) документа “Паспорт и руководство по эксплуатации”, а также на паспортную табличку трансформатора.

Комплектность

Трансформатор напряжения эталонный СА920-16    1 шт.

Кабель высоковольтный КВ920-А    1 шт.

Кабель высоковольтный КВ920-Х    1 шт.

Кабель измерительный КИ920    1 шт.

Кронштейн    2 шт.

Паспорт и руководство по эксплуатации    1 шт.

Поверка

Осуществляется по документу ГОСТ 8.216 «Трансформаторы напряжения. Методы поверки».

Основное средство поверки — Государственный первичный специальный эталон единиц коэффициента масштабного преобразования и угла фазового сдвига электрического напряжения переменного тока промышленной частоты ГЭТ 175-2009.

Вид измерений

Измерения электрических и магнитных величин

Номинальные значения, диапазон

—    диапазон измерений единицы коэффициента масштабного преобразования (KU) электрического напряжения переменного тока — 0,1.. .10000;

—    диапазон измерений единицы угла фазового сдвига (фи) электрического напряжения переменного тока — 0.0,1 радиан;

—    номинальная частота — 50 Гц

—    диапазон номинальных напряжений — 0,1/V3.. .750/V3 кВ

Случайная погрешность воспроизведения

S0(Ku)£ 1,6×10-6+ 1,21×10-8хКи(изм) Б(фи) <2х10-6+0,0061х фи(изм) радиан

Неисключенная систематическая погрешность

00(Ки) <4,75х10-5 0(фи) <2,83х10-5 радиан

Сведения о методах измерений

приведены в ГОСТ 8.216 «Трансформаторы напряжения. Методика поверки».

Нормативный документ, устанавливающий требования к трансформатору напряжения эталонному СА920-16

Паспорт и руководство по эксплуатации «Трансформатор напряжения эталонный СА920-16» АМАК.671241.007 ПС.

Рекомендации к применению

Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.

Трансформатор тока предназначен для понижения первичного тока до стандартной величины 5 А или 1 А и для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока (рис.12.1.а) имеет замкнутый магнитопровод 2и две обмотки: первичную 1и вторичную 3.

Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, ко вторичной об­мотке присоединяются измери­тельные приборы, обтекаемые током I2.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации:

(12.1)

где I1ном, I2ном — номинальные значения первичного и вторичного токов соответственно.

Действительный коэффициент трансформации отличается от номинального вследствие потерь в трансформаторе, которые создают погрешность в измерении тока:

(12.2)

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей; сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I1*W1. В зависимости от предъявляемых требований, выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 — 120% для первых трех классов и 50-120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.

 
 

Рис.12.1. Трансформаторы тока

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности. При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастает

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 — для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 — для релейной защиты.

Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).

Различают одновитковые и многовитковые трансформаторы тока. В одновитковом трансформаторе тока первичная обмотка может быть выполнена в виде стержня, шины или пакета шин.

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.

Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шунтируется обмотка реле, прибора).

Трансформаторы тока для внутренних установок имеют сухую изоляцию с использованием фарфора или эпоксидной смолы.

Устройство трансформатора тока с использованием фарфора приведено на рис. 12.1.б. Первичная обмотка трансформатора тока, представляющая собой стержень, шину или катушку, проходит внутри фарфорового изолятора 4, на который надеты кольцевые сердечники 3, 5 (один или два). Сердечники изготовляют из спиральной стальной ленты, свернутой в виде кольца. На каждый сердечник намотана вторичная обмотка 2 из медного изолированного провода. Трансформаторы тока имеют однофазное исполнении. В РУ применяют трансформаторы тока классов точности 0,5; 1;3.

Трансформаторы с литой эпоксидной изоляциейимеют малые размеры и проще по технологии производства, поэтому получили широкое распространение. На рис. 12.1.в показано устройство трансформатора тока типа ТПОЛ-10 — (П — проходной, О — одновитковый, Л — с литой изоляцией) на номинальное напряжение 10 кВ. Первичная обмотка 1 выполнена в виде прямолинейного стержня с зажимами на концах. На стержень поверх изоляции надеты два кольцевых магнитопровода 2 с вторичными обмотками. Магнитопроводы вместе с первичной и вторичной обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют монолитный блок 3 в виде проходного изолятора. Блок снабжен фланцем 4 из силумина с отверстиями под болты для крепления трансформатора. Зажимы 5 вторичных обмоток расположены на боковом приливе блока.

Одновитковые трансформаторы тока могут быть встроенными. В этом случае используются токоведущий стержень и изолятор другого аппарата или оборудования (выключателя, силового трансформатора, проходного изолятора и др.). На рис. 12.1г приведена установка трансформатора тока на высоковольтном вводе.

При напряжении 35 кВ и выше для открытых установок применяются трансформаторы тока с масляной изоляцией. Наиболее распространены трансформаторы тока так называемого звеньевого типа (рис. 12.д). Кольцевой магнитопровод 3 выполнен из ленточной стали. На нем навиты вторичные обмотки, изолированные вместе с сердечником кабельной бумагой 2, пропитанной маслом и покрывающей как вторичную так первичную обмотку 1. Обмотки помещены в фарфоровой корпус 3, заполненный маслом 4.

В установках 500 кВ и выше применяются каскадные трансформаторы тока типа ТФНК, в которых используется двухступенчатая трансформация для облегчения изоляции.

12.1Трансформаторы напряжения.

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартной величины 100 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор напряжения по схеме включения на­поминает силовой трансформатор, его первичная обмотка 1включена на напряжение сети U1а ко вторичной обмотке 3с напряжением U2присоединяются параллельно обмотки измерительных приборов и реле (рис. 12.2.а).

Для безопасности обслуживания один из выводов вторичной обмотки заземляется. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает с небольшой нагрузкой в режиме, близком к холостому ходу, поэтому магнитопровод 2имеет небольшое сечение.

Номинальный коэффициент трансформации

(12.3)

где U1ном и U2ном— номинальные значения первичного и вторичного напряжений.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения напряжения:

(12.4)

 

Трансформаторы напряжения могут иметь классы точности 0,2; 0,5; 1; 3, область применения которых с разными классами точности такая же, как для трансформаторов тока.


Рис.12.2. Трансформаторы и делители напряжения

Вторичная нагрузка, обусловленная подключением измерительных приборов и реле, не должна превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, чтобы не привести к увеличению погрешности.

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные применяются на напряжения до 10 кВ, однофазные — на любые напряжения до 1150 кВ.

В комплектных распределительных устройствах применяются трансформаторы с литой изоляцией, однофазные, с заземленным выводом первичной обмотки типа ЗНОЛ. Такие трансформаторы могут встраиваться в комплектный экранированный токопровод, для чего они снабжаются ножевыми втычными контактами. Трансформаторы напряже­ния серии ЗНОЛ предназначены для установок напряже­нием 3—24 кВ.

В комплектных распределительных устройствах применяются трансформаторы с литой изоляцией, однофазные, с заземленным выводом первичной обмотки типа ЗНОЛ. Такие трансформаторы могут встраиваться в комплектный экранированный токопровод, для чего они снабжаются ножевыми втычными контактами. Трансформаторы напряже­ния серии ЗНОЛ предназначены для установок напряжением 3—24 кВ.

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ закрытых и открытых РУ. В таких трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения. В распределительных устройствах и подстанциях напряжением 6—10 кВ применяют преимущественно трансформаторы напряжения НОМ.

Трансформаторы напряжения на 6—10 кВ других типов по своему устройству, принципу действия и схеме включения в сеть почти не отличаются. Масляный трансформатор напряжения НОМ-10 показан на рис. 12.2.б. Он состоит из бака 1, заполненного маслом; изоляторов вводов ВН — 2; выводов НН — 3; обмотки ВН — 4;
сердечника — 5.

В установках 110кВ и выше применяются трансформаторы напряжения типа НФК.В этих трансформаторах обмотка высокого напряжения равномерно распределена по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция.

Также на напряжение 110 и 220 кВ выпускаются элегазовые трансформатор напряжения рис. 12.2.в.

Конструктивно элегазовый трансформатор напряжения представляет собой герметичный бак 1 из высокопрочного алюминиевого сплава с размещенной внутри него активной частью 2, которая осуществляет преобразование напряжения, и изоляционного ввода 3 (фарфорового или полимерного), закрепленного на баке. Изоляционной средой является элегаз. Трансформатор снабжен газотехнологической системой, с помощью которой осуществляется закачка элегаза. Контроль состояния изоляционной среды обеспечивается при помощи установленного на корпусе трансформатора сигнализатора плотности с температурной компенсацией. Внутри корпуса трансформатора установлен фильтр-осушитель элегаза. Трансформатор имеет мембранное предохранительное устройство, предназначенное для аварийного сброса давления.

В установках 500 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения серии НДЕ с емкостным делителем напряжения.

В установках сверхвысокого напряжения электромаг­нитные измерительные трансформаторы становятся ма­лопригодными вследствие большой массы, габаритов и по­грешностей. В настоящее время они заменяются оптико-электронными трансформаторами.

Трансформаторы. Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения

Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Увеличение напряжения осуществляется с помощью повышающих трансформаторов, а уменьшение − с помощью уменьшающих.

§ 7.1. Устройство однофазного трансформатора.

Схема однофазного трансформатора.

Рис.7-1. Схема однофазного трансформатора.

Трансформатор представляет собой замкнутый магнитный провод, на котором расположено две или несколько обмоток. Для уменьшения потерь на гистерезис магнитопровод изготавливают из магнитомягкого материала – трансформаторной стали, имеющий узкую петлю намагничивания. Для уменьшения потерь на вихревые токи в материал магнитопровода вводят примесь кремния (4-5%), а сам магнитопровод собирают из отдельных листов толщиной 0,35-0,5 мм, изолированных друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой.

Магнитопровод предназначен для создания внутри аппарата магнитного потока Ф.

Обмотки трансформатора изготавливаются из медного провода и располагают на одном и том же или на разных стержнях рядом или одну под другой. Обмотка трансформатора, к которой подводится напряжения имеющей сети, называется первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка, называется вторичной.

§ 7.2. Принцип действия однофазного трансформатора.

Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции. При подключении первичной обмотки в сеть переменного тока напряжением U1 по обмотке начнет проходить ток I1, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Этот поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней ЭДС (Е2), которую можно использовать для питания нагрузки. Так как, первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, то индуктируемые в них ЭДС определяются по формулам:

,

,

где ω1, ω2 – количество витков.

§ 7.3. Режимы работы трансформатора.

1. Режим (опыт) холостого хода.

Вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подводится номинальное напряжение. Под действием этого напряжения в обмотке протекает небольшой по величине ток, который называют током холостого хода. Из этого режима определяют коэффициент трансформации, который, пренебрегая падением напряжения в обмотке, определяется по формуле:

.

Из режима холостого хода также определяется мощность потерь стали (Рст).

2. Трансформатор под нагрузкой.

К первичной обмотке подключают нагрузку, под действием чего в ней устанавливается ток, величина и напряжение которого по закону Ленца поддерживает неизменный магнитный поток трансформатора. Из этого режима определяют процентное изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки во всем диапазоне изменения нагрузки (от 0 до номинального).

,

где U2 – напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода; U2ном – номинальное напряжение трансформатора. Из этого режима также строят внешнюю характеристику трансформатора.

Рис.7-2.

3. Режим (опыт) короткого замыкания.

Вторичная обмотка заворачивается. Затем в первичную обмотку подводят малое по величине напряжение, под действием которого в первичной и вторичной обмотках устанавливаются номинальные токи. Напряжение, при котором выполняется данный опыт, называется напряжением короткого замыкания. Мощность, определяемая в этом опыте, называют мощность идущую на покрытие потерь в меди – тепловые потери (Ро.ном).

.

Суммарные потери мощности в трансформаторе с учетом первого и третьего опыта определяют по формуле

,

где Кн – коэффициент нагрузки

,

где Р2 – мощность, отдаваемая в нагрузку; cosφ2 – коэффициент мощности нагрузки; Sном – полная номинальная мощность трансформатора

.

Суммарные потери мощности в трансформаторе можно определить по формуле:

,

где Р1 – мощность потребляемая из сети.

КПД трансформатора

или .

§ 7.4. Трехфазные трансформаторы.

Рис.7-3. Трехфазный трансформатор.

В линиях электропередачи используются в основном трехфазные силовые трансформаторы.

Для подключения трансформатора к линиям электропередачи на крышке бака имеются вводы, представляющие собой фарфоровые изоляторы, внутри которых проходят медные стержни. Вводы высшего напряжения обозначают буквами А, В, С, вводы низшего напряжения – буквами a, b, c. Ввод нулевого провода располагают слева от ввода а и обозначают 0.

Принцип работы и электромагнитные процессы в трехфазном трансформаторе аналогичны рассмотренным выше. Особенностью трехфазного трансформатора является зависимость коэффициента трансформации линейных напряжений от способа соединения обмоток.

Применяются главным образом три способа соединения обмоток трехфазного трансформатора:

1. соединение первичных и вторичных обмоток звездой;

2. соединение первичных обмоток звездой, вторичных – треугольником;

3. соединение первичных обмоток треугольником, вторичных – звездой.

§ 7.5. Трансформаторы для дуговой электросварки (сварочный трансформатор).

Обычные трансформаторы в качестве питания дуговой электрической сварки совершенно не пригодны потому, что перед зажиганием электрической дуги и замы­ замы­кании электропроводов накоротко возникает недопустимо большой ток (в 15—20 раз больше номинального).

Рис.7-4. Внешняя характеристика сварочного трансформатора.

В трансформаторах для сварки электрической дугой вторичное напряжение меняется от U2X= 70 В при холос­том ходе до U2r = 0 при коротком замыкании, когда элек­трод касается свариваемой детали. Ток I в последнем слу­чае не должен превышать рабочий ток 12более чем на 20—40%. Внешняя характерис­тика такого трансформатора должна иметь вид, показан­ный на рис.7-4. Тогда даже при больших колебаниях напряжения, обусловленных непостоянством сопротивления электрической дуги, ток I2 будет почти неизменным, что необходимо для доброка­чественной сварки. Для полу­чения такого большого паде­ния напряжения во вторичной цепи сварочные трансформа­торы конструируются с обмотками, имеющими большие магнитные потоки рассеяния Фр, или комплектуются с от­дельным реактором, или снабжаются дополнительной об­моткой на общем магнитопроводе.

При первой форме исполнения (рис.7-5, а)первичная обмотка 1 рассчитана на стандартные напряжения U1= 220 или 380 В. Вторичная обмотка 2, соединенная последова­тельно с отдельной реактивной катушкой 3, имеет при хо­лостом ходе напряжение U = 70 В и при номинальном вторичном токе I напряжение U2≈30 В. Сварочный ток между электродом 5 и изделием 4 регулируется изменением воздушного зазора 6 катушки 3 путем перемещения по­движной части сердечника 7.

Рис.7-5. Трансформатор для дуговой сварки.

Вторая форма исполнения (рис.7-5, б) — однокорпусное. Здесь реактивная катушка 3 и вторичная обмотка 2, расположенные на общем магнитопроводе, связаны маг­нитно. Подвижная часть магнитопровода 7 для изменения воздушного зазора в обоих исполнениях может переме­щаться специальной рукояткой. Коэффициент полезного действия сварочных трансформаторов составляет 83—90%, a cos ф = 0,52 ÷ 0,62.

Контрольные вопросы:

1. Что называется трансформатором?

2. Опишите устройство однофазного трансформатора?

3. Каковы принципиальные основы работы трансформатора?

4. Какие режимы работы трансформатора вы знаете?

5. Какие существуют отличия трехфазных трансформаторов?

6. Опишите принцип работы сварочного трансформатора.

ГЛАВА 8

Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для возможности измерения высокого напряжения электроустановок переменного тока путем снижения этого напряжения для подачи на защитные реле, приборы измерения и системы автоматики.

При отсутствии измерительных трансформаторов понадобилось бы применять приборы и реле с большими габаритными размерами, так как необходима надежная изоляция от высокого напряжения, которая увеличивает размеры устройств. Изготовить такое оборудование практически невозможно, так как напряжения линий могут достигать величины 110 киловольт.

Измерительные трансформаторы для замера напряжения дают возможность применять стандартные обычные приборы для измерений электрических параметров, при этом увеличивая их диапазон измерения. Защитные реле, подключаемые через эти трансформаторы, могут применяться обычного исполнения.

Гальваническая развязка, которую обеспечивают трансформаторы путем отделения измерительной цепи от высокого напряжения, позволяет создать необходимый уровень безопасности обслуживающего персонала.

Такие трансформаторы нашли свою популярность в устройствах высокого напряжения. От их качественного функционирования зависит степень точности учета расхода электрической энергии и электрических измерений, а также автоматических аварийных систем и защитных реле.

Устройство и работа

Измерительные трансформаторы устроены аналогично понижающим силовым трансформаторам, и состоят из металлического сердечника, выполненного из электротехнической листовой стали, первичной и вторичной обмоток. Трансформаторы могут оснащаться несколькими вторичными обмотками, в зависимости от конструкции и предъявляемых требований к трансформатору.

К первичной обмотке подключается высокое напряжение, а с вторичной обмотки снимается напряжение измерительными устройствами. Коэффициент трансформации такого устройства равен отношению первичного высокого напряжения к номинальному значению вторичного напряжения.

Если бы трансформатор функционировал абсолютно без потерь и с абсолютной точностью, то оба напряжения на обеих обмотках совпадали бы по фазе, и коэффициент трансформации был бы равен единице. Однако на практике коэффициент трансформации всегда меньше единицы, так как всегда имеются некоторые потери энергии при работе трансформатора.

Погрешность измерительного трансформатора зависит от:
  • Величины вторичной нагрузки.
  • Магнитной проницаемости сердечника.
  • Устройства магнитопровода.

Существуют методы снижения погрешности по напряжению путем снижения числа витков первичной обмотки, добавления различных компенсирующих обмоток.

Число витков первичной обмотки намного больше, чем вторичной. Измеряемое напряжение подается на первичную обмотку, к вторичной обмотке подключают различные измерительные приборы: вольтметры, ваттметры, фазометры и т.д.

Трансформаторы напряжения эксплуатируются в режимах, подобных холостому ходу. Это объясняется тем, что подключенный к вторичной обмотке прибор, например, вольтметр, обладает большим сопротивлением, и ток, протекающий по этой обмотке, очень незначителен.

Особенности подключения

Трансформаторы могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом отдельном объекте. Перед электрическим монтажом необходимо осмотреть трансформатор на предмет необходимого уровня масла для масляных моделей, исправности армированных швов, целостности изоляции.

При проведении монтажа обе обмотки трансформатора должны быть завернуты в изоляцию, так как случайное касание выводов вторичной обмотки с проводами, находящимися под напряжением, может привести к возникновению на первичной обмотке опасного для жизни напряжения.

Для безопасности вторичную обмотку перед подключением заземляют. Это предотвращает возможность попадания высокого напряжения в цепи низкого напряжения при возможном пробивании изоляции.

Необходимо учитывать, что если к вторичной цепи подключить слишком много измерительных и других приборов, то величина тока вторичной цепи значительно увеличится, так же как и погрешность измерения. Вследствие этого необходимо следить, чтобы общая мощность присоединенных приборов не превзошла наибольший допустимый предел мощности, определенный инструкцией или паспортом трансформатора.

При превышении общей мощности допустимой величины целесообразно подключить дополнительный трансформатор, и переключить на него несколько приборов от первого трансформатора.

Трансформаторы должны иметь защиту от короткого замыкания, в противном случае при коротком замыкании обмотки перегреются, и изоляция будет повреждена. Для этого в цепях всех незаземленных проводников подключают электрические автоматы, а также рубильники (для образования видимого разрыва цепи при ее отключении). Первичную обмотку трансформатора чаще всего защищают путем установки предохранителей.

Разновидности

Измерительные трансформаторы классифицируются по нескольким признакам и параметрам. Рассмотрим основные из таких признаков и параметров.

По числу фаз:
  • Однофазные.
  • Трехфазные.
По количеству обмоток:
  • Трехобмоточные.
  • Двухобмоточные.
По методу охлаждения:
  • С воздушным охлаждением (сухие).
  • С масляным охлаждением.
По месту монтажа:
  • Внутренние (для монтажа внутри помещений).
  • Внешние (для установки снаружи помещений).
  • Для распределительных устройств.
По классам точности: 0,2; 0,5; 1; 3.
Измерительные трансформаторы с несколькими обмотками

К таким трансформаторам есть возможность подключения сигнализирующих устройств, которые подают сигнал о замыкании цепи с изолированной нейтралью, а также защитных устройств, защищающих от замыканий в цепи с заземленной нейтралью.

На рисунке «а» изображена схема с 2-мя вторичными обмотками. На рисунке «б» показана схема 3-х трехфазных трансформаторов. В них первичные и основные вторичные обмотки соединены по схеме звезды, а нейтральный проводник соединен с землей. На приборы измерения могут подключаться три фазы и ноль от основных вторичных обмоток. Вспомогательные вторичные обмотки соединены «треугольником». От этих обмоток поступает сумма напряжений фаз на дополнительные устройства: сигнальные, защитные и другие.

Основные схемы подключения

Наиболее простая схема с применением однофазного трансформатора изображена на рисунке 4 «а». Она используется в панелях запуска электродвигателей, на пунктах переключения напряжением до 10 киловольт, для подключения реле напряжения и вольтметра.

Схема по рисунку 4 «б» используется для неразветвленных цепей в электроустановках от 0,4 до 10 киловольт. Это дает возможность установить заземление вторичных цепей возле трансформаторов.

Во вторичной цепи, изображенной на рисунке 4 «в», подключен двухполюсный автомат вместо предохранителей. При срабатывании автомата его контакт замкнет сигнальную цепь «обрыв цепи». Вторичные обмотки заземлены в фазе В на щите. Рубильником можно выключить вторичную цепь, и обеспечить при этом видимый разрыв. Такая схема используется в электроустановках от 6 до 35 киловольт при разветвленных вторичных цепях.

На рисунке 4 «г» измерительные трансформаторы подключены схемой «треугольник-звезда». Это позволяет создать вторичное напряжение, необходимое для приборов автоматической регулировки возбуждения компенсаторов. Для надежности функционирования этих приборов предохранители во вторичных цепях не подключают.

Похожие темы:

Трансформатор ТФН-35М

Трансформатор ТФН-35М – это однофазный масляный однокаскадный измерительный трансформатор тока с внешней фарфоровой изоляцией. Предназначен для уменьшения высоких первичных значений тока до значений пригодных для измерений, вырабатывает сигнал измерительной информации для электроизмерительных приборов, а также цепей релейной защиты и автоматики. Одновременно служит изоляцией вторичных цепей от высокого первичного напряжения, что в свою очередь позволяет сделать работу в электроустановках более безопасной. Трансформатор ТФН-35М (аналог трансформатора ТФЗМ-35 А (ТФЗМ-40,5 I)) предназначен для установки в электрические сети переменного тока промышленной частоты 50 или 60 Гц.

Структура условного обозначения ТФН-Х1М/Х234 Х5:

Т — трансформатор тока; Ф — фарфоровый корпус; Н — для наружной установки; Х1 — номинальное напряжение в кВ; М — маслонаполненный; Х2 —  номинальный класс точности; Х3 — номинальный первичный ток, А; Х4 — номинальный вторичный ток, А; Х5 — климатическое исполнение (У, УХЛ, Т) и категория размещения (1).

 

Трансформатор ТФН-35М  имеет климатическое исполнение «У», «УХЛ» или «Т» категории размещения 1 и его необходимо эксплуатировать при следующих условиях:
— Установку необходимо производить на высоте, не превышающей 1000м над уровнем моря;
— Температура воздуха внутри КРУ от -50°C до +40°C для исполнения «У», от -60°C до +50°C для исполнения «УХЛ», от -10°C до +45°C для исполнения «Т»;

— Относительная влажность воздуха — 80% при температуре +20°C;

— Скорость ветра не более 60 м/с;
— Неагрессивная и не взрывоопасная окружающая среда.

Чертеж, габаритные и установочные размеры трансформатора ТФН-35М

 

Трансформатор ТФН-35М имеет следующую конструкцию. Кольцевой магнитопровод 18 изготавливают из ленточной электротехнической стали высокого качества. На магнитопровод наматываются вторичные обмотки 13, изолированные с сердечником кабельной бумагой 19, пропитанной маслом. Бумага покрывает как вторичные, так и первичную обмотку 12. Обмотки собираются в единый комплект, который закрепляется в металлической подставке 14. С помощью подставки вторичные обмотки закрепляются в цоколе 16. Внешнюю изоляцию трансформатора типа ТФН обеспечивает фарфоровая покрышка 4. Покрышка скрепляется с цоколем крепежом 1, 2, 3 и маслостойким резиновым уплотнением 15. Весь внутренний объем трансформатора заполняется маслом, выполняющим функцию изоляции между обмотками. В верхней части фарфорового корпуса находится маслорасширитель. Он закрыт крышкой 7 которая крепится к корпусу болтами 6 через резиновую прокладку 9. На крышке расположен воздухоосушитель 8. Он предотвращает свободный доступ воздуха в трансформатор и служит влагопоглощающим фильтром. Для наблюдения за уровнем масла, на крышке трансформатора устанавливают маслоуказатель. Первичная обмотка 12 изготавливается из большого количества гибкого изолированного провода, который собирается в параллель, и дополнительно изолирована кабельной бумагой 19.Выводы первичной обмотки крепятся к зажимам-натяжителям 11 и 5, которые позволяют соединять секции последовательно или параллельно, что позволяет изменять номинальный первичный ток. У трансформаторов имеющих два или три коэффициента трансформации существует возможность переключения на первичной обмотке способом соединения шин наружными или внутренними перемычками, и на вторичной стороне путем присоединения необходимых отпаек вторичной обмотки. Линейные выводы первичной обмотки проходят через уплотнение 10 в фарфоровой покрышке и обозначаются Л1 и Л2. Выводы вторичных обмоток располагаются на одной из боковых стенок цоколя и закрыты крышкой 17, имеют обозначение 1И1–1И2, 2И1–2И2, 3И1–3И2. В нижней части коробки выводов вторичных обмоток имеется отверстие для установки кабельной муфты, которая служит для разделки в ней концов подводимого кабеля. На боковой стенке цоколя расположен болт заземления 20 и масловыпускной патрубок для слива и снятия проб масла.

Конструкция трансформатора ТФН-35М.

 

Основные технические характеристики трансформатора ТФН-35М:

 Наименование параметра Величина
Значение номинального напряжения, кВ 35
Значение наибольшего рабочего напряжения, кВ 40,5
Значение номинального первичного тока, А
15, 20,30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000

Значение номинального вторичного тока, А

5

Трансформаторы с несколькими коэффициентами трансформации изготавливаются на максимальный ток, если не выставлено иное требование

Количество вторичных обмоток, шт

— для измерений

— для защиты

2

1

1

Значение номинальной нагрузки вторичных обмоток, ВА

для защиты, при работе в классе точности

10Р

для измерений, при работе в классе точности

0,5; 0,5S; 0,2; 0,2S

 

 

20

 

50

При работе трансформатора в классе точности 0,2; 0,2S; 0,5S; 1; 5Р номинальная вторичная нагрузка может изменяться в соответствии с ДСТУ ГОСТ 7746

Значение категории внешней изоляции

А

Значение тока электродинамической стойкости, кА

3; 4; 6; 8; 10; 15; 21; 31; 42; 63; 84; 127; 107; 134
Значение тока термической стойкости, кА 0,6; 0,7; 1; 1,5; 1,9; 2,3; 3,5; 5,8; 7; 11,6; 15; 22; 30; 37
Значение частоты переменного тока, Гц
50, 60
Время протекания тока короткого замыкания, с
3
Значение отношения длины пути утечки внешней изоляции к наибольшему рабочему напряжению, мм/кВ
15

Значение номинальной предельной кратности вторичных обмоток для защиты

28

 Масса, кг

— трансформатора

— масла

 

200

38

 

Трансформаторы ТФН-35М обладают следующими преимуществами:

— трансформаторы обладают широким спектром технических характеристик (широкий диапазон первичных токов, классов точности, вторичных нагрузок). Возможность изготовления трансформатора с любым сочетанием класса точности и вторичной нагрузки;

— высокое качество, надежность, долговечность, и точность измерений;

— удобный способ монтажа.

 

Видео трансформатора ТФН-35М:

 

 

Фото трансформатора ТФН-35М:

  • Шильдик трансформатора ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Шильдик трансформатора ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  • Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P Трансформатор ТФН-35М 300/5 кл. т. 0,5/10P
  •  
Заказывайте трансформатор ТФН-35М в компании “ЭнергоСфера” позвонив по телефону:
  • < Трансформатор ТФЗМ-33 А (ТФЗМ-40,5 I)
  • Трансформатор ТФНД-35М >
Автор: Денис Ярошенко

СЗТТ :: Трансформаторы ОЛЗ-1,25/27,5

Скачать опросные листы на силовые трансформаторы

Скачать каталог на трансформаторы (pdf; 32 Мб)

Скачать каталог на трансформаторы ТВ (pdf; 3,5 Мб)

Скачать каталог «Трансформаторы для железных дорог» (pdf; 4,8 Мб)

Трансформаторы ОЛЗ-1,25/27,5

ТУ16 — 99 ОГГ.670 121.030ТУ

Руководство по эксплуатации

Сертификаты

Версия для печати (pdf)

Требования к оформлению заказов трансформаторов предназначенных на экспорт

Назначение

Трансформатор предназначен для питания цепей автоблокировки от ВЛ продольного электроснабжения железных дорог. Трансформатор может быть применен для питания цепей маломощных потребителей других отраслей.
Трансформатор изготовлен в климатическом исполнении «УХЛ» и «Т» категории размещения 1 по ГОСТ 15150. Значения температуры воздуха при эксплуатации — от минус 60°С до плюс 40°С для исполнения «УХЛ1» и от минус 10°С до плюс 55°С для исполнения «Т1».

Трансформатор не имеет собственной защиты от резонансных явлений и коммутационных перенапряжений в сети.
Рабочее положение — вертикальное.

Патентная защита
1. Патенты на изобретение № 2087967, 2087968, 2087970, 2107350, 2110862 и 2193252.
2. Патент № 47969 на промышленный образец.

Таблица 1. Технические данные

Параметр

Значение 

Класс напряжения, кВ 27
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 30
Номинальное напряжение первичной обмотки, В 27500
Номинальное напряжение вторичной обмотки, В, на отпайках:
x-a1
x-a2
x-a3
x-a4
x-a5

218
224
230
236
242
Номинальная мощность, В·А 1250
Номинальная частота, Гц 50
Ток холостого хода,%, не более 35
Потери холостого хода, Вт, не более 50
Напряжение короткого замыкания, % 4,5±0,45
Схема и группа соединения обмоток 1/1-0
Вид изоляции литая
Испытательное напряжение, кВ:
одноминутное промышленной частоты
грозового импульса полного
грозового импульса срезанного

70
170
200
Масса, кг 90 max

 Общий вид трансформатора (чертеж)

Версия для печати (pdf)

Внутренний трансформатор среднего напряжения, одиночный, с предохранителем Трансформаторы напряжения для внутренней установки TJP — IEC (приборные трансформаторы и датчики)

Трансформатор среднего напряжения TJP для помещений отлит из эпоксидной смолы, оснащен специальным предохранителем, рассчитанным на напряжение изоляции до 36 кВ (38,5 кВ).

 Однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого предназначен для прямого заземления.Трансформаторы снабжены специальным предохранителем.
Трансформаторы разработаны и изготовлены в соответствии со следующими стандартами и рекомендациями: IEC, VDE, ANSI, BS, ГОСТ и CSN, другие по запросу.

Комплект поставки

  • TJP 4.x рассчитаны на напряжение изоляции от 3,6 кВ до 12 кВ.
  • TJP 5.x рассчитаны на напряжение изоляции от 12 кВ до 17,5 кВ.
  • TJP 6.x рассчитаны на напряжение изоляции от 17.от 5 кВ до 24 (25) кВ.
  • TJP 7.x рассчитаны на напряжение изоляции до 36  (38,5) кВ.

  Ключевые преимущества   

  • Готов к тарифному учету
  • Лучшая производительность благодаря увеличенным нагрузкам для каждого класса точности
  • Может быть установлен в любом положении
  • Коэффициент перенапряжения 1,9xUn/8 ч в стандартной комплектации
  • Держатель предохранителя может быть установлен в двух возможных направлениях: так же, как вторичная клемма, или наоборот
  • Широкий спектр поддерживаемых стандартов, включая МЭК 61869, позволяет вносить огромное количество модификаций по индивидуальному запросу каждого заказчика
  • Лучшая производительность благодаря увеличенным нагрузкам для каждого класса точности — типы TJPH

Основные характеристики

  • Первичное напряжение 3000/√3 — 35000/√3 В
  • Для измерения и защиты до 3 вторичных обмоток
  • Доступны пересоединяемые версии
  • Доступны размеры DIN
  • Первичные контакты могут быть оснащены различными разъемами (кабель – первичный винт, шина – пружинный палец)
  • Может поставляться с предохранителем или без него, в зависимости от требований заказчика

TZLMA-1-1 Сводная информация о вводе первичной обмотки стержня Трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока ТЗЛМА-1-1 предназначен для использования в качестве источника питания для питания цепей реле защиты, защищающих жилы трехфазного кабеля от замыкания на землю, путем преобразования нулевых составляющих, возникающих при замыкании на землю.

Трансформатор предназначен для установки в распределительную сеть КРЗ напряжением до 0,66 кВ. Трансформатор соответствует требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75.

Трансформатор имеет климатическое исполнение «У», соответствует категории размещения 2 по ГОСТ 15150, монтируется на тросе и предназначен для эксплуатации в следующих условиях:

  • высота установки до 1000 м над уровнем моря, не более
  • максимальная температура окружающего воздуха при эксплуатации с учетом нагрева внутри КРЗ: +55 °С
  • минимальная температура окружающего воздуха при эксплуатации: -45 °С
  • относительная влажность воздуха: 100 % при 25 °С
  • давление воздуха по ГОСТ 15543.1 стандарт
  • рабочая среда без взрывоопасности, не содержащая пыли, без химически активных газов и паров, способных повредить поверхностные слои металла и изоляции (атмосфера II типа по ГОСТ 15150)
  • допускается работа трансформатора в любом положении на месте установки
  • изоляция трансформатора состоит из пластиковой оболочки с нагревостойкостью «У» по ГОСТ 8865, изготовленной из термопласта
  • трансформатор соответствует группе условий эксплуатации М6 по ГОСТ 17516.1
  • сейсмостойкость до 8 баллов по шкале МСК-64 при высоте установки до 70 м над нулевой отметкой.

Гарантийный срок составляет один год с момента ввода трансформатора в эксплуатацию, но до трех лет с момента его отгрузки с завода-изготовителя.

Примечание: * значение чувствительности относится к обмоткам реле, соединенным параллельно, и сопротивлению соединительных проводов не более 1 Ом.

Выводы вторичной обмотки обозначены как «I1» и «I2».

В опорной плите трансформатора есть два отверстия Ø 11 мм для крепления трансформатора на месте установки.

ВНИМАНИЕ! ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА ТЗЛМА-1-1 ДОЛЖНЫ ПРИНИМАТЬ МЕРЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ОТКРЫТИЯ ЕГО ВЫВОДОВ ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКИ.

Если в работе трансформатора больше нет необходимости, его вторичная обмотка должна быть замкнута накоротко.

Вариант заземления вторичной обмотки определяется пользователем в зависимости от способа подключения вторичной обмотки трансформатора.Металлическая оболочка и броня кабеля всегда должны быть заземлены.

Габаритные размеры, установочные, присоединительные размеры и масса трансформатора ТЗЛМА-1-1.

Архивы трансформаторов класса 2 и класса 3 — ARL

Перечисленные здесь продукты представляют собой трансформаторы, называемые здесь трансформаторами класса 2 или класса 3, для использования с цепями класса 2 или класса 3, соответственно, в соответствии с Национальным электротехническим кодексом, ANSI/ NFPA 70. Они предназначены для подключения к преимущественно синусоидальным источникам питания.Постоянно подключенные трансформаторы рассчитаны на 600 вольт или менее, а трансформаторы, подключенные через шнур и вилку, рассчитаны на 120 вольт или менее.

Трансформатор Класса 2 или Класса 3, который ограничен по своей природе, имеет импеданс внутри трансформатора, который ограничивает выходной ток до определенного максимального значения. Он может быть снабжен или не снабжен термостатом или другим чувствительным к температуре устройством для ограничения его максимальной температуры.

Трансформатор класса 2 или класса 3, который не имеет внутренних ограничений, не имеет импеданса для ограничения максимального выходного тока до заданного значения.Однако максимальная выходная мощность ограничена устройством защиты от перегрузки по току.

Под действие этих требований подпадают трансформаторы класса 2 или 3, которые включают в себя отдельный токоограничивающий импеданс, такой как резистор или устройство с положительным температурным коэффициентом (PTC).

Трансформатор класса 2 имеет максимальное среднеквадратичное значение вторичного потенциала 30 В при любых условиях нагрузки или разомкнутой цепи.

Под действие этих требований подпадают трансформаторы класса 2 или класса 3, включающие схему регулирования резонанса.

Эти требования не распространяются на источники питания, игрушечные трансформаторы, трансформаторы с прямым подключением или трансформаторы, предназначенные для использования в аудио-, радио- или телевизионных устройствах. Трансформатор, снабженный выпрямителем, считается источником питания.

Требования настоящего стандарта могут быть изменены требованиями стандарта на конечный продукт, если трансформатор предназначен для использования только в качестве компонента другого оборудования. Эти продукты соответствуют требованиям ARL, которые включают соответствующие разделы следующего стандарта: ANSI/UL 1585. , «Трансформаторы класса 2 и класса 3.

Продукт, который содержит функции, характеристики, компоненты, материалы или системы, новые или отличные от тех, на которые распространяются требования настоящего стандарта, и который связан с риском возгорания, поражения электрическим током или травмирования людей, должен оцениваться с использованием соответствующего дополнительного компонента. и требования к конечному продукту для поддержания уровня безопасности, первоначально предусмотренного целью настоящего стандарта. Продукт, свойства, характеристики, компоненты, материалы или системы которого противоречат конкретным требованиям или положениям настоящего стандарта, не соответствует настоящему стандарту.Пересмотр требований должен быть предложен и принят в соответствии с методами, используемыми для разработки, пересмотра и внедрения настоящего стандарта.

Только продукты, которые должным образом отмечены маркировкой ARL Listing Mark (Label), считаются внесенными в список ARL.

Блок питания

Лаборатория: 30597, 30597, Производство: Warren Technology Inc., Модель: WPST NEC Class 2, 208-240 VAC
класс 2 и трансформаторы класса 3

Трансформаторы класса 2 и класса 3

Использование силового трансформатора на частоте, для которой он не предназначен

Конструкции силовых трансформаторов минимизируют вес и стоимость на основе трех предположений: (1) источник питания представляет собой синусоидальную волну, (2) частота фиксирована и (3) напряжение не будет превышать заданный максимум.Учитывая эту отправную точку, эффективная и экономичная конструкция установит пиковое значение плотности магнитного потока вблизи предела для материала сердечника при максимальном напряжении, а в обмотках будет использоваться наименьшее количество меди в соответствии с требованиями к мощности и эффективности. Некоторый запас заложен, но силовой трансформатор узко оптимизирован для своего применения. Это не означает, что преобразователь придирчив к тому, как он применяется, но это означает, что требуется надлежащее внимание при изменении допущений.

Полезная упрощенная модель трансформатора разделяет его на шунтирующий индуктор, представляющий собой первичную обмотку, за которым следует идеальный трансформатор, работающий с током нагрузки, как показано на рисунке 1. Магнитный поток трансформатора создается током через шунтирующий индуктор, который называется током возбуждения. . Это можно измерить как потребление тока трансформатором без подключенной нагрузки.

Рисунок 1 Простая модель трансформатора

При наличии нагрузки общий первичный ток представляет собой векторную сумму токов возбуждения и нагрузки.Первичные и вторичные токи нагрузки циркулируют в противоположных направлениях, что приводит к нейтрализации их соответствующих магнитных полей. Следовательно, только часть полного тока возбуждения отвечает за переменное магнитное поле в основе работы трансформатора. Хотя токи разделяют обмотку, они действуют так, как если бы они были отдельными. Как и для любой другой катушки индуктивности, ток возбуждения пропорционален управляющему напряжению и обратно пропорционален частоте в соответствии с законом Ома для индуктивного сопротивления.Величина выражается следующим образом:

Если ток возбуждения превышает критическое значение, следствием является магнитное насыщение сердечника. Это приводит к тому, что мгновенное значение L падает до значения воздушного сердечника обмотки, что приводит к чрезмерному току, который может перегреть и разрушить трансформатор. Следовательно, если частота снижается, управляющее напряжение должно быть пропорционально уменьшено, чтобы поддерживать ток возбуждения в пределах предела сердечника.

Для силового трансформатора, рассчитанного на 115 В RMS при частоте 400 Гц, но используемого при частоте 60 Гц, входное напряжение не должно превышать 115×60/400 = 17.25 В RMS , но трансформатор будет работать в пределах этого ограничения. Трансформатор, предназначенный специально для 240 В при 60 Гц, не должен работать более чем с 240 × 50/60 = 200 В при 50 Гц. Очевидно, что трансформаторы с номиналом 50/60 Гц предназначены для работы на частоте 50 Гц и потребляют меньший ток возбуждения на частоте 60 Гц.

Заманчиво сделать вывод, что частоту и напряжение можно увеличить. С точки зрения магнитного потока это верно, но рассеивание мощности является вторым ограничением. Несмотря на то, что хорошо спроектированный трансформатор может иметь КПД 98%+, существует много условий потерь.К ним относятся гистерезисные потери, диэлектрические потери, магнитострикция и потери в меди из-за сопротивления обмотки, включая скин-эффект и эффект близости.

Чтобы проиллюстрировать важность лимитов убытков, достаточно рассмотреть только одного основного вкладчика. Если предположить, что сердечник изготовлен из тонких, уложенных друг на друга пластин, штампованных из стального сплава, он будет иметь внешний вид, подобный рис. 2 . Это распространенный тип конструкции силового трансформатора. Трансформаторные стали, будучи металлическими, токопроводящие.Проводящая среда, погруженная в переменное магнитное поле, реагирует теплогенерирующими вихревыми токами.

Рис. 2 Типичный малогабаритный трансформатор с многослойным сердечником, вид снизу.

Цель ламинированной конструкции состоит в том, чтобы разделить металлическую массу на тонкие, электрически изолированные слои, параллельные магнитному полю. Это нарушает циркуляцию вихревых токов, значительно уменьшая этот вклад в потери мощности. Ламинаты, используемые при частоте 60 Гц, обычно имеют толщину около 0,014 дюйма. толстый.Более высокочастотные конструкции выигрывают от более тонких пластин, но также требуют меньшей массы сердечника для обработки того же количества энергии. Экономия веса, возможная с мощностью 400 Гц, стимулирует использование в самолетах.

Потери на вихревые токи описываются классической формулой для рассеиваемой мощности на единицу объема многослойного сердечника ( Ссылка 1 ). В упрощенном виде вклад выражается как

или более компактно,

где

P e = рассеиваемая мощность вихревых токов на единицу объема
K p = константа, зависящая от системы единиц
K e = комбинационная постоянная
f = частота
B max = предел плотности магнитного потока для выбранного слоя сплав
a = толщина ламинирования
σ = проводимость ламинирования сплава

Чтобы применить здесь формулу, внутренний параметр B max должен быть связан с напряжением и частотой возбуждения, поскольку ими управляет пользователь.Подходящее выражение может быть получено из

где

B max = пиковая плотность потока
K b = постоянная преобразования, зависящая от единиц измерения и конструкции
K B = комбинированная константа
Φ max = пиковое индукционное поле
L = первичная индуктивность
I пиковый ток возбуждения
В СКЗ = СКЗ напряжения на обмотке

Этот результат не зависит от индуктивности обмотки. При подстановке в уравнение потерь окончательный результат на единицу объема выражается как

Этот член потерь не зависит от частоты, поскольку B уменьшается на 1/f.Эффект квадратичного закона V RMS является общим для других условий потерь.

Наивный расчет, основанный исключительно на B MAX , показывает, что трансформатор на 50 Гц, работающий на частоте 400 Гц, может выдерживать напряжение, в восемь раз превышающее номинальное. Однако уравнение P e показывает соответствующее 64-кратное увеличение потерь на вихревые токи. Возможно, трансформатору можно было бы так жестко управлять короткими импульсами и малым рабочим циклом, но это не означает, что изоляция сможет выдержать повышенное напряжение.Это просто означает, что трансформатор используется не в расчетном оптимуме. Суть в том, что для непрерывной работы номинальное напряжение силового трансформатора должно соблюдаться для частот, равных или превышающих расчетную частоту. Трансформатор на 120 В переменного тока с частотой 60 Гц, введенный в эксплуатацию на частоте 400 Гц, по-прежнему остается трансформатором на 120 В переменного тока.

Наконец, есть вопрос о калибре провода. Для того же уровня мощности обмотки низкочастотного трансформатора, как правило, имеют больше витков более тонкого провода, в то время как в конструкциях с более высокой частотой обычно используется меньше витков более толстого провода.С точки зрения конструкции трансформатора сопротивление обмотки обратно пропорционально квадрату частоты. Проще говоря, трансформатор на 50 или 60 Гц, применяемый на частоте 400 Гц, будет иметь непропорционально большее сопротивление, чем специально изготовленная обмотка на 400 Гц, что приведет к ухудшению стабилизации напряжения при различных нагрузках. Разработчик схемы должен учитывать это в конечном результате.

Обратите внимание, что эти результаты относятся к промышленным частотам ( Ссылка 2 ). Уравнения потерь изменяются, если частота смещается достаточно высоко, чтобы паразитные компоненты могли повлиять на рабочие характеристики.Например, высоковольтные обмотки с большим количеством витков могут иметь достаточно низкий собственный резонанс, чтобы влиять на работу. В общем, бесполезно увеличивать рабочую частоту выше порядка величины в любом направлении. Производительность всегда следует тестировать перед принятием решения о приложении.

Эти наблюдения помогают нам оценить высокопроизводительные силовые аудиотрансформаторы, которые должны работать в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц с низкими потерями и малыми искажениями. Для соответствия этим спецификациям требуются специальные методы намотки и высокоэффективные магнитные материалы.Такие трансформаторы отличаются от силовых трансформаторов линейной частоты, оптимизированных для работы на одной частоте с фиксированным напряжением.


Каталожные номера

  1. Баррангер, Джон, «NASA-TN-D-3114 Гистерезис и потери на вихревые токи в пластинах трансформатора, рассматриваемые как применение теоремы Пойнтинга», Исследовательский центр Льюиса, Кливленд, Огайо, ноябрь 1965 г., стр. 11, уравнение 40
  2. Маклайман, Уильям, «Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов», третье издание, CRC Press, 2004 г., страницы 2–26.

Информация об авторе
Орин Лэйни — независимый консультант по целостности сигналов, электромагнитной совместимости, радиочастотным приборам и магнитным полям. Он проживает в Маунтин-Вью, Калифорния.

Связанные статьи :

 

Руководство по изучению пяти типов трансформаторов

Рожденные в индустриальную эпоху, трансформаторы являются одним из самых полезных изобретений электротехники.Они используются во всех типах электрооборудования, начиная от систем отопления, вентиляции и кондиционирования, водяных насосов, бассейнов и спа, общественного питания и электроники. Независимо от типа трансформатора, их общее назначение одинаково — преобразовывать электроэнергию из одного типа в другой.
Принцип работы трансформаторов

Трансформатор — это пассивное электрическое устройство, предназначенное для преобразования одного напряжения переменного тока в другое за счет магнитной индукции. Они могут «повышать» или «понижать» напряжение, чтобы согласовать входящее напряжение сети с напряжением, требуемым конечным продуктом пользователя.

Существует множество типов трансформаторов различных форм и размеров, каждый из которых подразделяется на классы, основанные на таких аспектах, как уровни напряжения, расположение обмоток или использование. Индивидуальные конфигурации трансформатора распространены для приложений, которым требуется трансформатор с одной специализированной функцией, такой как постоянное напряжение или постоянный ток.

Вот руководство по 5 различным типам трансформаторов:

Изолирующий трансформатор

Формально это трансформатор с соотношением витков 1:1, изолирующие трансформаторы в основном используются для предотвращения поражения электрическим током.Они имеют отдельные первичную и вторичную обмотки для изоляции цепи от источника питания. В этом случае трансформатор может обеспечить защиту от скачков напряжения в случае выхода из строя электронной схемы. Общие области применения включают медицинское, телекоммуникационное оборудование и оборудование для дистанционного управления.

Автотрансформатор

Автотрансформаторы имеют только одну обмотку, которая является общей для первичной и вторичной цепей. Хотя они не обеспечивают изоляцию, они обеспечивают существенную экономию при использовании для получения небольших приращений напряжения выше или ниже входного напряжения.Они идеально подходят для пускателей асинхронных двигателей и приложений с низким напряжением.

Трансформатор класса II

Трансформатор класса II используется для питания цепей класса II, обычно используемых в системах управления HVACR. Обычно предлагаемое максимальное значение ВА (вольт-ампер) составляет 75 (Hartland предлагает трансформаторы класса II мощностью до 100 ВА), а наиболее распространенное вторичное напряжение составляет 24 В переменного тока. Все трансформаторы класса II имеют внутреннее или внешнее ограничение, что означает, что максимальный выходной ток ограничен либо внутренним сопротивлением катушки, либо предохранителем или автоматическим выключателем.Стоит отметить, что мы предлагаем трансформаторы до 150 ВА, а также у нас есть возможность настроить трансформаторы от 3 ВА до 200 ВА.

Трансформатор общего назначения

Как следует из названия, трансформаторы общего назначения обычно используются для общего освещения и других низковольтных устройств. Эти трансформаторы включают любую номинальную мощность ВА, а также первичное и вторичное напряжение до 600 В переменного тока. Обычно предохранитель не требуется, но можно использовать внутренний предохранитель.

Трансформатор управления

Тип разделительного трансформатора. Трансформаторы управления предназначены для обеспечения номинального выходного напряжения при полной мощности ВА. При уменьшении нагрузки выходное напряжение будет расти. И наоборот, если нагрузка увеличивается, это приводит к снижению выходного напряжения. Обеспечивая отличное регулирование напряжения, управляющие трансформаторы обычно используются в промышленности.

Узнайте больше о предложениях Hartland Control по трансформаторам здесь.

Трансформеры | Физика II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, как работает трансформатор.
  • Рассчитать напряжение, ток и/или число витков, зная другие величины.

Трансформаторы делают то, что следует из их названия — они преобразуют напряжение из одного значения в другое (используется термин напряжение, а не ЭДС, поскольку трансформаторы имеют внутреннее сопротивление). Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие бытовые приборы имеют трансформатор, встроенный в сменный блок (как на рис. 1), который преобразует переменное напряжение 120 или 240 В в любое напряжение, используемое устройством.Трансформаторы также используются в нескольких точках в системах распределения электроэнергии, например, как показано на рис. 2. Энергия передается на большие расстояния при высоком напряжении, потому что для заданной мощности требуется меньший ток, а это означает меньшие потери в линии, как это было раньше. обсуждалось ранее. Но высокое напряжение представляет большую опасность, поэтому для получения более низкого напряжения в месте нахождения пользователя используются трансформаторы.

Рис. 1. Подключаемый трансформатор становится все более популярным в связи с распространением электронных устройств, работающих от напряжения, отличного от обычных 120 В переменного тока.Большинство из них находятся в диапазоне от 3 до 12 В. (кредит: магазин Xtreme)

Рис. 2. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках системы распределения электроэнергии. Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжении более 200 кВ, иногда до 700 кВ, для ограничения потерь энергии. Местное распределение электроэнергии в районы или предприятия проходит через подстанцию ​​и передается на короткие расстояния при напряжении от 5 до 13 кВ. Оно снижено до 120, 240 или 480 В для обеспечения безопасности на объекте отдельного пользователя.

Тип трансформатора, рассматриваемого в этом тексте (см. рис. 3), основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на аппарат Фарадея, используемый для демонстрации того, что магнитные поля могут вызывать токи. Две катушки называются первичной обмоткой и вторичной обмоткой . При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная создает преобразованное выходное напряжение. Железный сердечник не только улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, но и увеличивает его намагниченность.Поскольку входное напряжение переменного тока, изменяющийся во времени магнитный поток направляется на вторичную обмотку, индуцируя ее выходное напряжение переменного тока.

Рис. 3. Типичная конструкция простого трансформатора состоит из двух катушек, намотанных на ферромагнитный сердечник, ламинированный для минимизации вихревых токов. Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, в основном ограничивается и усиливается сердечником, который передает его вторичной обмотке. Любое изменение тока в первичной обмотке индуцирует ток во вторичной.

Для простого трансформатора, показанного на рисунке 3, выходное напряжение В с почти полностью зависит от входного напряжения В p и соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках.Закон индукции Фарадея для вторичной катушки дает ее индуцированное выходное напряжение В с равным

[латекс] {V}_{\text{s}}=-{N}_{\text{s}}\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\\[/latex],

, где N s — число витков вторичной обмотки, а Δ Φ / Δ t — скорость изменения магнитного потока. Обратите внимание, что выходное напряжение равно ЭДС индукции (90 285 В 90 286 90 168 с 90 169 = ЭДС 90 168 с 90 169), при условии, что сопротивление катушки мало (разумное предположение для трансформаторов).Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон, как и напряженность магнитного поля, поэтому Δ Φ / Δ t одинаково с обеих сторон. Входное первичное напряжение В p также связано с изменением потока на

[латекс] {V}_{p}=-{N}_{\text{p}}\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\\[/latex].

Причина этого немного тоньше. Закон Ленца говорит нам, что первичная катушка сопротивляется изменению потока, вызванному входным напряжением В p , отсюда и знак минус подробности в последующих разделах).Предполагая пренебрежимо малое сопротивление катушки, петлевое правило Кирхгофа говорит нам, что ЭДС индукции точно равна входному напряжению. Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение:

[латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}}{{ N}_{\text{p}}}\\[/латекс]

Это известно как уравнение трансформатора , и оно просто утверждает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в его катушках.Выходное напряжение трансформатора может быть меньше, больше или равно входному напряжению, в зависимости от соотношения количества витков в их катушках. Некоторые трансформаторы даже обеспечивают переменную мощность, позволяя выполнять подключение в разных точках вторичной обмотки. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение. Предполагая, как и мы, что сопротивление пренебрежимо мало, выходная электрическая мощность трансформатора равна его входной мощности.На практике это почти так — КПД трансформатора часто превышает 99%. Приравнивание входной и выходной мощности,

P P P = I P V P = I S V S = P S .

Перестановка терминов дает

[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{I} _ {\ text {p}}} {{ I}_{\text{s}}}\\[/латекс].

В сочетании с [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}} }{{N}_{\text{p}}}\\[/latex], мы находим, что

[латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{p}}}{{ N}_{\text{s}}}\\[/латекс]

— соотношение между выходным и входным токами трансформатора.Таким образом, если напряжение увеличивается, ток уменьшается. И наоборот, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Пример 1. Расчет характеристик повышающего трансформатора

Портативный рентгеновский аппарат оснащен повышающим трансформатором, входное напряжение которого 120 В преобразуется в выходное напряжение 100 кВ, необходимое для рентгеновской трубки. Первичная обмотка имеет 50 витков и при использовании потребляет ток 10,00 А. а) Сколько петель во вторичном? (b) Найдите текущий выход вторичной обмотки.

Стратегия и решение для (а)

Решаем [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}} {{N}_{\text{p}}}\\[/latex] для [латекса]{N}_{\text{s}}\\[/latex] для N s , номер циклов во вторичном и введите известные значения.{4}\end{массив}\\[/латекс].

Обсуждение для (а)

Для получения такого большого напряжения требуется большое количество витков во вторичной обмотке (по сравнению с первичной). Это верно для трансформаторов неоновых вывесок и тех, которые обеспечивают высокое напряжение внутри телевизоров и ЭЛТ.

Стратегия и решение для (b)

Аналогичным образом мы можем найти выходной ток вторичной обмотки, решив [латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\text{p}}}=\frac{{N }_{\text{p}}}{{N}_{\text{s}}}\\[/latex] для [латекса]{I}_{\text{s}}\\[/latex] для I s и ввод известных значений.{4}}=12,0\text{ мА}\end{массив}\\[/latex].

Обсуждение для (б)

Как и ожидалось, выходной ток значительно меньше входного. В некоторых впечатляющих демонстрациях для создания длинных дуг используются очень большие напряжения, но они относительно безопасны, поскольку выход трансформатора не обеспечивает большой ток. Обратите внимание, что потребляемая мощность здесь равна P p = I p В p = (10,00 А)(120 В) = 1.20 кВт. Это равно выходной мощности P p = I с В с = (12,0 мА)(100 кВ) = 1,20 кВт, как мы предполагали при выводе используемых уравнений.

Тот факт, что трансформаторы основаны на законе индукции Фарадея, проясняет, почему мы не можем использовать трансформаторы для изменения постоянного напряжения. Если первичное напряжение не меняется, то и вторичное напряжение не индуцируется. Одна из возможностей состоит в том, чтобы подключить постоянный ток к первичной катушке через переключатель.Когда переключатель размыкается и замыкается, вторичная обмотка создает напряжение, подобное изображенному на рис. 4. На самом деле это непрактичная альтернатива, и переменный ток широко используется везде, где необходимо повысить или понизить напряжение.

Рис. 4. Трансформаторы не работают при чистом входном напряжении постоянного тока, но если его включать и выключать, как на верхнем графике, выход будет выглядеть примерно так, как на нижнем графике. Это не синусоидальный переменный ток, необходимый большинству приборов переменного тока.

Пример 2. Расчет характеристик понижающего трансформатора

Зарядное устройство, предназначенное для последовательного соединения десяти никель-кадмиевых аккумуляторов (суммарная ЭДС 12.5 В постоянного тока) должен иметь выход 15,0 В для зарядки аккумуляторов. В нем используется понижающий трансформатор с 200-контурной первичной обмоткой и входным напряжением 120 В. а) Сколько витков должно быть во вторичной обмотке? (б) Если зарядный ток равен 16,0 А, каков входной ток?

Стратегия и решение для (а)

Вы ожидаете, что вторичный узел будет иметь небольшое количество циклов. Решение [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}}{{ N}_{\text{p}}}\\[/latex] для [латекса]{N}_{\text{s}}\\[/latex] для N s и ввод известных значений дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {N} _ {\ text {s}} & =& {N} _ {\ text {p}} \ frac {{V} _ {\ text {s} }}{{V}_{\text{p}}}\\ & =& \left(\text{200}\right)\frac{15.0 \text{V}}{120 \text{V}}=25\end{массив}\\[/latex]

Стратегия и решение для (b)

Текущие входные данные можно получить, решив [латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\ text{p}}}{{N}_{\text{s}}}\\[/latex] для I p и ввод известных значений. Это дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {I} _ {\ text {p}} & = & {I} _ {\ text {s}} \ frac {{N} _ {\ text {s} }}{{N}_{\text{p}}}\\ & =& \left(16.0\text{A}\right)\frac{25}{200}=2.00\текст{ А}\конец{массив}\\[/латекс]

Обсуждение

Количество витков во вторичной обмотке мало, как и положено для понижающего трансформатора. Мы также видим, что небольшой входной ток создает больший выходной ток в понижающем трансформаторе. Когда трансформаторы используются для работы с большими магнитами, они иногда имеют небольшое количество очень тяжелых петель во вторичной обмотке. Это позволяет вторичной обмотке иметь низкое внутреннее сопротивление и производить большие токи. Еще раз отметим, что это решение основано на допущении о 100% КПД, т. е. выходная мощность равна входной мощности ( P p = P s ), что является разумным для хороших трансформаторов.В этом случае первичная и вторичная мощность составляет 240 Вт. (Убедитесь в этом сами для проверки стабильности.) Обратите внимание, что никель-кадмиевые аккумуляторы необходимо заряжать от источника постоянного тока (как и аккумулятор на 12 В). Таким образом, выход переменного тока вторичной катушки необходимо преобразовать в постоянный. Это делается с помощью чего-то, называемого выпрямителем, в котором используются устройства, называемые диодами, которые пропускают ток только в одном направлении.

Трансформаторы имеют множество применений в системах электробезопасности, которые обсуждаются в книге «Электробезопасность: системы и устройства».

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этого явления, исследуя магниты и то, как вы можете использовать их, чтобы зажечь лампочку.

Нажмите, чтобы загрузить симуляцию. Запуск с использованием Java.

Резюме раздела

  • Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
  • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной обмотках связаны соотношением

    [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}}{{ N}_{\text{p}}}\\[/латекс],

    , где В p  и В с  – напряжения на первичной и вторичной обмотках, имеющих N p и N с  

  • Токи I p  и I s в первичной и вторичной обмотках связаны соотношениями [латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\ text{p}}}=\frac{{N}_{\text{p}}}{{N}_{\text{s}}}\\[/latex].
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток, а понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Концептуальные вопросы

1. Объясните, что вызывает физические вибрации в трансформаторах, частота которых в два раза превышает частоту переменного тока.

Задачи и упражнения

1. Подключаемый трансформатор, подобный изображенному на рис. 4, подает напряжение 9,00 В на игровую систему. а) Сколько витков во вторичной обмотке, если входное напряжение 120 В, а в первичной обмотке 400 витков? (б) Каков его входной ток, когда его выходной ток равен 1,30 А?

2. Американка, путешествующая по Новой Зеландии, везет с собой трансформатор для преобразования стандартных новозеландских 240 В в 120 В, чтобы в поездке она могла пользоваться небольшими бытовыми приборами.а) Каково соотношение витков в первичной и вторичной обмотках ее трансформатора? б) Каково отношение входного тока к выходному? (c) Как могла жительница Новой Зеландии, путешествующая по Соединенным Штатам, использовать этот же трансформатор для питания своих приборов на 240 В от 120 В?

3. В кассетном магнитофоне используется съемный трансформатор для преобразования 120 В в 12,0 В с максимальным выходным током 200 мА. а) Каков текущий вход? б) Какова потребляемая мощность? (c) Разумно ли такое количество энергии для небольшого электроприбора?

4.а) Каково выходное напряжение трансформатора, используемого для аккумуляторных батарей для фонарей, если его первичная обмотка имеет 500 витков, вторичная — 4 витка, а входное напряжение составляет 120 В? (b) Какой входной ток необходим для получения выходного тока 4,00 А? в) Какова потребляемая мощность?

5. (a) Подключаемый трансформатор для портативного компьютера выдает 7,50 В и может обеспечивать максимальный ток 2,00 А. Каков максимальный входной ток, если входное напряжение составляет 240 В? Предположим, что эффективность 100%. (b) Если фактический КПД меньше 100%, должен ли входной ток быть больше или меньше? Объяснять.

6. Многоцелевой трансформатор имеет вторичную обмотку с несколькими точками, в которых может сниматься напряжение, что дает выходное напряжение 5,60, 12,0 и 480 В. (a) Входное напряжение составляет 240 В для первичной обмотки из 280 витков. Какое количество витков в частях вторичной обмотки используется для создания выходных напряжений? (b) Если максимальный входной ток равен 5,00 А, каковы максимальные выходные токи (каждый из которых используется отдельно)?

7. Крупная электростанция вырабатывает электроэнергию напряжением 12,0 кВ.Его старый трансформатор когда-то преобразовывал напряжение в 335 кВ. Вторичная часть этого трансформатора заменяется, чтобы его мощность могла составлять 750 кВ для более эффективной передачи по пересеченной местности по модернизированным линиям электропередачи. а) Каково соотношение витков в новой вторичной обмотке по сравнению со старой вторичной обмоткой? (б) Каково отношение новой мощности по току к старой мощности (на 335 кВ) для той же мощности? (c) Если модернизированные линии электропередачи имеют одинаковое сопротивление, каково отношение потерь мощности в новой линии к потерям мощности в старой?

8.Если выходная мощность в предыдущей задаче равна 1000 МВт, а сопротивление линии равно 2,00 Ом, каковы были потери в старой и новой линии?

9. Необоснованные результаты  Электричество переменного тока напряжением 335 кВ от линии электропередачи подается на первичную обмотку трансформатора. Отношение числа витков во вторичной обмотке к числу витков в первичной равно Н с / Н р = 1000. а) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

10. Создайте свою собственную задачу Рассмотрим двойной трансформатор, который будет использоваться для создания очень больших напряжений. Устройство состоит из двух ступеней. Первый — это трансформатор, который выдает гораздо большее выходное напряжение, чем его входное. Выход первого трансформатора используется как вход для второго трансформатора, который дополнительно увеличивает напряжение. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете выходное напряжение конечного каскада на основе входного напряжения первого каскада и количества витков или петель в обеих частях обоих трансформаторов (всего четыре катушки).Также рассчитайте максимальный выходной ток конечной ступени на основе входного тока. Обсудите возможность потерь мощности в устройствах и их влияние на выходной ток и мощность.

Глоссарий

Трансформатор:
устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора:
уравнение, показывающее, что отношение вторичных и первичных напряжений в трансформаторе равно отношению числа витков в их обмотках;[latex]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V} _{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}}{{N}_{\text{p}}}\\[/latex]
Повышающий трансформатор:
трансформатор повышающий напряжение
понижающий трансформатор:
трансформатор, понижающий напряжение

Избранные решения задач и упражнений

1.(а) 30,0 (б) 9,75 × 10 −2 А

3. (a) 20,0 мА (b) 2,40 Вт (c) Да, такая мощность вполне приемлема для небольшого устройства.

5. (a) 0,063 А (b) Требуется больший входной ток.

7. (а) 2,2 (б) 0,45 (в) 0,20 или 20,0%

9. (a) 335 МВ (b) слишком высокое, намного превышающее напряжение пробоя воздуха на разумных расстояниях (c) слишком высокое входное напряжение

 

Часто задаваемые вопросы — Электрические трансформаторы | Трансформаторы GS

  • Что такое трансформатор?

    Трансформатор – это электрическое устройство, предназначенное для преобразования одного напряжения в другое за счет магнитной индукции.Он не имеет движущихся частей и является пассивным устройством. Узнайте больше о трансформерах в Википедии.
  • Что такое разделительный трансформатор?

    Изолирующим трансформатором называют трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого разделены. Его также обычно называют трансформатором с двойной обмоткой, трансформатором с двойной обмоткой и трансформатором с отдельной обмоткой.
    Для получения дополнительной информации см. разницу между изолирующими трансформаторами и автотрансформаторами.
  • Что такое автотрансформатор?

  • Что такое управляющий трансформатор?

    Трансформатор, предназначенный для питания цепи управления, является управляющим трансформатором.Он предназначен для обеспечения высокой стабильности (регулирования) в течение короткого периода перегрузки, обычно называемого броском тока.

  • Что такое пусковой ток?

    Пусковой ток — это ток, в несколько раз превышающий ток полной нагрузки электрического устройства, потребляемый при первом включении устройства. В течение этого периода переходный ток может протекать в течение нескольких циклов, прежде чем достигнет установившегося значения тока. Пусковой ток оценивается в несколько раз в трансформаторе.Трансформаторы обычно имеют рейтинг пускового тока от 8 до 15 раз. Для очень маленьких трансформаторов пусковой ток может достигать 25-40 раз.

  • Что такое возбуждающий ток?

    После включения трансформатора через его обмотку протекает небольшой ток. Этот ток известен как возбуждающий ток.

  • Можно ли подключить трансформатор наоборот?

    Да, трансформатор можно подключить наоборот. Однако выходное напряжение будет меньше номинального из-за коэффициента компенсации обмоток.

  • Можно ли подключить однофазный трансформатор к трехфазной сети?

    Да, подключите два первичных провода однофазного трансформатора к любым двум проводам трехфазного источника питания. Это вызовет неравномерную нагрузку на 3-фазную сеть. В Сингапуре он также широко известен как двухфазный в однофазный.

  • Может ли трансформатор, рассчитанный на 60 Гц, работать с частотой 50 Гц?

    Трансформатор, рассчитанный на 60 Гц, не может работать на частоте 50 Гц, так как это приведет к большим потерям, повышенному нагреву и сокращению срока службы.Напротив, трансформатор с номинальной частотой 50 Гц может работать на частоте 60 Гц.

  • Трансформаторы GS рассчитаны на 50 или 60 Гц?

    Наши трансформаторы предназначены для работы с частотой 50/60 Гц. Трансформаторы, рассчитанные на 50/60 Гц, могут работать до 400 Гц. Однако при частоте 400 Гц необходимо учитывать коэффициент компенсации.

  • Что такое регулирование напряжения?

    Регулирование напряжения — это способность обеспечивать постоянное вторичное напряжение при постоянном первичном напряжении в широком диапазоне условий нагрузки.

    Регулирование напряжения определяется как:

    Где
    VNL: Напряжение холостого хода
    VFL: Напряжение полной нагрузки

  • Что такое прерывистый рейтинг?

    Трансформатор может работать в непрерывном или повторно-кратковременном режиме. Когда трансформатор работает в повторно-кратковременном рабочем цикле, максимальная мощность может быть значительно увеличена за этот короткий период времени.

    Прерывистая мощность может быть рассчитана по следующей формуле:


  • Каков эффект от использования трансформатора на большой высоте?

    Трансформаторы сухого типа, используемые на высоте более 1000 метров, требуют снижения номинальных характеристик из-за снижения охлаждающей способности менее плотного воздуха.Мощность трансформатора должна снижаться на 0,3% на каждые 100 метров выше 1000 метров.
  • Почему мощность трансформаторов измеряется в кВА, а не в кВт?

    Как правило, в трансформаторе есть 2 вида потерь; Потери в железе и потери в меди. Поскольку потери в железе зависят от напряжения, а потери в меди — от тока, общие потери зависят от напряжения и тока, и коэффициент мощности не учитывается. Трансформаторы оцениваются в кВА, поскольку кВт включает коэффициент мощности.
  • .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *