особенности, принцип работы и применение

Для начала разберемся, для чего служит трансформатор и что это такое. Это электрическая машина, предназначенная для изменения напряжения тока. Они бывают разные в зависимости от назначения. Существуют трансформаторы тока, напряжения, согласующие, сварочные, силовые, измерительные. У всех разные задачи, но однозначно их объединяет принцип действия. Любые трансформаторы работают на переменном токе. Не существует таких устройств постоянного тока. Все они имеют первичную и вторичную обмотки.

Что называют первичной, а что — вторичной обмоткой?

Первичной считается та, на которую приходит напряжение, а вторичная – та, с которой его снимают. Предположим, что мы имеем трансформатор, который преобразует 220 В переменного тока в 12 В. В таком случае первичной обмоткой является та, которая на 220 В. Но трансформаторы могут не только понижать, но и повышать напряжение. Таким образом, подключая 12 В переменного тока на ранее указанную вторичную обмотку, мы с первичной можем снимать 220 В. Таким образом они меняются местами.

В некоторых случаях вторичных обмоток может быть несколько. Например, в старых телевизорах стояли устройства с одной первичной обмоткой и множеством вторичных, напряжение на которых варьировалось от 3,3 до 90 В. В любом случае трансформатор служит для преобразования напряжений и токов до оптимальных значений.

Закон сохранения энергии

Следует понимать, что данный агрегат не берет энергию из ниоткуда. Для примера возьмем трансформатор с напряжением первичной обмотки 220 В и током 5 А. Это значит, что его мощность составляет 1100 Вт. Со вторичной обмотки на 22 В мы сможем снять ток не более 50 А. Переведя в ватты, получаем те же 1100 Вт. Больше мощности со вторичной обмотки мы не снимем. При попытке это сделать устройство просто выйдет из строя. Таким образом, становится ясно, для чего служит трансформатор. Для преобразования переменного напряжения в постоянное. Далее расскажем подробнее о каждом виде таких устройств.

Измерительные трансформаторы

Такие приборы служат для снижения величин до приемлемых для измерительных приборов. Применяются они в контрольно-измерительных приборах. Также можно встретить такие устройства в микропроцессорной технике. Там они работают как датчик, который посылает сигналы разного уровня на плату, в зависимости от чего последняя «принимает решение» о дальнейшем функционировании прибора.

Как правило, они обладают высокой точностью и не предназначены для питания потребителей. Примерами, для чего служат измерительные трансформаторы, могут быть приведенные ниже устройства для преобразования тока и напряжения. Мы постараемся максимально подробно объяснить их назначение.

Трансформаторы тока

Для чего служат подобные устройства? Они предназначены для снижения величины тока до приемлемой измерительным оборудованием. По сути, они являются промежуточным оборудованием между проводниками, с которых необходимо снять значение величины, и измерительным механизмом. Применяются такие трансформаторы, как уже было ранее сказано, в измерительных приборах, оборудовании защиты и автоматике. Подключаются же они таким образом: первичная обмотка имеет несколько витков и включается последовательно нагрузке, а вторичная — на минимально возможное сопротивление защитного или измерительного оборудования.

Обычно такие трансформаторы поставляются вместе с самим оборудованием, так как незначительные изменения в сопротивлении нагрузки повлияют на точность измерений, а оборудование защиты не будет работать должным образом. Конструктивная особенность и способ подключения таких приборов делают невозможным питание потребителя.

Трансформаторы напряжения

Этот вид устройств не применяется для питания потребителей, а необходим для создания гальванической развязки между высоковольтной и низковольтной частью. Метод изготовления ничем не отличается от силовых видов устройств с аналогичным названием. Все так же имеется первичная и вторичная обмотки, сечение провода довольно низкое, что не позволяет использовать его для питания потребителей.

Для примера возьмем киловольтметр. Дело в том, что соорудить прибор, который бы держал высокое напряжение, слишком накладно. Поэтому между измерительными щупами, которые снимают значение величин, и прибором устанавливается трансформатор напряжения. Он преобразует высокие величины до приемлемых измерительным механизмом (примерно 100 В). Такая мера позволяет не вносить изменения в измерительный механизм. В некоторой степени такая схема подключения позволяет обезопасить электрика, который проводит замеры.

Также их применяют для установки в различные автоматизированные системы управления и защиты. Теперь вы знаете для чего служат трансформаторы напряжения. Перейдем к следующему типу – сварочным устройствам с одноименным названием.

Силовые трансформаторы

Это более мощные устройства, которые многие из вас видели. Далее подробно расскажем, для чего служат силовые трансформаторы. Они нужны для повышения/понижения напряжения посредством электромагнитной индукции до той величины, которая необходима потребителю. В случае с данными устройствами под словом “потребитель” подразумеваются производства и жилые дома.

Самым ярким примером служат устройства, которые понижают 6(10) кВ до приемлемых 380 В, которые уже отдельно взятой фазой в совмещении со средней линией питают наши дома необходимыми 220 В. А пример такого повышающего трансформатора можно встретить в микроволновке, где тот из сетевых 220 В делает необходимые для работы магнетрона 2 кВ. Высоковольтные агрегаты (свыше 1000 В) почти всегда трехфазные, и их подразделяют на устройства масляного или воздушного охлаждения, а также по климатическому исполнению и по напряжению первичной обмотки.

Особенностью трехфазных трансформаторов является то, что в зависимости от включения обмоток (звезда-треугольник) можно изменять рабочее напряжение в 1,73 раза. Допустим, данный агрегат, соединенный треугольником на 6 кВ, может работать в сети 10 кВ, если, конечно, производитель позаботился о такой возможности со стороны изоляции. Бывают такие трансформаторы, как выше указанно, трехфазные и однофазные. Предназначены устройства для работы с различными мощностями в зависимости от нужд потребителя.

Однофазные трансформаторы, которые раньше использовались как блоки питания, сейчас активно вытесняются различными электронными преобразователями, которые обладают большим КПД, меньшим весом и габаритами. Также силовые устройства можно подразделить по типу исполнения магнитопровода на стержневые и броневые.

Трансформатор со стержневым магнитопроводом устроен таким образом, что на П-образную деталь устанавливают на 2 катушки, а сверху замыкают ярмом. Преимуществом является то, что элементы фактически не соприкасаются друг с другом.

В броневом магнитопроводе катушка устанавливается на Ш-образную деталь. Секция, на которой находятся проводники, обычно сначала наматывается как первичная, а затем, через термостойкий разделитель, как вторичная. Преимуществом является усиленная механическая защита обмоток.

Также существуют тороидальные сердечники, но они выполняются из ферритовых колец, т. к. сооружать такую конструкцию из шихтованного магнитопровода накладно. Такие агрегаты обычно применяются в электронике и работают на высоких частотах.

Сварочные трансформаторы

Для чего служат подобные устройства? По сути, они являются самостоятельными агрегатами. То есть сварочный трансформатор — это не обвязка, обеспечивающая работу какого-либо устройства, а он сам является полноценным прибором. Назначение такого аппарата — это понижение сетевого напряжения до сравнительно низкого, примерно 50-60 В, и обеспечение большого тока.

При таком напряжении пробивает довольно короткая дуга, но поистине огромный ток обеспечивает ей большую мощность. Благодаря последнему параметру осуществляется сварка или резка металла.

Такие трансформаторы, как правило, имеют подстройку тока. Это необходимо для изменения диаметра и типа сварочного электрода. Правда, сварочные трансформаторы для бытового использования все больше вытесняются инверторами. Что не удивительно, ведь у сварочного преобразователя КПД ниже. Он сильно сажает сетевое напряжение, потребляя большие токи на первичную обмотку, обладает большим весом, низкой мобильностью, довольно сильно нагревается по сравнению с аппаратами инверторного типа.

Теперь вы знаете, как работает и для чего служит сварочный трансформатор.

Согласующий

Трансформатор данного типа применяется в различных многокаскадных схемах для согласования сопротивления между различными частями схемы. Можно встретить его в ламповом звуковом усилителе. Обычно в таких устройствах он является выходным.

Так для чего же служит трансформатор согласования с нагрузкой? Например, рабочее напряжение ламп в усилителе звуковых частот составляет 70-90 В, но ток мизерный. На динамики такое напряжение подавать нельзя, значит, его понижают до допустимого напряжения и, соответственно, ток повышается.

Целью такого трансформатора является понижение напряжения или повышение до значения, необходимого определенному узлу аппарата.

Заключение

Все аппараты для преобразования тока и напряжения объединяет принцип действия. Ключевые параметры, на которые стоит обращать внимание при покупке: напряжение первичной, вторичной обмотки, частота, коэффициент мощности и, соответственно, мощность и выходной ток.

В быту данный агрегат уже почти не применяется. Ведь сварочный трансформатор заменил инвертор, а его аналоги в блоках питания уже заменили электронные преобразователи напряжения. Делается это по причине того, что устройства обычно обладают, по сравнению с электронными, большим весом, а также они не выгодны с экономической точки зрения из большого расхода цветного металла при производстве и дорогого ремонта. В скором времени останутся в производстве только трансформаторные подстанции, но лишь в тех местах, где заменить их электронными компонентами не будет возможности.

В этой статье мы постарались объяснить, для чего служат трансформаторы, и немного рассказали об их основных видах.

Трансформатор?. Для чего нужен ? трансформатор? Устройтво и принцип действия трансформаторов

Автор Даниил Леонидович На чтение 9 мин. Просмотров 18.1k. Опубликовано 18 ноября Обновлено 18 ноября

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

Содержание

1. Трансформаторы напряжения: назначение и принцип действия
2. Для чего нужен трансформатор напряжения?
3. Как работает трансформатор напряжения?
4. Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?
5. Измерительные трансформаторы напряжения и тока
6. Номинальная мощность, напряжение и ток
7. Закон Фарадея
8. Уравнения идеального трансформатора
9. Как правильно подключить

Трансформаторы напряжения: назначение и принцип действия

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

Состоит статический трансформатор из:

• первичной и вторичной обмотки;
• сердечника.

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

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

Разновидности прибора:

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

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

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

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

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

Принцип действия устройства основан на:

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

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

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

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения — универсальное устройство. Передает и распределяет энергию.

Используются в:

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

Силовой трансформатор с большим напряжением применяется для:

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

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

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

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

Вторая цепь у прибора будет изолирована от контактов с землей, если конечно, речь идет о заземлении электрического оборудования. Измерительные силовые приборы применяются в схемах генераторов переменного тока.

Количество фаз у генератора из трансформатора должно совпадать для достижения стабильного напряжения на выходе.

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

Как работает трансформатор напряжения?

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

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

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

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

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

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

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

Отличие между устройствами в разных электрических величинах и схемах включения.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

Приборы с работой под высоким напряжением нуждаются в периодическом измерении.

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

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

Номинальная мощность, напряжение и ток

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

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

Порог номинального напряжения у трансформатора — 10кВ.

Разница в зависимости от мощности электроприборов составляет для:

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

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

Закон Фарадея

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

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

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

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

Уравнения идеального трансформатора

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

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

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

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

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

Как правильно подключить

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

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

Стоит знать:

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

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

Подключение трансформатора напряжения

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

При подключении важно, чтобы совпадали все уравнения, касающиеся модели прибора. Также существенное значение имеет фазировка, если в одну цепь подключается сразу несколько приборов параллельно.

Во избежание больших потерь мощности фазы должны быть правильно соединены между собой с образованием замкнутого контура. При несовпадении фаз начнет расти нагрузка и падать мощность. Может произойти короткое замыкание.

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

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

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

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

определение, устройство, виды конструкций и обозначение на схеме

Большинство начинающих радиолюбителей да и просто тех, кто увлекается радиотехникой, интересуют вопросы о том, что такое трансформатор, как он работает и для чего служит. На самом деле все очень просто: трансформатор служит для преобразования переменного тока из одного значения с определённой частотой (параметром) в другое с идентичным параметром.

• Устройство трансформатора
  • Магнитная система
  • Конструкция обмотки
  • Топливный бак
• Принцип работы
  • Функциональные режимы
  • Виды изделий
• Обозначение на схемах

Устройство трансформатора

В соответствии с ГОСТ 16110 −82, определение трансформатора выглядит следующим образом: трансформатор — это электромагнитное устройство статистического типа, которое оснащено двумя или более обмотками, обладающими индуктивной связью, и предназначенное для преобразования одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем.

Это электромагнитное изделие обладает простой конструкцией, состоящей из следующих элементов: магнитопровод (магнитной системы), обмотки, обмоточные каркасы, изоляция (не во всех трансформаторах), система охлаждения. дополнительные элементы. На практике производители для изготовления трансформаторов используют одну из трёх базовых концепций:

1. Стержневая. Обмотки наматываются на крайние стержни.
2. Броневая. Боковые стенки остаются без обмоток.
3. Тороидальная. Обладает формой кольца с равномерной намоткой обмоток по всей окружности.

Стоит отметить, что выбор той или иной концепции не оказывает влияния на конечные параметры трансформатора и не сказывается на эксплуатационной надёжности, но, тем не менее существенно различается по технологии изготовления.

Магнитная система

Магнитопроводы для трансформатора обладают определённой геометрической формой и изготавливаются из ряда материалов, к которым относится электротехническая сталь, пермаллой, феррит или иной материал, обладающий ферромагнитными свойствами. В зависимости от материала и конструкции магнитопровод может набираться из пластин, прессоваться, навиваться из тонкой ленты, собираться из двух, четырех и более «подков».

В качестве каркаса для размещения основных обмоток выступают стержни. Они могут обладать различным пространственным расположением, в зависимости от которого различают несколько видов систем.

1. Плоская магнитная система с продольными осями стержней и ярм, расположенными в одной плоскости.
2. Пространственная система, где продольные оси стержней располагаются в разных плоскостях.
3. Симметричняа система, оснащённая идентичными стержнями, которые обладают одинаковым взаимным расположением по отношению к ярмам.
4. Несимметричная система, состоящую из стержней, некоторые из которых могут отличаться по форме, конструкции и размерам, с различным взаимным расположением по отношению к ярмам.

Конструкция обмотки

Обмотка — это основной элемент трансформатора. Она представляет собой многовитковую конструкцию, изготовленную из одной или нескольких медных (реже алюминиевых) проволок различного диаметра. Как правило, в силовых трансформаторах используются проводники с квадратным сечением, которое позволяет более эффективно использовать имеющееся пространство, за счёт чего увеличивается коэффициент заполнения (К).

Для предотвращения возникновения короткого замыкания каждая обмотка изолируется. В качестве изолирующего материала может быть использована специальная бумага или эмалевый лак. Кстати, если для изготовления обмотки были использованы две отдельно изолированные и параллельно соединённые проволоки, то они могут быть оснащены общей бумажной изоляцией.

Топливный бак

Бак является одним из важнейших дополнительных элементов трансформатора. Он представляет собой ёмкость, предназначенную для хранения трансформаторного масла, а также обеспечения физической защиты активного компонента. Кроме того, корпус бака предназначен для монтажа вспомогательного оборудования и управляющего устройства.

Одним из внутренних элементов бака является сильноточный резонатор. Он подвержен быстрому и частому перегреву в моменты увеличения номинальной мощности и трансформаторных токов. Для снижения риска перегрева вокруг резонаторов устанавливают вставки из немагнитных материалов.

Внутреннее покрытие бака изготавливается из токопроводящих щитков, которые не пропускают магнитные потоки через стены ёмкости. Иногда встречается покрытие, которое изготавливается из материала, обладающего низким магнитным сопротивлением. Такой вариант покрытия поглощает внутренние потоки до подхода к стенкам бака.

Перед заменой топлива из бака выкачивают воздух с целью предотвратить снижение диэлектрической прочности изоляции трансформатора. Из этого наблюдается дополнительное предназначение бака, которое заключается в выдерживании давления атмосферы с минимальной деформацией.

Принцип работы

Трансформаторы функционируют на основании двух принципов: электромагнетизма — создания изменяющегося во времени магнитного потока под воздействием электрического тока, который также изменяется, и электромагнитной индукции — наводки ЭДС (электродвижущей силы), вследствие изменения магнитного потока, проходящего через обмотку.

Включение трансформатора происходит после подачи напряжения на первичную обмотку. Совместно с напряжением на обмотку поступает и переменный ток, участвующий в образовании переменного магнитного потока в магнитопроводе. Это создаёт ЭДС во всех обмотках устройства.

Выходное напряжение (вторичная обмотка) сложным образом связано с формой входного напряжения. Эти сложности обусловили создание линейки новых трансформаторов, которые начали использовать для решения альтернативных задач, например, усиления тока, умножения частоты и генерации сигналов.

Функциональные режимы

Трансформаторы могут функционировать в трёх режимах: холостого хода (ХХ) — 1, нагрузки — 2 и короткого замыкания — 3.

Режим 1: ХХ. Особенностью этого режима является то, что вторичная трансформаторная цепь находится в разомкнутом состоянии, поэтому по ней ток не протекает. В таком положении цепи токовый потенциал равен нулю, что создаёт в первичном контуре ток холостого хода, обладающего реактивной и активной составляющей. Эта ЭДС способна полностью компенсировать питающее напряжение. Такой режим используется для определения КПД и уровня потерь в сердечнике.

Режим 2: нагрузки. В этом режиме привычная обмотка трансформатора запитывается от стороннего источника питания, а к вторичной цепи подключается нагрузка. После подключения нагрузки по вторичной цепи начинает протекать ток, который создаёт магнитный поток, направленный в противоположную сторону от потока первичной обмотки. Это провоцирует неравенство между двумя силами — индукции и источника питания, что увеличивает ток, который протекает по первичной обмотке до момента возращения магнитного потока в первоначальное значение. Этот режим является основным рабочим режимом для трансформаторов.

Режим 3: КЗ. Для получения этого режима вторичный контур трансформатора замыкается накоротко, а к первичной обмотке подводится низкое переменное напряжение. Значение входного напряжения выбирают таким, чтобы ток КЗ получился равным номинальному. Такой режим используют для определения потерь на нагрев обмоток в цепи трансформатора.

Виды изделий

С 30 ноября 1876 года, считающегося датой создания первого трансформатора, прошло уже достаточно много времени. За этот период устройства были значительно изменены как в конструктивном плане, так и по характеристикам. На сегодняшний день существуют следующие виды трансформаторов:

• Силовой трансформатор переменного тока. Такие трансформаторы применяются в сетях энергоснабжения и электроустановках, которые предназначены для приёма и использования электроэнергии. Эти трансформаторы используются из того, что по всей длине трассы присутствуют различные рабочие напряжения, например, на ЛЭП (линии электропередачи) оно может варьироваться от 0,035 до 0,75 МВ (мегавольт), а в трансформаторных подстанциях равняется 400 В, которые впоследствии преобразуются в привычные 220/380 В.
• Автотрансформатор. Вариант трансформатора с прямым соединением первичной и вторичной обмотки, которое создаёт не только электромагнитную, но и электрическую индукцию. Автотрансформаторы оснащаются многовыводными обмотками, чьё минимальное количество равняется трём. Они используются в качестве элемента, соединяющего эффективно заземлённые сети напряжением от 0,11 МВ с коэффициентом трансформации от 3 до 4. Автотрансформаторы обладают двумя ключевыми преимуществами и одним небольшим недостатком. К первым относятся экономичность (из-за снижения расходов на покупку меди для обмоток и стали для сердечника) и высокий КПД — из-за частичного преобразования входной мощности. Недостаток — это отсутствие гальванической развязки — электрической изоляции между первичной и вторичной цепью.
• Трансформатор тока. Устройство с первичной обмоткой, запитывающейся от стороннего источника тока, при этом вторичную цепь стараются изготовить таким образом, чтобы она работала в режиме близком к короткому замыканию. Подключение первичной обмотки производится последовательно к цепи с нагрузкой. В этой цепи протекает переменный ток, который нужно контролировать. Для приближения к режиму КЗ к вторичной цепи подключают вольтметры или индикаторы, например, реле или светодиод. Наличие дополнительных элементов во вторичной цепи обусловило одну из областей применения подобных трансформаторов, заключающуюся в снижении токов первичной обмотки до значений, которые могут использоваться в целях измерения, защиты, управления и сигнализации.
• Сварочный трансформатор. Устанавливается в сварочных аппаратах и используется для преобразования сетевого напряжения 220/380 вольт в более низкие значения, а также для повышения уровня тока. Ток можно регулировать изменением индуктивного сопротивления или вторичного напряжения ХХ. Это выполняется секционированием числа витков первичной или второй обмотки соответственно.
• Разделительный трансформатор. Отличается от остальных устройств подобного типа отсутствием электрической связи между первичной и вторичной обмотками. Разделительные устройства применяются в электросетях с целью обеспечения безопасности людей при обрыве линий или других чрезвычайных происшествиях, которые могут нанести вред, а также с целью обеспечения гальванической развязки.

Обозначение на схемах

Трансформатор на схеме обозначается следующим образом: по центру чертится толстая линия, которая отображает сердечник, слева от неё в вертикальной плоскости изображается катушка (витками к сердечнику) — первичная обмотка, а справа ещё одна или несколько катушек — вторичные обмотки.

В общем случае схематическое отображение линии, обозначающей сердечник, должно соответствовать толщине витков изображённых катушек. При необходимости подчёркивания материала или особенностей конструкции сердечника на схеме немного видоизменяют центральную линию. Так, классический ферритовый сердечник обозначают сплошной жирной линией, а сердечник, обладающий магнитным зазором, — тонкой линией с разрывом посередине. Магнитодиэлектрические сердечники отображаются тонкой пунктирной линией.

Трансформатор служит для инверсии фазы сигнала

Авторы: Марусенко , Дорошенко , Зуб , Тетерятников. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения диагностики неисправности при одновременномналичии нарушения чередования фаэ иобрыва одной из фаз или ее инверсии. Устройство содержит блок контроляинверсии фазы, в состав которого входит первый 21, второй 22 и третий23 элементы НЕ, трехвходоный элементИ-НЕ 24, седьмой элемент И — НЕ 25,восьмой элемент И-НЕ 26 и четвертыйтриггер При появлении на входеустройства инверсного синусоидального сигнала высокие уровни трехвходных импульсных сигналов элементов НЕ21, 22, 23 перекрываются по времени,и на выходе элемента И-НЕ 24 формируются импульсы равного уровня, которые устанавливают триггер 27 в единичное состояние, Тем самым вноситсяпризнак инверсности входного сигнала,что позволяет на выходе дешифраторасформировать сигнал индикации инверсности конкретной фазы, 1 з.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Схемы металлоискателей MD4U
• Применение трансформаторов
• Трансформатор
• Повторитель
• Система управления ВИП
• Система управления ВИП
• Согласующий трансформатор
• СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА
• Устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз
• Устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ПАРАДОКС ТРАНСФОРМАТОРА Фаза на Всех Обмотках! Удивительный Эксперимент

Схемы металлоискателей MD4U

Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения.

Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня. Поскольку в электрической сети три фазы, для преобразования напряжения применяют трёхфазные трансформаторы, или группу из трёх однофазных трансформаторов, соединённых в схему звезды или треугольника.

У трёхфазного трансформатора сердечник для всех трёх фаз общий. Поэтому трансформаторы электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью.

Масло циркулирует под действием конвекции или принудительно между баком и мощным радиатором. Иногда масло охлаждают водой. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы.

Например, в телевизоре с помощью трансформаторов получают напряжения от 5 вольт для питания микросхем и транзисторов до 30 киловольт для питания анода кинескопа.

В прошлом в основном применялись трансформаторы, работающие с частотой электросети, то есть Гц. В схемах питания современных радиотехнических и электронных устройств например в блоках питания персональных компьютеров широко применяются высокочастотные импульсные трансформаторы. В импульсных блоках питания переменное напряжение сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют при помощи инвертора в высокочастотные импульсы.

Система управления с помощью широтно-импульсной модуляции ШИМ позволяет стабилизировать напряжение. После чего импульсы высокой частоты подаются на импульсный трансформатор, на выходе с которого, после выпрямления и фильтрации получают стабильное постоянное напряжение.

В прошлом сетевой трансформатор на Гц был одной из самых тяжёлых деталей многих приборов. Размер трансформатора можно уменьшить, если увеличить частоту переменного тока.

Поэтому современные импульсные блоки питания при одинаковой мощности значительно легче. Трансформаторы Гц, несмотря на их недостатки, продолжают использовать в схемах питания, в случая, когда надо обеспечить минимальный уровень высокочастотных помех, например в высококачественном звуковоспроизведении. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в стали.

Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

Однако, это конечный результат. Или академическое определение. Изначально габаритная мощность, как следует из названия, определяется габаритами сердечника и материалом, его магнитными и частотными свойствами. Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.

А как ты экономишь электроэнергию?

Применение трансформаторов

Метки: фазовращатель. Метки: фазовращатель , широкополосный. Резник Р. Й В первом преобразовании предпочтительно использовать суммарные, а не разностные частоты по следующим соображениям. Если слагающая с довольно высокой частотой около гц принадлежнг кратковременному звуку согласным в речи и т.

трансформатор тока нулевой последовательности;. УРОВ формирование и получение сигнала пуска МТЗ для организации логиче- определение присоединения с замыканием фазы на землю; . Служит для параметрирования устройства по месту Инверсия логического состояния дискретного.

Трансформатор

Вы слышали термин «дошкольник»? Это личность, у которой в графе «предыдущее место работы» стояло «эмбрион», и которую надо еще готовить для того, чтобы она пошла в школу. Предусилитель преамп делает то же самое: он подготавливает аудиосигнал, прежде чем отправить его на усилитель мощности или на записывающее устройство. В сущности, работа преампа заключается в том, чтобы взять слабый сигнал, к примеру, от гитарного звукоснимателя, микрофона, диджейской вертушки и усилить его до линейного уровня. Говоря техническим языком, преамп поднимает напряжение без существенного увеличения тока. Таким образом, преамп сам по себе подходит только для записи, но для того чтобы услышать свой звук — за ним должен следовать усилитель мощности, который увеличивает как ток, так и напряжение, позволяя сигналу «раскачать» динамики. Гитарные усилители обычно включают в себя как преамп, так и усилитель мощности в одном корпусе. Несмотря на то что преамп является вполне уилитарным устройством, его влияние на качество музыки неоспоримо. В основном это касается именно того качества звука, которое преамп придает исходному сигналу. Некоторые преампы хорошо подходят для гитары или микрофона, некоторые — для целой фонограммы или оркестра.

Повторитель

Обычно согласующие трансформаторы применяются для подключения низкоомной нагрузки к каскадам электронных устройств, имеющим высокое входное или выходное сопротивление. Часто согласующий трансформатор выступает в качестве выходного трансформатора для ламповых усилителей звуковых частот. Эквивалентное сопротивление трансформатора с подключенной нагрузкой по переменному току можно выразить формулой:. Необходимо рассчитать коэффициент трансформации для согласующего трансформатора в ламповом усилителе. Трансформатор согласует низкоомную нагрузку динамическую головку с высоким внутренним сопротивлением лампы выходного каскада.

Получить такие сигналы нетрудно — нужно воспользоваться усилителем с общим эмиттером, коэффициент усиления которого равен — 1 рис.

Система управления ВИП

Большая советская энциклопедия. Повторитель — репитер, от англ. Бывают однопортовые повторители и многопортовые. Задачей повторителя является увеличение протяженности сети коллизионного домена. Применяется в радиоэлектронных устройствах для разделения источника сигнала и нагрузки, резко различающихся по сопротивлению. Folger, m; Folgerstufe, f; Folgeschaltung, f; Repeater, m rus.

Система управления ВИП

Соотношение 7. Исходя из этого, можно найти другой метод синтеза выходной функции при весовой обработке по Тейлору, используя для этого линию задержки с отводами. Этот метод реализации весовой функции иллюстрируется на рис. Так как выполнение линейных операций над ансамблем сигналов, которые перекрываются во времени, требует когерентного сложения задержанных сигналов, то этот тип фильтра должен быть синтезирован на промежуточной частоте, а не на видеочастоте. Вследствие этого выходной сигнал трансверсального фильтра чувствителен к изменению центральной частоты входного сигнала. Даже умеренный сдвиг частоты узкополосного сигнала может привести к тому, что задержанный сигнал и боковой лепесток в одном и том же интервале времени будут складываться вместо того, чтобы вычитаться. Временная задержка между отводами трансверсального фильтра равна ширине импульса на уровне 4 дб или для входного сигнала и суммарный частотный отклик периодичен в частотной области, причем частота обратно пропорциональна ширине импульса на уровне 4 дб, как показано на рис.

реагирования на управляющий сигнал, передаваемый от одного устройства к другому (с .. служит для занесения в память Изоляционная стойкость: длительно при В фаза-нейтраль Интерфейс RS использует код модуляции NRZI-MARK (кодирование без возврата к нулю с инверсией — с.

Согласующий трансформатор

С помощью Google:. Схема измерения тока содержит трансформатор 3 со взаимной индуктивностью, интегрирующую схему 2 и псевдослучайную схему 1 , которая добавляет меандровое колебание к сигналу от трансформатора 3 перед входом интегрирующей схемы 2 для того, чтобы интегрирующая схема 2 обеспечивала сигнал, представляющий измеренный ток, возмущенный треугольным псевдослучайным сигналом. Технический результат: при объединении преимуществ, связанных с трансформаторами со взаимной связью и с использованием псевдослучайного сигнала, устраняется проблема сложности и удвоения компонентов.

СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что такое звезда и треугольник в трансформаторе?

В режиме тяги система управления ВИП обеспечивает плавное четырехзонное регулирование напряжения на тяговых двигателях. Сплошными линиями на рис. Штриховыми линиями — элементы и связи, работающие только в режиме рекуперации. Амплитуда этого сигнала пропорциональна углу поворота штурвала КМЭ и изменяется в пределах Блок управления выпрямительно-инверторным преобразователем БУВИП в режиме тяги выполняет следующие функции:.

Категория схемы: Цифровая техника.

Устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз

Настоящее раскрытие предмета изобретения относится, в целом, к системам преобразования мощности и, в частности, к высокоэффективному однокаскадному инвертору или усилителю. Настоящее раскрытие предмета изобретения относится, в целом, к схемам электропитания и, в одном варианте осуществления, к однокаскадному источнику питания или усилителю мощности, которые характеризуются сверхвысокой эффективностью. В соответствии с одним аспектом настоящего раскрытия, предоставляется устройство для генерирования выходной мощности, пропорциональной сигналу источника. Устройство включает в себя фазовый модулятор, который управляет верхним и нижним драйверами мощности, которые, в свою очередь, управляют верхним и нижним трансформаторами. Верхний и нижний трансформаторы служат, по меньшей мере, для электрической развязки выходного напряжения от входного напряжения и также могут быть использованы для обеспечения усиления или для согласования импеданса, или для того и другого, на выходе, посредством изменения отношений витков обмоток. Кроме того, в настоящем раскрытии, разность фаз между несущими сигналами для верхнего и нижнего драйверов мощности может быть использована для «тонкой настройки» выходного напряжения. А также, поскольку фазовый модулятор предпочтительно использует несущие с фиксированными предварительно определенными коэффициентами заполнения, то оказывается возможным избежать усложнения модулятора и остальной части схемы.

Устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз

Таким образом, заданный режим покоя статический режим транзистора не влияет на статические режимы предыдущего и последующего каскадов. В схеме, приведенной на рис. Для постоянного тока конденсатор действует как разрыв цепи, полностью блокируя протекание постоянного тока между точками А и В. По этой причине конденсатор связи называют блокировочным или разделительным конденсатором.

Что такое трансформатор — расшифровка характеристик ТП

Устройство для трансформирования переменного электрического тока одного напряжения и частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты — трансформаторы. Они могут быть как самостоятельными приборами, так и входить в состав сложных устройств.

Конструкция трансформатора

Принцип работы устройства основан на взаимоиндукции, общая конструкция включает в себя сердечник, который представляет собой замкнутый магнитопровод, и не связанными между собой катушками. Первичная — подключена для приема переменного тока, а со вторичной снимают напряжение для подачи на нагрузку.

Для оптимального контакта магнитных полей зазор оставляют минимальный. Наибольший эффект от преобразования получается в конструкциях, где обмотки охватываются проводами из ферромагнитного материала.

При этом следует уменьшить потери энергии в виде тепла, которые выделяются при работе устройства.

Основными компонентами конструкции являются:

• корпус;
• сердечник;
• обмотки;
• устройство для охлаждения;
• вводы;
• защитные устройства.

Разновидность электрических трансформаторов

По конструкции устройства делятся на:

• автотрансформаторы, которые имеют одну обмотку с несколькими отводами, при переключении между ними получают разные показания напряжения;
• импульсные, предназначены для преобразования импульсного сигнала;
• разделительные, в них отсутствует электрическая связь между обмотками. Такие устройства применяют для повышения электробезопасности;
• пик-трансформатор, служит для преобразования синусоидального напряжения в импульсы пикообразного вида.

По методам охлаждения:

• сухие конструкции с естественным или принудительным охлаждением;
• модели, с применением жидкостного охлаждения. В качестве таких жидкостей применяется масло, вода или другой диэлектрик;
• комбинированные модели с жидкостно-воздушным охлаждением.

Как устроена работа оборудования

В основе работы силового трансформатора лежит принцип электромагнитной индукции. При соединении оборудования, его первичная обмотка работает на переменном потоке, далее он передается на вторичную обмотку, индуцируя переменную электродвижущую силу.

Таким образом во вторичной цепи появляется электрический ток. Для реализации необходимых входных и выходных показателей используют их зависимость от количества витков, соотношения между ними прямо пропорционально.

Основные параметры

1. Действующая величина напряжение трансформатора тока, при которой он может работать.
2. Номинальный ток первичной и вторичной цепи.
3. Вторичная нагрузка, которая является полным сопротивлением внешней вторичной цепи.
4. Коэффициент трансформации, а именно отношение значений первичного тока и вторичного.
5. Электродинамическая стойкость, способность устройства к устойчивости при воздействии тока короткого замыкания.

Потери энергии в трансформаторе

Коэффициент полезного действия трансформаторов практически никогда не достигает 100% из-за потерь. К разновидностям потерь относится:

• электрические — возникающие в обмотках при нагревании из-за протекания электрического тока;
• магнитные — определяются переменным магнитным полем. Бывают из-за вихревых токов и перемагничивания сердечника;
• диэлектрические потери изоляционного слоя незначительно влияют на КПД.

Как устанавливается трансформатор

Рекомендации по установке устройства:

• убедиться, что отсутствуют повреждения и влага;
• исключите возможное дополнительное напряжение, которое возникает из-за входящих соединительных кабелей;
• не снимайте защитное покрытие, защищающее поверхность от окисления;
• следуйте рекомендациям изготовителя о конструктивном соединении UL наконечников и требованиями к крутящемуся моменту;
• не применяйте монтаж шайб между клеймами и шиной, что приводит к перегреву;
• обеспечьте минимальный зазор при монтаже проводов на клейма для проводников;
• испытайте на сопротивление изоляции при начале работы;
• после установки трансформатора проверьте выходное напряжение.

Преимущества трансформаторного оборудования

К положительным сторонам трансформаторного оборудования относится:

• оптимизация всей системы электроснабжения, что снижает общую протяженность линии при применении;
• несложный процесс монтажа для различного оборудования;
• конструктивная простота устройства трансформатора;
• невысокая стоимость оборудования;
• отсутствие дорогостоящего технического обслуживания;
• большой ассортимент моделей, что позволяет выбрать оптимальную для конкретных условий эксплуатацию.

Принцип работы и устройство трансформатора — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования. .. Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному… Интересное: Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются… Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления… Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2 В трансформаторе передача электрической энергии из первичной обмотки во вторичную осуществляется, как и во всех электрических машинах, посредством магнитного потока Ф, который является переменным, т. е. изменяющимся во времени. Электромагнитная система однофазного двухобмоточного трансформатора представлена на рисунке 1.   Рис.1 Электромагнитная система однофазного двухобмоточного трансформатора. 1 – первичная обмотка; 2 – вторичная обмотка; 3, 4, 5 – магнитопровод; 4 – стержень магнитопровода; 3, 5 – ярма магнитопровода В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, в соответствии с которым значение электродвижущей силы (ЭДС), наведенной в контуре, пропорционально скорости изменения потока Ф, пронизывающего этот контур. Если в контуре имеется несколько последовательно соединенных витков w, то наведенная в катушке ЭДС будет в w раз больше. Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора, электромагнитная система которого представлена на рис. 3.1. Трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода 3 и двух обмоток с числом витков w1 и w2. Обмотки трансформатора служат для создания магнитного поля, посредством которого осуществляется передача электрической энергии и обеспечивается наведение в обмотках ЭДС, требуемой по условиям эксплуатации. Обмотки выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов круглого или прямоугольного сечения. Обмотку w1 трансформатора, к которой подводится электрическая энергия (напряжение u1), называют первичной, а обмотку w2, от которой энергия отводится (напряжение u2), — вторичной. Магнитопровод трансформатора служит для усиления магнитной связи между обмотками и является конструктивным основанием (остовом) для установки и крепления обмоток, отводов и других деталей трансформатора (см. рисунок 2). Рис. 2 Остов трансформатора с пресующими шпильками   1 – нижние ярмовые балки; 2 – стержень магнитопровода; 3 – связующие шпильки с бумажно-бакелитовыми трубками на крайних стержнях; 4 – верхние ярмовые балки; 5 – подъёмные планки; 6 — полубандажи; 7 – винты для подпрессовки обмоток; 8, 9 – стягивающие шпильки между стержнями; 10 – стеклобандажи; 11 – нижнее ярмо; 12 – фасонные полки для опоры обмоток; 13 – стальные опорные пластины Магнитопровод набирают из изолированных листов специальной электротехнической стали с относительным содержанием кремния до 5 %. Толщину листов выбирают из условий получения приемлемого уровня потерь от индуктированных в них вихревых токов при заданной частоте питающего трансформатор источника переменного тока и технологических условий при производстве магнитопровода. При частоте 50 Гц в современных силовых трансформаторах толщина листов равна 0,27—0,35 мм. Часть магнитопровода, на которой располагается обмотка, называют стержнем, а часть магнитопровода, замыкающая стержни, на которых не располагаются обмотки, называется ярмом. Если первичную обмотку трансформатора при разомкнутой вторичной включить в сеть переменного тока с напряжением u1, то по ней потечет ток i1 = i0, называемый током холостого хода. Обусловленная током i0 магнитодвижущая сила (МДС) первичной обмотки i0w1 создает в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток Ф, который почти полностью, за исключением некоторого рассеяния, сцеплен со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Магнитный поток Ф в соответствии с законом электромагнитной индукции наведет в первичной обмотке ЭДС самоиндукции e1, значение которой пропорционально числу витков w1, а во вторичной обмотке — ЭДС e2, пропорциональную числу витков w2. Отношение индуктированных в первичной и вторичной обмотках ЭДС, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации K = el/e2 = wl/w2. Таким образом, подбирая число витков обмоток, можно при заданном напряжении ul, которое примерно равно ЭДС el, получить требуемое выходное напряжение трансформатора u2 = e2. Если ul > u2 (wl > w2), т.е. K > 1, трансформатор называют понижающим, а при ul < u2 (wl < w2) — повышающим. При подключении вторичной обмотки к сопротивлению нагрузки Zн по ней потечет переменный ток i2. При этом в первичной обмотке возникнет ток i1, который поддерживает магнитный поток постоянным. Вследствие этого обеспечивается равновесие между ЭДС el, наведенной в первичной обмотке, и напряжением в сети ul. Таким образом, при нагрузке трансформатора магнитный поток создается совместным действием магнитодвижущих сил первичной и вторичной обмоток. При замкнутом магнитопроводе, собранном из пластин электротехнической стали, обладающей небольшим магнитным сопротивлением, МДС первичной обмотки i0w1 (при разомкнутой вторичной обмотке) составляет 0,2—3,0 % МДС обмоток при номинальной нагрузке, поэтому можно принять, что i1w1 = i2w2. Следовательно, токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках, обратно пропорциональны отношению чисел их витков i1/i2 = w2/w1. Для силовых трансформаторов установлены стандартные обозначения (маркировка) начал и концов (выводов) обмоток. В однофазном трансформаторе начало и конец обмотки высшего напряжения (ВН) обозначается соответственно прописными буквами А и X, а обмотки низшего напряжения (НН) — строчными латинскими буквами а и х. При наличии третьей обмотки с промежуточным (средним) напряжением (СН) начало и конец обмотки обозначают соответственно Аm и Хm. В трёхфазном трансформаторе начала и концы обмоток ВН обозначаются соответственно А, В, С и X, Y, Z и т.д. В трёхфазных трансформаторах обмотки могут быть соединены по схемам «звезда», «треугольник» или «зигзаг», которые соответственно обозначают русскими буквами У и Д и латинской Z. При выводе от нейтрали (общей точки обмоток фаз) у схемы «звезда» или «зигзаг» отвода (ответвления) его обозначают 0, добавляя к буквенным обозначениям схем соединения обмоток индекс «н» (Ун). Схемы соединения трёхфазного трансформатора обозначаются в виде дроби, в числителе которой ставят обозначение схемы соединения обмотки ВН, а в знаменателе — НН, например для трансформатора с обмоткой ВН, соединённой по схеме треугольник, а НН — в звезду с выведенной нейтралью обозначение имеет вид Д/Ун. При обслуживании трансформаторов кроме схем соединения необходимо знать взаимное направление ЭДС в обмотках ВН и НН. Если две обмотки 1 и 2 размещены на одном и том же стержне и пронизываются одним и тем же потоком Ф, то при одинаковом направлении намотки и обозначении выводов (концов) (см. рисунок 3, а) наведённые ЭДС одинаково направлены (от концов к началам) и, следовательно, совпадают по фазе. Рис.3 Группа соединения однофазных трансформаторов А – 0; б, в – 6.   Для характеристики сдвига фаз линейных ЭДС обмоток ВН и НН введено понятие группы соединения обмоток трансформатора. Группа соединения обозначается целым числом, которое получено от деления на 30° угла сдвига между линейными ЭДС на одноименных выводах обмоток ВН и НН трансформатора, причем отсчёт угла производится от вектора ЭДС обмотки ВН по направлению движения часовой стрелки. На рисунке 3а сдвиг между ЭДС Е1 и Е2 обмоток АХ и ах равен нулю, поэтому группа соединений обмоток обозначается как I/I-0, где «I» говорит об однофазном варианте трансформатора, при этом ЭДС высшего напряжения Е1 ассоциируется с минутной стрелкой часов и условно направляется на циферблате часов на цифру 12. Часовая стрелка часов представляет собой ЭДС низшего напряжения Е2 и обозначает группу соединения. Фазовый сдвиг между фазными ЭДС обмоток ВН и НН зависит как от обозначения выводов, так и от направления намотки. При размещении обмоток на одном стержне этот сдвиг может быть равным либо 0, либо 180°. На рисунке 3 б, в при изменении обозначений концов обмотки НН (см. рисунок 3 б) или изменении направления намотки обмотки НН (см. рисунок 3в) ЭДС Е2 поворачивается на угол 180°, что даёт группу соединений I/I-6. В трёхфазных трансформаторах схемы соединения У, Д, Z могут образовывать 12 различных групп со сдвигом фаз линейных ЭДС через 30 Рис. 4 Группы соединений трёхфазных трансформаторов 0(а) и 11(б)   На рисунке 4 для примера приведены схема соединения обмоток У/У и соответствующая векторная диаграмма для нулевой группы, которая обозначается У/У-0 (см. рисунок 4 а), а также векторная диаграмма для одиннадцатой группы при соединении обмоток У/Д (обозначение У/Д-11) (см. рисунок 4 б). Из всех возможных групп соединения трёхфазных двухобмоточных трансформаторов стандартизировано только две группы: 0 и 11 — с выводом в случае необходимости нулевой точки «звезды» или «зигзага», а для однофазных трансформаторов — только с соединением I/I-0. Для трансформации трёхфазного тока и напряжения применяют или три однофазных трансформатора (см.риунок 5 а), или один трёхфазный трансформатор (см.рисунок 5б), в котором общий для трёх фаз магнитопровод может быть образован из трёх однофазных. В самом деле, если три однофазных трансформатора расположить, как показано на рисунке 6 а, то стержни магнитопроводов, на которых не размещены обмотки, можно конструктивно объединить в один. Учитывая, что в трёхфазной системе сумма фазных токов IA + IB + IC = 0, а следовательно, и сумма потоков равна нулю, то надобность в объединённом стержне вообще отпадает. Полученный таким образом магнитопровод (см.рисунок 6 б) является пространственным трёхфазным. В реальных конструкциях используют магнитопровод, называемый плоским стержневым трехфазным; он образуется, если у пространственного магнитопровода убрать ярма фазы В и все три стержня расположить в одной плоскости (см.рисунок 6 в)   Рис.5 Трансформация трёхфазных токов а– группа однофазных трансформаторов; б – трёхфазных трансформаторов   Рис. 6 Образование пространственного (а,б) и плоского( в) трёхфазного магнитопровода из трёх однофазных.   Трёхфазные трансформаторы с плоскими стержневыми магнитопроводами получили наибольшее распространение, а свойственная им магнитная несимметрия фаз существенного значения при эксплуатации не имеет.   а б Рис. 7 Пространственно ленточный магнитопровод а – магнитопровод в сборе; б – секция магнитопровода На рисунке 7 представлена конструкция пространственного ленточного магнитопровода, состоящего из трех овальных секций, имеющих фасонную форму сечения и навитых из ленты холоднокатаной стали переменной ширины при безотходном раскрое стали и высоком коэффициенте заполнения сечения стержня активной сталью. Обмотки наматываются после сборки системы непосредственно на стержни на специальном стенде. Автотрансформаторы Для передачи электрической энергии с незначительным изменением напряжения и тока применяются автотрансформаторы, у которых, в отличие от обычного трансформатора, обмотки имеют не только магнитные, но и электрические связи. Автотрансформатор, как и трансформатор, может быть понижающим или повышающим (см.рисунок 8). Рис. 8 0днофазный понижающий (а) и повышающий (б) автотрансформаторы Электромагнитная (расчётная) мощность автотрансформатора меньше расчётной мощности двухобмоточного трансформатора вследствие того, что часть мощности передаётся во вторичную сеть за счёт непосредственной электрической связи обмоток. За счёт уменьшения массы металла обмоток и стали магнитопровода КПД автотрансформатора выше по сравнению с трансформатором такой же номинальной мощности. К числу недостатков автотрансформаторов, ограничивающих их применение, относится усложнение их релейной защиты и регулирования напряжения, а также повышенная опасность атмосферных перенапряжений из-за электрической связи обмоток. Автотрансформатор имеет, кроме того, повышенные токи короткого замыкания. Автотрансформаторы используются для соединения электрических сетей высокого напряжения, пуска двигателей переменного тока большой мощности и т.д. Конструкция трансформатора Трансформатор кроме активной части — магнитопровода и обмоток — включает и конструктивную часть (см. рисунок 9).   Рис. 9 Трёхфазный трансформатор 1 – магнитопровод; 2 – обмотка низкого напряжения НН; 3 — обмотка высокого напряжения ВН; 4 – ввод ВН; 5 – ввод НН; 6 – бак; 7 – радиаторы; 8 – расширитель; 9 – переключатель обмотки ВН В мощных силовых трансформаторах в качестве обмоток низшего напряжения в основном применяют винтовые обмотки (см. рисунок 10). Они могут иметь от 4 до 20 (и более) параллельных проводов.   Рис. 10 Винтовая обмотка Рис. 11 Непрерывная обмотка. а — общий вид ; б, в — расположение концов непрерывной обмотки при чётном числе катушек   В качестве обмоток высшего и низшего напряжения широко используются непрерывные катушечные обмотки ввиду их большой механической прочности и надежности (см. рисунок 11). В тех случаях, когда затруднительно выполнить обмотку непрерывной (по условиям сборки или изоляции обмоток), применяется дисковая обмотка, собираемая из комплекта отдельно намотанных двойных катушек. Обмотку выполняют дисковой, если ее катушки имеют дополнительную изоляцию для всех витков катушки В трансформаторах классов напряжения 150 кВ и выше применяют переплетенные обмотки. Схема соединения витков переплетенной обмотки представлена на рисунке 12. В процессе намотки обеспечивается переплетение витков соседних катушек, что приводит к равномерному ёмкостному распределению напряжения.   б) Рис. 12. Расположение витков в паре соседних катушек переплетённой обмотки (а) в витках (б) Соединение различных частей обмоток между собой, с вводами и переключателями называют отводами трансформатора. При работе трансформатора, а также при испытаниях отдельные части (обмотки, отводы и др.) находятся под высоким напряжением относительно магнитопровода, бака, крышки и других заземленных частей. При этом должна быть обеспечена электрическая прочность всей конструкции трансформатора. Изоляционные детали выполняют из различных твердых электроизолирующих материалов — электроизоляционного картона, бумаги, дерева и т.п. Кроме того, для изоляции большинства силовых трансформаторов используются жидкие электроизоляционные материалы, главным образом трансформаторное (минеральное) масло. При эксплуатации трансформаторов возникает необходимость изменения их коэффициента трансформации — регулирования напряжения, которое обеспечивается либо при отключенном от сети трансформаторе, осуществляемом переключателями без возбуждения (ПБВ) для подсоединения к различным отпайкам обмотки, либо регулированием под нагрузкой (РПН), которое осуществляется при помощи специальной аппаратуры, состоящей из переключателя (избирателя отпаек), контактора, приводного механизма и других элементов (для отсоединения и присоединения выбранной отпайки при номинальном токе обмотки). Устройство для регулирования напряжения представляет собой самостоятельный конструктивный узел, устанавливаемый на трансформаторе. Для присоединения обмоток к сети служат вводы, состоящие из токоведущей части, фарфоровой оболочки и опорного фланца. Вводы устанавливаются на крышке или стенке бака. При этом нижняя их часть находится внутри бака трансформатора в масле, а верхняя — вне бака в воздухе. Активная часть с отводами и переключающим устройством помещается в бак, служащий резервуаром для трансформаторного масла. Крышку бака используют для установки вводов, крепления расширителя, термометров, переключающего устройства (ПБВ) и других конструктивных деталей. Расширитель служит для компенсации колебаний уровня масла при всех возможных в эксплуатации колебаниях температуры и предохраняет масло в баке от непосредственного соприкосновения с окружающим воздухом. На стенке бака укрепляют охладительные устройства трансформатора — радиаторы или охладители, контакторы устройства регулирования напряжения под нагрузкой и т. п. В некоторых конструкциях радиаторы устанавливают на отдельном фундаменте рядом с трансформатором. Изоляция в трансформаторах Изоляция в трансформаторах определяет срок его службы. Она обеспечивается правильным выбором соответствующих изоляционных промежутков, которые могут выполнять в трансформаторе роль охлаждающих каналов. Изоляция в трансформаторах должна без повреждений выдерживать электрические, тепловые, механические и другие воздействия, которым она подвергается в процессе эксплуатации. Трансформатор постоянно находится в процессе эксплуатации во включенном состоянии, и на его изоляцию длительно воздействует электрическое поле, соответствующее номинальному рабочему напряжению. Это воздействие изоляция должна выдерживать неограниченно длительное время. При работе трансформатора в энергосистеме возможны кратковременные повышения напряжения (перенапряжения), возникающие вследствие нормальных коммутационных процессов в сети (включение и отключение больших мощностей) или процессов аварийного характера, а также импульсные волны перенапряжения, возникающие из-за грозовых атмосферных разрядов. Обмотки трансформатора и все его токоведущие части при работе нагреваются. Воздействие высоких температур приводит к старению изоляции, вследствие чего она теряет эластичность, становится хрупкой, снижается ее электрическая прочность. В правильно спроектированном трансформаторе и при правильной эксплуатации изоляция может служить 20—25 лет и более. Теплостойкость изоляции, позволяющая обеспечить безаварийную работу трансформатора, достигается применением изоляционных материалов соответствующего класса, а также конструкцией обмоток и деталей изоляции, обеспечивающей их нормальное охлаждение. В результате контакта изоляции со средой, охлаждающей обмотку (трансформаторным маслом или другим заполнителем), возможны неблагоприятные воздействия на нее, особенно при наличии в изоляции посторонних примесей, в частности влаги. Поэтому одной из важнейших технологических операций обработки изоляции является вакуумная сушка трансформатора после окончания сборки перед заливкой трансформатора маслом, а также защита от увлажнения при эксплуатации. Электрическая прочность изоляции — один из основных показателей, определяющих пригодность трансформатора к эксплуатации. Требование электрической прочности состоит в том, что трансформатор должен выдерживать неограниченно длительное воздействие напряжения промышленной частоты и импульсные перенапряжения, которые могут превышать рабочее напряжение в несколько раз. Проверка электрической прочности изоляции осуществляется в процессе испытаний, включающих, в частности, испытания напряжением промышленной частоты, а также импульсные испытания, имеющие целью проверку прочности в условиях эксплуатации при перенапряжениях, вызываемых атмосферными перенапряжениями. (Нормы и методы испытаний, формы и амплитуды испытательных напряжений устанавливаются соответствующими стандартами.) Трансформаторы классов напряжения 150 кВ и выше проходят испытания при длительных (0,5—1 ч) приложениях напряжения промышленной частоты (1,3—1,5 номинального напряжения) при одновременном измерении уровня частичных разрядов в изоляции. Эти испытания имеют целью выявить частичные повреждения в изоляции, которые могут возникнуть в процессе испытаний, а также дефекты изоляции, которые не выявлены при испытании напряжением промышленной частоты. Уровень перенапряжения на зажимах обмоток трансформатора определяется степенью электрической защиты, осуществляемой разрядниками (или другими видами защиты, нпример ОПН), а также тем, заземлена или изолирована нейтраль электрической сети, в которой работает трансформатор Рис. 13 Воздействие на трансформатор волны перенапряжения На рисунке 13 приведена схема защиты трансформатора при воздействии перенапряжения атмосферного характера. Для снижения перенапряжения трансформатор защищают разрядниками Р, которые пробиваются при напряжении Um0. Таким образом, если до разрядника волна имеет большую амплитуду, то после разрядника напряжение, достигающее обмотки трансформатора Тр, оказывается сниженным до Um. Перенапряжения распространяются вдоль линии электропередачи со скоростью, близкой к скорости света. Воздействие волны перенапряжения может быть представлено как колебательный процесс весьма высокой частоты. В этом случае можно считать, что токи не протекают по виткам катушки вследствие их большого индуктивного сопротивления. Ток протекает только по емкостным сопротивлениям, обусловленным емкостными связями между элементами обмоток (продольные емкости C’d) и между элементами обмоток и заземленными частями (поперечные емкости C’q) (см. рисунок 14). Следовательно, в первый момент для набегающей волны трансформатор является некоторой емкостью, называемой входной. Рис. 14 Ёмкостная цепь обмотки При переходе волны напряжения из цепи с меньшим волновым сопротивлением (линия) в цепь с большим сопротивлением (трансформатор) напряжение на зажимах трансформатора увеличивается и в пределе повышается до двукратного значения 2Um ее амплитуды. При заземленном конце Х обмотки (Ux = 0) начальное распределение напряжения (при t = 0) весьма неравномерно. Конечное распределение напряжения (при t = ∞) в этом случае будет линейным. Рис. 15 Распределение напряжения вдоль обмотки с заземлённым концом в переходном режиме. Процесс проникновения волны в обмотку представляет собой переходный процесс от начального распределения к конечному (при t = ∞) и носит колебательный характер. Колебания постепенно затухают вследствие потерь в активных сопротивлениях. На рисунке 15 показаны огибающие максимальных напряжений, возникающих в процессе колебаний в различных элементах по длине обмотки. Вследствие колебательного процесса потенциалы отдельных точек обмотки могут оказаться больше амплитуды волны; перенапряжения вдоль обмотки (между соседними катушками и витками) могут значительно превышать рабочее напряжение. Для защиты трансформатора от перенапряжений необходимо не допускать воздействий на него напряжений с амплитудой, превышающей значение, установленное для данного класса напряжения обмотки. Это условие обеспечивается правильным выбором трассы линий электропередач, исключающей районы, особо подверженные грозам, а также защитой трансформаторных подстанций заземленными тросами и разрядниками. Одним из мероприятий для выравнивания начального распределения напряжения и сближения его с конечным является применение емкостных колец — электростатических экранов в виде разомкнутых шайбообразных колец. В современных трансформаторах для защиты обмоток от импульсных перенапряжений используют в сочетании с емкостными кольцами переплетенные катушечные обмотки. Переплетением проводов соседних витков и катушек достигается увеличение продольной емкости Cd, что приводит к равномерному начальному распределению напряжения Для напряжения 110 кВ и выше может быть использована многослойная цилиндрическая экранированная обмотка, схематически показанная на рисунке 16. Рис. 16 Схема соединения многослойной экранированной обмотки Для выравнивания начального распределения напряжения вдоль обмотки применяют электростатические экраны, которые размещают у начального A и нейтрального X концов обмотки (см. рисунок 16) (благодаря большой поверхности слоев и близкому их расположению емкости между слоями больше, чем емкость на землю). Начальное распределение напряжения в этом случае получается близким к конечному. Главная изоляция силовых масляных трансформаторов (изоляция между обмотками разных напряжений и между обмотками и заземленными частями) имеет следующее исполнение: 1) маслобумажная барьерная изоляция, образующаяся при пропитке трансформаторным маслом бумажной изоляции обмоток и электроизоляционного картона и заполнении маслом изоляционных промежутков между элементами обмоток, остовом и баком; 2) бумажно-масляная, состоящая из бумаги, пропитанной маслом, которая является одним из перспективных видов изоляции, так как дает возможность значительно сократить изоляционные расстояния, что позволяет в итоге уменьшить массу и габариты активной части и трансформатора в целом (однако процесс изготовления обмоток с бумажно-масляной изоляцией значительно сложнее). ⇐ Предыдущая12 Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни. .. Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций… 

Использование и применение трансформатора

Трансформатор

Электрические технологии

32 4 минуты чтения

Принцип работы всех типов трансформаторов, предназначенных для различных применений, одинаков, например, электромагнитная индукция, тогда как применение трансформаторов различается в зависимости от системных требований. Основное применение трансформатора заключается в повышении или понижении уровня напряжения или тока на генерирующих станциях электростанций, приемных конечных подстанциях и распределении электроэнергии потребителям для бытового и промышленного применения.

Основное назначение электрического трансформатора — повышать (увеличивать) или понижать (уменьшать) уровень переменного напряжения при постоянной мощности и частоте. Индивидуальный уровень напряжения используется для передачи и распределения электроэнергии конечным пользователям, например. жилые и коммерческие.

Имейте в виду, что передача энергии постоянного тока имеет некоторые преимущества по сравнению с передачей энергии переменного тока, но первоначальная стоимость передачи энергии постоянного тока слишком высока, по этой причине передача переменного тока предпочтительнее, чем передача постоянного тока (что является дорогостоящим и нецелесообразным с экономической точки зрения) в большинстве случаев. случаи, когда изменение значений напряжения легко осуществляется с помощью трансформатора (имейте в виду, что трансформатор не может работать на постоянном токе), где понижающие и повышающие преобразователи используются для изменения уровня постоянного напряжения в соответствии с потребностями системы.

Related Posts:

• Разница между системой передачи переменного и постоянного тока и линиями электропередач
• Различия между HVAC и HVDC и силовой передачей
• Преимущества передачи энергии HVDC по сравнению с HVAC

Высокочастотные реакторы и дроссели на основе малошумящих и малогабаритных трансформаторов также используются в ИБП, CVCF (постоянное напряжение, постоянная частота), VVVF (переменное напряжение, переменная частота), вспомогательном питании железнодорожных вагонов и рассредоточенных источниках питания. Шунтирующие реакторы (одна обмотка на фазу) также используются для поглощения и компенсации реактивной мощности в кабелях и высоковольтных длинных линиях электропередачи, что приводит к повышению эффективности трансформатора, общей мощности и энергетических систем.

Высокочастотные трансформаторы используются в источниках питания медицинских рентгеновских аппаратов, сварочных аппаратах и ​​высокочастотном оборудовании.

Вращающиеся трансформаторы используются для высокоскоростных двигателей и генераторов, двигателей/генераторов с осевым зазором и двигателей и генераторов с большим числом полюсов.

Измерительные трансформаторы также широко используются в электрических системах и сетях. Например, ТТ (трансформатор тока) используется для измерения тока другой цепи и контроля высоковольтных линий электросетей. С другой стороны, PT (трансформатор напряжения или потенциала) используются для понижения высокого уровня первичного тока и напряжения до более низкого уровня напряжения и тока на выходе в энергосистеме. Кроме того, автотрансформаторы используются для компенсации падения напряжения в распределительных трансформаторах, пусковых асинхронных и синхронных двигателей, для достижения постоянного переменного выходного напряжения и, в основном, для соединения многих систем, работающих на разных уровнях напряжения. Наконец, что не менее важно, для уменьшения паразитных потерь в баке крупногабаритных трансформаторов используются трансформаторы с шунтирующим ярмом / экраном бака или магнитные шунтирующие трансформаторы.

Похожие сообщения:

• Разница между однофазным и трехфазным трансформатором
• Разница между идеальным и реальным или практическим трансформатором

Общие области применения трансформаторов

Наиболее важными областями применения трансформатора являются:

• Он может повышать или понижать (повышать или понижать) уровень переменного напряжения или тока (когда напряжение увеличивается, ток уменьшается и наоборот, потому что P = V x I, , где мощность постоянна как на входе, так и на выходе). Эта установка используется как в силовых трансформаторах, так и в распределительных трансформаторах для передачи и распределения электроэнергии в энергосистеме для дальнейшего использования и применения.
• Он может увеличивать или уменьшать значение конденсатора, катушки индуктивности или сопротивления в цепях переменного тока, т.е. трансформатор, таким образом, действует как устройство передачи импеданса.
• Может использоваться для предотвращения перехода постоянного тока из одной цепи в другую. Другими словами, они используются в качестве фильтров пульсаций, которые компенсируют пульсирующий постоянный ток.
• Может использоваться для гальванической развязки двух электрических цепей

Применение трансформатора в энергосистеме:

Силовой трансформатор повышает уровень напряжения на стороне генерации перед передачей и распределением. Например, увеличивает вырабатываемое напряжение на электростанциях с 7200кВ-12кВ до 33кВ, 66кВ, 220кВ и даже до 400+ кВ для передачи электроэнергии в распределительные центры.

В распределительных центрах распределительный трансформатор понижает уровень напряжения для коммерческого и бытового использования электроэнергии. Например, он снижает уровень напряжения с 11 кВ до 230 В однофазного и 400 В трехфазного (UK и IEC). В США и Канаде трансформатор общего назначения снижает уровень напряжения с 2700 В до 120 В, 240 В (наиболее распространенный в жилых помещениях через трансформатор с центральным отводом), 208 В, 277 В и 480 В в США и Канаде.

Наконец, автотрансформаторы, шунтирующие реакторы, трансформаторы тока и трансформаторы напряжения также используются в типичной энергосистеме. Кроме того, трансформаторы также используются для согласования импеданса.

Нажмите на изображение для увеличения

На приведенном выше рисунке (слева направо)

1. Силовой трансформатор 100 МВА, 165 кВ, установленный на подстанции – Колумбия, Миссисипи. Известно, что это первый в мире гибкий трансформатор большой мощности, изготовленный исследовательской компанией GE.
2. A 100 кВА, 11 кВ и 230 В, 400 В, трехфазный распределительный трансформатор, устанавливаемый на опоре, для обеспечения однофазного и трехфазного питания потребителей — Великобритания.
3. США — Распределительный трансформатор мощностью 25 кВА, 7,2 кВ и 120/240 В, устанавливаемый на опоре, со вторичной обмоткой с отводом от середины, используемый для обеспечения «расщепленной фазы» питания для жилых и коммерческих помещений — США.

Похожие сообщения:

• Почему трансформатор рассчитан на кВА, а не на кВт?
• Параллельная работа однофазных и трехфазных трансформаторов
• Уравнение ЭДС трансформатора
• Потери в трансформаторе – виды потерь энергии в трансформаторе
• Эквивалентная схема электрического трансформатора
• Характеристики трансформатора и электрические параметры
• Защита силового трансформатора и неисправности
• Изоляционные материалы трансформаторов масляного и сухого типа T/F
• Система противопожарной защиты трансформаторов – причины, типы и требования
• Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора по сравнению с однофазным трансформатором.
• Трансформаторная фазировка: точечное обозначение и точечное обозначение
• Можем ли мы заменить трансформатор на 110/220 витков на 10/20 витков?
• Символы электрических трансформаторов – Символы однолинейных трансформаторов
• Можно ли использовать трансформатор 60 Гц с источником питания 50 Гц и наоборот?
• Какой трансформатор более эффективен при работе на частоте 50 Гц или 60 Гц?
• Трансформаторы (MCQ с поясняющими ответами)

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Для чего нужен силовой трансформатор?

Содержание

Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения высокого напряжения (линия передачи) в низкое напряжение (потребитель). Трансформатор представляет собой электрическое устройство, передающее электрическую энергию за счет электромагнитной индукции.

Трансформаторы широко используются в качестве однофазных и трехфазных источников питания на электростанциях, подстанциях, в распределительных сетях и в качестве понижающих регуляторов в промышленном оборудовании. В этой статье мы обсудим, каково назначение силового трансформатора.

Различные типы трансформаторов

Трансформатор — это специальная машина, используемая для изменения напряжения постоянного тока с одного уровня на другой. Его можно рассматривать как преобразователь переменного тока в постоянный ток. Трансформатор преобразует электрическую энергию в другую форму и изменяет уровни напряжения переменного тока на некоторые другие уровни переменного тока. Вот некоторые трансформеры.

Повышающий и понижающий трансформатор

Повышающий и понижающий трансформаторы двух типов электрические трансформаторы . Они используются для уменьшения или увеличения напряжения в электрической цепи. Повышающий трансформатор — это устройство, которое, если его включить последовательно с источником напряжения, увеличит напряжение на заданную величину (величина обычно определяется отношением источника напряжения к трансформатору).

При подключении параллельно источнику напряжение снизится на заданную величину (опять же, величина обычно определяется отношением источника напряжения к трансформатору).

Повышающий трансформатор чаще всего используется для преобразования низковольтного сигнала переменного тока (обычно поступающего из настенной розетки) в более высокое напряжение в различных приборах или машинах. Он также используется в некоторых портативных источниках питания, таких как перезаряжаемые батареи.

Распределительный трансформатор

Трансформатор распределительный — трансформатор, обеспечивающий окончательное преобразование напряжения в системе распределения электроэнергии, понижая напряжение, используемое в распределительных линиях, до уровня, используемого потребителем.

Изобретение практичного и эффективного трансформатора сделало возможным распределение электроэнергии переменного тока; Сила переменного тока ранее использовалась только для более крупных промышленных приложений.

Распределительный трансформатор имеет электрическую мощность обычно ниже 100 кВА, при этом мощность большинства блоков варьируется от 16 кВА до 3500 кВА. Большинство из них являются однофазными, хотя некоторые блоки большой мощности и большой мощности являются трехфазными. Распределительные трансформаторы можно найти на электрических подстанциях и на служебных входах в большие здания или группы зданий.

Небольшие распределительные трансформаторы могут располагаться на опорах или заглубляться под землю. Они спроектированы так, чтобы быть прочными, надежными и иметь длительный срок службы, обычно 30 лет и более.

Современные распределительные трансформаторы могут иметь номинальную мощность до 3000 кВА и снабжать весь район электричеством от линий высокого напряжения, обычно в диапазоне от 12 кВ до 69 кВ.

Вторичное напряжение зависит от местных стандартов и правил. В Австралии, например, 11 кВ обычно подается с вторичными соединениями 415 В (фаза-нейтраль).

Трансформатор тока

Трансформатор тока (CT) представляет собой тип измерительного трансформатора, предназначенного для создания переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального току, измеряемому в его первичной обмотке. Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются измерительными трансформаторами.

Измерительные трансформаторы масштабируют высокие значения напряжения или тока до небольших, легко измеряемых значений для использования в измерительных и защитных реле. Приборные трансформаторы изолируют цепи измерения и защиты от высоких напряжений, присутствующих в измеряемой или защищаемой системе.

Они также понижают системное напряжение до значений, которые могут быть точно измерены счетчиками или реле защиты. Вторичная обмотка трансформатора тока обычно рассчитана на 5 А или 1 А, поскольку это упрощает измерение за счет немного менее точного считывания напряжения. Такие организации, как IEC, устанавливают отраслевые стандарты для измерительных трансформаторов (Международная электротехническая комиссия).

Для чего нужен силовой трансформатор?

Силовой трансформатор — это устройство, которое преобразует объемную электроэнергию с одной частоты на другую. Он использует электромагнитное поле для создания магнитного поля в металлических катушках, которое накапливает электрическую энергию, а затем возвращает ее в виде электрического поля, когда кнопка действия включена.

Силовой трансформатор используется в Национальной энергосистеме, где электроэнергия преобразуется из переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Электричество переменного тока может быть преобразовано в электричество постоянного тока на электростанции. Электроэнергия постоянного тока затем может передаваться на большие расстояния по проводам или по сети.

Силовой трансформатор Chint Продукт

Продукт Chint Power Transformer — это силовой трансформатор премиум-класса, обеспечивающий надежное обслуживание клиентов. Трансформатор произведен, используя высококачественное сырье, обеспеченное от самых предполагаемых продавцов в промышленности.

Несколько особенностей, таких как простота установки и низкие затраты на техническое обслуживание, обеспечивают оптимальную работу в неблагоприятных погодных условиях в течение длительного времени. Вот некоторые из продуктов силовых трансформаторов Chint.

Трансформатор сухого типа

Сухой силовой трансформатор является разновидностью специального электрооборудования. Он широко используется на промышленных и горнодобывающих предприятиях, в гражданском строительстве и других местах, в основном используется для преобразования уровня напряжения распределения электроэнергии. В сухом трансформаторе China Power используется высококачественный лист из кремнистой стали с хорошей магнитной проводимостью.

В магнитном сердечнике используется передовая технология вакуумной заливки под давлением, что делает магнитный сердечник компактным, небольшим по размеру и легким по весу. В обмотке используется эмалированный провод, который может быть установлен непосредственно в помещении без масляного бака и системы охлаждения, что имеет высокий коэффициент безопасности. Он не вызовет возгорания из-за утечки масла, как это делает обычный трансформатор, что делает его более подходящим для использования внутри помещений и вблизи мест проживания людей.

Масляный трансформатор

China Power Масляный трансформатор — это трансформатор с отличными характеристиками, надежным качеством и разумной ценой. При проектировании и производстве используются передовые технологии и процессы отечественных и зарубежных аналогов.

Применяется на электростанциях, подстанциях и в других случаях. Основные компоненты масляного трансформатора Chint Power включают сердечник, катушку, бак, систему сохранения масла и систему охлаждения. Резервуар спроектирован так, чтобы быть герметичным.

Структура изоляции масляного трансформатора Chint Power обеспечивает очевидные преимущества продукта с точки зрения надежности, термостойкости и механической прочности. Ядро имеет пятиколонную или шестиколонную структуру с высокой механической прочностью.

В катушке используется новая структура обмотки с чередованием для снижения гармонических потерь при коротком замыкании, повышения стойкости к короткому замыканию, повышения стойкости к импульсному напряжению и снижения шума.

Подведение итогов

Основной функцией силового трансформатора является преобразование электричества переменного тока в электричество постоянного тока. И поэтому его иногда называют преобразователем переменного тока в постоянный или преобразователем постоянного тока в переменный, учитывая, что он преобразует переменный ток в постоянный и наоборот.

 Это достигается с помощью электромагнитной индукции, технологии изменения напряжения переменного тока электроэнергии с использованием одного или нескольких магнитных полей. Эта технология также используется в других электронных устройствах, таких как телевизоры, компьютеры и измерительные приборы.

Рекомендуем к прочтению

Устройство передачи энергии

Разница между трансформатором напряжения и трансформатором тока

Содержание Трансформаторы, вероятно, являются наиболее важными элементами в производстве электроэнергии. Он устанавливает соединение между двумя цепями, которое выглядит как

Подробнее »

Устройство передачи энергии

Электрический трансформатор: как это работает?

Уже более века трансформатор (ТФ) работает в качестве важнейшего элемента в системах распределения электроэнергии, как для промышленности, так и для предприятий,

Подробнее »

Основы электрических трансформаторов

Что такое электрические трансформаторы?

Электрические трансформаторы — это машины, которые передают электричество из одной цепи в другую с изменением уровня напряжения, но без изменения частоты. Сегодня они предназначены для питания переменным током, а это означает, что на колебания напряжения питания влияют колебания тока. Таким образом, увеличение тока приведет к увеличению напряжения и наоборот.

Трансформаторы помогают повысить безопасность и эффективность энергосистем, повышая и понижая уровни напряжения по мере необходимости. Они используются в широком спектре бытовых и промышленных приложений, в первую очередь и, возможно, наиболее важно для распределения и регулирования мощности на большие расстояния.

Конструкция электрического трансформатора

Тремя важными компонентами электрического трансформатора являются магнитный сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка — это часть, подключенная к источнику электроэнергии, из которой изначально создается магнитный поток. Эти катушки изолированы друг от друга, и основной поток индуцируется в первичной обмотке, откуда он передается на магнитопровод и соединяется со вторичной обмоткой трансформатора через путь с низким сопротивлением.

Сердечник передает поток во вторичную обмотку, создавая магнитную цепь, замыкающую поток, а внутри сердечника размещается путь с низким магнитным сопротивлением, чтобы максимизировать потокосцепление. Вторичная обмотка помогает завершить движение потока, который начинается на первичной стороне и с помощью сердечника достигает вторичной обмотки. Вторичная обмотка способна набирать импульс, потому что обе обмотки намотаны на один и тот же сердечник, и, следовательно, их магнитные поля помогают создавать движение. Во всех типах трансформаторов магнитопровод собирается путем укладки ламинированных стальных листов, оставляя между ними минимально необходимый воздушный зазор для обеспечения непрерывности магнитного пути.

Как работают трансформаторы?

Электрический трансформатор использует для работы закон электромагнитной индукции Фарадея: «Скорость изменения потокосцепления во времени прямо пропорциональна индуцированной ЭДС в проводнике или катушке».

Физическая основа трансформатора заключается во взаимной индукции между двумя цепями, связанными общим магнитным потоком. Обычно он снабжен 2-мя обмотками: первичной и вторичной. Эти обмотки имеют многослойный магнитный сердечник, а взаимная индукция между этими цепями помогает передавать электричество из одной точки в другую.

В зависимости от величины потока, связанного между первичной и вторичной обмотками, будут разные скорости изменения потока. Чтобы обеспечить максимальное потокосцепление, т. е. максимальный поток, проходящий через вторичную обмотку и связанный с первичной, путь с низким сопротивлением размещается общим для обеих обмоток. Это приводит к большей эффективности рабочих характеристик и формирует сердечник трансформатора.

Приложение переменного напряжения к обмоткам первичной обмотки создает переменный поток в сердечнике. Это связывает обе обмотки, чтобы индуцировать ЭДС как на первичной, так и на вторичной стороне. ЭДС во вторичной обмотке вызывает ток, известный как ток нагрузки, если к вторичной секции подключена нагрузка.

Так электрические трансформаторы передают мощность переменного тока из одной цепи (первичной) в другую (вторичную) посредством преобразования электрической энергии из одного значения в другое, изменяя уровень напряжения, но не частоту.

Видео кредит: Инженерное мышление

Как работает трансформатор – принцип работы электротехника

Электрический трансформатор – КПД и потери

отсутствует трение и, следовательно, потери на ветер. Однако электрические трансформаторы имеют незначительные потери в меди и железе. Потери в меди происходят из-за потерь тепла при циркуляции токов по медным обмоткам, что приводит к потере электрической мощности. Это самые большие потери при работе электрического трансформатора. Потери в железе вызваны отставанием магнитных молекул, находящихся внутри сердечника. Это отставание происходит в ответ на изменение магнитного потока, что приводит к трению, и это трение производит тепло, что приводит к потере мощности в сердечнике. Эти потери можно значительно уменьшить, если сердечник изготовлен из специальных стальных сплавов.

Интенсивность потерь мощности определяет КПД электрического трансформатора и выражается в виде потерь мощности между первичной и вторичной обмотками. Результирующий КПД затем рассчитывается как отношение выходной мощности вторичной обмотки к мощности, подводимой к первичной обмотке. В идеале КПД электрического трансформатора составляет от 94% до 96%.

Типы трансформаторов

Электрические трансформаторы можно разделить на разные категории в зависимости от их конечного использования, конструкции, поставки и назначения.

Конструктивно

• Трансформатор с сердечником Этот трансформатор имеет две горизонтальные секции с двумя вертикальными ветвями и прямоугольный сердечник с магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) размещены на центральном стержне трансформатора стержневого типа.
• Кожуховой тип Трансформатор Кожуховой трансформатор имеет двойную магнитную цепь и центральную ветвь с двумя внешними ветвями.

На основе поставки

• Однофазный Трансформатор Однофазный трансформатор имеет только один набор обмоток. Отдельные однофазные блоки могут давать те же результаты, что и трехфазные переходы, когда они соединены между собой извне.
• Трехфазный Трансформатор Трехфазный (или трехфазный) трансформатор имеет три набора первичных и вторичных обмоток, образующих группу из трех однофазных трансформаторов. Трехфазный трансформатор в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленности.

По назначению

• Повышающий трансформатор
  Этот тип определяется количеством витков провода. Так, если вторичный комплект имеет большее число витков, чем первичный, значит, напряжение будет соответствовать тому, которое составляет основу повышающего трансформатора.
• Понижающий трансформатор
  Этот тип обычно используется для понижения уровня напряжения в сети передачи и распределения электроэнергии, поэтому его механизм полностью противоположен повышающему трансформатору.

На основе использования

• Силовой трансформатор
  Обычно используется для передачи электроэнергии и имеет высокие характеристики.
• Распределение Трансформатор Этот электрический трансформатор имеет сравнительно более низкую мощность и используется для распределения электроэнергии.
• Инструмент Трансформатор Этот электрический трансформатор подразделяется на трансформаторы тока и напряжения.
  • Трансформатор тока
  • Трансформатор напряжения

Эти трансформаторы используются для релейной защиты и одновременной защиты приборов.

На основе охлаждения

• Масляные трансформаторы с самоохлаждением Этот тип обычно используется в небольших трансформаторах мощностью до 3 МВА и предназначен для охлаждения за счет окружающего воздушного потока.
• Маслонаполненные трансформаторы с водяным охлаждением В электрическом трансформаторе этого типа используется теплообменник для облегчения передачи тепла от масла к охлаждающей воде.
• С воздушным охлаждением (Air Blast) Трансформаторы В этом типе трансформатора выделяемое тепло охлаждается с помощью воздуходувок и вентиляторов, которые обеспечивают циркуляцию воздуха на обмотках и сердечнике.

Основные характеристики трансформатора

Все трансформаторы независимо от их типа имеют некоторые общие характеристики:

• Частота входной и выходной мощности одинакова
• Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции
• Первичная и вторичная обмотки не имеют электрического соединения (кроме автотрансформаторов). Передача энергии осуществляется через магнитный поток.
• Для передачи энергии не требуются движущиеся части, поэтому отсутствуют потери на трение или сопротивление воздуха, как в других электрических устройствах.
• Потери в трансформаторах меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:
  • Потери в меди (потери электроэнергии на тепло, создаваемое циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считающиеся самыми большими потерями в трансформаторах)
  • Потери в сердечнике (вихревые токи и гистерезисные потери, вызванные отставанием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)

Большинство трансформаторов очень эффективны, обеспечивая от 94% до 96% энергии при полной нагрузке. Трансформаторы очень высокой мощности могут обеспечивать до 98%, особенно если они работают с постоянным напряжением и частотой.

Использование электрического трансформатора

Основные области применения электрического трансформатора включают:

• Повышение или понижение уровня напряжения в цепи переменного тока.
• Увеличение или уменьшение номинала катушки индуктивности или конденсатора в цепи переменного тока.
• Предотвращение перехода постоянного тока из одной цепи в другую.
• Изоляция двух электрических цепей.
• Повышение уровня напряжения на месте выработки электроэнергии перед передачей и распределением.

Общие области применения электрического трансформатора включают насосные станции, железные дороги, промышленность, коммерческие предприятия, ветряные мельницы и электростанции.

Советы по поиску и устранению неисправностей электрического трансформатора

Использование мультиметра — лучший способ проверки и устранения неполадок в электрической цепи.

1. Начните с проверки напряжения цепи, которую необходимо проверить. Этот шаг поможет вам определить тип лампочки, необходимой для сборки тестера цепей.
2. Вырежьте 2 полоски из провода AWG 16-го калибра  , убедившись, что длина каждой из них составляет не менее 12 дюймов.
3. Используйте стриппер для удаления одной четверти внешнего пластика с каждого конца обеих полосок проводов и 1 дюйм внешнего пластика с двух других концов. Как только это будет сделано, скрутите оголенный провод, чтобы скрепить нити.
4. Подсоедините два конца, с которых вы удалили 1/4 ^th дюйма пластика, к клеммам держателя лампы.
5. Вставьте лампочку в держатель и присоедините оставшиеся два конца провода к клеммам, которые вы хотите проверить.

D&F Liquidators

D&F Liquidators уже более 30 лет обслуживает потребности в электротехнических строительных материалах. Это международный информационный центр с помещением площадью 180 000 квадратных метров, расположенным в Хейворде, Калифорния. Он хранит обширный перечень электрических разъемов, фитингов для кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводов, защитных выключателей и т. д. Он закупает электроматериалы у первоклассных компаний по всему миру. Компания также имеет обширный ассортимент электротехнической взрывозащищенной продукции и современных электросветотехнических решений. Покупая материалы оптом, D&F имеет уникальную возможность предложить конкурентоспособную ценовую структуру. Кроме того, он способен удовлетворить самые взыскательные требования и отправить материал в тот же день.

Трансформатор — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Поиск

Рис. 1. Трансформатор для распределения электроэнергии с монтажной площадкой. ^[1]

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, использующее электромагнитную индукцию для передачи сигнала переменного тока (AC) из одной электрической цепи в другую, часто изменяя (или «трансформируя») напряжение и электрический ток. Трансформаторы не пропускают постоянный ток (DC) и могут использоваться для извлечения постоянного напряжения (постоянного напряжения) из сигнала, сохраняя при этом изменяющуюся часть (переменное напряжение). В электрической сети трансформаторы играют ключевую роль в изменении напряжения, чтобы уменьшить потери энергии при передаче электроэнергии.

Трансформаторы изменяют напряжение электрического сигнала, выходящего из электростанции, обычно увеличивая (также известное как «повышение») напряжения. Трансформаторы также снижают («понижают») напряжение на подстанциях и в качестве распределительных трансформаторов. ^[2] Трансформаторы также используются в составе устройств, как и трансформаторы тока.

Как работают трансформаторы

Часто кажется удивительным, что трансформатор сохраняет общую мощность неизменной при повышении или понижении напряжения. Следует иметь в виду, что при повышении напряжения ток падает:

[математика]P=I_1 V_1 = I_2 V_2 [/math]

Трансформаторы используют электромагнитную индукцию для изменения напряжения и тока. Это изменение называется действием трансформатора и описывает, как трансформатор изменяет сигнал переменного тока с его первичной на вторичную составляющую (как в приведенном выше уравнении). Когда сигнал переменного тока подается на первичную катушку, изменяющийся ток вызывает изменение магнитного поля (становится больше или меньше). Это изменяющееся магнитное поле (и связанный с ним магнитный поток) будет проходить через вторичную обмотку, индуцируя напряжение во вторичной обмотке, тем самым эффективно соединяя вход переменного тока с первичного и вторичного компонентов трансформатора. Напряжение, приложенное к первичному компоненту, также будет присутствовать во вторичном компоненте.

Как упоминалось ранее, трансформаторы не пропускают вход постоянного тока. Это известно как изоляция постоянного тока. ^[2] Это связано с тем, что изменение тока не может быть вызвано постоянным током; это означает, что нет изменяющегося магнитного поля, индуцирующего напряжение на вторичном компоненте.

Рис. 1. Простой рабочий трансформатор. ^[3] Ток [math]I_p[/math] приходит вместе с напряжением [math]V_p[/math]. Ток проходит через [math]N_p[/math] обмотки, создавая магнитный поток в железном сердечнике. Этот поток проходит через [math]N_s[/math] петель провода в другой цепи. Это создает ток [math]I_s[/math] и разность напряжений во второй цепи [math]V_s[/math]. Электрическая мощность ([math]V\times I[/math]) остается прежней.

Основополагающим принципом, позволяющим трансформаторам изменять напряжение переменного тока, является прямая зависимость между отношением витков провода в первичной обмотке ко вторичной обмотке и отношением первичного напряжения к выходному напряжению. Отношение между количеством витков (или петель) в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке известно как отношение витков . Соотношение витков устанавливает следующую связь с напряжением:

[математика]\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s}=\frac{I_s}{I_p}[/math]

• [math]N_p[/math] = число витков в первичной обмотке
• [math]N_s[/math] = количество витков во вторичной обмотке
• [math]V_p[/math] = Напряжение на первичной обмотке
• [math]V_s[/math] = Напряжение на вторичной обмотке
• [math]I_p[/math] = ток через первичную обмотку
• [math]I_s[/math] = Ток во вторичной обмотке
  

Из этого уравнения, если количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке ([math]N_p \gt N_s [/math]), то напряжение на вторичной обмотке будет меньше , чем в первичной обмотке. Это известно как «понижающий» трансформатор, потому что он снижает или понижает напряжение. В таблице ниже показаны распространенные типы трансформаторов, используемых в электрической сети.

Тип трансформатора	Напряжение	Передаточное отношение	Текущий	Мощность
Шаг вниз	входное (первичное) напряжение > выходное (вторичное) напряжение	[математика]N[/математика] p >[математика]N[/математика] s	[математика]I[/math] p <[math]I[/math] s	[math]P[/math] p =[math]P[/math] s
Шаг вверх	входное (первичное) напряжение < выходное (вторичное) напряжение	[math]N[/math] p <[math]N[/math] s	[математика]I[/math] p >[математика]I[/math] s	[математика]P[/математика] p =[math]P[/math] s
Один к одному	входное (первичное) напряжение = выходное (вторичное) напряжение	[математика]N[/математика] p =[математика]N[/математика] с	[математика]I[/математика] p =[математика]I[/math] s	[math]P[/math] p =[math]P[/math] s

Преобразователь один к одному будет иметь одинаковых значения для всего и используется в основном для целью обеспечения изоляции постоянного тока.

Понижающий трансформатор будет иметь первичное более высокое напряжение, чем вторичное, но более низкое значение первичного тока, чем его вторичный компонент.

В случае повышающего трансформатора первичное напряжение будет ниже вторичного напряжения, что означает больший первичный ток , чем вторичный компонент.

Эффективность

В идеальных условиях напряжение и ток для любого трансформатора изменяются с одинаковым коэффициентом, что объясняет, почему значение первичной мощности равно значению вторичной мощности для каждого случая в приведенной выше таблице. Когда одно значение уменьшается, другое увеличивается, чтобы поддерживать постоянный равновесный уровень мощности. ^[2]

Трансформаторы могут быть очень эффективными. Трансформаторы большой мощности могут достигать отметки 99% эффективности в результате успехов в минимизации потерь трансформатора. Однако мощность трансформатора всегда будет несколько ниже, чем на входе, так как полностью исключить потери невозможно. Есть некоторое сопротивление трансформатора.

Чтобы узнать больше о трансформерах, см. гиперфизику.

Для дополнительной информации

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Электротрансмиссия
• Электрическая сеть
• Электрическая розетка
• Распределительная сеть
• Или исследуйте случайную страницу!

Ссылки

1. ↑ sdpitbull через Flickr [онлайн], доступно: https://www.flickr.com/photos/stevestr/4624935949
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} Р.Т. Пейнтер, «Основные электрические компоненты и счетчики», в Introduction to Electricity , 1-е изд. Нью-Джерси: Прентис-Холл, 2011, гл. 21, с. 21.1, стр. 903-908.
3. ↑ с http://www.kwiznet.com/p/takeQuiz.php?ChapterID=10654&CurriculumID=41&Num=3.15, по состоянию на 24 ноября 2014 г.

Как работают трансформаторы. Основы цепей

Трансформатор — это электрическое устройство, предназначенное для передачи электроэнергии от одной цепи к другой с той же частотой. Его также называют статическим механизмом, так как он не имеет движущихся частей. Он используется для контроля уровней напряжения между цепями. Он состоит из трех основных частей, состоящих из двух обмоток и металлического сердечника, на который намотаны обмотки. Эти обмотки выполнены в виде катушек, изготовленных из материалов с хорошими токопроводящими свойствами. Обмотки в трансформаторе играют главную роль в машине, поскольку эти катушки обмотки служат катушками индуктивности.

Anatomy of a T ransformer

A transformer consists of the following parts:

• Primary coil
• Secondary coil
• Core
• Insulating materials
• Transformer oil
• Conservator
• Breather
• Tap changer
• Охлаждающие трубки
• Реле Бухгольца
• Взрывоотвод

Как работают трансформаторы

Первичная обмотка, вторичная обмотка и сердечник являются основными частями силового трансформатора. Эти детали очень важны для работы трансформатора.

Первичная обмотка обычно изготавливается из меди из-за ее высокой проводимости и пластичности. Число витков катушки должно быть кратно числу витков вторичной обмотки. Он также отвечает за создание магнитного потока. Магнитный поток создается, когда первичная катушка подключена к электрическому источнику. Медный проводник, используемый в первичной обмотке, должен быть тоньше, чем у вторичной обмотки, чтобы ток вторичной обмотки был выше, чем ток первичной обмотки.

Вторичная катушка, которая также состоит из меди, принимает магнитный поток, создаваемый первичной катушкой. Поток проходит через сердечник и соединяется со вторичной катушкой. Вторичная обмотка отдает энергию в нагрузку при изменении напряжения. В этой катушке будет индуцироваться напряжение, поэтому обмотка должна иметь большее число витков по сравнению с первичной катушкой. Ток, исходящий от первичной катушки, будет генерировать переменный магнитный поток в сердечнике, вызывая электромагнитную связь между первичной и вторичной катушками. Магнитный поток, проходящий через две катушки, индуцирует электродвижущую силу, величина которой пропорциональна числу витков катушки.

Накрутки проводов катушки и выходное напряжение и ток

Величина наведенного напряжения, вызванного наведенным током во вторичной катушке, зависит от количества витков вторичной катушки. Связь между витками проволоки и напряжением в каждой катушке определяется уравнением трансформатора :

Уравнение трансформатора показывает, что отношение входного и выходного напряжений трансформатора равно отношению количества витков на первичная и вторичная катушки.

Расчет входного и выходного напряжения/тока в зависимости от витков первичной и вторичной обмотки

Связь входного и выходного тока и витков обмотки трансформатора определяется выражением:

Данное уравнение показывает, что отношение входного и выходного тока трансформатора равно отношению числа витков двух катушек.

Оценивая два уравнения выше, мы можем сделать вывод, что если напряжение увеличивается, ток уменьшается. Точно так же, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Что такое рейтинг VA?

Номинал ВА или вольт-ампер обычно используется для определения силы тока при заданном напряжении в трансформаторе. Вольт-ампер также используется для обозначения полной мощности в электрической цепи. Этот рейтинг определяет, сколько вольт-ампер способен выдать трансформатор.

Определение ВА и расчет максимального тока для первичной и вторичной обмоток

Для расчета тока первичной и вторичной обмотки трансформатора с заданной мощностью ВА мы используем следующее:

Для отношения количества витков, напряжения и тока,

Для максимального тока первичной обмотки,

Для максимального тока вторичной обмотки,

Обозначение выходного напряжения для трансформаторов с отводом от средней точки

A Отвод от средней точки Трансформатор также широко известен как «двухфазный трехпроводной трансформатор». Это тип трансформатора, который имеет дополнительный провод, подключенный в середине вторичной обмотки трансформатора. Он обеспечивает два вторичных напряжения, В _А и В _В, с общим подключением. Эти вторичные напряжения равны подаваемому напряжению, таким образом обеспечивая равную мощность каждой обмотке.

Трансформатор 12-0-12

Трансформатор 12-0-12 представляет собой понижающий трансформатор с отводом от средней точки с входным напряжением 220 В переменного тока при частоте 50 Гц и выходным напряжением 24 В или 12 В (среднеквадратичное значение). Он назван трансформатором 12-0-12 из-за выходных потенциалов трех клемм, как показано на рисунке выше. Вторичная обмотка состоит из трех выводов: двух выводов встык и третьего вывода в качестве центрального ответвления. На рисунке выше напряжение будет составлять 24 В от начала до конца (T ₁ и Т ₃ ). На Т ₁ и Т ₂ напряжение будет 12В. 0 в 12-0-12 представляет собой контрольную точку с нулевым напряжением.

Спасибо за внимание! Оставьте комментарий ниже, если у вас есть вопросы о чем-либо…

Различные типы трансформаторов и их применение

Трансформатор широко используется в электротехнике и электронике. Это электромагнитное устройство, которое следует основному принципу электромагнетизма, открытому Майклом Фарадеем. Мы рассмотрели около Конструкция трансформатора и эксплуатация подробно описаны в предыдущем уроке. Здесь мы рассмотрим различных типов трансформаторов , используемых в различных приложениях. Тем не менее, все типов трансформаторов следуют одним и тем же принципам, но имеют разный метод конструкции. И, приложив немного усилий, вы также можете построить свой собственный трансформатор, но при сборке трансформатора всегда следует соблюдать методы защиты трансформатора.

 

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Трансформатор может иметь несколько типов конструкции. Трансформатор не имеет электрического соединения с одной стороны на другую; тем не менее, две электрически независимые катушки могут проводить электричество посредством электромагнитного потока. Трансформатор может иметь несколько катушек или обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне. В некоторых случаях несколько первичных сторон, где две катушки соединены последовательно, часто называемые центральная резьба . Это состояние с центральным отводом также можно увидеть на вторичной стороне.

 

Трансформаторы могут быть сконструированы таким образом, чтобы они могли преобразовывать уровень напряжения первичной обмотки во вторичную обмотку. В зависимости от уровня напряжения трансформатор имеет три категории. Понижающий, повышающий и развязывающий трансформатор . Для изолирующего трансформатора уровень напряжения одинаков для обеих сторон.

 

1. Понижающий трансформатор

 

Понижающий трансформатор используется как в электронике, так и в электротехнике. Понижающий трансформатор преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе. Это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов число обмоток на первичной стороне больше, чем на вторичной. Поэтому в общей обмотке соотношение первичной и вторичной обмотки всегда остается больше 1,9.0039

 

В электронике многие приложения работают на 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 24 В или, в некоторых случаях, 48 В. Для преобразования напряжения однофазной розетки 230 В переменного тока в требуемый уровень низкого напряжения требуются понижающие трансформаторы. В контрольно-измерительных приборах, а также во многих типах электрического оборудования понижающий трансформатор является основным требованием для силовой части. Они также используются в адаптерах питания и цепях зарядных устройств для мобильных телефонов.

 

В электротехнике понижающие трансформаторы используются в системе распределения электроэнергии, которая работает на очень высоком напряжении, чтобы обеспечить низкие потери и экономичное решение для передачи электроэнергии на большие расстояния. Для преобразования высокого напряжения в низковольтную линию питания используется понижающий трансформатор.

 

2. Повышающий трансформатор

 

Повышающий трансформатор находится точно напротив понижающего трансформатора. Повышающий трансформатор увеличить низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения . Опять же это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для трансформатора Step Up отношение первичной обмотки к вторичной обмотке остается меньше 1 . Это означает, что количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной обмотке.

В электронике повышающие трансформаторы часто используются в стабилизаторах, инверторах и т. д., где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение.

 

Повышающий трансформатор также используется в системе распределения электроэнергии . Для приложений, связанных с распределением электроэнергии, требуется высокое напряжение. Повышающий трансформатор используется в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

 

3. Изолирующий трансформатор

 

Изолирующий трансформатор не преобразует никакие уровни напряжения. Первичное напряжение и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда остаются одинаковыми. Это потому что 9Коэффициент первичной и вторичной обмотки 0036 всегда равен 1 . Это означает, что количество витков в первичной и вторичной обмотках одинаково в изолирующем трансформаторе.

 

Разделительный трансформатор используется для изоляции первичной и вторичной обмотки. Как обсуждалось ранее, трансформатор не имеет каких-либо электрических соединений между первичной и вторичной обмотками, он также используется в качестве изолирующего барьера, где проводимость происходит только за счет магнитного потока. Используется в целях безопасности и для подавления передачи шума с основного на дополнительный или наоборот.

 

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Трансформатор передает энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника. Различные материалы сердечника создают разную плотность потока. В зависимости от материалов сердечника в силовой и электронной областях используются несколько типов трансформаторов.

 

1. Трансформатор с железным сердечником

Трансформатор с железным сердечником использует несколько пластин из мягкого железа в качестве материала сердечника. Благодаря отличным магнитным свойствам железа потокосцепление трансформатора с железным сердечником очень высокое. Таким образом, КПД трансформатора с железным сердечником также высок.

 

Сердечники из мягкого железа могут быть разных форм и размеров. Витки первичной и вторичной обмотки намотаны или намотаны на каркас катушки. После этого формирователь катушки монтируется в пластины сердечника из мягкого железа. В зависимости от размера и формы сердечника на рынке доступны различные типы сердечников. Несколько распространенных форм: E, I, U, L и т. Д. Железные пластины тонкие, и несколько пластин сгруппированы вместе, чтобы сформировать фактическое ядро. Например, сердечники типа Е изготавливаются из тонких пластин в виде буквы Е.

 

Трансформаторы с железным сердечником широко используются и обычно тяжелее по весу и форме.

 

2. Трансформатор с ферритовым сердечником

В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник из-за высокой магнитной проницаемости. Этот тип трансформатора предлагает очень низкие потери в высокочастотном приложении. В связи с этим трансформаторы с ферритовым сердечником используются в высокочастотных устройствах, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с радиочастотами, и т. д.

 

Трансформаторы с ферритовым сердечником также имеют различные формы и размеры в зависимости от требований применения. Он в основном используется в электронике, а не в электротехнике. Наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником является E-образный сердечник.

 

3. Трансформатор с тороидальным сердечником

 

В трансформаторе с тороидальным сердечником используется материал сердечника тороидальной формы, такой как железный сердечник или ферритовый сердечник. Тороиды представляют собой материал сердечника в форме кольца или пончика и широко используются для обеспечения превосходных электрических характеристик. Из-за кольцевой формы индуктивность рассеяния очень мала и обеспечивает очень высокие индуктивность и добротность. Обмотки относительно короткие, а вес намного меньше, чем у традиционных трансформаторов того же номинала.

 

4. Трансформатор с воздушным сердечником

Трансформатор с воздушным сердечником не использует физический магнитный сердечник в качестве материала сердечника. Потокосцепление трансформатора с воздушным сердечником выполнено полностью с использованием воздуха.

 

В трансформаторе с воздушным сердечником на первичную обмотку подается переменный ток, который создает вокруг нее электромагнитное поле. Когда вторичная катушка помещается внутрь магнитного поля, согласно закону индукции Фарадея, вторичная катушка индуцируется магнитным полем, которое в дальнейшем используется для питания нагрузки.

 

Однако трансформатор с воздушным сердечником обеспечивает низкую взаимную индуктивность по сравнению с физическим сердечником, таким как железо или ферритовый сердечник.

 

Используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами. Из-за отсутствия физического материала сердцевины он очень легкий с точки зрения веса. Правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником также используется в решениях для беспроводной зарядки, где первичные обмотки сконструированы внутри зарядного устройства, а вторичные обмотки расположены внутри целевого устройства.

 

Типы трансформаторов на основе расположения обмоток

Трансформатор можно классифицировать по порядкам обмоток. Одним из популярных типов являются трансформаторы с автоматической обмоткой.

 

Трансформатор с автоматической обмоткой

До сих пор первичная и вторичная обмотки были зафиксированы, но в случае трансформатора с автоматической обмоткой первичная и вторичная обмотки могут быть соединены последовательно, а узел с центральным отводом подвижен. В зависимости от положения центрального ответвления вторичное напряжение может варьироваться.

 

Авто — это не сокращенная форма от Автоматический; скорее это должно уведомить себя или одиночную катушку. Эта катушка образует отношение, которое состоит из двух частей, первичной и вторичной. Положение центрального отвода определяет отношение первичной и вторичной обмотки, тем самым изменяя выходное напряжение.

 

Чаще всего используется V ARIAC , прибор для получения переменного переменного тока из постоянного входного переменного тока. Он также используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии, где необходимо часто менять линии высокого напряжения.

 

Типы трансформаторов в зависимости от использования

Также доступно несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике несколько специальных трансформаторов используются в качестве понижающего или повышающего трансформатора в зависимости от применения. Таким образом, трансформаторы можно классифицировать следующим образом в зависимости от использования:

     1. Power Domain

• Силовой трансформатор
• Измерительный трансформатор
• Распределительный трансформатор

     2. Область электроники

• Импульсный преобразователь
• Выходной аудиотрансформатор

 

1. Трансформаторы, используемые в области энергетики

В области электротехники область энергетики связана с производством, измерением и распределением электроэнергии. Тем не менее, это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной подачи энергии на подстанцию ​​и конечным пользователям.

Трансформаторы, которые используются в энергетике, могут быть как наружными, так и внутренними, но в основном наружными.

 

(a) Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы больше по размеру и используются для передачи энергии на подстанцию ​​или в систему электроснабжения. Этот трансформатор действует как мост между генератором электроэнергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и спецификации силовые трансформаторы можно разделить на три категории: Трансформатор малой мощности, трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности . Номинальная мощность может быть от 30 кВА до 500-700 кВА или, в некоторых случаях, может быть равна или больше 7000 кВА для трансформатора небольшой номинальной мощности. Трансформатор средней номинальной мощности может иметь мощность до 50-100 МВА, тогда как трансформаторы большой номинальной мощности способны выдерживать мощность более 100 МВА.

 

Из-за очень высокой выработки электроэнергии конструкция силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает прочные изолирующие периферийные устройства и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслом.

Основной принцип силового трансформатора заключается в преобразовании сильного тока низкого напряжения в низковольтный высоковольтный ток . Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.

Еще одним важным параметром силового трансформатора является наличие фаз. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе , но в некоторых случаях также используются однофазные маломощные силовые трансформаторы. Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.

 

(b) Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор часто называют измерительным трансформатором. Это еще один широко используемый измерительный прибор в области мощности. Измерительный трансформатор используется для изоляции основного питания и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выход, можно измерить фазу, ток и напряжение фактической линии электропередачи.

 

На изображении выше показана конструкция трансформатора тока.

 

(c) Распределительный трансформатор​

Используется на последнем этапе системы распределения электроэнергии. Распределительные трансформаторы представляют собой понижающие трансформаторы, которые преобразуют высокое напряжение сети в требуемое конечным потребителем напряжение 110 В или 230 В. Он также может быть однофазным или трехфазным.

 

Распределительные трансформаторы могут быть как меньшего размера, так и большего размера, в зависимости от преобразовательной способности или номинальных характеристик.

Распределительные трансформаторы можно дополнительно разделить на категории в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухим или погруженным в жидкость. Он изготавливается с использованием ламинированных стальных пластин, в основном имеющих С-образную форму, в качестве основного материала.

Распределительный трансформатор также имеет другой тип классификации в зависимости от места его использования. Трансформатор может быть установлен на опоре, в этом случае он называется распределительным трансформатором, установленным на опоре. Его можно разместить внутри подземной камеры, смонтировать на бетонной подушке (распределительный трансформатор на подушке) или внутри закрытого стального ящика.

Как правило, распределительные трансформаторы имеют мощность менее 200 кВА.

 

2. Трансформатор, используемый в области электроники

В электронике используются различные небольшие миниатюрные трансформаторы, которые могут быть установлены на печатной плате или могут быть закреплены внутри небольшого корпуса изделия.

 

(a) Импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы являются одними из наиболее часто используемых трансформаторов, устанавливаемых на печатных платах, которые производят электрические импульсы постоянной амплитуды. Он используется в различных цифровых схемах, где требуется генерация импульсов в изолированной среде. Поэтому импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы по вторичной цепи, часто цифровым логическим элементам или драйверам.

 

Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь надлежащую гальваническую развязку, а также малую утечку и паразитную емкость.