Принцип действия и устройство однофазного трансформатора: Однофазный трансформатор напряжения – применение, описание

Однофазный трансформатор напряжения – применение, описание

Однофазный трансформатор напряжения – устройство, предназначенное для создания переменного напряжения требуемой величины для нагрузки, которая не нуждается в трехфазном электропитании. На основании закона электромагнитной индукции поток должен изменяться не только по величине, но и по направлению. Область применения однофазных трансформаторов обширна, они могут быть использованы:

• Питание оборудования железных дорог.
• Питание однофазных потребителей электроэнергии.

Масляный трансформатор представляет собой устройство, в составе которого в качестве главной изолирующей среды и теплоносителя выступает трансформаторное масло. Они могут быть использованы с целью преобразования электроэнергии в сетях энергосистем, питания аппаратуры сигнализации и  ряда иных однофазных потребителей электроэнергии. Данные установки способны эксплуатироваться при умеренном (температурный режим от +40°С до -40°С) и холодном (от плюс 40°С до минус 60°С) климате.

Принцип работы однофазных трансформаторов

Однофазные трансформаторы состоят из двух главных узлов: сердечника и катушек. Принцип работы устройства прост. На фоне поступления электрического тока через проводник в первичной обмотке, на вторичную обмотку приходится электродвижущая сила. В состав сердечника входят пластины ферромагнетика. Ферромагнетики представляют собой вещества (в твердом агрегатном состоянии), магнитная восприимчивость которых положительна (характеризуются самопроизвольной намагниченностью).

Величина электродвижущей силы рассчитывается исходя из стандартной формулы: Е = 4,44 х Ф х f х ω. В ней Ф является амплитудой магнитного потока, f – частотой тока, а ω – количеством витков в обмотке. Магнитная проницаемость ферромагнетика и сечение провода (намотанного на катушку) напрямую влияют на значение мощности нагрузки, которую способен осилить однофазный трансформатор. Размеры и мощность оборудования напрямую связаны между собой: чем мощнее агрегат, тем больше он весит.

В большинстве случаев на передней части (корпусе) присутствует ярлык с информацией об основных параметрах.

Стоит отметить, что на практике при этом многие сотрудники сталкиваются с необходимостью сделать замену сгоревшего однофазного трансформаторного напряжения. Чтобы убедиться годности прибора, важно внимательно изучить характеристики устройства, который будет использован для замены. Для этого требуется определить входную обмотку. В случае с понижающими трансформаторами входная обмотка отличается наибольшим сопротивлением. После этого следует в режиме холостого хода измерить входное напряжение (при включении прибора в сеть). Отношение входной и выходной электродвижущей силы составляет коэффициент трансформации K. По окончании данных мероприятий переходят к подсоединению переменного сопротивления достаточной мощности и снимают вольт-амперную характеристику, с установлением значения номинального тока. С увеличением нагрузки выходное напряжение будет потихоньку уменьшаться.

Трансформаторы способны работать в трех режимах: холостого хода, короткого замыкания и нагрузки. В режиме холостого хода устройство эксплуатируется при разомкнутой вторичной обмотке. Мощность холостого хода устанавливается потерями в стали сердечника. Опыт холостого хода трансформатора требуется с целью установления коэффициента трансформации К.

Ассортимент и специфика продукции компании «ЭЛТКОМ»

Наша компания осуществляет реализацию масляных трансформаторов производства ОАО МЭТЗ им. В.И. Козлова. Данное оборудование характеризуется безопасностью, высоким качеством и надежностью, за счет чего пользуется особым спросом. В ассортименте нашей фирмы «Элтком» можно приобрести различные модели: ОМ, ОМП, ОМГ. Все они используются с целью преобразования электрической энергии в сетях переменного тока, в условиях, как умеренного, так и холодного климата. Минимальная мощность агрегатов составляет 0,25 кВА, а максимальная –10 кВА. Полная масса самого компактного аппарата – 14 кг, а самого габаритного – 260 кг.

Однофазные трансформаторы ОМ, ОМП и ОМГ производят в герметичном исполнении, внутренний объем агрегатов не имеет связи с внешней окружающей средой. Приборы заполнены трансформаторным маслом, при этом отсутствует расширитель и газовая подушка. Благодаря данным факторам создаются благоприятные условия для работы масла, исключено его окисление или увлажнение. Перед заливкой масло проходит процесс глубокой дегазации, а сам процесс заливки происходит в условиях вакуума.  Это позволяет сохранять свои первоначальные свойства на протяжении всего срока эксплуатации агрегата.

Чтобы проконсультироваться и уточнить стоимость интересующего Вас масляного однофазного трансформатора достаточно связаться с менеджером нашей фирмы по указанным на официальном сайте номерам. Мы являемся официальным дилером ОАО МЭТЗ им. В.И. Козлова, поэтому ценовая политика нашей компании лояльная, все модели данных устройств отличаются доступной стоимостью.

По желанию клиенты мы можем заключать типовые договора на обслуживание оборудования.

Чтобы заказать однофазные трансформаторы в нашей фирме, необходимо заполнить стандартную форму заявки в режиме онлайн на сайте. Для этого требуется указать ФИО, номер телефона и E-mail, после чего наш сотрудник в ближайшее время сам с Вами свяжется для уточнения всех деталей по заказу. На все оборудование предоставляется гарантия от производителя.

Принцип работы однофазного трансформатора

В энергетической сфере деятельности используются первичные источники высокого переменного напряжения, однако в быту или на предприятиях необходимо значительно его снизить. Для этой цели применяются трансформаторы.

• Принцип действия

Принцип работы однофазного трансформатора довольно простой и основан на генерации электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках проводника, который находится в движущемся магнитном поле и сгенерирован при помощи переменного I.

При прохождении электричества по обмоткам первичной катушки создается магнитный поток (Ф), который пронизывает и вторичную катушку.

Силовые линии Ф благодаря замкнутой конструкции магнитопровода имеют замкнутую структуру. Для получения оптимальной мощности Т необходимо располагать катушки обмоток на близком расстоянии относительно друг друга.

Исходя из закона электромагнитной индукции происходит изменение Ф и индуцируется в первичной обмотке ЭДС. Эта величина называется ЭДС самоиндукции, а во вторичной — ЭДС взаимоиндукции.

При подключении потребителя к первичной обмотке трансформатора в цепи появится электрическая энергия, которая передается из первичной обмотки через магнитопровод (катушки не связаны гальванически). В этом случае средством передачи электроэнергии служит только Ф. Трансформаторы по конструктивной особенности бывают различные.

По достижению максимальной магнитной связи трансформаторы делятся на следующие типы:

1. Сильная.
2. Средняя.
3. Слабая.

При слабой МС происходит значительная потеря энергии и Т такого типа практически не применяются. Основной особенностью таких Т являются незамкнутые сердечники.

Уровень средней МС достигается только при полностью замкнутом магнитопроводе. Одним из примеров такого Т является стержневой тип, у которого обмотки расположены на железных стержнях и соединены между собой накладками или ярмами. В результате такой конструкции получается полностью замкнутый сердечник.

Примером сильной МС является Т броневого типа, обмотки которого располагаются на одной или нескольких катушках. Эти обмотки расположены очень близко, благодаря чему и обеспечивается минимальная потеря электрической энергии. Магнитопровод полностью покрывает катушки, создавая более сильный Ф, который разбивается на 2 части. У трансформаторов такого типа потоки сцепления между обмотками практически равны.

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки,

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

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

Первичная обмотка слева, а вторичная – справа.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Однофазные трансформаторы

: как они работают?

Рисунок 1: Однофазный трансформатор

Трансформатор — это пассивный компонент, который передает электрическую энергию от одной цепи к другой или нескольким цепям. Однофазные трансформаторы могут повышать (увеличивать) или понижать (уменьшать) переменное напряжение. Трансформаторы имеют широкий спектр применения и могут быть классифицированы в зависимости от их использования. В этой статье рассматриваются определение, конструкция, преимущества, недостатки и области применения однофазных трансформаторов.

Содержание

• Типы трансформаторов на базе электрической сети
• Различия между однофазными и трехфазными трансформаторами
• Закон электромагнитной индукции Фарадея
• Что такое однофазный трансформатор?
• Работа однофазных трансформаторов
• Строительство однофазных трансформаторов
• Применение однофазного трансформатора
• Преимущества однофазного трансформатора
• Недостатки однофазного трансформатора
• Часто задаваемые вопросы

• Автотрансформатор

• Постоянное напряжение

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трехфазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Типы трансформаторов на базе электрической сети

В зависимости от используемой электрической сети трансформаторы классифицируются как;

• Трансформаторы однофазные
• Трехфазные трансформаторы

Однофазный трансформатор (на рис. 2 обозначен буквой А) работает от однофазного источника питания и содержит по одной обмотке на первичной и вторичной сторонах. Трехфазный трансформатор работает от трехфазного источника питания, и первичная и вторичная обмотки имеют по три набора обмоток. Подробнее о конструкции и схемах подключения трехфазного трансформатора читайте в нашей статье о трехфазных трансформаторах.

В большинстве случаев однофазные трансформаторы занимают меньше места, чем другие трансформаторы. Однофазные трансформаторы также легче транспортировать по сравнению с трехфазными трансформаторами. Однако использование одного трехфазного трансформатора более эффективно, чем использование трех однофазных трансформаторов.

Рисунок 2: Однофазный (слева) с первичной (А) и вторичной обмотками (В) и магнитопроводом (С)

Различия между однофазными и трехфазными трансформаторами

• Блок питания в одном -фазный трансформатор осуществляется через один проводник, а в трехфазных трансформаторах питание осуществляется по трем проводникам.
• Для замыкания цепи однофазного трансформатора требуется два провода, а для замыкания цепи трехфазного трансформатора требуется четыре провода.
• Если однофазный трансформатор рассчитан на 230 В, то трехфазный трансформатор рассчитан на 415 В.
• Однофазный трансформатор использует простую сеть, а трехфазный трансформатор использует сложную сеть.
• В однофазных трансформаторах происходит сбой питания, а в трехфазных трансформаторах сбоя питания нет. Вибрации в трехфазных двигателях значительно снижены, поскольку мощность распределяется равномерно по всему циклу.
• Однофазные трансформаторы используются для бытовой техники, а трехфазные трансформаторы рассчитаны на большую нагрузку.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Закон электромагнетизма Фарадея предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с цепью, создавая электродвижущую силу. Закон Фарадея состоит из:

• Первый закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что всякий раз, когда проводник находится в переменном магнитном поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС).
• Второй закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что индуцированная электродвижущая сила равна скорости изменения потокосцеплений.

Что такое однофазный трансформатор?

Однофазный трансформатор работает от однофазной сети и состоит из двух частей – магнитной и электрической частей. Магнитная часть трансформатора состоит из магнитного железного сердечника, а электрическая часть состоит из медного трансформатора. Прочтите нашу статью об электрических трансформаторах, чтобы узнать больше о конструкции трансформатора.

Трансформатор работает только от переменного тока, поскольку постоянный ток не создает электромагнитного поля. Трансформатор не имеет движущихся частей; следовательно, при работе однофазного трансформатора механическое трение отсутствует. Следовательно, при использовании однофазного трансформатора потери энергии невелики, что делает однофазный трансформатор высокоэффективным.

Когда первичная обмотка трансформатора сталкивается с переменным током, он генерирует переменное электромагнитное поле. Часть генерируемого магнитного поля соединяется со вторичной обмоткой за счет взаимной индукции, создавая ток. Во вторичных обмотках индуцируется напряжение с той же частотой, что и в первичных обмотках. Закон Фарадея может определить значение индуцированного напряжения.

Работа однофазных трансформаторов

Однофазный трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности. Первичные обмотки подключаются к переменному току, питающему катушку, которая создает магнитное поле. Процесс нарастания магнитного поля известен как взаимная индуктивность, и ток протекает через катушку в соответствии с законом Фарадея.

Создаваемое магнитное поле усиливается, когда ток, протекающий через катушку, увеличивается, создавая магнитные силовые линии. Магнитные силовые линии формируют магнитный поток, а вторичная обмотка связывает систему с магнитным потоком.

Соотношение витков первичной и вторичной обмотки определяет силу генерируемого магнитного поля. Увеличение тока приводит к увеличению магнитного потока – они прямо пропорциональны. Текущий магнитный поток в сердечнике индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Величину индуцированного напряжения можно определить по закону Фарадея.

Конструкция однофазных трансформаторов

Однофазный трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки. Обмотки размещены на магнитопроводе, изготовленном из пластин кремнистой стали. Цель магнитного сердечника состоит в том, чтобы обеспечить путь для магнитного потока. Кремниевая сталь уменьшает гистерезисные потери, а пластины уменьшают потери из-за вихревых токов (локализованный электрический ток, индуцируемый в проводнике из-за переменного магнитного поля).0003

Пластины представляют собой тонкие листы, соединенные вместе, чтобы сформировать сердцевину. Эмалевое теплоизоляционное покрытие изолирует пластины друг от друга. Существует два типа конструкций однофазных трансформаторов, а именно;

• Трансформатор с сердечником
• Кожуховой трансформатор

Конструкция трансформатора стержневого типа

Трансформатор имеет две вертикальные стойки (ветви) и две горизонтальные секции (ярма) в магнитном токе. Половина первичной и вторичной обмоток размещены на каждом стержне, чтобы свести к минимуму влияние потока рассеяния. Две обмотки образуют цилиндрическую обмотку (рис. 3, обозначенная A)

Трансформатор кожухового типа

Трансформатор имеет три ветви в магнитной цепи. Обмотки находятся в среднем плече, а другие плечи завершают путь потока с низким магнитным сопротивлением (рис. 3, обозначенный буквой B). Первичная и вторичная обмотки состоят из двух частей; секция низкого напряжения и секция высокого напряжения.

Рисунок 3: Трансформаторы с сердечником (A) и кожухом (B)

Применение однофазного трансформатора

Однофазный трансформатор в основном используется в низковольтных приборах, таких как домашние устройства. Некоторые из применений однофазного трансформатора:

• Снижение напряжения в локальном распределении электроэнергии
• Регулирование напряжения в телевизорах
• Используется в осветительных и отопительных приборах
• Используется в районах с низкой потребностью в электроэнергии, например, в сельской местности
• Повышение напряжения в бытовых инверторах

Преимущества однофазного трансформатора

• Система надежна, непрерывность работы обеспечивается при параллельном соединении трансформаторов.
• Трансформаторы работают параллельно, что снижает вероятность перегрузки.
• Трансформатор может включаться и выключаться в зависимости от нагрузки.

Недостатки однофазного трансформатора

• Дорого в обслуживании.
• Требуется много места для установки.
• При параллельном соединении трансформаторов возможен сбой.

Часто задаваемые вопросы

Сколько существует типов трансформаторов?

Три основных типа – конденсаторный, электромагнитный и оптический

Что означает однофазный трансформатор?

Однофазный трансформатор представляет собой тип трансформатора, работающего от однофазной энергии. Однофазный трансформатор состоит из двух частей — магнитного трансформатора и электрической части.

Какой тип электропитания используется в домах?

В домах используется однофазное электропитание.

Как подключаются однофазные трансформаторы?

Однофазные трансформаторы могут быть соединены последовательно или параллельно.

По какому принципу работает однофазный трансформатор?

Однофазные трансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции Фарадея. Закон Фарадея — это закон электромагнетизма, который предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с магнитной цепью, создавая электродвижущую силу.

• Автотрансформатор

• Постоянное напряжение

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трехфазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Однофазный трансформатор: принцип работы

Однофазный переменный ток — это способ передачи переменного тока по двум проводам. Однако, поскольку эффективность передачи энергии низкая по сравнению с трехфазным переменным током, он не используется для передачи и распределения электроэнергии высокого напряжения. Таким образом, он используется в основном для передачи низковольтной электроэнергии (низковольтные линии электропередач).

Как работает угольная электростанция?

Пожалуйста, включите JavaScript

Как работает угольная электростанция?

Не все электрические системы рассчитаны на работу с одним и тем же типом тока, поэтому иногда необходимо преобразовывать ток. Электрический трансформатор — это машина, которая позволяет изменять некоторые параметры электрического тока, такие как сила и напряжение электрической цепи, без изменения мощности и частоты.

Однофазный трансформатор представляет собой электрическое устройство для изменения параметров однофазного переменного тока. Ввод и вывод тока осуществляется однофазным переменным током.

Эти типы преобразователей электроэнергии позволяют снизить напряжение до подходящего значения для использования в других устройствах без изменения частоты. Физически он состоит из магнитного железного сердечника, который действует как магнитный компонент, и электрической части, состоящей из медной обмотки.

Однофазный трансформатор состоит из двух катушек проволоки, намотанной на железный сердечник. Одна из двух катушек будет первичной катушкой, которая также известна как катушка индуктивности, а вторичная катушка также известна как индукционная катушка. Итак, если бы это был трехфазный трансформатор, он состоял бы из трех катушек.

Принцип работы основан на законе Фарадея. Согласно Фарадею, напряжение, возникающее в замкнутой электрической цепи, зависит от скорости, с которой оно изменяется во времени.

Электрический ток проходит через первичную обмотку и индуцирует ЭДС. Наведенное напряжение становится переменным током, когда оно проходит через магнитную цепь. Наконец, проходя через переменные катушки и диоды, они снова преобразуются в постоянный ток. Энергия из одной цепи переходит в другую благодаря магнитному полю.

Например, если входное электрическое напряжение составляет 220 вольт, а количество витков вторичной обмотки в 200 раз больше, чем у первичной, ее напряжение будет 44 000 вольт.

В то же время, поскольку соотношение между мощностью, током и напряжением согласно формуле мощности P=I*V, в идеальном трансформаторе электрическая мощность в обеих катушках будет одинаковой.

Основным преимуществом этого типа трансформатора является то, что выходное напряжение и ток можно изменять по желанию.

Основными частями конструкции однофазного трансформатора являются:

1. Сердечник трансформатора: обычно он состоит из ферромагнитного материала, задачей которого является поддержание электромагнитного потока.

2. Первичная и вторичная обмотки: это токопроводящий провод, обычно медный, намотанный в сердечник. Различие между трансформаторами основано на разнице витков между первичной и вторичной обмотками.

3. Переключатель ответвлений или переключатель ответвлений: обычно это механическое устройство, которое можно модифицировать для изменения уровней выходного напряжения трансформатора.

4. Вентиляционная система: эта система рассеивает тепло, выделяемое потоком рассеяния и потерями на вихревые токи.

Основные характеристики всех конструкций электрических трансформаторов:

• Входная и выходная частоты трансформатора идентичны.

• Его действие основано на законе Фарадея и законах электромагнитной индукции.

• Первичная и вторичная катушки не имеют электрического соединения, и передача энергии осуществляется магнитным потоком.

• Не используются движущиеся части, поэтому потери на трение отсутствуют.

Необходимо уменьшить трение электрического тока по высоковольтным кабелям для снижения тепловых потерь при транспортировке энергии на большие расстояния. Это означает, что для компенсации падения сопротивления ток должен быть увеличен по закону Ома.

Однако этот ток необходимо снова преобразовать для использования в наших домах. Силовые трансформаторы — это устройства, которые понижают напряжение до необходимого нам напряжения.

Трансформаторы однофазные применяются также в качестве стабилизаторов напряжения электроприборов.