Принцип работы трансформатор: определение, классификация и принцип работы

как устроен, принцип работы силового трансформирующего устройства

При передаче электроэнергии на большие расстояния очень важно минимизировать её потери. Поэтому вырабатываемую генераторами энергию необходимо правильно преобразовывать с целью получения более высокого напряжения. Для этих целей в специальных подстанциях устанавливают силовой масляный трансформатор.

• Составляющие конструкции
• Принцип действия
• Температурный режим
• Правильная эксплуатация и обслуживание

Составляющие конструкции

Высоковольтные линии электропередач с напряжением более 6 тысяч вольт защищают специальными устройствами, преобразующими переменный электрический ток и защищающими сети от серьёзного перенапряжения. Существует два типа таких устройств:

• обычные трансформаторы;
• автотрансформаторы.

Обе разновидности имеют похожее устройство и функциональные характеристики. Стандартная конструкция трансформатора включает в себя следующие составляющие:

• Ферромагнитный сердечник. Он заключается в специальный прочный корпус, не позволяющий агрессивной среде вывести его из строя.
• Обмотка. Бывает медной и алюминиевой, имеет сечения круглой либо прямоугольной формы. Концентрическая обмотка имеет вид цилиндров, располагающихся один в другом. Несколько слоёв обмотки с низким напряжением занимают место близко к сердечнику. Винтовая обмотка высокого напряжения устанавливается на специальный цилиндр, выполняющий роль изолятора. Балки, на которых находится обмотка, имеют специальную защиту.
• Газовое реле. Находясь в трубопроводе между основным и расширительным баком, оно пропускает весь газ, образующийся в процессе нагрева масла. Реле срабатывает даже при минимальном газообразовании. Если объём газа увеличивается, об этом уведомляют световые и звуковые датчики. В случае когда газа образуется очень много, чтобы не допустить разложения масляных веществ, происходит автоматическое срабатывание выключателей во всём трансформаторе.
• Гильза для термометра. Термометр требуется для постоянного отслеживания температуры поверхностных слоёв масла.
• Осушитель воздуха. Не даёт влаге из воздуха попадать в масло и ухудшать его диэлектрические параметры.
• Выхлопная труба. Для того чтобы масло поступало в нужном количестве, один край трубы соединяется с основным баком трансформатора, второй находится на уровне чуть выше расширителя.
• Предохранительная мембрана. Крепится на край выхлопной трубы, выполняет защитную функцию при аварийном скачке напряжения. В некоторых устройствах вместо мембраны может использоваться сильфон или клапанные элементы.
• Проходные изоляторы. С их помощью обеспечивается безопасное функционирование прибора. Для удобства управления прибор оснащается ручкой на крышке бака.

Устройство масляного трансформатора предусматривает наличие в нём охлаждающей и магнитной системы. Главная отличительная черта такого устройства от автотрансформатора — его небольшой размер, благодаря которому использование масляного трансформатора становится удобным и на улице, и в технических помещениях любого размера.

Принцип действия

Работа устройства, преобразующего ток, основывается на принципе электромагнитной индукции. Ток переменного напряжения поступает на обмотку, создавая переменное магнитное поле. Последнее способствует дальнейшему образованию электрического тока.

Масло, обладающее высокими диэлектрическими свойствами, заливается в бак, оснащённый задвижками и вкручивающейся пробкой. Находящееся в нижней части запорный вентиль позволяет производить отбор проб масла для анализа. Для увеличения поверхности бака могут использоваться пластины из металла, ускоряющие процедуру теплообмена между маслом и внешним воздушным слоем.

Попадая в бак, масло начинает движение по внутреннему и внешнему кругу. Функцию первого круга выполняют два коллектора, образующих радиатор.

Температура радиатора может понижаться естественным способом либо с помощью специально предусмотренной вентиляционной системы. Такая система, с одной стороны, эффективно охлаждает оборудование, с другой — сокращает его нагрузочные показатели в среднем на 25%.

Температурный режим

Циркулирующее внутри бака масло, нагреваясь и охлаждаясь, постоянно меняет свой объём в рамках заданного диапазона. Для своевременной компенсации колебаний объёма в трансформаторе имеется расширительный бачок с маслоуказателем. Благодаря принципу сообщающихся сосудов, используемому при его установке, и прозрачному градуированному стеклу, процесс отслеживания уровня масла в приборе максимально прост.

В процессе работы силового трансформатора температура масла достигает очень больших значений, поэтому при его охлаждении в атмосферу выходит огромное количество тепла.

Развитие современных промышленных технологий позволило использовать высвобождающуюся тепловую энергию для отопления зданий, располагающихся вблизи работающих трансформаторных подстанций.

Правильная эксплуатация и обслуживание

Залогом долговременной эксплуатации масляного трансформатора служит соблюдение всех норм его использования, прописанных в инструкции.

Чтобы прибор работал бесперебойно, он должен подвергаться:

• профилактическому осмотру;
• техническому обследованию;
• внеплановому ремонту.

Во время этих работ специалисты проводят проверку работающего устройства на наличие постороннего шума и излишних вибраций, сверяют число переключений с данными, отображающимися на счётчиках. Периодичность проверок масляных трансформаторов зависит от способа их работы. Если процесс эксплуатации контролируется профессионалами, осмотр должен проводиться ежесуточно. В случаях с автономно работающими приборами достаточно трёх проверок в месяц.

Трансформаторы, устройство и принцип действия, назначение различных типов

Трансформатор это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования напряжения электрической энергии переменного тока. Основной принцип работы трансформатора состоит в использовании явления электромагнитной индукции.

К основным частям, из которых состоит трансформатор, относятся магнитный сердечник (магнитопровод) и намотанные на нём обмотки.

Принцип действия трансформатора напряжения заключается в следующем. Одна из обмоток подключается к источнику электрического напряжения. Эту обмотку называют первичной, она служит источником энергии, трансформируемой устройством.

Ток переменного направления, протекающий по первичной обмотке, создаёт знакопеременный магнитный поток в трансформаторном магнитопроводе.

Под воздействием магнитного потока сердечника во вторичных обмотках (их может быть несколько) наводится электродвижущая сила (ЭДС) индукции. Наведённая ЭДС индукции вызывает во вторичных обмотках появление некоторого напряжения, а при подключении к ним нагрузки — вторичного тока.

Форма магнитного трансформаторного сердечника может быть различной, главное условие — магнитный поток должен образовывать замкнутые контуры (один или несколько).

Наибольшее распространение получили следующие формы трансформаторных магнитопроводов:

• Ш – образные;
• П – образные;
• тороидальные (по аналогии с предыдущими типами сердечников их можно назвать О – образными).

В процессе трансформации электрической энергии, часть её теряется вследствие наличия потерь. Трансформаторные потери подразделяются на две категории — потери в меди и в стали. Данные определения требуют разъяснения.

Потери в меди.

Под этим термином подразумеваются омические потери при протекании токов в обмотках трансформаторов. Теряемая в обмотках энергия уходит на их нагрев.

Интересный факт. Нередко встречаются трансформаторы, обмотки которых выполнены из алюминиевых проводников. Теряемую в таких обмотках мощность логично было бы назвать «потери в алюминии», однако такой термин не употребляется. Словосочетание «потери в меди» вероятно можно отнести к профессиональному жаргону.

Потери в стали.

Данный вид теряемой мощности состоит из двух компонентов:

• потери, возникающие вследствие образования в сердечнике вихревых токов;
• мощность, затрачиваемая на перемагничивание.

Вихревые токи (токи Фуко) возникают в любом электропроводящем материале под воздействием переменного магнитного поля. Трансформаторный сердечник, являющийся проводником, не является исключением.

Для уменьшения влияния вихревых токов, магнитопроводы трансформаторов обычно изготавливают не цельными изделиями, а набираются из тонких пластин специальной электротехнической стали. Каждая пластина перед сборкой покрывается электроизоляционным лаком.

Такая технология позволяет избежать возникновения глобальных вихревых токов по всей толщине сердечника, что значительно снижает потери энергии и соответственно, нагрев магнитопровода.

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОКОВ ФУКО

Для того чтобы оценить масштабы энергии, которая может выделяться при протекании вихревых токов, полезно вспомнить принцип работы индукционных плавильных печей. В ёмкость печи, выполненную из огнеупорной керамики, помещают лом стали, чугуна или железную руду.

Плавильная ёмкость окружена мощной спиральной обмоткой, по которой пропускается ток высокой частоты. Содержимое ёмкости в данном случае играет роль магнитного сердечника.

Под воздействием возникающих вихревых токов происходит интенсивный разогрев и расплавление загруженного железосодержащего материала. Электроплавильное производство относится к одному из самых энергоёмких.

Потери на перемагничивание обусловлены следующими факторами:

1. Макроструктура магнитных материалов имеет зернистый характер. Образование структурных зёрен происходит на стадии застывания расплавленного металлического сплава вследствие возникновения множества очагов кристаллизации.

2. В результате образуются зёрна структуры, которые представляют собой монокристаллические образования — домены. Каждый домен магнитного материала имеет некоторое результирующее направление вектора магнитной индукции.

При отсутствии внешнего магнитного поля векторы индукции доменов направлены хаотически. Но если поместить такой материал в магнитное поле, векторы доменов становятся однонаправленными.

Применительно к процессу трансформации происходит следующее. Ток первичной обмотки создаёт в сердечнике магнитное поле, направление индукции которого меняется с частотой 50 герц (при подключении к обычной электросети).

С такой же частотой происходит переориентация векторов магнитной индукции доменов магнитопровода. Энергия, затрачиваемая на циклическое перемагничивание, выделяется в виде тепла, нагреваемого сердечник.

Энергию, затраченную на перемагничивание сердечника, называют также потерями на гистерезис. Величина этих потерь зависит от свойств материала трансформаторного сердечника, а если более конкретно, от вида их кривой намагничивания — петли гистерезиса.

Наименьшими потерями характеризуются магнитомягкие материалы — электротехническая сталь и пермаллой, которые и используются при изготовлении трансформаторных магнитопроводов.

ВИДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

В зависимости от специфических функций, выполняемых трансформаторами, они подразделяются на несколько основных типов:

• силовые, предназначенные для трансформации мощности;
• измерительные, к которым относятся трансформаторы тока и напряжения;
• разделительные, служащие для разделения электрических цепей.

Силовые трансформаторы используются на электрических станциях, в распределительных сетях и в точках потребления электроэнергии. Основная их функция — трансформирование передаваемой электрической энергии с одной ступени напряжения в другую.

Смысл смены ступеней напряжения заключается в том, что выработка, транспортировка и потребление электрической энергии происходит на разных уровнях напряжения.

Мощные турбогенераторы электрических станций вырабатывают электроэнергию напряжением 20 кВ. Передача энергии на большие расстояния осуществляется по воздушным линиям (ЛЭП), имеющим напряжение сотни киловольт — 110, 220, 500 кВ.

Более высокое напряжение (750 и 1150 кВ) применяется реже ввиду дороговизны оборудования и ряда технических сложностей. Повышение напряжения транспортировки электроэнергии позволяет снизить её потери.

Потребляется же большая часть электричества с напряжением 0,4 кВ. Максимальное напряжение конечных электрических устройств составляет не более нескольких киловольт. К таким устройствам относятся высоковольтные приводные двигатели мощных производственных механизмов, тяговые двигатели электровозов, питающихся от контактных электрических сетей.

Таким образом, электрическая энергия на своём пути от её производства до поступления к конечному потребителю несколько раз изменяет уровень напряжения. Эту работу выполняют силовые трансформаторы, установленные на электрических станциях и подстанциях распределительных сетей.

Измерительные трансформаторы используются в цепях измерения, защиты и контроля. Устройства этого типа осуществляют преобразование первичных значений тока и напряжения в пропорциональные им вторичные величины, необходимые для работы измерительных приборов, устройств защиты и автоматики.

Преобразование токовых величин осуществляется трансформаторами тока, для контроля уровня напряжения служат трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы относятся к средствам измерений и подлежат периодической метрологической поверке, так же как все измерительные приборы.

Разделительные трансформаторы используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить гальваническую развязку между отдельными участками электросетей.

Необходимость такого разделения может диктоваться требованиями электробезопасности. Например, таким способом осуществляется питание некоторых видов медицинского оборудования. В данном случае используется одно из основных свойств, присущих трансформатору — отсутствие гальванической связи между его обмотками.

  *  *  *

© 2014-2023 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Конструкция трансформатора, типы, принцип работы и использование

— Реклама —

Что такое трансформатор

Трансформатор — это статическое устройство, которое передает электроэнергию между двумя цепями переменного тока без изменения частоты. Напряжение цепи может быть уменьшено или увеличено в соответствии с текущим соотношением. Это называется повышением (повышением) напряжения и его понижением (уменьшением).

Трансформатор

Трансформатор представляет собой пассивное устройство, работающее на принципах электромагнитной индукции, используемой на входе для повышения напряжения и понижения выходного напряжения на внешнем выводе.

Трансформатор Конструкция

Трансформатор состоит из трех компонентов:

• Железный сердечник
• Первичная обмотка
• Вторичная обмотка

Core

– Реклама –

Сердечник трансформатора прямоугольной формы, многослойный. При строительстве трансформатора он должен быть спроектирован таким образом, чтобы при работе трансформатора было меньше потерь в сердечнике. Потери в сердечнике и потери в стали представляют собой комбинацию всех потерь, происходящих внутри сердечника.

Сердечник пропускает через себя переменный поток. Это может привести к потерям энергии в сердечнике из-за гистерезисных потерь. Таким образом, вы должны выбрать высококачественную кремниевую сталь с низкими потерями на гистерезис для изготовления сердечника трансформатора. Эта сталь называется сердечником из мягкой стали трансформатора.

Переменный поток создает определенные токи, известные как вихревые токи. Эти токи потребляют электрическую энергию и вызывают определенные потери, известные под названием потерь на вихревые токи трансформатора. Сердцевина должна быть изготовлена ​​в виде группы пластин. Эти последовательные пластины электрически изолированы для уменьшения вихревых токов. Изоляционный слой состоит из лака, обладающего высокой устойчивостью к вихревым токам.

Обмотки

Трансформатор имеет две обмотки: первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка подключена к входной клемме и отвечает за создание ЭДС самоиндукции. Вторичная обмотка подключена к выходной нагрузке. Эти обмотки размещены на сердечнике и электрически изолированы друг от друга и сердечника для правильного функционирования и уменьшения потерь.

Эти катушки имеют разное количество витков по сравнению друг с другом. Первичная обмотка трансформатора имеет Н 1 витков. Точно так же вторичная обмотка трансформатора имеет Н 2 витков. В зависимости от режима работы трансформатора N1< N2, N1> N2 и N1= N2.

Типы конструкции трансформатора

Существуют две конструкции трансформаторов в зависимости от размещения сердечника и катушек при конструкции трансформатора.

Конструкция с сердечником

Первичная обмотка закреплена на одном конце железного сердечника, а вторичная обмотка размещена на другом конце. Каждая из катушек разделена на равные части и размещена на двух концах железного сердечника. Обе обмотки охватывают весь сердечник.

Хотя первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга, обе они соединены последовательно в конструкции сердечника.

Это увеличивает среднюю длину сердечника и обеспечивает хорошую магнитную связь между обеими обмотками. Магнитный поток движется по непрерывному пути и создает ЭДС.

Конструкция трансформатора с сердечником подходит для высоковольтных трансформаторов. Они распространены среди обоих типов конструкций и легко ремонтируются благодаря простоте устройства, в случае каких-либо повреждений.

Оболочечная конструкция

Оболочечная конструкция позволяет сердечнику окружать первичную и вторичную обмотки. Железный сердечник имеет три грани: левую, центральную и правую. Первичная и вторичная катушки закреплены на центральной поверхности железного сердечника. Сердечник охватывает обе обмотки, а средняя длина сердечника меньше.

Несмотря на электрическую изоляцию друг от друга, первичная и вторичная катушки генерируют разные напряжения V1 и V2. Это распределяет магнитный поток на две части. Кожуховая конструкция Трансформатора пригодна для низковольтных трансформаторов, но ее трудно ремонтировать из-за сложности их устройства, в случае повреждения.

Принцип работы трансформатора 

Трансформатор состоит из сердечника с общими входной и выходной сторонами. В этот сердечник встроены две индуктивные обмотки, которые электрически изолированы друг от друга. Входная катушка, на которую подается электрическое напряжение, называется первичной обмоткой. Выходная катушка, с которой снимается электрическое напряжение, называется вторичной обмоткой.

Вы можете посмотреть подробное видео о том, как работает трансформатор.

Конструкция трансформатора и обмотка

Когда входное переменное напряжение V1 подается на первичную обмотку трансформатора, он генерирует переменный ток I1. В сердечнике создается переменная электродвижущая сила ЭДС e1.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея,

Электродвижущая сила ЭДС e1 проходит через первичную катушку.

Где,

• ЭДС является производной электромагнитного потока первого порядка по времени.
• e1= Электродвижущая сила
• N 1 = количество витков в первичной обмотке

ЭДС электромагнитного потока e1 косвенно равна и противоположна входному переменному напряжению V1.

Если предположить, что поток рассеяния пренебрежимо мал и потерь в трансформаторе нет.

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея во вторичной катушке создается ЭДС e2 ЭДС.

Электродвижущая сила ЭДС e2 проходит через вторичную обмотку.

Где,

• ЭДС является производной электромагнитного потока первого порядка по времени.
• e2= Электродвижущая сила
• N 2 = Количество витков во вторичной обмотке

По законам Фарадея ЭДС e 1 является электродвижущей силой самоиндукции, а ЭДС e2 является электродвижущей силой взаимного индуцирования.

Передача энергии происходит через первичную обмотку во вторичную с взаимной индукцией. Вторичная обмотка замыкается через нагрузку по току I2. протекает по цепи.

В зависимости от количества витков первичной и вторичной обмотки мы можем разработать повышающий или понижающий трансформатор.

Повышающий и понижающий трансформаторы

Повышающий трансформатор

Если 

N 1 < n 2

E 1 < E2

. Спетический трансформатор определяется как устройство, которое получает электрическое переменное напряжение и конвертирует его в высший объем. Это трансформатор, у которого во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной. Используется на входном терминале линии передачи.

Понижающий трансформатор

Если 

n 1 > N 2

E 1 > E 2

. Снатовый преобразование дефект. переменное напряжение и преобразует его в более низкое напряжение. Это трансформатор, у которого в первичной обмотке больше витков, чем во вторичной. Используется на выходном терминале линии передачи.

Изолирующий трансформатор

N 1 = N 2

Это называется изолирующим трансформатором, в котором количество витков в первичной и вторичной обмотках одинаково. Это означает, что индуцированные значения напряжения и тока для первичной и вторичной катушек равны. Этот тип трансформатора используется для обеспечения гальванической развязки, снижения шума и защиты от поражения электрическим током между проводниками и землей.

Проектирование трансформатора

Уравнение ЭДС трансформатора

Уравнение ЭДС трансформатора важно для проектирования повышающей или понижающей конфигурации.

Переменное напряжение синусоидальной формы подается на вход через первичную обмотку. В соответствии с работой трансформатора переменное напряжение создает поток в железном сердечнике. Этот переменный поток изменяется синусоидально через трансформатор.

Уравнение переменного потока в железном сердечнике трансформатора

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС e 1 является самоиндукцией, а ЭДС e2 – взаимно индуцированной.

Самоиндуцированная EMF E 1 Первичной обмотки дается

, поставив значения уравнения 1 в уравнении 2

Дифференцирование по отношению к T

.

Путем сравнения уравнений i и iii , можно сделать вывод, что ЭДС самоиндукции e 1 отстает от электрического потока на 900. На

по уравнению IV,

ЭМФ E 1 в первичной обмотке дается:

Аналогично, взаимоизмеримый EMF E 2

Аналогично, индуцированная EMF E 2

.0008 во вторичной обмотке определяется как:

Где f — частота питания, а m — максимальный поток.

Эти уравнения (уравнения vi и vii) известны как уравнения ЭДС трансформатора .

Плотность потока ( B M )

Максимальная плотность потока B M в поперечном сечении выражена в Теслах .

Катушка с большим количеством витков будет иметь обмотку с более высоким напряжением, а катушка с меньшим количеством витков будет иметь обмотку с меньшим напряжением.

Коэффициент трансформации (K)

Коэффициент трансформации (K) является решающим фактором при конструировании трансформатора при проектировании повышающего и понижающего трансформатора.

Рассмотрение уравнений ЭДС трансформатора с помощью (уравнения vi и vii),

Разделение уравнения vii на уравнение vi,

Этот коэффициент известен как коэффициент трансформации (K).

Если считать первичное и вторичное падение напряжения равным 0,

V1= E1 — уравнение viii

V2= E2 — уравнение ix

= V2/V1

Если считать, что потери трансформатора равны 0,

V1I1= V2I2 — уравнение x

Преобразование уравнения x,

K = I1/I2 = V2/V1 

Формула коэффициента трансформации принимает вид

K = N2/N1 = E2/E1 = V2/V1 = I1/I2

, 

N1 < N2

K > 1

Step-down Transformers , 

N1 > N2

K < 1

Isolation Transformers , 

N1 = N2

K = 1

Идеальные и практичные трансформаторы

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор — это теоретический трансформатор, в котором отсутствуют потери. Описанный выше трансформатор является идеальным трансформатором, в котором отсутствуют потери в сердечнике по обе стороны линии передачи. Но в системах реального времени идеального преобразователя не существует. Вместо этого используется практичный трансформатор с потерями.

Практический трансформатор 

В практическом трансформаторе первичная и вторичная обмотки не идеальны, так как они имеют малое сопротивление. Это приводит к некоторым потерям мощности в обмотках, эти потери известны как потери в меди.

Переменный поток создает определенные токи внутри трансформатора, известные как вихревые токи. Потери на вихревые токи и потери на гистерезис вместе составляют потери в сердечнике. Кроме того, было замечено, что вблизи обмоток происходит утечка электрического потока.

Сравнение идеального трансформатора и практичного трансформатора

Потери в сердечнике и меди трансформатора с любыми другими утечками как таковые составляют практический трансформатор. Регулировка напряжения Практического Трансформатора никогда не составляет 0%, а эффективность колеблется между 93-97%.

В идеальном трансформаторе отсутствует сопротивление первичной и вторичной обмоток. Отсутствие сопротивления не вызывает падения напряжения или потери мощности. Утечки электрического потока вблизи обмоток в идеальном трансформаторе отсутствуют. Кроме того, в обмотках отсутствуют вихревые токи и потери на гистерезис.

Следовательно, идеальный трансформатор не имеет медных потерь и потерь в сердечнике, а также утечки электрического потока. Регулировка напряжения идеального трансформатора составляет 0%, а эффективность составляет 100%. Но это невозможно построить и существует в гипотетических экспериментах.

Использование трансформаторов

Вход и выход линии электропередачи

В традиционной энергосистеме входное напряжение обычно составляет 11 кВ/22 кВ. Он проходит через повышающий трансформатор для создания уровня напряжения 220 кВ/400 кВ. Трансформатор

Использование высокого напряжения

для запуска цепи или переключения между двумя системами повышает эффективность и снижает потери в линии. Когда схема выполняет свою работу, можно обнаружить, что на выходе традиционной системы питания используется понижающий трансформатор. В конце линии электропередачи рабочее напряжение снова снижается до 11 кВ/22 кВ.

Распределение мощности

Во время распределения мощности трансформаторы преобразуют линейное напряжение 400 В в фазное напряжение 230 В.

Снижение потерь мощности

уровень напряжения. Это уменьшает ток, протекающий по цепи. Уменьшение протекающего тока приводит к уменьшению потерь мощности Loss=I ² R  в линии передачи.

Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их в разделе комментариев ниже.

---

 

Что такое трансформатор? Конструкция, работа, типы и использование

Содержание

Что такое трансформатор?

• Как следует из названия, электрический трансформатор передает электроэнергию от одной электрической цепи к другой электрической цепи. Это не меняет значение силы.
• A Трансформатор только повышает или понижает уровень напряжения или тока.
• Трансформатор не изменяет частоту цепи во время работы.
• Трансформатор работает по электрическому принципу, т.е. по принципу взаимной индукции.
• Трансформатор работает, когда обе цепи действуют за счет взаимной индукции.
• Трансформатор не может повышать или понижать уровень постоянного напряжения или постоянного тока.
• A Трансформатор только повышает или понижает уровень переменного напряжения или переменного тока.
• Трансформатор не изменяет значение потока.
• Трансформатор не работает от постоянного напряжения.

Без трансформаторов электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, вероятно, не хватило бы для электроснабжения города. Только представьте, что трансформаторов нет. Как вы думаете, сколько электростанций нужно построить, чтобы обеспечить электричеством город? Установить электростанцию ​​не так-то просто. Это дорого.

Многочисленные электростанции должны быть установлены, чтобы иметь достаточную мощность. Трансформаторы помогают, усиливая выход трансформатора (повышая или понижая уровень напряжения или тока).

Когда количество витков вторичной обмотки больше, чем у первичной обмотки, такой трансформатор называется повышающим трансформатором.

Аналогичным образом, когда количество витков первичной обмотки больше, чем у вторичного трансформатора, такой трансформатор называется понижающим трансформатором.

Конструкция трансформатора (части трансформатора)
Части трансформатора

1	Клапан масляного фильтра 905:30	17	Клапан слива масла
2	Консерватор	18	Подъемный патрон
3	Реле Бухгольца	19	Пробка
4	Клапан масляного фильтра	20	Фундаментный болт
5	Клапан сброса давления	21	Клемма заземления
6	Ввод высоковольтный	22	Основание на салазках
7	Ввод низковольтный	23	Катушка
8	Проушина для подвески	24	Прижимная пластина катушки
9	B C T Терминал	25	Ядро
10	Бак	26	Клеммная коробка для защитных устройств
11	Обесточенный переключатель ответвлений	27	Заводская табличка
12	Ручка переключателя ответвлений	28	Циферблатный термометр
13	Крепление для сердечника и катушки	29	Радиатор
14	Подъемный крюк для сердечника и рулона	30	Люк
15	Торцевая рама	31	Подъемный крюк
16	Болт крепления катушки	32	Индикатор уровня масла циферблатного типа

• Связанный пост: Открытые соединения треугольником трансформаторов

Принцип работы трансформатора

Трансформатор представляет собой статическое устройство (и не содержит вращающихся частей, следовательно, нет потерь на трение), которое преобразует электрическую мощность из одной цепи в другую без изменения ее частоты. Это повышает (или понижает) уровень переменного напряжения и тока.

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции двух катушек или по закону Фарадея об электромагнитной индукции. Когда ток в первичной обмотке изменяется, поток, связанный со вторичной обмоткой, также изменяется. Следовательно, во вторичной катушке индуцируется ЭДС из-за закона электромагнитной индукции Фарадея.

Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм) и, во-вторых, что изменяющееся магнитное поле внутри катушки с проводом индуцирует напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция). ). Изменение тока в первичной обмотке изменяет создаваемый магнитный поток. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

Простой трансформатор имеет сердечник из мягкого железа или кремнистой стали и обмотки, размещенные на нем (железный сердечник). И сердечник, и обмотки изолированы друг от друга. Обмотка, подключенная к основному источнику питания, называется первичной, а обмотка, подключенная к цепи нагрузки, называется вторичной.

Обмотка (катушка), подключенная к более высокому напряжению, называется обмоткой высокого напряжения, а обмотка, подключенная к низкому напряжению, называется обмоткой низкого напряжения. В случае повышающего трансформатора первичная обмотка (обмотка) является обмоткой низкого напряжения, число витков вторичной обмотки больше, чем у первичной. Наоборот для понижающего трансформатора.

Как объяснялось ранее, ЭДС индуцируется только изменением величины потока.

Когда первичная обмотка подключена к сети переменного тока, через нее протекает ток. Поскольку обмотка связана с сердечником, ток, протекающий через обмотку, будет создавать переменный поток в сердечнике. ЭДС индуцируется во вторичной обмотке, поскольку переменный поток связывает две обмотки. Частота ЭДС индукции такая же, как у потока или подаваемого напряжения.

При этом (изменение потока) энергия передается от первичной катушки к вторичной посредством электромагнитной индукции без изменения частоты напряжения, подаваемого на трансформатор. Во время процесса в первичной обмотке создается ЭДС самоиндукции, противодействующая приложенному напряжению. ЭДС самоиндукции известна как обратная ЭДС.

Идеальный трансформатор и практический трансформатор

В нашем предыдущем посте мы обсудили идеальный трансформатор с векторными и принципиальными схемами и подробным сравнением с практическими трансформаторами. Имейте в виду, что идеальный трансформатор вообще не имеет потерь, т.е. входная мощность трансформатора равна выходной мощности. Кроме того, следует отметить, что идеальный трансформатор – это воображаемое (теоретическое понятие), которого в реальной жизни не существует.

Похожие сообщения:

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

Эквивалентная схема трансформатора

В нашей пояснительной статье об эквивалентной схеме электрического трансформатора, которая представляет собой графическое представление схемы трансформатора, в которой сопротивление и реактивное сопротивление рассеяния считаются внешними по отношению к обмотке. Точную эквивалентную схему трансформатора можно назвать первичной или вторичной стороной.

Уравнение ЭДС трансформатора

Величина ЭДС индукции  (или напряжения) в трансформаторе можно найти с помощью  уравнения ЭДС трансформатора . Когда источник переменного тока (AC) подается на первичную обмотку трансформатора, который известен как ток намагничивания , он создает переменный поток в сердечнике трансформатора.

Потери в трансформаторе

В отличие от идеального трансформатора, реальный и практичный трансформатор имеет некоторые потери, такие как омические потери, потери магнитного потока, потери в меди и сердечнике, а энергия рассеивается в обмотках, сердечнике и окружающих конструкциях. Большие трансформаторы, как правило, более эффективны, а распределительные трансформаторы обычно работают лучше, чем 9.8%.

КПД трансформатора

При определенном коэффициенте мощности и нагрузке КПД трансформатора и КПД в течение всего дня можно найти, разделив его мощность на вход (аналогично другим электрическим машинам, например, двигателям, генераторам и т.  д.). Но значения Input и Output должны быть одинаковыми в единицах (то есть в ваттах, киловаттах, мегаваттах и ​​т. д.).

Типы трансформаторов

Существуют различные типы трансформаторов в зависимости от их использования, дизайна и конструкции, как показано ниже.

Типы трансформаторов на основе фаз

1. Однофазный трансформатор
2. Трехфазный трансформатор

Типы трансформаторов на основе конструкции сердечника

• Трансформатор с сердечником
• Трансформатор кожухового типа
• Трансформатор ягодного типа

Типы трансформаторов на базе сердечника

• Трансформатор с воздушным сердечником
• Трансформатор с ферромагнитным/железным сердечником

Типы трансформаторов в зависимости от их использования

• Большой силовой трансформатор
• Распределительный трансформатор
• Малый силовой трансформатор
• Трансформатор освещения вывесок
• Трансформатор управления и сигнализации
• Трансформатор газоразрядной лампы
• Трансформатор звонка
• Приборный трансформатор
• Трансформатор постоянного тока
Трансформатор серии
• для уличного освещения

Связанная запись: Разница между силовыми и распределительными трансформаторами?

Типы трансформаторов на основе изоляции и охлаждения

• Трансформатор сухого или воздушного охлаждения
• Сухой тип с воздушным охлаждением
• Погружение в масло, самоохлаждение (OISC) или ONAN (натуральное масло, естественное воздушное охлаждение)
• Погружение в масло, комбинация самоохлаждения и воздушной продувки (ONAN)
• Маслопогруженный, с водяным охлаждением (OW)
• Погружение в масло, принудительное масляное охлаждение
• Маслопогруженный, комбинация самоохлаждения и водяного охлаждения (ONAN+OW)
• Масляное принудительное охлаждение с принудительным воздушным охлаждением (OFAC)
• Принудительное масляное охлаждение с водяным охлаждением (FOWC)
• Масло с принудительным охлаждением, самоохлаждение (OFAN)

Типы измерительных трансформаторов

• Трансформатор тока
• Трансформатор напряжения
• Трансформатор постоянного тока
• Трансформатор с вращающимся сердечником или индукционный регулятор
• Автотрансформатор

Связанная статья: Защита силового трансформатора и неисправности

Ограничение трансформатора

Чтобы понять основные моменты, мы должны обсудить некоторые основные термины, связанные с работой трансформатора. Итак, давайте ненадолго вернемся к основам.

Трансформатор представляет собой машину переменного тока, которая повышает или понижает переменное напряжение или ток. Однако трансформатор, являющийся машиной переменного тока, не может повышать или понижать постоянное напряжение или постоянный ток. Хотя это звучит немного странно. Вы можете подумать: «Так разве там нет трансформаторов постоянного тока?»

Чтобы ответить на два вопроса, есть или нет трансформаторы постоянного тока, и понять, «почему трансформатор не может повышать или понижать напряжение постоянного тока», необходимо знать, как электрический ток и магнитное поле взаимодействуют друг с другом при работе трансформатора.

Related Posts:

• Техническое обслуживание трансформатора – Техническое обслуживание, диагностика и мониторинг силовых трансформаторов
• Какой трансформатор более эффективен при работе на частоте 50 Гц или 60 Гц?
• Можно ли использовать трансформатор 50 Гц на частоте 5 Гц или 500 Гц?

Правило правой руки Флеминга

Оно гласит, что «если большой, указательный и средний пальцы удерживаются таким образом, что они взаимно перпендикулярны друг другу (составляет 90 ° углов), то указательный палец указывает направление поля, большой палец указывает направление движения проводника, а средний палец указывает направление индуцированного тока (от ЭДС).

Почему трансформаторы не могут повышать или понижать напряжение или ток постоянного тока?

Трансформатор не может повышать или понижать напряжение постоянного тока. Не рекомендуется подключать источник постоянного тока к трансформатору, потому что, если к обмотке (первичной обмотке) трансформатора приложено номинальное постоянное напряжение, поток, создаваемый в трансформаторе, не изменится по своей величине, а останется прежним и как В результате ЭДС не будет индуцироваться во вторичной обмотке, кроме как в момент включения, поэтому трансформатор может начать дымить и гореть, потому что;

В случае питания постоянным током Частота равна нулю . Когда вы прикладываете напряжение к чисто индуктивной цепи, то согласно

X _L = 2 π f L

Где:

• X _L = индуктивное реактивное сопротивление
• L = Индуктивность
• f = Частота

, если мы положим частоту = 0, то общее X _L (индуктивное сопротивление) также будет равно нулю.

Теперь перейдем к току, I = V / R (а в случае индуктивной цепи I = V / X _Л )   …. Основной закон Ома

Если мы установим индуктивное сопротивление равным 0, то ток будет бесконечным (короткое замыкание)…

Итак, если мы подадим постоянное напряжение на чисто индуктивную цепь, цепь может начать дымить и гореть.

Таким образом, трансформаторы не способны повышать или понижать напряжение постоянного тока. Также в таких случаях не будет ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, что возможно только при изменяющемся потокосцеплении для противодействия приложенному напряжению. Сопротивление первичной обмотки низкое, поэтому протекание через нее сильного тока приведет к перегоранию первичной обмотки из-за чрезмерного нагрева, выделяемого током.

Читайте также: При каких условиях питание постоянного тока безопасно подается на первичную обмотку трансформатора?

Использование и применение трансформатора

Использование и применение трансформатора уже обсуждалось в этом предыдущем посте.