Устройство трансформатора | Схема трансформатора
Магнитопровод. Трансформаторы могут быть трех видов: стержневые, броневые и тороидальные, принадлежность к одной из групп определяет конфигурация магнитопровода.
На рис. 1а изображен стержневой трансформатор. Стержни магнитопровода 1 охватывают обмотки 2. В броневом трансформаторе, который изображен на рис. 1б, наоборот, обмотки 2 частично охвачены магнитопроводом 1, который как бы служит броней обмоткам. Обмотки в трансформаторе тороидального типа (рис. 1в) равномерно распределены по окружности магнитопровода 1.
Рис. 1. Устройство стержневого (а), броневого (б) и тороидального (в) трансформаторов
Трансформаторы, имеющие среднюю и большую мощность, как правило, изготавливают стержневыми. Их конструкция наиболее простая, что облегчает процессы осуществления изоляции и ремонтные работы на обмотках.
Их плюсами можно назвать лучшее охлаждение, поэтому обмоточных проводов расходуется меньше. Маломощные однофазные трансформаторы изготавливают броневого или тороидального типа, их вес и стоимость меньше, по сравнению со стержневыми, так как уменьшается число катушек и упрощается их изготовление и сборка. Тяговые трансформаторы, в которых регулировка осуществляется на той стороне, где сопротивление меньше, делают стержневыми, если же регулировка осуществляется на стороне большего напряжения — броневыми.
Для изготовления магнитопроводов трансформаторов используется листовая электротехническая сталь с целью уменьшения потерь, вызываемых вихревыми токами (рис. 2). Берут лист, толщина которого не превышает 0,35-0,5 мм.
Рис. 2. Магнитопроводы однофазного тягового (а) и силового трехфазного (б) трансформаторов: 1 — стержень; 2 — ярмовые балки; 3 — стяжные шпильки; 4 — основание для установки катушек; 5 — ярмо
В основном, используют горячекатаную сталь с большим содержанием кремния, также может использоваться холоднокатаная сталь.
Листы изолируются с использованием лака или тонкой бумаги. У среднемощного трансформатора стержни магнитопровода могут иметь сечение в виде квадрата или креста, у самых мощных сечение ступенчатое, почти круглой формы (рис. 3, а). Такое сечение позволяет сделать периметр стержня минимальным при заданной величине площади поперечного сечения, это дает возможность уменьшить длину витков обмоток и, соответственно, минимизировать расход обмоточных проводов. В наиболее мощных трансформаторах делают каналы между стальными пакетами, из которых состоят стержни.
Ширина таких каналов варьируется в пределах 5—6 мм, в них происходит циркуляция охлаждающего масла. Сечение ярма, соединяющего стержни, обычно имеет прямоугольную форму, а его площадь должна быть на 10—15% больше, чем площадь сечения стержней. Благодаря этому сталь нагревается меньше, минимизируются потери мощности.
Собирается магнитопровод для силовых трансформаторов из листов, имеющих прямоугольную форму.
Ярмо и стержни сочленяются так, чтобы их листы перекрывались внахлест. Для этого листы смежных слоев сердечника собирают таким образом (рис. 3, б, г): листами ярма 3, 4 и стержней 1, 3 последующих слоев перекрываются стыки в соответствующих листах слоя предыдущего. Тем самым в местах сочленения магнитное сопротивление значительно снижается. Финишная сборка магнитопровода осуществляется после того, как катушки установлены на стержни (рис. 3 в).
В маломощных устройствах сборочный процесс магнитопроводов производится из штампованных стальных листов, имеющих Ш- и П-образную форму, либо берут штампованные кольца (рис. 4 а—в).
Широко распространены и магнитопроводы (рис. 4, г—ж), навивка которых осуществляется узкой лентой из электротехнической стали (холоднокатаной) либо из сплавов железа и никеля.
Обе обмотки, первичная и вторичная, с целью улучшить магнитную связь, располагают на самом малом допустимом расстоянии друг от друга, при этом на каждый стержень магнитопровода ставят одну или две обмотки 2 и 3.
Рис. 3 Формы поперечного сечения (а) и последовательность сборки магнитопровода (б — г)
Рис. 4. Сердечники однофазных трансформаторов малой мощности, собранные из штампованных листов (о, б), колец (в) и стальной ленты (г—ж)
Обмотки размещаются концентрически одна сверху другой (рис. 5, а). Возможно и выполнение обмоток 2 и 3 как перемежающихся секций из дисков — катушек (рис. 5, б). Для первого случая обмотки именуются концентрическими, во втором варианте — чередующимися (дисковыми). В основном, в силовых трансформаторах применяются концентрические обмотки, ближе к стержням расположена низковольная обмотка, которой требуется меньшая изоляция от магнитопровода трансформатора, высоковольтная обмотка расположена снаружи.
Бывает и так, что в трансформаторах броневого вида применяются дисковые обмотки. Тогда по краям стержня ставят катушки от низковольтной обмотки.
Соединяться отдельные катушки могут последовательно или параллельно. В трансформаторах ЭПС у вторичной обмотки имеется несколько выводов, служащих для изменения напряжения, которое подается к тяговым двигателям, тогда на каждый стержень ставятся по три концентрические обмотки (рис. 5, в). Нерегулируемую часть 4 обмотки вторичной размещают ближе к стержню, а в центре размещают первичную обмотку 5 большего напряжения, над ней располагается регулируемая часть 6 вторичной обмотки. Так как регулируемая часть данной обмотки размещена снаружи, выполнение выводов от ее витков значительно упрощается.
В трансформаторах небольшой мощности применяют многослойные обмотки, провод имеет сечение круглой формы, изоляция может быть эмалевой или хлопчатобумажной. Провод накручивают на каркас, сделанный из электрокартона. Изоляция слоев производится прокладками, сделанными из специальной бумаги, также используется пропитанная лаком ткань.
Рис.
5. Расположение концентрических (а), дисковых (б) и концентрических трехслойных (в) обмоток трансформатора
В мощных трансформаторах, стоящих на ЭПС, тяговых подстанциях и т.п., применяют обмотки спиральные непрерывные (рис. 6, а) и параллельные винтовые (рис. 6, б), характеризующиеся высокой надежностью и большой механической прочностью. Непрерывная обмотка в виде спирали служит первичной (высокого напряжения) и регулируемой частью вторичной обмотки (низкого напряжения). Составляет такую обмотку ряд плоских катушек, имеющих один и тот же размер и соединенных последовательно между собой. При этом расположены они одна над другой. Разделяют их прокладки и рейки, сделанные из электрокартона. Этими деталями образованы каналы (горизонтальные и вертикальные), по каналам идет масло (охлаждающая жидкость).
Чтобы повысить электрическую прочность при воздействиях атмосферного напряжения, первые и последние пары катушек первичной (высоковольтной) обмотки изготавливают с усиленной изоляцией.
Фактор усиленной изоляции ухудшает охлаждение. Чтобы избежать этого, провода этих катушек должны иметь площадь сечения больше, чем у иных катушек высоковольтной обмотки (первичной).
Винтовую параллельную обмотку применяют как нерегулируемую часть вторичной обмотки. Витки этой обмотки наматывают в направлении оси аналогично винтовой резьбе. Обмотка делается из определенного числа параллельных проводов, сечением прямоугольной формы. Эти провода друг к другу прилегают в радиальном направлении. Разделяют отдельные витки и целые группы проводов каналы с циркулирующей по ним охлаждающей жидкостью.
Рис. 6. Непрерывная спиральная (а) и винтовая (б) обмотки мощных трансформаторов электрического подвижного состава: 1 — выводы; 2,6 — каналы для прохода охлаждающей жидкости; 3 — катушки; 4 — опорные кольца; 5 — рейки; 7 — бакелитовый цилиндр; 8 — проводники обмотки
Рис.
7. Устройство трансформаторов общего назначения (а) и тягового (б) с масляным охлаждением: 1— термометр; 2 — выводы обмотки высшего напряжения; 3—выводы обмотки низшего напряжения; 4, 6 — пробки для заливки масла; 5 — масломерное стекло; 7 — расширитель; 8 — сердечник; 9, 10 — обмотки высшего и низшего напряжений; 11 — пробка для спуска масла; 12 —бак для охлаждения масла; 13 — трубы для охлаждения масла; 14 — теплообменник; 15 — воздуховоды; 16, 18 — стойки для установки переключателя выводов трансформатора; 17 — заводской щиток; 19 — насос для циркуляции масла; 20 — опорные балки
Количество параллельных проводов зависит от величины тока, который будет проходить по обмотке.
Охлаждающая система. Применяемый способ охлаждения трансформатора определяет его номинальная мощность. Чем она больше, тем интенсивнее должно производиться охлаждение трансформатора.
В трансформаторах небольшой мощности обычно применяют естественное охлаждение воздухом, называются такие устройства «сухими».
Тепло от нагреваемых поверхностей магнитопровода и обмоток в них отводится прямо в окружающий воздух. Иногда маломощные трансформаторы находятся в корпусе, который заполняют термореактивными компаундами, основа которых – эпоксидные смолы либо подобные материалы.
В трансформаторах, мощность которых средняя или большая, сердечник и обмотки полностью погружены в бак с минеральным маслом (трансформаторным), его подвергают тщательной очистке (рис. 7, а). Такой способ теплоотвода называется естественное масляное охлаждение. Трансформаторному маслу свойственна более высокая теплопроводность, чем воздуху, оно лучше отводит тепло к стенкам бака от сердечника и обмоток. Площадь охлаждения у бака больше, нежели у трансформатора. А еще погружение трансформатора в бак, заполненный маслом, позволяет повысить электрическую прочность изоляции обмоток и уменьшить ее старение под воздействием атмосферных явлений. Баки для трансформаторов, имеющих мощность 20-30 кВА, изготавливают с гладкими стенками.
Для трансформаторов большей мощности (к примеру, стоящих на тяговых подстанциях), с целью повысить теплоотдачу, площадь охлаждения увеличивают, используя трубчатые баки или баки с ребристыми стенками. Масло, нагревающееся в баке, поднимается вверх, а масло, охлаждающееся в трубах, спускается вниз. Создается естественная циркуляция, которая улучшает охлаждение трансформатора.
На ЭПС переменного тока ставят трансформаторы масляного охлаждения, циркуляция масла в них – принудительная, оно идет через теплообменник, который охлаждается воздухом (рис. 7, б). Подобная система охлаждения позволяет увеличить индукцию в сердечнике, в обмотках – плотность тока, таким образом уменьшают массу и размеры трансформатора. В охлаждающую систему обычно ставят струйное реле, чтобы не дать трансформатору включиться, когда в нем нет циркуляции масла.
При работающем трансформаторе масло нагревается, его объем увеличивается. Когда нагрузка уменьшается, оно остывает, и объем становится прежним.
Из-за этого масляные трансформаторы комплектуют дополнительным баком — это расширитель, который соединен с внутренней частью основного бака. Как только трансформатор нагревается, масло переходит в расширитель. Использование расширителя ведет к уменьшению площади соприкосновения масла с воздухом, уменьшается загрязнение и увлажнение масла.
Когда трансформатор работает, нагретое масло разлагается и загрязняется, поэтому оно требует периодической очистки и замены. Чтобы избежать взрыва и пожара, масляные трансформаторы стоят в огражденных помещениях. Максимум допустимой температуры для обмоток – 105°С, сердечника — 110°С, верхнего слоя масла – 95°С.
Чтобы предотвратить аварийные ситуации, устройства большой и средней мощности оснащают газовыми реле, их ставят прямо в трубопроводе, между расширителем и главным баком. Если взрывоопасные газы, которые образуются при разложении масла, собираются в большом количестве, такое газовое реле выключит трансформатор в автоматическом режиме, предотвращая возможность аварии.
На трансформаторы, мощность которых составляет более 1000 кВА, ставят и выхлопную трубу, закрываемую мембраной из стекла. Большое количество газов выдавит мембрану и выйдет в атмосферу, это исключает деформирование бака.
Трансформаторы многообмоточные. Самое большое распространение имеют однофазные двухобмоточные трансформаторы (рис. 8, а). Если нужно получить от одного трансформатора не одно, а несколько разных напряжений u21, u22, u23 (рис. 8, б), применяются многообмоточные трансформаторы. Их магнитопровод имеет несколько вторичных обмоток, причем все они имеют разное число витков. Например, у тяговых трансформаторов, используемых в электровозах, есть четыре обмотки: одна – высоковольтная первичная и три – низковольтные вторичные. При этом одна (тяговая) должна питать цепи тяговых двигателей через выпрямитель, в то время как вторая обеспечивает питание собственных электропотребителей (цепи вспомогательных машин, освещение, управление и т.
д.), третья предназначена для обеспечения питанием электрических отопительных печей вагонов для пассажиров. Если конструкцией электровоза предусмотрено рекуперативное торможение, то применяется особая вторичная обмотка, которая служит для обеспечения электропитанием возбуждающих обмоток тяговых двигателей, работающих в этом режиме. Есть и такие модели электровозов, в которых питание для всех тяговых двигателей предусмотрено от собственного выпрямителя, при этом трансформатор делается с соответствующим числом вторичных обмоток.
Рис. 8. Схемы двухобмоточного (а) и многообмоточного (б) трансформаторов
Эквивалентная схема трансформатора | HomeElectronics
Все доброго времени суток! При расчете и проектировании трансформатора необходимо учитывать электромагнитные характеристики и особенности его конструкции с тепловыми и геометрическими характеристиками. Поэтому основной задачей при проектировании является анализ указанных свойств и определение оптимальных зависимостей гарантирующих получение требуемо результата.
В прошлой статье я рассмотрел геометрические характеристики трансформатора, в данной статье я расскажу об электромагнитных параметрах.
Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.
Приведенные параметры трансформатора
Для теоретического анализа трансформатора не очень удобно использовать реальные значения основных параметров трансформатора. Для этого используют приведённые параметры, которые характеризуют трансформатор в случае равенства числа витков N первичной w1 и вторичной w2 обмоток. Обычно приведение производится к первичной обмотке. Для перевода реальных параметров к приведённым, используется коэффициент трансформации k равный
Приведение количества витков происходит совместно с реальными значениями основных параметров.
К основным параметрам относятся сопротивления обмоток R, их напряжения U и токи I, а также сопротивление намагничивающего контура, характеризующий сердечник трансформатора.
Обозначение приведённых величин обычно сопровождается верхним штрихом
Смысл приведения заключается в том, что количество витков не влияет на принцип работы трансформатора, но для анализа удобнее использовать одинаковое число витков.
Эквивалентная схема трансформатора
В основе эквивалентной схемы трансформатора лежит факт того, что вторичный ток не создает основной магнитный поток в сердечнике. Так как этому противодействует нагрузочная часть I тока первичной обмотки, имеющая такую же намагничивающую силу, что и ток вторичной обмотки I2 но противоположный по направлению. А основной магнитный поток создается намагничивающей частью I0 тока первичной обмотки.
Ток вторичной обмотки I2 и нагрузочная часть I тока первичной обмотки создают магнитные потоки рассеяния, обозначенные в эквивалентной схеме реактивными сопротивлениями х1 и х2.
Эквивалентная схема трансформатора.
На основе данных принципов строится эквивалентная схема трансформатора или как её ещё называют схема замещения.
Здесь показан трансформатор с одной вторичной обмоткой и имеет следующие обозначения: ZH – сопротивление нагрузки, ZИ – внутреннее сопротивление источника сигнала, ЕИ – ЭДС источника, Е – ЭДС приведенной обмотки, хСi – емкостные сопротивления обмоток трансформатора, ХL – индуктивное сопротивление намагничивающего контура, RC – активное сопротивление намагничивающего контура.
Токи в эквивалентной схеме трансформатора
В соответствие со схемой, намагничивающий ток I0 состоит из двух частей: реактивной I0r, обеспечивающей создание магнитного потока Φ (Φ = I0rw), и активной I0a, влияющей на потери мощности в сердечнике Рс (Рс = I0a2RC).
Тогда имеют место быть следующие соотношения для намагничивающего контура
Из-за нелинейности параметров сердечника трансформатора величинами XL и RC пользоваться неудобно.
Для расчетов используют магнитные характеристики сердечника и зависимости от индукции В следующих параметров: эффективной напряженности намагничивающего поля НЭ (А/м), удельной мощности намагничивания сердечника р0 (Вт/кг) и удельных потерь рi (Вт/кг). Тогда по известному весу сердечника Gc и эффективной длине магнитной силовой линии lЭ, определяем потери в сердечнике PC=piGc и намагничивающую реактивную мощность Р0L=p0Gc
При анализе работы трансформатора удобнее использовать относительными значениями токов, чаще всего относительно тока нагрузки I. Тогда относительные токи будут обозначаться: активная составляющая Ia тока I через ia, реактивная составляющая Ir через ir, ток первичной обмотки I1 через i1, намагничивающий ток I0 через i0 и его составляющие – i0r и i0a.
Они будут определяться следующими выражениями
Преобразовывая предыдущие выражения получим
Так как в большинстве случаев у трансформатора преобладает активная нагрузка Ir≈0, то относительный ток первичной обмотки составит
В случае незначительных потерь в сердечнике i0a<< i0r получим
Сопротивления в эквивалентной схеме трансформатора
Рассмотрим сопротивления обмоток в эквивалентной схеме. В разных типах трансформаторов те или иные виды сопротивлений могут иметь различную значимость. В большинстве случаев основное значение имеют активные сопротивления Ri. Однако у мощных трансформаторов сопротивления рассеяния Xi значительно больше активных. Активное сопротивление обмотки определяется стандартным способом, через удельное сопротивление проводника ρ, количество витков i-й обмотки wi, среднюю длину витка i-й обмотки lwi (м) и сечение проводника i-й обмотки qi (мм2)
В случае трансформаторов повышенных и высоких частот активное сопротивление обмоток начинает расти при увеличение частоты.
Это происходит вследствие поверхностного эффекта (скин-эффекта) и влияния соседних проводников обмоток (эффект-близости). Отражение данных факторов происходит с помощью коэффициента добавочных потерь kr, который я рассматривал в статье о потерях мощности в дросселях.
Вернёмся к реактивным сопротивлениям Xi и Xci. Реактивное сопротивление Xi обусловлено потоками рассеяния и рассчитывается через индуктивность рассеяния Lsi
где ω – круговая частота,
f – частота переменного ток .
В большинстве случаев необходимо знать полную индуктивность рассеяния Ls, приведённую к первичной обмотке. Приблизительно она составляет удвоенную величину индуктивности рассеяния или приведённой вторичной обмотки
где wi – число витков i-й обмотки,
lwi – средняя длина витка i-й обмотки, см,
mф – число стержней, несущих обмотку одной фазы (для СТ mф = 2, для остальных mф = 1),
msi – число секций обмотки, для несекционированной обмотки msi = 1,
h – обмотки (высота стержня без ярма), см,
∆об – толщина межобмоточной изоляции, см,
Cкi – толщина одной катушки, на одну сторону (для БТ Cкi = с, для СТ, ТТ Cкi = с/2), см,
KT – коэффициент трансформации.
Емкости в эквивалентной схеме трансформатора и соответствующие им емкостные сопротивления Xci, объединяют в себе несколько видов: межобмоточную ёмкость Соб, межслоевую емкость Ссл и емкостью С1С между первым слоем намотки и сердечником. Следующие выражения позволят вычислить различные виды емкостей:
— межобмоточная емкость
где εа – диэлектрическая проницаемость вещества между сердечником и первым слоем намотки,
di – диаметр обмоточного провода без изоляции,
lw – средняя длина витка катушки трансформатора,
∆1С – расстояние между стержнем сердечника и ближайшей к нему обмотки,
wi – количество витков провода в i-й обмотке,
nсл i – количество слоев проводников в i-й обмотке.
— межслоевая емкость
— емкость между первым слоем намотки и сердечником
a, b – ширина и толщина стержня сердечника трансформатора.
Для приведения данных емкостей к первичной обмотке необходимо воспользоваться следующими выражениями
Они все объединяются в суммарную эквивалентную емкость Сэ и приводятся к соответствующему входу.
Реактивные параметры Xi, Xci, Lsi и Ci в большинстве случаев являются паразитными и негативно влияют на работу трансформатора. Но на низких частотах (до нескольких кГц) их влияние незначительно и в практических расчетах не учитывается.
Электромагнитная мощность и ЭДС трансформатора
Электромагнитная мощность Р трансформатора является одним из важнейших параметров. Она снимается с зажимов намагничивающего контура эквивалентной схемы и превышает мощность Р2 снимаемую с выхода трансформатора (Р > Р2). Это связано с тем что часть напряжения падает на сопротивлениях вторичной обмотки. Когда падения невысокие, то можно считать, что Р ≈ Р2.
ЭДС трансформатора Е определяется следующим выражением
где kф – коэффициент формы ЭДС,
kС – коэффициент заполнения сердечника материалом,
f – частота переменного тока,
w – количество витков обмотки,
SЭ – эквивалентное сечение сердечника,
Bm – амплитудное значение магнитной индукции в сердечнике.
Выражение ЭДС трансформатора является важнейшим в теории трансформаторов.
Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБОВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ
Эквивалентная схема трансформатора | www.electriceasy.com
В практическом трансформаторе –
(a) Некоторый поток рассеяния присутствует как на первичной, так и на вторичной сторонах. Эта утечка приводит к реактивным сопротивлениям утечки с обеих сторон, которые обозначаются как X 1 и X 2 соответственно.
(b) И первичная, и вторичная обмотки обладают сопротивлением, обозначаемым R 1 и R 2 соответственно. Эти сопротивления вызывают падение напряжения как, I 1 Р 1 и И 2 Р 2 а также потери в меди И 1 2 Р 1 и И 2 4 2 900
(c) Проницаемость сердечника не может быть бесконечной, поэтому необходим некоторый ток намагничивания.
Взаимный поток также вызывает потери в сердечнике в железных частях трансформатора.
Нам нужно учесть все вышеперечисленное, чтобы вывести эквивалентную схему трансформатора.
Сопротивления и реактивные сопротивления трансформатора, описанные выше, можно представить отдельно от обмоток (как показано на рисунке ниже). Следовательно, функцией обмоток после этого будет только преобразование напряжения.
Ток холостого хода I 0 делится на чистую индуктивность X 0 (принимая намагничивающие компоненты I μ ) и неиндукционное сопротивление R 0 (принимая рабочий компонент I w ), которые соединены параллельно через Главная. Значение Е 1 можно получить вычитанием I 1 Z 1 из V 1 . Значение R 0 и X 0 можно рассчитать как R 0 = E 1 / I w и X 0 = E 1 / I μ.
Но использование этой эквивалентной схемы не упрощает расчеты. Для упрощения расчетов предпочтительно передавать ток, напряжение и импеданс либо на первичную, либо на вторичную сторону. В этом случае нам пришлось бы работать только с одной обмоткой, что более удобно.
Из коэффициента трансформации напряжения видно, что
E 1 / E 2 = N 1 / N 2 = K
Теперь давайте соотнесем параметры вторичной стороны с первичной.
z 2 можно назвать первичным как z 2 ‘
, где, Z 2 ‘ = (N 1 /N 2 ) 2 Z 2 = K 2 Z 2 . …………где K= N 1 /N 2 .
то есть 9 р.0004 2 ‘ +JX 2 ‘ = K 2 (R 2 +JX 2 )
Приравнивание реальных и воображаемых деталей,
R 2 ‘= K 2 R 2 и X. 2 ‘ = К 2 X 2 .
А В 2 ‘ = КВ 2
На следующем рисунке показана эквивалентная схема трансформатора с параметрами вторичной обмотки, относящейся к первичной .
Теперь, когда значения сопротивления обмотки и реактивного сопротивления рассеяния настолько малы, что V 1 и E 1 можно считать равными. Следовательно, ток возбуждения, потребляемый параллельной комбинацией R 0 и X 0 , не окажет существенного влияния, если мы переместим его на входные клеммы, как показано на рисунке ниже.
Теперь пусть R 1 + R 2 ‘ = R’eq и X 1 + X 2 ‘ = X’eq
Тогда эквивалентная схема трансформатора становится такой, как показано на рисунке ниже
Примерная схема замещения трансформатора
Если необходимо рассчитать только регулирование напряжения, то можно пренебречь даже всей ветвью возбуждения (параллельное сочетание R0 и X0).
Тогда эквивалентная схема становится такой, как показано на рисунке ниже
Трансформаторы напряжения в электрических цепях
Трансформаторы часто используются в электрических цепях для изменения напряжения электричества, протекающего по цепи.
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Изображение предоставлено Википедией (изменено Windows для персонала Universe).
Ссылки по теме:
Роль трансформаторов напряжения в наших электроэнергетических системах
Основы электрических цепей
Как космическая погода может повредить трансформаторы
Воздействие космической погоды на электроэнергетические системы
Трансформаторы (иногда называемые «трансформаторами напряжения») представляют собой устройства, используемые в электрических цепях для изменения напряжения электричества, протекающего в цепи. Трансформаторы можно использовать либо для увеличения напряжения (так называемое «повышение»), либо для уменьшения напряжения («понижение»).
Принцип электромагнитной индукции – это то, что заставляет трансформаторы работать. Когда ток течет по проводу, он создает магнитное поле вокруг провода. Кроме того, если провод находится в изменяющемся магнитном поле, по проводу будет течь ток. В трансформаторе по проводу течет ток с одной стороны. Этот ток создает магнитное поле, которое, в свою очередь, создает ток в проводе на другой стороне трансформатора. Второй ток вытекает из трансформатора.
Оба провода в трансформаторе намотаны катушкой вокруг железного сердечника. Железный сердечник погружен в изолирующую масляную ванну, которая плохо проводит электричество. Витки провода физически не связаны. В одной обмотке витков больше, чем в другой. Разное количество катушек в двух проводах приводит к тому, что напряжение и ток в каждом проводе отличаются от другого провода. Разрабатывая трансформатор с нужным количеством витков в каждом проводе, инженеры-электрики могут точно контролировать, насколько трансформатор изменяет напряжение от входящего до исходящего провода.
Трансформаторы работают только с цепями переменного тока. Поскольку переменный ток на «входящем» проводе постоянно меняется, то и создаваемое им магнитное поле тоже меняется. Изменяющееся магнитное поле заставляет ток течь в «исходящем» проводе.
Трансформаторы — это пассивные устройства, они не добавляют мощности. Высокое напряжение и малый ток выходят из трансформатора, несущего по линиям передачи почти такое же количество энергии, что и входящее низкое напряжение и большой ток. Трансформеры очень эффективны. В нормальных условиях они передают около 99% поступающей в них мощности (около 1% мощности теряется в виде тепла).
Последнее изменение: 25 февраля 2009 г., Рэнди Рассел.
Вас также может заинтересовать:
Посетите наш интернет-магазин – минералы, окаменелости, книги, занятия, украшения и предметы домашнего обихода!…подробнее
Сила магнетизма заставляет материал указывать направление точки магнитной силы.
Как показано на диаграмме слева, сила магнетизма показана линиями, которые представляют собой силу….подробнее
По проводам могут протекать два типа электрического тока: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Постоянный ток (DC) все время течет в одном и том же направлении через электрическую…подробнее
Наша система электроснабжения снабжает электричеством наши дома и предприятия. Штормы космической погоды могут вывести из строя энергосистему, оставив нас без электричества. Трансформатор – это часть оборудования…подробнее
“Штормы” космической погоды могут вызвать проблемы на Земле. Они могут даже испортить наши системы, производящие электричество и доставляющие электричество в дома людей. Иногда действительно большие штормы космической погоды могут…more
Иногда отключается вся система электроснабжения. Это может произойти после сильного шторма космической погоды.