Устройство однофазного трансформатора: Однофазный трансформатор - Страница 59 - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Однофазный трансформатор – Страница 59

Страница 59 из 106

Однофазный трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Трансформатор может быть однофазным или трехфазным.
Простейший однофазный трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника 1 (рис. 162) и двух магнитосвязанных обмоток 2 и 3.
Обмотку 2, соединенную с источником электроэнергии, называют первичной. Все величины, относящиеся к этой обмотке, называют первичными и обозначают соответствующими буквами с индексом 1. Обмотка 3, соединенная с потребителем энергии Z, является вторичной. Все величины, относящиеся к этой обмотке, обозначают с индексом 2. Под действием переменного напряжения U1 в первичной обмотке с числом витков w1 возникает ток. Намагничивающая сила I1w1 первичного тока возбуждает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф = Фт sin ωt.

Этим потоком в первичной обмотке наводится э. д. с. самоиндукции – 4,44fw1Фт, а во вторичной обмотке — э. д. с. взаимоиндукции E2 = 4,44 fw2Фт. Поэтому на зажимах вторичной обмотки возникает переменное напряжение U2, а приемник энергии получает ток I2 = U2iZ2. Таким образом, со стороны вторичной обмотки трансформатор является источником электрической энергии, а со стороны первичной обмотки— потребителем этой энергии. Отношение действующих значений э. д. с., равное отношению чисел витков обмоток, называют коэффициентом трансформации: К = E1|Ε2 = 4,44fw1Фт/(4,44/fw2Фт)= w1/w2.
В трансформаторах, понижающих напряжение, w2 < w1, а коэффициент трансформации К > 1.

Обмотку трансформатора, рассчитанную на большее напряжение, называют обмоткой высшего напряжения (ВН). Обмотку, на зажимах которой действует меньшее напряжение, называют обмоткой низшего напряжения (НН).

Рис. 162. Принципиальная схема однофазного трансформатора
Электрическая энергия в трансформаторе преобразуется с незначительными потерями, и подводимая к трансформатору полная мощность S1 = U1I1 почти равна отдаваемой мощности S2 = U2I2.

Поэтому при увеличении напряжения U2 соответственно снижается и ток I2. Таким образом, обмотка низшего напряжения должна иметь меньшее число витков с большим поперечным сечением соответственно большей величине проходящего по ней тока, а обмотка высшего напряжения — большее число витков с меньшим поперечным сечением.
В ряде случаев обмотки трансформатора имеют несколько ответвлений (рис. 163). Это позволяет включать трансформатор в сеть с различным напряжением U1, а на приемнике получать различные напряжения U2 в зависимости от числа витков, включенных в работу. Такие трансформаторы используют, например, в электрической централизации для питания ламп светофоров, маршрутных указателей, пульта-табло в различных режимах (дневном и ночном).

Рис. 163. Расположение ответвлений на обмотках трансформатора
Трансформатор состоит из сердечника, по которому замыкается магнитный поток, обмоток высшего и низшего напряжения, бака с маслом (если трансформатор имеет масляное охлаждение), выводных изоляторов.

Для уменьшения нагрева от вихревых токов сердечник трансформатора набирают из штампованных пластин электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, покрытых пленкой лака или окиси. Применение электротехнической стали с большой магнитной проводимостью способствует увеличению магнитного потока и усилению электромагнитной связи между обмотками.
По конструкции сердечника трансформаторы делят на стержневые, броневые, тороидальные и ленточные разрезные.
Сердечник однофазного стержневого трансформатора (рис. 164, о) имеет два стержня 5, на которых размещаются обмотки, и два ярма 1, замыкающих магнитную цепь. Такие сердечники собирают из Г-образных пластин. Обмотки стержневого трансформатора размещают на двух стержнях магнитопровода. Обе половины одной и той же обмотки соединяют так, чтобы их намагничивающие силы складывались.

Рис. 164. Сердечники и обмотки стержневого (а) и броневого (б) трансформаторов
На стержни сердечника надевают изоляционные гильзы.

Ближе к стальному стержню размещают обмотку низшего напряжения 2, так как ее легче изолировать от стержня 5. Обмотку высшего напряжения 4 отделяют от обмотки низшего напряжения изоляцией 3. В качестве изоляции применяют электротехнический картон, специальную бумагу или ткань, пропитанную лаком.

Рис. 165. Тороидальный трансформатор (а) и трансформатор с ленточным разрезным сердечником (б)
Сердечники броневых трансформаторов (рис. 164, б) собирают из штампованных пластин Ш-образной формы, и они имеют три стержня. Обмотки низшего 2 и высшего 4 напряжения размещают на стержне 5. Между обмотками находится изоляция 3. Обмотки трансформатора размещают на среднем стержне 5. Магнитный поток из среднего стержня разветвляется на крайние стержни через ярмо 1. По сравнению со стержневыми в броневых трансформаторах больше коэффициент электромагнитной связи между обмотками, меньше рассеивание магнитного потока в окружающую среду. Благодаря этому броневые трансформаторы имеют лучшие электрические характеристики, оказывают меньшее индуктивное влияние на электрические цени, расположенные вблизи.

Тороидальные сердечники применяют в маломощных трансформаторах (рис. 165, а), чаще всего рассчитанных для работы на повышенных частотах. Их выполняют из стали специальных марок в виде пластин или лент толщиной от 0,2 до 0,08 мм. На рис. 165, б показана конструкция Ш-образного ленточного сердечника и расположение на нем обмоток.
Обмотки трансформатора обычно имеют цилиндрическую форму и выполняются из медного провода соответствующего сечения, что уменьшает активное сопротивление.
Для уменьшения потерь на рассеивание и лучшего отвода теплоты обмотки мощных трансформаторов выполняют в виде дисковых катушек, между которыми, оставляют вентиляционные каналы. При этом катушки высшего напряжения и катушки низшего напряжения чередуются между собой. Трансформаторы небольшой мощности называемые сухими, имеют естественное воздушное охлаждение.
Трансформаторы значительной мощности, как правило, имеют масляное охлаждение. У этих трансформаторов сердечник с обмотками помещается в стальной бак с трансформаторным маслом, которое имеет высокие изоляционные свойства и хорошую теплопроводность.

Слои масла от сердечника и обмоток перемещаются к стенкам бака и передают им тепло, которое рассеивается в воздух. Для увеличения поверхности охлаждения в мощных трансформаторах применяют трубчатые баки.

конструкция, принцип и режимы работы

Однофазный трансформатор – статическое устройство, имеющее две обмотки связанные индуктивно на магнитопроводе, предназначенное для преобразования одной величины напряжение и тока в другое в одной фазе.

Конструкция однофазного трансформатора

Любой однофазный трансформатор может работать только в цепях переменного тока. За счёт него полученное электрическое напряжение изменяется в нужную величину. Ток, полученный таким способом, повышается, в результате того, что мощность отдаётся в действительности без потерь. С этого и следует вывод, что основное использование такого прибора – вывести необходимое для решения задачи напряжение, после чего можно применять в определённых целях.

Вникнуть в работу прибора поможет детальный разбор конструкции трансформатора. Состоит он из следующих основных частей:

Сердечник, состоящий из материалов с ферромагнитными свойствами;
Две катушки, вторая находится на отдельном каркасе;
Защитный чехол (имеется не у всех моделей).

Конструкция однофазного трансформатора

Принцип работы

Однофазный трансформатор работает на определённом законе, ввиду которого идущее в витке переменное электромагнитное поле наводит электродвижущую силу в расположенном рядом проводнике. Действие названо законом электромагнитной индукции, которое было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. В результате обоснования закона учёный создал общую теорию, используемую в работе огромного числа современных электрических приборов.

При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I

1, который создает в сердечнике (магнитопроводе) переменный магнитный поток. Замыкаясь в сердечнике, этот поток сцепляется с первичной и вторичной обмотками и индуцирует в них ЭДС, пропорциональные числу витков W.

Принцип работы трансформатора

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции:
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:
При подключение ко вторичной обмотке нагрузке потечет I2 и установиться U2.

Режимы работы

Как и любой другой преобразователь, однофазный трансформатор имеет три режима работы:

Режим холостого хода. Из названия понятно, что ток проходить не будет, в виду разомкнутой вторичной цепью устройства. А по первичной обмотке проходит холостой ток, основной элемент которого представлен реактивным током намагничивания. Режим используется в качестве определения КПД трансформатора, либо для вывода потерь в сердечнике.

Режим нагрузки. Режим определяется работой трансформатора с подсоединённым источником в первичной цепи, и определённой нагрузкой во вторичном канале устройства. Для вторичной цепи характерен протекающий ток нагрузки (посчитанного из отношения количества витков обмотки и вторичного тока) и ток холостого хода.
Режим короткого замыкания. Режим действует в процессе замыкания вторичной цепи из-за разностей значения потенциала. В этом режиме получаемое сопротивление от вторичной обмотки будет одним источником нагрузки. При проведении короткого замыкания можно вычислить убыток на нагрев обмотки в цепи устройства.

Коэффициент трансформации

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

Формула по вычислению коэффициента трансформации

U1 и U2 — напряжение в первичной и вторичной обмотки,
N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотке,
I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотки.

Более подробно про расчёт коэффициента трансформации.

Виды магнитопроводов

Классификация однофазных трансформаторов

Силовой трансформатор

Трансформатор используется в преобразовании электроэнергии в сетях и в устройствах, используемых для получения и применения нужной величины электрической энергии. «Силовой» подразумевает его работу с высоким напряжением. Использование силовых трансформаторов вынуждается разными показателями рабочей мощности ЛЭП, сетей в городской полосе, выводящее напряжение для конечных объектов, а также для общей работы электрических устройств и машин. Мощность разнится от нескольких единиц вольт до сотен киловатт.

Автотрансформатор – один из видов преобразователя, где первичная и вторичная обмотки не разделены, а соединены друг с другом напрямую. Ввиду этого между ними образуется как электромагнитная, так и электрическая связь. Обмотка сопровождается как минимум тремя выводами, подсоединяясь к каждой из них, можно использовать разные мощности. Главным достоинством такого трансформатора – это его высокий уровень КПД, так как преобразуется не всё напряжение, а лишь некоторая часть. Разница особенно заметна, когда входная и выходная мощность имеют незначительные отличия.

Трансформатор тока

Такой трансформатора используется в основном для уменьшения тока первичной обмотки до нужного значения, подходящего в применении цепей измерения, защиты, регулирования и сигнализации. Помимо этого используется в гальванической развязке (передача электроэнергии или сигнала связанными электрическими цепями, при этом электрический контакт между ними отсутствует).

Нормируемое значение параметров тока вторичной обмотки – 1 А или 5 А. Первичная обмотка трансформатора подсоединяется ступенчато в цепь с нагрузкой, при этом переменный ток подвергается контролю, ко вторичной обмотке подключаются измерительные устройства.

Вторичной обмотке трансформатора тока необходимо постоянно находиться в режиме около короткого замыкания. Ведь при любом варианте разъединения цепи на неё поступает высокая мощность, способная выбить изоляцию и выхода из строя включённых приборов.

Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

Читать более подробно про трансформатор тока.

Трансформатор напряжения

Такой трансформатор получает энергию от источника напряжения. Используется в основном для изменения высокого напряжения в низкое в различных цепях, в том числе измерительных и релейной защиты и автоматики. Имеет возможность проводить изоляцию цепей защиты и измерения от цепей повышенной мощности.

Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)

Читать более подробно про ТН.

Импульсный трансформатор

Применяется для изменения импульсных сигналов с откликом импульса в точности до десятков микросекунд. При этом форма импульса сопровождается лишь незначительным искажением. Главным назначением импульсного трансформатора является передача прямоугольного электрического импульса. Используется для преобразования коротких видеоимпульсов напряжения, зачастую воспроизводящихся с высокой скважностью.

Важный параметр при использовании импульсного трансформатора – это неискажённый вид передачи импульсных систем напряжения. При влиянии на вход устройства мощности, отличающейся друг от друга, важно получить напряжение, в точности совпадающее с той же самой формой, разве что, с другой амплитудой или различающейся полярностью.

Виды импульсных трансформаторов

Читать более подробно про импульсный трансформатор.

Особенности

Как правило, однофазные трансформаторы используют в электрических сетях и в роли источников питания различных устройствах.

Исходя из того факта, что нагрев провода прямо пропорционален квадрату току, идущего через провод, то при передаче энергии на дальние расстояния выгоднее будет использовать высокие напряжения и небольшие токи. Для исключения повреждений электроприборов и уменьшения объёма изоляции в домашних условиях лучше использовать низкие мощности.

Ввиду этого, для уменьшения затрат на транспортировку электрической энергии в общей электросети в большом количестве применяются силовые трансформаторы: вначале увеличивают напряжение генераторов на электростанциях перед передачей энергии по кабелю, а уже после транспортировки уменьшают напряжение линий электропередач до нужного уровня в повсеместном использовании.

Однофазные трансформаторы

Эксплуатация

При использовании однофазных трансформаторов технике безопасности отводится особое место. Обусловлено это тем, что устройство находится под высоким напряжением, находящимся на первичных обмотках. При подключении и установке трансформатора в электрические схемы важно соблюдать ряд правил, для исключения поломок и нарушений работы прибора:

Чтобы обмотки не выходили из строя (выгорали), необходимо поставить защиту от короткого замыкания на вторичной цепи;
Необходимо контролировать температурный режим сердечника и обмоток. Желательно установить систему охлаждения, предусматривающую исключение критического повышения температуры при работе.

В случае различной нагрузки от электросети изменяется и её напряжение. Для стабильной работы устройств, получающих энергию, необходимо, чтобы напряжение не изменялось от установленного уровня выше допустимого диапазона. Ввиду этого допускается использование методов регулирования напряжения в сети.

Страница не найдена – OFaze.ru

Электрооборудование

Совтоловым трансформатором называют аппарат для преобразования показателей напряжения и тока, предусматривающий использование в качестве

Теория и расчёты

Эксплуатация электрооборудования, включая бытовую технику, связана с опасностью поражения электрическим током. Важно придерживаться правил

Теория и расчёты

При современном уровне развития производства нередко жильё оказывается вблизи различных промышленных объектов, что не

Электрооборудование

Трансформатор напряжения – предназначен для понижения первичного напряжения до значений удобных для измерительных приборов

Электрооборудование

Автотрансформатор – это разновидность трансформатора, имеющего одну обмотку на многослойном сердечнике. Он похож на

Электроснабжение

В числе прочих наименований кабельно-проводниковой продукции выпускается кабель КВВГ. Рассмотрим особенности конструкции данного провода,

Страница не найдена – OFaze.ru

Электрооборудование

Одна из частых причин выхода из строя трансформаторов – феррорезонансные процессы при работе оборудования.

Электрооборудование

Трансформаторы тока типа ТШЛ предназначены для монтажа непосредственно на токопроводящих шинах. Шинный трансформатор предназначен

Теория и расчёты

Трансформаторное масло применяется в роли изолирующей среды и для охлаждения электрического оборудования. Но для

Электрооборудование

Трансформаторы НТС (Напряжения Трёхфазные Сухие) широко применяются для задачи понизить переменное трёхфазное сетевое напряжение

Теория и расчёты

Электроизолирующая каска – одно из важных средств защиты для работников, обслуживающих электроустановки. Рассмотрим, для

Страница не найдена – OFaze.ru

Электроснабжение

Большое количество задач и направлений, связанных с выполнением электротехнических работ, требуют применения многочисленных разновидностей

Электрооборудование

Согласно расшифровке аббревиатуры Т – трансформатор тока, Л – литая изоляция, О – одновитковый,

Теория и расчёты

Одно из наиболее используемых электротехнических устройств – трансформатор. Данное оборудование используется для изменения величины

Теория и расчёты

Закон Ома для участка цепи – полученный экспериментальным (эмпирическим) путём закон, который устанавливает связь

Теория и расчёты

Распространённая ситуация — купили экономичную светодиодную лампочку, подобрали и мощность, и цветовую температуру, работает

расчет параметров, назначение и режимы работы

На чтение 5 мин. Просмотров 414 Опубликовано 06.09.2019 Обновлено 05.09.2019

Действующее в электрической сети напряжение 220 Вольт в том виде, в котором оно поступает в квартиру, непригодно для работы большинства электронных устройств. Для приведения его к удобному типу для питания бытовой аппаратуры требуются специальные преобразователи, называемые трансформаторами. С их помощью удается понизить величину питающего напряжения до нужного значения, а затем выпрямить его.

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатор ТМГ-2500/6/0.4

В качестве преобразователей эти устройства традиционно применяются для приведения к приемлемому виду мощностей, пересылаемых по высоковольтным линиям. Для «переброски» на огромные расстояния подходят только сверхвысокие напряжения, при которых ток может иметь приемлемую величину.

Если попытаться передать энергию хотя бы на сотню километров в виде привычного напряжения 380 Вольт – для доставки до потребителя нужной мощности потребуется ток величиной в миллионы Ампер.

Для ее рассеяния нужен провод толщиной примерно с человеческое тело, что на практике реализовать невозможно. Поэтому на генерирующей электричество стороне с помощью другого (повышающего) трансформатора его значение поднимается до 110-ти кВ. В таком виде использовать электроэнергию распределения по жилым строениям и производственным объектам нельзя. Поэтому после доставки по ВВ в распределительных станциях 110 кВ понижаются до 10(6) кВ.

Отсюда они поступают в районные трансформаторные подстанции, где в местном понижающем трансформаторе приобретают свой окончательный вид 380 (220) Вольт. При таких значениях потенциалов энергию легко удается транспортировать по подземному кабелю или воздушному проводу СИП до конечного потребителя. Поэтому однофазный трансформатор играет большую роль в жизни человека.

Назначение и устройство

Любой трансформатор 220 Вольт однофазный представляет собой электрическое устройство, работающее только в цепях переменного тока. С его помощью входное напряжение преобразуется в нужную величину (чаще всего оно уменьшается). При этом ток, отбираемый от вторичной обмотки, возрастает, поскольку мощность предается практически без потерь. Отсюда следует, что основное назначение этого прибора – получить нужное для решения задач напряжение, а затем использовать его в конкретных целях.

Составить более полное представление поможет знакомство с конструкцией трансформатора, который состоит из следующих основных элементов:

сердечник из ферромагнитных материалов;
первичная и вторичная катушка, размещенная на изолированном каркасе;
защитный кожух (этот элемент у ряда моделей отсутствует).

В некоторых образцах вместо ферромагнетиков применяются электротехническая сталь или пермаллой. Выбор определенного типа материала сердечника зависит от области использования самого изделия.

Принцип действия

Действие электромагнитных потей трансформатора

Принцип работы однофазного трансформатора основан на законе, согласно которому действующее в витке переменное э/м поле наводит ЭДС в расположенном рядом проводнике. Явление названо законом электромагнитной индукции Фарадея, который первым обнаружил этот интересный эффект. Для его обоснования ученый разработал целую теорию, которая легла в основу работы большинства современных электротехнических устройств и агрегатов.

Основные ее положения:

при прохождении тока через виток провода вокруг него формируется магнитный поток, захватывающий все такие же витки, расположенные рядом;
под воздействием этого потока в них наводится ЭДС, по форме изменений совпадающая с исходным полем;
при наличии в нем ферромагнетика действие этого эффекта усиливается.

Все эти принципы заложены в основу действия современного трансформаторного изделия. При подключении к вторичной обмотке нагрузки рабочая цепь замыкается, а энергия практически без потерь передается потребителю.

Режимы работы

Подобно любым преобразовательным устройствам трансформатор имеет два режима работы:

так называемый «холостой ход»;
режим нагрузки.

При холостом ходе устройство работает без нагрузки и потребляет минимум мощности, рассеиваемой только в первичной обмотке. Ток в ней также минимален и составляет обычно не более 3-10% от значения, наблюдаемого при подключенной нагрузке. Во втором случае в витках вторичной обмотки начинает течь ток, величина которого обратно пропорциональна количеству витков в катушке.

В понижающем трансформаторе напряжение в ней ниже, а ток – больше. В этом режиме мощность в нагрузку передается с учетом теплового рассеяния в сердечнике трансформатора.

Основные параметры

При рассмотрении параметров преобразователей напряжения и тока важно отметить коэффициент трансформации k, определяемый как I1/I2 = w2/w1 = 1/k. Здесь w2 и w1 – число витков во вторичной и первичной обмотках соответственно. Помимо этого, учитываются и такие его характеристики, как размер окна сердечника, в котором размещаются катушки.

Еще одним параметром, характеризующим передаточные свойства однофазного двухобмоточного трансформатора по напряжению, является тот же коэффициент трансформации k, величина которого для понижающего прибора меньше 1. И наоборот, если к > 1 – это изделие является повышающим трансформатором. При отсутствии потерь в проводах обмоток и рассеивания потока вычислить этот показатель очень просто. Для этого удобнее всего воспользоваться простым алгоритмом расчета: k= U2/U1. Если вторичных обмоток несколько, указанный параметр следует определять для каждой из них в отдельности.

Виды трансформаторов и их применение

Виды трансформаторов

По конструктивным особенностям сердечника известные образцы однофазных трансформаторов подразделяются на стержневые, кольцевые и броневые изделия. По форме используемого в них магнитопровода они могут быть:

Ш-образными;
Тороидальными;
П-образными.

Каждая из этих форм подходит для определенных целей, связанных с необходимостью получения заданных передаточных характеристик.

По величине максимально достижимой магнитной связи (МС) трансформаторы делятся на изделия с сильным, средним и слабым взаимодействием. Эти характеристики в значительной мере зависят от конструкции самого изделия и вида его сердечника.

Однофазный трансформатор востребован в тех областях, где нужно согласовать две силовые цепи с электрической развязкой каждой из них.

Эксплуатация изделий

При эксплуатации однофазных преобразующих устройств особое внимание обращается на безопасное обращение с ними, что объясняется высоким напряжением, присутствующим на первичных обмотках. Также важно учитывать следующие моменты, касающиеся правил установки и включения трансформаторов в электрические схемы:

чтобы избежать выхода обмоток из строя (выгорания), следует защищать вторичные цепи от КЗ;
важно следить за тепловым режимом сердечника и обмоток и, если потребуется, предусмотреть их охлаждение.

Уход за однофазным трансформатором сводится к стандартным процедурам, которые предусмотрены положениями действующих нормативов.

Однофазный трансформатор – устройство и принцип действия

Для того чтобы представить устройство и принцип действия однофазного трансформатора нужно посмотреть, как выглядит его схема. Если подключить первичную обмотку к источнику переменного напряжения U1, то по первичной обмотке начнет протекать ток I0 (ток холостой хода) и в ней будет возникать переменный магнитный поток усиливаемый сердечником. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке трансформатора ЭДС (электродвижущую силу самоиндукции) которая проходит сквозь ее витки.

Когда вы подключите к клеммам вторичной обмотки, какой либо потребитель электроэнергии допустим, это будет простая лапочка, то во вторичной обмотке начнет протекать ток I2 вызванный ЭДС вторичной обмотки (U2) и лампочка загорится, так как через нее начнет протекать ток вторичной обмотки I2.

Когда трансформатор получил нагрузку измениться и ток первичной обмотки I1 который будет уже равен сумме токов холостого хода и тока первичной обмотки.

В этом заключается назначение трансформатора — в преобразовании напряжения, когда напряжение первичной обмотки может существенно отличаться на выходе от напряжения вторичной обмотки.

Что бы осуществилась трансформация одного напряжения в другое, служит стальной магнитопровод, на который наматывают витки первичной и вторичной обмотки. На схеме показан понижающий трансформатор 220/36 вольт, где на первичную обмотку подают 220В, а на вторичной образуется 36В.

В процессе работы могут возникать вихревые токи, которых бесполезно расходуют мощность трансформатора. Поэтому для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник собирается из тонких пластин трансформаторной стали, толщина которых может быть от 0,5 до 0,35 мм изолируемых одна от другой посредством жаростойкого лака.

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

Рис. 1.

На рис. 1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек / и //, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке / подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка называется первичной катушкой или первичной обмоткой. С катушкою //, называемой вторичной катушкой или вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электрической энергии.

Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке / ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку //. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рис. 1б.

Как видно из рисунка, все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки /, но часть их на рис. 1б силовые линии 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки //. Таким образом катушка // является магнитно связанной с катушкою / при посредстве магнитных силовых линий.

Степень магнитной связи катушек / и //, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки / сцепляется с катушкою //.

Так как через катушку / проходит, как мы предполагаем, однофазный переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

Например, когда ток в катушке / проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке / проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление.

В результате изменения тока в катушке / обе катушки / и // пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке / индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке // индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы катушки // соединить с цепью приемников электрической энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке / от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой //. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Изображенный на рис. 1а трансформатор весьма несовершенен, ибо между первичной катушкой / и вторичной катушкой // магнитная связь невелика.

Магнитная связь двух обмоток, вообще говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки / замыкается вокруг катушки //. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — линии 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки /. Эти силовые линии в передаче электрической энергии от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 расположены на железных стержнях а — а, соединенных с торцов железными же накладками b — b, называемыми ярмами. Таким образом два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

Рис. 2.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 3 однофазный трансформатор так называемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки с, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике образуемом двумя стержнями двух железных колец а и б. Кольца а и б, окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронею, поэтому описываемый трансформатор и называется броневым. Магнитный поток, проходящий внутри обмоток с, разбивается на две равные части, замыкающиеся каждое в своем железном кольце.

Рис.3

Применением железных замкнутых магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу. Предполагая, что первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, мы можем на основании общего закола индукции для мгновенных значений электродвижущих сил обмоток написать выражения:

В этих выражениях w1 и w2 — числа витков первичной и вторичной обмоток, a dФt — величина изменения пронизывающего катушки магнитного потока за элемент времени dt, следовательно есть скорость изменения магнитного потока. Из последних выражений можно получить следующее отношение:

т. е. индиктируемые в первичной, и вторичной катушках / и // мгновенные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только по отношению к мгновенным значениям электродвижущих сил, но и к их наибольшим и действующим значениям.

Электродвижущая сила, индуктируемая в первичной, катушке, будучи электродвижущей силой самоиндукции, почти целиком уравновешивает приложенное к той же катушке напряжение. Если через E1 и U1 обозначить действующие значения электродвижущей силы первичной катушки и приложенного к ней напряжения, то можно написать:

Электродвижущая сила, индуктируемая во вторичной катушке, равна в рассматриваемом случае напряжению на концах этой катушки.

Если, аналогично предыдущему, через E2 и U2 обозначить действующие значения электродвижущей силы вторичной катушки и напряжения на ее концах, то можно написать:

Следовательно, приложив к одной катушке трансформатора некоторое напряжение, можно на концах другой катушки получить любое напряжение, стоит только взять подходящее отношение между числами витков этих катушек. В этом и заключается основное свойство трансформатора.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации мы будем обозначать kт.

Следовательно можно написать:

Трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше единицы, называется повышающим трансформатором, ибо у него напряжение вторичной обмотки, или так называемое вторичное напряжение, больше напряжения первичной обмотки, или так называемого первичного напряжения. Трансформатор, у которого коэффициент трансформации больше единицы, называется понижающим трансформатором, ибо у него вторичное напряжение меньше первичного.

Видео: КАК УСТРОЕН ТРАНСФОРМАТОР. КАК ПРОВЕРИТЬ ИСПРАВНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА

Виды конструкций однофазных трансформаторов

Конструкция однофазного трансформатора может быть выполнены стержневого типа так и броневого или тороидального.

конструкция стержневого трансформатора

Однофазный двух обмоточный трансформатор стержневого типа, представляет собой два стержня на которые располагаются обе обмотки. Объединяет эти стрежни, стальное ярмо, на котором и происходит соединение магнитных потоков двух обмоток.

Тип однофазного броневого трансформатора представляет собой один стержень (сердечник), который как бы бронируется, защищается с обеих сторон ярмом от внешних механических воздействий. Магнитный поток проходящий по ярму броневого меньше в два раз чем в стержне, поэтому ярма делают в два раза меньше, уменьшая тем самым габаритные размеры и вес.

Сборка трансформатора

Собирают магнитопроводы трансформаторов встык или в нахлест.

1- пластины Ш-образного профиля, 2 — пластины прямоугольного профиля, 3 — стержневые шпильки

Сборка внахлест пластины сердечника выполняют одна за другой укладывая их плотно в разных точках разреза полос. Монтаж и демонтаж такого трансформатора более трудоемок, но зато это позволяет сильно уменьшить магнитное сопротивление, снижает реактивные потери на вихревые токи и нагрев стали.

ленточный магнитопровод

Существуют также и ленточные магнитопроводы которые делают из холоднокатаной стали как стержневого типа так броневого типа. Магнитная проницаемость трансформаторной холоднокатаной стали больше чем у горячекатаной, но только при направлении которая совпадает с направлением проката стали. В связи с этим такие трансформаторы собирают внахлестку, уже из лент разной длины (пакеты) и затем соединяют вместе предварительно пропитывая для изоляции жаростойким лаком. Особенность такого трансформаторов, что они обязательно требуют установки изоляционной прокладки на месте стыка двух магнитопроводов или изоляцией лаком. Это предотвращает замыкания пластин, в результате чего не возникает чрезмерный нагрев сердечника трансформатора токами вихревыми. Такой нагрев может приводить к плавлению стали в одну сплошную массу.

Мощные силовые трансформаторы часто делают только стержневыми так у них проще выполнить изоляцию обмоток высшего напряжения от низшего.
Трансформаторы малой мощности, сетевые трансформаторы делаю из броневого магнитопровода. Обмотки у броневых трансформаторов располагаются на одном стержне, а не отдельно одна от другой. Как правило, первичная обмотка располагается ближе к сердечнику, а вторичная мотается поверх первой. Токи первичной и вторичной обмотки маломощного трансформатора невелики, так что усиленной изоляцией можно пренебречь.

Номинальная мощность, напряжение и ток

Любой трансформатор имеет расчетные показатели в виде номинальной мощности P и его напряжение вторичной и первичной обмотки U1 и U2, а также токи I1 и I2 при номинальном токе нагрузки I наг.

Номинальная мощность трансформатора – это мощность, отдаваемая всеми его вторичными обмотками P при нормальной расчетной нагрузки. Измеряют вольтамперах и киловольтамперах.

Активная мощность — эта мощность учитывающая активные потери на нагрев, механическую энергию и т.п. выраженную в Ваттах (Вт) или КилоВаттах (кВт).
Сечение проводов обмотки рассчитывается с учетом не активной мощности, а всей полной мощности трансформатора, учитывая токи протекающие в каждой обмотке.

Для трансформаторов малой мощности не имеет значение расчета удельной поверхности охлаждения. Такие трансформаторы охлаждаются естественной циркуляцией окружающего воздуха.

Мощные силовые трансформаторы изготовляют с масляным охлаждением, с металлическими баками, наполненными трансформаторным маслом. Для усиления охлаждения мала на поверхности приваривают стальные трубы (радиаторы). Чаще всего используют пассивное охлаждение баков масляных трансформаторов.

Поделиться ссылкой:

Кликните на звездочку чтобы выставить рейтинг страницы

[Total: 0 Average: 0]Принцип работы, конструкция и применение

Однофазный трансформатор – это электрическое устройство, которое принимает однофазное питание переменного тока и выдает однофазный переменный ток. Он используется при распределении электроэнергии в загородных районах, поскольку общий спрос и связанные с этим затраты ниже, чем у трехфазного распределительного трансформатора. Они используются в качестве понижающего трансформатора для понижения домашнего напряжения до подходящего значения без изменения частоты. По этой причине он обычно используется для питания электронных устройств в жилых домах.В этой статье обсуждается обзор однофазного трансформатора.

Что такое однофазный трансформатор?

Определение: Трансформатор – это устройство, преобразующее магнитную энергию в электрическую. Он состоит из двух электрических катушек, называемых первичной обмоткой и вторичной обмоткой. Первичная обмотка трансформатора получает энергию, а вторичная обмотка выдает энергию. Магнитная железная цепь, называемая «сердечником», обычно используется для намотки этих катушек.Хотя эти две катушки электрически изолированы, они связаны магнитным полем.

При прохождении электрического тока через первичную обмотку трансформатора создается магнитное поле, которое индуцирует напряжение на вторичной обмотке трансформатора. В зависимости от типа применения однофазный трансформатор используется для повышения или понижения напряжения на выходе. Этот трансформатор обычно представляет собой силовой трансформатор с высоким КПД и низкими потерями. Схема однофазного трансформатора приведена ниже.

однофазный трансформатор

Принцип однофазного трансформатора

Однофазный трансформатор работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея. Обычно за работу трансформатора в электрическом трансформаторе отвечает взаимная индукция между первичной и вторичной обмотками.

Работа однофазного трансформатора

Трансформатор – это статическое устройство, которое передает электроэнергию в одной цепи в другую цепь той же частоты.Он состоит из первичной и вторичной обмоток. Этот трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности.

Когда первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока, ток течет в катушке и нарастает магнитное поле. Это состояние известно как взаимная индуктивность, и течение тока соответствует закону электромагнитной индукции Фарадея. Когда ток увеличивается от нуля до максимального значения, магнитное поле усиливается и определяется выражением dɸ / dt.

Этот электромагнит образует магнитные силовые линии и расширяется наружу от катушки, образуя путь магнитного потока.Витки обеих обмоток связаны этим магнитным потоком. Сила магнитного поля, создаваемого в сердечнике, зависит от количества витков в обмотке и силы тока. Магнитный поток и ток прямо пропорциональны друг другу.

работа однофазного трансформатора

Источник: Викимедиа

Когда магнитные линии потока проходят вокруг сердечника, он проходит через вторичную обмотку, вызывая на ней напряжение. Закон Фарадея используется для определения напряжения, индуцируемого на вторичной катушке, и определяется выражением:

Н.dɸ / dt

где,

‘N’ – количество витков катушки

Частота одинакова в первичной и вторичной обмотках.

Таким образом, мы можем сказать, что индуцированное напряжение одинаково в обеих обмотках, поскольку один и тот же магнитный поток связывает обе катушки вместе. Кроме того, полное индуцированное напряжение прямо пропорционально количеству витков в катушке.

Предположим, что первичная и вторичная обмотки трансформатора имеют по одному витку.При отсутствии потерь ток течет через катушку, создавая магнитный поток и индуцируя напряжение в один вольт на вторичной обмотке.

Из-за источника питания переменного тока магнитный поток изменяется синусоидально и определяется выражением,

ɸ = ɸ _max Sin ωt

Соотношение между наведенной ЭДС, E в обмотках катушки из N витков определяется выражением,

E = N (d∅) / dt

E = N * ω * ɸ _макс. cosωtφ

Emax = Nωɸ _макс.

Erms = Nω / √2 * ɸ 900 макс = 2π / √2 * f * N * ɸ _макс

Erms = 4.44 fNɸ _max

Где

‘f’ – частота в герцах, определяемая как ω / 2π.

«N» – количество обмоток катушки

«» – величина магнитного потока в Webers

Приведенное выше уравнение является уравнением для ЭДС трансформатора. Для ЭДС первичной обмотки трансформатора E N будет числом витков первичной обмотки (NP), а для ЭДС E вторичной обмотки трансформатора число витков N будет (NS).

Конструкция однофазного трансформатора

В простом однофазном трансформаторе каждая обмотка намотана цилиндрически на пластине из мягкого железа отдельно для обеспечения необходимой магнитной цепи, которую обычно называют «сердечником трансформатора».Он предлагает путь, по которому поток магнитного поля индуцирует напряжение между двумя обмотками.

Как видно на рисунке выше, две обмотки расположены недостаточно близко, чтобы обеспечить эффективную магнитную связь. Таким образом, схождение и увеличение магнитной цепи рядом с катушками может улучшить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками. Для предотвращения потерь мощности от сердечника должны использоваться тонкие стальные листы.

В зависимости от того, как обмотки намотаны вокруг центрального стального многослойного сердечника, конструкция трансформатора делится на два типа

Трансформатор с сердечником

В этом типе конструкции только половина обмоток намотана цилиндрически вокруг каждой ветви трансформатор для усиления магнитной связи, как показано на рисунке ниже. Такая конструкция обеспечивает одновременное прохождение магнитных силовых линий через обе обмотки. Основным недостатком трансформатора с сердечником является поток утечки, который возникает из-за протекания небольшой части магнитных силовых линий за пределы сердечника.

трансформатор с сердечником

Трансформатор с оболочкой

В этом типе конструкции трансформатора первичная и вторичная обмотки расположены цилиндрически на центральном плече, в результате чего площадь поперечного сечения в два раза больше, чем у внешних.В этом типе конструкции есть два замкнутых магнитных пути, а по внешнему краю течет магнитный поток / 2. Трансформатор корпусного типа преодолевает поток утечки, снижает потери в сердечнике и увеличивает КПД.

однофазный трансформатор-оболочка

Применения

Области применения однофазного трансформатора указаны ниже.

Для понижения сигналов на большие расстояния для поддержки домашних и коммерческих электронных устройств
В телевизорах для регулирования напряжения
Для повышения мощности в домашних инверторах
Для подачи электроэнергии в загородные районы
Для электрической изоляции двух цепей, поскольку первичная и вторичная расположены далеко друг от друга.

Часто задаваемые вопросы

1).Что значит однофазный?

Однофазная система или цепь, которая генерирует или использует одно переменное напряжение

2). В домах используется однофазное питание?

Как правило, дома питаются от однофазной сети

3). На каких принципах работает однофазный трансформатор?

Закон электромагнитной индукции и взаимной индукции Фарадея

4). Что такое «коэффициент трансформации» трансформатора?

NP / NS = VP / VS = n = Передаточное число

5).Дайте два варианта использования однофазного трансформатора

В телевизорах для регулирования напряжения
Для повышения мощности в домашних инверторах

Таким образом, однофазный трансформатор подходит для более легких электрических устройств. Это менее дорого и предпочтительнее поставлять электроэнергию в загородные районы. В этой статье подчеркивается принцип работы трансформатора, конструкция и применение однофазного трансформатора. Читатель может подробно узнать об однофазном трансформаторе из этой статьи.

Принцип работы однофазного трансформатора

Трансформаторы

– одно из широко используемых электрических устройств во всем мире. Эти устройства преобразуют более высокое напряжение в более низкое, что делает их идеальными для домашнего использования. Трансформаторы передают электрическую энергию между цепями, не изменяя их частоту. В электрических проектах используются различные типы трансформаторов. Хотя эти устройства различаются по конструкции, все они следуют основному принципу клетки Фарадея.В этом посте обсуждается одна такая важная разновидность трансформатора – однофазный трансформатор и его рабочий механизм.

Основные сведения об однофазном трансформаторе

Однофазный силовой трансформатор – это устройство, использующее однофазный переменный ток. Это означает, что трансформатор зависит от цикла напряжения, который работает с интегрированной временной фазой. Эти трансформаторы используются для понижения электрических сигналов на большие расстояния до уровней мощности, которые используются в легкой коммерции, а также в жилых помещениях.

Изменение тока определяется соотношением первичных обмоток (вход) и вторичных обмоток (выход). Многие однофазные трансформаторы позволяют регулировать передаточные числа, однако другие имеют фиксированное передаточное число 1: 1, которое можно использовать для изоляции цепей.

Максимальное напряжение в однофазных трансформаторах зависит от промышленных норм и инженерной инфраструктуры.

Введение в принцип работы однофазного трансформатора

Как работает однофазный трансформатор? Читайте ниже, чтобы узнать больше:

Однофазный трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток.Эти обмотки имеют изолированные провода, намотанные на один стальной сердечник.
Первичная обмотка подключена к источнику переменного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке. Железный сердечник связывает поток в обеих обмотках.
Первичная обмотка при включении создает электромагнитное поле, которое разрушается в железном сердечнике. Это электромагнитное поле индуцирует мощность на нагрузке, подключенной ко вторичной обмотке.
Коллапс и нарастание мощности известны как магнитный поток.Этот поток возникает шесть раз в секунду (60 Гц) в цепи переменного тока.
Величину напряжения и ампер между нагрузкой и источником можно изменить, изменив обмотки на первичной и вторичной обмотках.
Если напряжение увеличится в n раз по сравнению с исходным значением трансформатора, ток во вторичной обмотке уменьшится до 1 / n-го значения тока в первичной обмотке.
RMS рассчитываются как:

Первичная наведенная ЭДС E1 = 4,44 ф N1 φм вольт

Вторичная наведенная ЭДС E2 = 4.44 ф N2 φм вольт.

Соображения, которые следует учитывать при выборе однофазного трансформатора

При выборе однофазного трансформатора необходимо учитывать следующие факторы:

Диапазон рабочих частот
Номинальное первичное и вторичное напряжение
Номинальная мощность
Номинальный ток вторичной обмотки
Рабочая температура

Понимание принципа работы однофазного трансформатора Последнее изменение: 14 января 2020 г., gt stepp

О gt stepp

GT Stepp – инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, опытный в исследованиях, оценке, тестировании и поддержке различных технологий.Посвящен успеху; с сильными аналитическими, организационными и техническими навыками. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.

Однофазный трансформатор

Определение

Трансформатор – это устройство, которое передает мощность от одной цепи к другой цепи. Другими словами, трансформатор повышает и понижает напряжение переменного тока .

История трансформатора

Принцип электромагнитной индукции был представлен Майклом Фарадеем в 1831 году. В 1836 году Николас Каллан обнаружил, что если количество катушек во вторичной цепи обмотки следует увеличить, тогда напряжение будет производиться в большом количестве. Американский инженер изготовил индукционную катушку, а в 1885 году сделал инструмент, который в наши дни называют трансформатором.

Краткое введение

Трансформатор – это устройство, которое используется для электрических целей в распределении и передаче электроэнергии , Сетевые станции , Электростанции , а также для общих целей.Трансформатор является наиболее важной и основной частью электричества, и электрических систем.

Он играет очень полезную роль в распределении и передаче электроэнергии. Используя это, распределение и передача стали очень простыми, потому что он легко увеличивает и уменьшает величину напряжения в Передача и распределение переменного тока . Силовой трансформатор работает только на взаимной индукции и работает только при переменном напряжении и токе. и он не работает в системах DC , потому что в системах постоянного тока не существует взаимной индукции, а трансформатор работает только в режиме взаимной индукции.В системах переменного тока существует взаимная индукция, поскольку переменный ток меняет свое значение и направление несколько раз в секунду. Вот почему взаимный поток , создаваемый вокруг сердечника трансформатора, и магнитный поток создают соединение между первичной обмоткой и вторичной обмоткой , а затем электрический ток начинает течь по всей цепи трансформатора, и трансформатор начинает работать должным образом. Типы трансформаторов:
Повышающий трансформатор
Трансформатор, который увеличивает величину напряжения и уменьшает величину тока по отношению к напряжению, называется повышающим трансформатором .В трансформаторе этого типа количество витков первичной обмотки меньше, чем у вторичной обмотки, но площадь поперечного сечения первичной обмотки больше, а площадь поперечного сечения вторичной обмотки меньше первичной.
Понижающий трансформатор
Трансформатор, который уменьшает величину напряжения и увеличивает величину тока по отношению к напряжению, называется понижающим трансформатором . В этом типе трансформатора количество витков первичной обмотки больше, чем у вторичной обмотки, но площадь поперечного сечения первичная обмотка ниже, а площадь поперечного сечения вторичной обмотки больше, чем у первичной.
Конструкция однофазного трансформатора
Трансформатор обычно состоит из двух индуктивных катушек , . Эти катушки изготовлены из меди. Для изготовления катушки очень важен выбор материала из-за его низкого сопротивления . При этом обе катушки электрически разделены, но магнитно связаны друг с другом. Эти катушки магнитно соединены друг с другом из-за многослойного железного сердечника. Сердечник изготовлен из материала с низким сопротивлением.Сердечник трансформатора изготовлен из стального кремния. Трансформатор способен пропускать магнитный поток от сердечника в 1500 раз больше, чем воздух. Ниже приведены основные части трансформатора:
Ядро
Назначение сердечника трансформатора – обеспечить лучший способ передачи на него магнитного потока. Сердечник изготовлен из кремнистой стали, а количество кремния, используемого в нем, составляет от 3 до 4 процентов в высококачественной стали. Целью добавления кремния в сердечник трансформатора является повышение удельного сопротивления и проницаемости, а также снижение теплопроводности и магнитного насыщения .Сердечник трансформатора должен быть ламинированным. Существует много типов сердечников, а именно:
Тип сердечника
В повышающих трансформаторах используются сердечники типа L и I, и существует только один способ передать поток в сердечнике. Флюс проходит в форме квадрата. Трансформатор сердечникового типа имеет сердечники квадратного типа.
Тип раковины
В трансформаторе оболочечного типа есть два пути потока, и поток проходит двумя разными путями. В этом типе сердечника используется сердечник типа E-I.
Обмотка
Обмотка трансформатора предназначена для пропускания тока. Катушка трансформатора сделана из меди, а также из алюминия, но алюминиевая обмотка имеет много потерь, поэтому в трансформаторе алюминиевая обмотка не используется.
Убытки
В трансформаторе происходит много потерь. Общие потери описаны под:
Потери железа
Эти потери возникают из-за его сердечника, и эти потери происходят в сердечнике трансформатора.Иногда ток меняет свое направление и начинает течь в сердечнике своего трансформатора. Вот почему возникают потери в стали , .
Потери меди
Эти потери возникают в проводнике или катушке трансформатора, потому что каждая катушка имеет собственное сопротивление.
Приложения
Однофазный трансформатор используется в качестве регулятора напряжения в телевизорах, в качестве понижающего трансформатора в d c переменным питанием , в качестве повышающего трансформатора в инверторах и т. Д.

Источник изображения 1
Источник изображения 2
Источник изображения 3
Источник изображения 4

Однофазный трансформатор | ООО «МБТ Электрооборудование»

Однофазный трансформатор – это статическое электрическое устройство, используемое для изменения переменного напряжения. Основная структура однофазного трансформатора с двумя вторичными и первичными обмотками – это преобразование напряжения системы переменного тока на основе принципа электромагнитной индукции.

Содержание

1.Что такое однофазный трансформатор?
2. Принцип однофазного трансформатора
3. Конструкция однофазного трансформатора
4. Тип однофазного трансформатора
5. Применение однофазного трансформатора

6. Однофазный трансформатор Котировки

1. Что такое однофазный трансформатор?

Трансформатор – это устройство, преобразующее магнитную энергию в электрическую. Он состоит из двух электрических катушек, называемых первичной и вторичной. Первичная обмотка трансформатора получает электричество, а вторичная обмотка заряжается.Для намотки этих катушек часто используется ферромагнитная цепь, называемая «сердечником». Хотя две обмотки электрически изолированы, они связаны магнитным полем.

В однофазных трансформаторах используются однофазные трансформаторы переменного тока, трансформаторы на основе циклов напряжения, которые работают в единой временной фазе.

Ток протекает через первичную обмотку трансформатора, создавая магнитное поле, создавая напряжение на вторичной обмотке трансформатора. В зависимости от типа применения однофазные трансформаторы используются для увеличения или уменьшения выходного напряжения. Этот трансформатор обычно представляет собой силовой трансформатор с высоким КПД и низкими потерями.

2. Принцип однофазного трансформатора

Источник переменного напряжения пропускает переменный ток через первичную обмотку трансформатора. Переменный ток создает переменное электромагнитное поле. Линия магнитного поля проходит через железный сердечник трансформатора и включает в себя вторичную цепь трансформатора.Таким образом, индуцированное напряжение во вторичной обмотке имеет ту же частоту, что и напряжение в первичной обмотке. Индуцированное напряжение определяется по закону Фарадея.

В котором,
f → частота Гц
N → количество витков обмотки
Φ → плотность потока Wb

Если нагрузка подключена к вторичной обмотке трансформатора, ток течет через вторичную обмотку. Однофазный трансформатор может действовать как повышающий трансформатор или понижающий трансформатор.

3. Устройство однофазного трансформатора

Основными частями трансформатора являются катушка, сердечник и изоляция. Обмотки должны иметь небольшое сопротивление и, как правило, из меди (реже из алюминия). Они наматываются на сердцевину и должны быть изолированы от нее. Кроме того, катушки должны быть изолированы друг от друга.

Сердечник трансформатора изготовлен из хрупких, высокопроницаемых стальных пластин. Покрытия должны быть тонкими (от 0,25 мм до 0,5 мм) из-за снижения потерь мощности (известных как потери на вихревые токи).Они должны быть изолированы друг от друга, и обычно для этого используется изоляционный лак.

Изоляция трансформатора может быть как сухой, так и заполненной жидкостью. Изоляция сухого типа обеспечивается синтетической смолой, воздухом, газом или вакуумом. Используется только для малогабаритных трансформаторов (ниже 500 кВА).

Жидкая изоляция обычно подразумевает использование минерального масла. Масло имеет длительный срок службы, хорошие изоляционные свойства, перегрузочную способность и охлаждение трансформатора.Масляная изоляция всегда используется для больших трансформаторов.

Однофазные трансформаторы имеют две обмотки, одна на первичной, а другая на вторичной. В основном они используются в однофазных электрических системах. Применение трехфазной системы означает использование трех однофазных блоков, соединенных в трехфазную систему. Это более дорогое решение, и оно используется в системах высокого напряжения.

Видео однофазного трансформатора:

4.Тип однофазного трансформатора

а. Трансформаторы сердечниковые

В конструкции этого типа только половина обмоток намотана цилиндрически вокруг каждой ветви трансформатора для усиления магнитной связи, как показано на рисунке ниже. Такая конструкция гарантирует, что силовые линии магнитного поля проходят через обе катушки одновременно. Основным недостатком трансформаторов с сердечником является то, что поток утечки возникает из-за тока небольшой части магнитопровода снаружи сердечника.

г. Трансформатор корпусный

В конструкции трансформатора этого типа первичная и вторичная обмотки цилиндрически размещены на средней ветви, в результате чего площадь поперечного сечения в два раза больше, чем у внешней ветви. В этой структуре есть две замкнутые магнитные линии, и внешний край имеет поток ɸ / 2, проходящий через них. Трансформаторы корпусного типа преодолевают поток утечки, снижая потери в сердечнике и повышая эффективность.

5.Применение однофазного трансформатора

Преимуществами трех однофазных агрегатов являются транспортировка, обслуживание и наличие резервного оборудования. Однофазные трансформаторы широко используются в коммерческих низковольтных устройствах, таких как электроника. Они действуют как понижающий трансформатор напряжения и снижают значение напряжения в доме до уровня, подходящего для поставляемого электронного устройства. На вторичной стороне обычно подключается выпрямитель для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение, используемое в электронных устройствах.

6. Расценки на однофазный трансформатор

Трансформаторы однофазные МБТ

MBT – это бренд трансформаторной продукции, пользующийся высокой репутацией на рынке. Обладая сильным опытом и технологическими линиями в производстве, хорошей командой инженеров, квалифицированными техническими работниками и многочисленными партнерами по клиентам во многих областях, мы всегда являемся лидерами по качеству обслуживания и цене.

Мы проектируем, производим и поставляем электрические трансформаторы всех видов с помощью специального руководителя проекта и 24-месячной гарантии с момента отправки.

С девизом компании: «Качество способствует надежности» и более чем 11-летним опытом проектирования и производства трансформаторов. Мы, MBT, уверены, что являемся лучшим производителем трансформаторов во Вьетнаме.

Немедленно свяжитесь с +84913 006 538 или по электронной почте: [адрес электронной почты защищен] для бесплатной консультации и поддержки и получения наиболее выгодного предложения.

Однофазный трансформатор

– javatpoint

Трансформатор – это статическое устройство, преобразующее магнитную энергию в электрическую.Он состоит из двух или более двух стационарных цепей, связанных общей магнитной цепью; передача энергии происходит через эту цепь без какого-либо изменения частоты от одной цепи к другой.

Трансформатор состоит из двух обмоток. Обмотка, подключенная к источнику переменного тока. напряжение называется первичной обмоткой, а обмотка, которая подключена к нагрузке и передает энергию нагрузке, называется вторичной обмоткой.

E.М.Ф. Уравнение трансформатора

Пусть поток в любой точке равен

Мгновенная э.д.с. индуцированный в катушке из Т витков, связанных этим потоком, определяется законом Фарадея как

Вышеприведенное уравнение также можно записать как

Где E _м = Tωφ _м = максимальное значение e.

Для синусоидальной волны среднеквадратичное значение. значение равно

E _rms = E = E _м/

Это называется e.м.ф. уравнение трансформатора.

Где,

φ _м – максимальный поток в перепонках (Wb)

f – частота в герцах (Гц)

E – напряжение в вольтах

T – количество витков в обмотке

Первичное среднеквадратичное значение. напряжение

Вторичное среднеквадратичное значение. напряжение

Коэффициент напряжения и коэффициент передачи

Отношение E / T называется напряжение на виток .

Как известно

Повышающий трансформатор: Это трансформатор, в котором выходное напряжение выше входного.

Понижающий трансформатор: Это трансформатор, в котором выходное напряжение меньше входного.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Один и тот же трансформатор можно использовать как повышающий трансформатор и понижающий трансформатор, изменив способ его подключения. Если мы хотим, чтобы трансформатор работал как повышающий трансформатор, то обмотка низкого напряжения является первичной, а если мы хотим, чтобы он работал как понижающий трансформатор, то обмотка высокого напряжения является первичной. Однофазный и трехфазный трансформатор

– Трансформаторы Ракеша

Однофазный трансформатор

Трансформатор – это электромагнитное статическое электрическое оборудование (без движущихся частей), преобразующее магнитную энергию в электрическую. Он состоит из сердечника из магнитного железа, служащего частью магнитного трансформатора, и медной обмотки трансформатора, служащей электрической частью. Трансформатор представляет собой высокоэффективное оборудование, и его потери очень низкие, поскольку внутри отсутствует механическое трение.Трансформаторы используются практически во всех электрических системах от низкого до самого высокого уровня напряжения. Он работает только с переменным током (AC), потому что постоянный ток (DC) не создает никакой электромагнитной индукции. В зависимости от электрической сети, в которой установлен трансформатор, существует два типа трансформаторов: трехфазные трансформаторы и однофазные трансформаторы.

Однофазный трансформатор содержит две обмотки, одна на первичной, а другая на вторичной стороне.В основном они используются в однофазных системах электроснабжения. Применение трехфазной системы означает использование трех однофазных блоков, соединенных в трехфазную систему. Это более дорогое решение, и оно используется в системах большой мощности.

Применение однофазного трансформатора

Преимуществами трех однофазных агрегатов являются транспортировка, техническое обслуживание и наличие запасных частей.
Однофазные трансформаторы широко используются в коммерческих низковольтных устройствах в качестве электронных устройств.
Они работают как понижающий трансформатор напряжения и понижают значение домашнего напряжения до значения, подходящего для питания электроники.
На вторичной стороне обычно подключается выпрямитель для преобразования переменного напряжения в постоянное, которое используется в электронике.

Трехфазные трансформаторы используются для повышения или понижения высокого напряжения на различных этапах системы передачи энергии. Электроэнергия, вырабатываемая на различных генерирующих станциях, имеет трехфазный характер, а напряжения находятся в диапазоне 13.2КВ или 22КВ. Чтобы уменьшить потери мощности на стороне распределения, мощность передается при несколько более высоких напряжениях, например 132 или 400 кВ. Следовательно, для передачи энергии при более высоких напряжениях используется трехфазный повышающий трансформатор для увеличения напряжения. Также в конце передачи или распределения эти высокие напряжения понижаются до уровней 6600, 400, 230 вольт и т. Д. Для этого используется трехфазный понижающий трансформатор.

Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор может быть построен двумя способами; блок из трех однофазных трансформаторов или один блок из трехфазного трансформатора.

Первый построен путем подходящего соединения трех однофазных трансформаторов, имеющих одинаковые номинальные характеристики и рабочие характеристики. В этом случае, если неисправность происходит в одном из трансформаторов, система по-прежнему сохраняет пониженную мощность за счет двух других трансформаторов с разомкнутым треугольником. Таким образом, благодаря этому типу подключения обеспечивается непрерывность электроснабжения. Они используются в шахтах, потому что легче транспортировать отдельные однофазные трансформаторы.

Вместо использования трех однофазных трансформаторов, трехфазный блок может быть построен с одним трехфазным трансформатором, состоящим из шести обмоток на общем многопоточном сердечнике.Благодаря этому единому блоку вес, а также стоимость уменьшаются по сравнению с тремя блоками того же номинала, а также обмотками, сохраняется количество железа в сердечнике и изоляционных материалах. Пространство, необходимое для установки одного блока, меньше по сравнению с блоком из трех блоков. Но единственным недостатком трехфазного трансформатора с одним блоком является то, что если неисправность происходит в любой из фаз, то весь блок должен быть выведен из эксплуатации.

Преимущества трехфазных трансформаторов

Поскольку они уже подключены и готовы к установке, их может быть проще установить.
Чтобы обеспечить такую же кВА, требуется гораздо меньше материала сердечника по сравнению с группой из трех однофазных трансформаторов.
Он легче и меньше.
Требуется меньше места для установки.
Более высокий КПД
Низкая стоимость по сравнению с тремя единицами однофазных трансформаторов.
Транспортировка проста, а транспортные расходы меньше.
Конструкция сборных шин и установка распределительного устройства для однофазного трехфазного блока проще.
В случае трехфазного трансформатора необходимо вывести только три клеммы по сравнению с шестью клеммами от трех однофазных трансформаторов.

Недостатки трехфазных трансформаторов

В случае неисправности или потери одной фазы происходит отключение всего агрегата. Это связано с тем, что в трехфазном трансформаторе общий сердечник используется всеми тремя блоками. Если один блок неисправен, сердечник этого неисправного блока немедленно насыщается из-за отсутствия противоположного магнитного поля.Это приводит к большему уходу магнитного потока к металлическим корпусам из сердечника. Это еще больше увеличивает нагрев металлических частей, и в некоторых случаях этого тепла будет достаточно, чтобы вызвать возгорание. Следовательно, трехфазный трансформатор (или весь блок) должен быть отключен, если какая-либо из фаз вышла из строя.

Стоимость ремонта трехфазного трансформатора выше.
Для восстановления обслуживания стоимость запасного блока больше по сравнению с одним запасным блоком трансформатора.
При самоохлаждении мощность трансформатора уменьшается.

Основы электрических трансформаторов

Что такое электрические трансформаторы?

Электрические трансформаторы – это машины, передающие электричество из одной цепи в другую с изменением уровня напряжения, но без изменения частоты. Сегодня они рассчитаны на использование источника переменного тока, а это означает, что колебания напряжения питания зависят от колебаний 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 жилых и промышленных применений, в первую очередь и, возможно, наиболее важно для распределения и регулирования мощности на большие расстояния.

Строительство электрического трансформатора

Три важных компонента электрического трансформатора – это магнитный сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка – это часть, которая подключена к источнику электричества, откуда первоначально создается магнитный поток. Эти катушки изолированы друг от друга, и основной поток индуцируется в первичной обмотке, откуда он передается на магнитный сердечник и соединяется со вторичной обмоткой трансформатора через путь с низким сопротивлением.

Сердечник передает поток во вторичную обмотку, чтобы создать магнитную цепь, которая замыкает поток, а внутри сердечника размещается путь с низким сопротивлением, чтобы максимизировать потокосцепление. Вторичная обмотка помогает завершить движение потока, который начинается на первичной стороне, а 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 магнитный сердечник собирается путем укладки многослойных стальных листов, оставляя минимально необходимый воздушный зазор между ними для обеспечения непрерывности магнитного пути.

Как работают трансформаторы?

В электрическом трансформаторе для работы используется закон электромагнитной индукции Фарадея: «Скорость изменения магнитной индукции во времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушке».

Физическая основа трансформатора заключается во взаимной индукции между двумя цепями, которые связаны общим магнитным потоком. Обычно он имеет 2 обмотки: первичную и вторичную. Эти обмотки имеют общий магнитный сердечник, который является ламинированным, и взаимная индукция, возникающая между этими цепями, помогает передавать электричество из одной точки в другую.

В зависимости от величины магнитного потока между первичной и вторичной обмотками будут разные скорости изменения магнитного потока. Чтобы обеспечить максимальную потокосцепление, то есть максимальный поток, проходящий через вторичную обмотку и связанный с ней от первичной обмотки, для обеих обмоток размещен путь с низким сопротивлением. Это приводит к повышению эффективности работы и образует сердечник трансформатора.

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

Таким образом 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 предоставлено: Инженерное мышление

Как работает трансформатор – Принцип работы электротехники

Электрический трансформатор – КПД и потери

В электрическом трансформаторе не используются движущиеся части для передачи энергии, что означает отсутствие трения и, следовательно, потерь на ветер.Однако электрические трансформаторы страдают от незначительных потерь меди и железа. Потери меди возникают из-за потерь тепла при циркуляции токов по медным обмоткам, что приводит к потере электроэнергии. Это самые большие потери в работе электрического трансформатора. Потери в железе вызваны запаздыванием магнитных молекул, находящихся внутри сердечника. Это отставание происходит в ответ на изменение магнитного потока, которое приводит к трению, и это трение производит тепло, которое 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 потерях мощности между первичной и вторичной обмотками. Результирующий КПД затем вычисляется как отношение выходной мощности вторичной обмотки к мощности, потребляемой первичной обмоткой. В идеале КПД электрического трансформатора составляет от 94% до 96%

Типы трансформаторов

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

На основе проектирования

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 плече трансформатора сердечника.
Корпус типа Трансформатор Трансформатор кожухового типа имеет двойную магнитную цепь и центральную ветвь с двумя внешними ветвями.

На базе поставки

Однофазный Трансформатор Однофазный трансформатор имеет только один набор обмоток.Отдельные однофазные блоки могут дать те же результаты, что и трехфазные передачи, когда они соединены внешне.
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 целевому назначению

Повышающий трансформатор
Этот тип определяется количеством витков провода.Таким образом, если вторичный набор имеет большее количество витков, чем первичный, это означает, что напряжение будет соответствовать тому, которое образует базу 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 основании использования

Силовой трансформатор
Обычно используется для передачи электроэнергии и имеет высокий рейтинг.
Распределение трансформатор Этот электрический трансформатор имеет сравнительно более низкие характеристики и используется для распределения электроэнергии.
Instrument трансформатор Этот электрический трансформатор подразделяется на трансформаторы тока и напряжения.
- Трансформатор тока
- Трансформатор потенциала

Эти трансформаторы используются для реле и защиты приборов одновременно.

По принципу охлаждения

Самоохлаждающиеся масляные трансформаторы Этот тип обычно используется в небольших трансформаторах мощностью до 3 МВА и предназначен для самоохлаждения за счет окружающего воздушного потока.
Масляные трансформаторы с водяным охлаждением В этом типе электрических трансформаторов используется теплообменник для облегчения передачи тепла от масла к охлаждающей воде.
с воздушным охлаждением (воздушное охлаждение) Трансформаторы В трансформаторах этого типа выделяемое тепло охлаждается с помощью нагнетателей и вентиляторов, которые обеспечивают циркуляцию воздуха по обмоткам и сердечнику.

Основные характеристики трансформатора

Все трансформаторы имеют общие черты, независимо от их типа:

Частота входной и выходной мощности одинаковая
Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции
Первичная и вторичная катушки не имеют электрического соединения (за исключением автотрансформаторов). Передача мощности осуществляется посредством магнитного потока.
Для передачи энергии не требуются движущиеся части, поэтому отсутствуют потери на трение или ветер, как в других электрических устройствах.
Потери, которые возникают в трансформаторах, меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:
- Потери в меди (потеря электроэнергии из-за тепла, создаваемого циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считается самой большой потерей в трансформаторах)
- Потери в сердечнике (потери на вихревые токи и гистерезис, вызванные запаздыванием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)

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

Применение электрического трансформатора

Основные области применения электрического трансформатора:

Повышение или понижение уровня напряжения в цепи переменного тока.
Увеличение или уменьшение значения индуктивности или конденсатора в цепи переменного тока.
Предотвращение прохождения постоянного тока из одной цепи в другую.
Изоляция двух электрических цепей.
Повышение уровня напряжения на объекте выработки электроэнергии до того, как может произойти передача и распределение.

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

Советы по поиску и устранению неисправностей электрического трансформатора

Использование мультиметра – лучший способ проверить и устранить неисправности в электрической цепи.

Начните с проверки напряжения цепи, которую необходимо проверить.Этот шаг поможет вам определить тип лампочки, необходимой для сборки тестера цепей.
Вырежьте 2 полосы из провода AWG 16 калибра , убедившись, что каждая из них имеет длину не менее 12 дюймов.
Используйте инструмент для зачистки, чтобы удалить четверть внешнего пластика с обоих концов проводов и 1 дюйм внешнего пластика с двух других концов. Как только это будет сделано, скрутите оголенную проволоку, чтобы пряди соединялись.
Присоедините два конца, с которых вы сняли 1/4 ^– дюймов пластика, к клеммам патрона лампы.
Вставьте лампочку в патрон и прикрепите два оставшихся конца провода к клеммам, которые вы хотите проверить.

D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная информационная служба площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния.