В каких целях используется трансформатор: в каких целях используется трансформатор

Содержание

Как работает трансформатор, как он устроен, какие характеристики учитываются при эксплуатации

Как работает трансформатор, как он устроен, какие характеристики учитываются при эксплуатации

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности.

В энергетике, электронике и других отраслях прикладной электротехники большая роль отводится преобразованиям электромагнитной энергии из одного вида в другой. Этим вопросом занимаются многочисленные трансформаторные устройства, которые создаются под различные производственные задачи.

Одни из них, имеющие наиболее сложную конструкцию, выполняют трансформацию мощных потоков высоковольтной энергии, например. 500 или 750 киловольт в 330 и 110 кВ или в обратном направлении.

Другие работают в составе малогабаритных устройств бытовой техники, электронных приборов, системах автоматизации. Они также широко используются в различных блоках питания мобильных устройств.

Трансформаторы работают только в цепях переменного напряжения разной частоты и не предназначены для применения в схемах постоянного тока, в которых используются преобразователи других типов.

Трансформаторы делятся на две основные группы: однофазные, питающиеся от сети однофазного переменного тока, и трехфазные, питающиеся от сети трехфазного переменного тока.

Трансформаторы очень различны по своей конструкции. Основными элементами трансформатора являются: замкнутый стальной сердечник (магнитопровод), обмотки и детали, служащие для крепления магнитопровода и катушек с обмотками и установки трансформатора в выпрямительное устройство. Матнитопровод предназначен для создания замкнутого пути для магнитного потока.

Части магннтопровода, на которых размещены обмотки, называются стержнями, а части, на которых отсутствуют обмотки и которые служат для замыкания: магнитного потока в магнитопроводе — ярмом. Материалом для магнитопровода трансформатора служит листовая электротехническая сталь (трансформаторная сталь). Эта сталь бывает различных марок, толщины, горячей и холодной прокатки. 

Общие принципы работы трансформаторов

Мы знаем, что электромагнитная энергия неразрывна. Но ее принято представлять двумя составляющими:

1. электрической;

2. магнитной.

Так проще понимать происходящие явления, описывать процессы, делать расчеты, конструировать различные устройства и схемы. Целые разделы электротехники посвящены раздельным анализам работы электрических и магнитных цепей.

Электрический ток, как и магнитный поток, протекает только по замкнутой цепи, обладающей сопротивлением (электрическим или магнитным). Его создают внешние приложенные силы — источники напряжения соответствующих энергий.

Однако, при рассмотрении принципов работы трансформаторных устройств придётся одновременно исследовать оба этих фактора, учесть их комплексное воздействие на преобразование мощности.

Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, выполненных намоткой витками изолированной проволоки, по которым протекает электрический ток и одной магистрали для магнитного потока. Ее принято называть сердечником или магнитопроводом.

К вводу одной обмотки приложено напряжение от источника электроэнергии U1, а с выводов второй оно, после преобразования в U2, подается на подключенную нагрузку R.

Под действием напряжения U1 в первой обмотке по замкнутой цепи протекает ток I1, величина которого зависит от полного сопротивления Z, состоящего из двух составляющих:

1. активного сопротивления проводов обмотки;

2. реактивной составляющей, обладающей индуктивным характером.

Величина индуктивного сопротивления оказывает большое влияние на работу трансформатора.

Протекающая по первичной обмотки электрическая энергия в виде тока I1 представляет собой часть электромагнитной, магнитное поле которой направлено перпендикулярно движению зарядов или расположению витков проволоки. В его плоскости размещен сердечник трансформатора — магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток Ф.

Все это наглядно отражено на картинке и строго соблюдается при изготовлении. Сам магнитопровод тоже замкнут, хотя в отдельных целях, например, для снижения магнитного потока в нем могут делать зазоры, увеличивающие его магнитное сопротивление.

За счет протекания первичного тока по обмотке магнитная составляющая электромагнитного поля проникает в магнитопровод и циркулирует по нему, пересекая витки вторичной обмотки, которая замкнута на выходное сопротивление R.

Под действием магнитного потока во вторичной обмотке наводится электрический ток I2. На его величине сказывается значение приложенной напряженности магнитной составляющей и полной сопротивление цепи, включая подключенную нагрузку R.

При работе трансформатора внутри магнитопровода создается общий магнитный поток Ф и его составные части Ф1 и Ф2.

Как устроен и работает автотрансформатор

Среди трансформаторных устройств особой популярностью пользуются упрощенные конструкции, использующие в работе не две разные отдельно выполненные обмотки, а одну общую, разделенную на секции. Их называют автотрансформаторами.

Принцип работы такой схемы практически остался прежним: происходит преобразование входной электромагнитной энергии в выходную. По виткам обмотки W1 протекают первичные токи I1, а по W2 — вторичные I2. Магнитопровод обеспечивает путь движения для магнитного потока Ф.

У автотрансформатора имеется гальванически связь между входными и выходными цепями. Так как преобразованию подвергается не вся приложенная мощность источника, а только часть ее, то создается более высокий КПД, чем у обычного трансформатора.

Такие конструкции позволяют экономить на материалах: стали для магнитопровода, меди для обмоток. Они обладают меньшим весом и стоимостью. Поэтому их эффективно используют в системе энергетики от 110 кВ и выше.

Особых отличий в режимах работы трансформатора и автотрансформатора практически нет. 

Рабочие режимы трансформатора

При эксплуатации любой трансформатор может находиться в одном из состояний:

  • выведен из работы;
  • номинальный режим;
  • холостой ход;
  • короткое замыкание;
  • перенапряжение.

Холостой ход трансформатора

Холостой ход — работа прибора, машины и т. п. без нагрузки, вхолостую. При холостом ходе приборы, машины не отдают мощности, но сами при этом обычно потребляют ту или иную мощность.

Например, трансформатор, работающий без нагрузки (с разомкнутой вторичной обмоткой), потребляет некоторый ток из сети (т. н. холостой ток трансформатора), и этот ток, текущий в первичной обмотке, связан с потреблением некоторой мощности из сети, которая идет на нагрев обмотки (а в случае наличия потерь в стали и на нагрев сердечника) трансформатора.

Режим вывода из работы

Для его создания достаточно снять питающее напряжение источника электроэнергии с первичной обмотки и этим исключить прохождение электрического тока по ней, что и делают всегда в обязательном порядке с подобными устройствами.

Однако на практике при работе со сложными трансформаторными конструкциями такая мера не обеспечивает полностью меры безопасности: на обмотках может оставаться напряжение и приносить вред оборудованию, подвергать опасности обслуживающий персонал за счет случайного воздействия разрядов тока.

Как это может произойти?

У малогабаритных трансформаторов, которые работают в качестве блока питания, как показано на верхней фотографии, постороннее напряжение никакого вреда не причинит. Ему там просто неоткуда взяться. А на энергетическом оборудовании его обязательно следует учитывать. Разберём две часто встречающиеся причины:

1. подключение постороннего источника электроэнергии;

2. действие наведенного напряжения.

Первый вариант

На сложных трансформаторах работает не одна, а несколько обмоток, которые используются в разных цепях. Со всех их необходимо отключать напряжение.

Кроме того, на подстанциях, эксплуатируемой в автоматическом режиме без постоянного оперативного персонала к шинам силовых трансформаторов подключают дополнительные трансформаторы, обеспечивающие собственные нужды подстанции электроэнергией 0,4 кВ. Они предназначены для питания защит, устройств автоматики, освещения, отопления и других целей.

Их так и называют — ТСН или трансформаторы собственных нужд. Если со входа силового трансформатора снято напряжение и его вторичные цепи разомкнуты, а на ТСН проводятся работы, то существует вероятность обратной трансформации, когда напряжение 220 вольт с низкой стороны проникнет на высокую по подключенным шинам питания. Поэтому их необходимо обязательно отключать.

Действие наведенного напряжения

Если около шин отключенного трансформатора проходит высоковольтная линия, находящаяся под напряжением, то токи, протекающие по ней, способны наводить напряжение на шинах. Необходимо применять меры для его снятия.

Номинальный режим работы

Это обычное состояние трансформатора во время его эксплуатации для которого он и создан. Токи в обмотках и приложенные к ним напряжения соответствуют расчетным значениям.

Трансформатор в режиме номинальной нагрузки потребляет и преобразует мощности, соответствующие проектным значениям в течение всего предусмотренного ему ресурса.

Режим холостого хода

Он создается в том случае, когда на трансформатор подано напряжение от источника питания, а на выводах выходной обмотки отключена нагрузка, то есть разомкнута цепь. Этим исключается протекание тока по вторичной обмотке.

Трансформатор в режиме холостого хода потребляет минимально возможную мощность, определяемую его конструкторскими особенностями.

Режим короткого замыкания

Так называют ситуацию, когда нагрузка, подключенная к трансформатору оказывается закороченной, наглухо зашунтированной цепочками с очень малыми электрическими сопротивлениями и на нее действует вся мощность питания источника напряжения.

В этом режиме протекание огромных токов КЗ ничем практически не ограничивается. Они обладают огромной тепловой энергией и способны сжечь провода или оборудование. Причем действуют до тех пор, пока схема питания через вторичную или первичную обмотку не выгорит, разорвавшись в наиболее слабом месте.

Это самый опасный режим, который способен возникнуть при работе трансформатора, причем, в любой, самый неожиданный момент времени. Его появление можно предвидеть, а развитие следует ограничивать. С этой целью используют защиты, которые отслеживают превышение допустимых токов на нагрузке и максимально быстро их отключают.

Режим перенапряжения

Обмотки трансформатора покрыты слоем изоляции, который создается для работы под определенным напряжением. При эксплуатации возможно его превышение по различным причинам, возникающим как внутри электрической системы, так и в результате воздействия атмосферных явлений.

В заводских условиях определяется величина допустимого превышения напряжения, которое может действовать на изоляцию до нескольких часов и кратковременных перенапряжений, создаваемых переходными процессами при коммутациях оборудования.

Для предотвращения их воздействия создают защиты от повышения напряжения, которые при возникновении аварийной ситуации отключают питание со схемы в автоматическом режиме или ограничивают импульсы разрядов.  

Ранее ЭлектроВести писали, что НЭК «Укрэнерго» 28 февраля подписала контракт с консорциумом «Dalekovod JSC / General Electric Grid GmbH» (Хорватия / Германия) на реконструкцию подстанции 750 кВ «Днепровская» в Днепропетровской области. Подстанция «Днепровская» является последним из четырех объектов модернизации в составе проекта «Реконструкция подстанций в восточной части Украины», финансируемого за счет банка развития KfW и Правительства Германии. Стоимость заключенного контракта – 31,7 млн. евро. Срок реализации – 3 года.
По материалам: electrik.info.

Виды трансформаторов. Где и для чего применяются?

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня поговорим про виды трансформаторов, рассмотрим их общее устройство и принцип работы, узнаем где применяются. И так…

В энергетике и электротехнике постоянно требуется преобразование тока из одного состояния в другое. В этих процессах активно участвуют различные виды трансформаторов, представляющие собой электромагнитные статические устройства, без каких-либо подвижных частей. В основе их действия лежит электромагнитная индукция, посредством которой переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. При этом частота остается неизменной, а потери мощности совсем незначительные.

Общее устройство и принцип работы

Каждый трансформатор оборудуется двумя или более обмотками, индуктивно связанными между собой. Они могут быть проволочными или ленточными, покрытыми изоляционным слоем. Обмотки наматываются на сердечник, он же магнитопровод, выполненный из мягких ферромагнитных материалов. При наличии одной обмотки, такое устройство называется автотрансформатором.

Принцип действия трансформатора довольно простой и понятный. На первичную обмотку устройства подается переменное напряжение, что приводит к течению в ней переменного тока. Этот переменный ток, в свою очередь, вызывает создание в магнитопроводе переменного магнитного потока. Под его воздействием в первичной и вторичной обмотках происходит наведение переменной электродвижущей силы (ЭДС). Когда вторичная обмотка замыкается на нагрузку, по ней также начинает течь переменный ток. Этот ток во вторичной системе отличается собственными параметрами. У него индивидуальные показатели тока и напряжения, количество фаз, частота и форма кривой напряжения.

В конструкцию простейшего силового трансформатора входит магнитопровод, изготавливаемый из ферромагнитных материалов, преимущественно из листовой электротехнической стали. На стержнях магнитопровода – сердечника располагаются первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка соединяется с источником переменного тока, а вторичная подключается к потребителю.

 

Типы трансформаторов

В соответствии со своими параметрами и характеристиками, все виды трансформаторов разделяются:

  • По количеству фаз могут быть одно- или трехфазными
  • В соответствии с числом обмоток, трансформаторы бывают двух- или трехобмоточными, а также двух- или трехобмоточными с расщепленной обмоткой
  • По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н)
  • По видам охлаждения – с естественным масляным охлаждением (М), с масляным охлаждением и воздушным дутьем (Д), принудительная циркуляция масляного охлаждения (Ц), сухие трансформаторы с воздушным охлаждением (С). Кроме того, существуют устройства без расширителей, для защиты которых используется азотная подушка.

Среди многообразных трансформаторных устройств чаще всего встречаются трансформаторы:

  • силовые
  • измерительные
  • специальные

Силовые трансформаторы

Термином «силовой» определяют назначение, связанное с преобразованием высоких мощностей. Вызвано это тем, что большинство бытовых и производственных потребителей электрических сетей нуждаются в питании напряжением 380/220 вольт. Однако доставка его на большие расстояния связана с огромными потерями энергии, которые снижаются за счет использования высоковольтных линий.

Воздушные ЛЭП высокого напряжения соединяют в единую сеть подстанции с силовыми трансформаторами соответствующего класса.

   Силовой трансформатор 110 кВ

А по другим линиям напряжение 6 или 10 кВ подводится к силовым трансформаторам, обеспечивающих питанием 380/220 вольт жилые комплексы и производственные предприятия.

   Силовой мачтовый трансформатор 10 на 0,4 кВ

Измерительные трансформаторы

В этом классе работают два вида устройств, обеспечивающих в целях измерения параметров сети преобразования:

  1. тока
  2. напряжения

Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики периодически подвергают поверке на правильность измерения как величин, так и углов отклонения векторов тока и напряжения.

Трансформаторы тока

Главная особенность их устройства заключается в том, что они постоянно эксплуатируются в режиме короткого замыкания. У них вторичная обмотка полностью закорочена на маленькое сопротивление, а остальная конструкция приспособлена для такой работы.

Чтобы исключить аварийный режим входная мощность ограничивается специальным устройством первичной обмотки: в ней создается всего один виток, который не может создать при протекании по нему тока большого падения напряжения на обмотке и, соответственно, передать в магнитопровод высокую мощность.

Этот виток врезается непосредственно в силовую цепь, обеспечивая его последовательное подключение. У отдельных конструкций просто создается сквозное отверстие в сердечнике, через которое пропускают провод с первичным током.

Нагрузку вторичных цепей трансформатора тока, находящегося под напряжением, нельзя разрывать. Все провода и соединительные клеммы по этой причине изготавливаются с повышенной механической прочностью. В противном случае на разорванных концах сразу возникает высоковольтное напряжение, способное повредить вторичные цепи.

Благодаря работе трансформаторов тока создается возможность обеспечения постоянного контроля и анализа нагрузок, протекающих в электрической системе. Особенно это актуально на высоковольтном оборудовании.

   Измерительные трансформаторы тока 110 кВ

Номинальные значения вторичных токов измерительных трансформаторов энергетики принимают в 5 ампер для оборудования до 110 кВ включительно и 1 А — выше.

Широкое применение трансформаторы тока нашли в измерительных приборах. За счет использования конструкции раздвижного магнитопровода удается быстро выполнять различные замеры без разрыва электрической цепи, что необходимо делать при использовании обычных амперметров.

Токовые клещи с раздвижным магнитопроводом трансформатора тока позволяют обхватить любой проводник с напряжением и замерить величину и угол вектора тока.

Трансформаторы напряжения

Отличительная особенность этих конструкций заключается в том, что они работают в режиме, близком к состоянию холостого хода, когда величина их выходной нагрузки невысокая. Они подключается к той системе напряжений, величина которой будет измеряться.

   Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ

Измерительные трансформаторы напряжения обеспечивают гальваническую развязку оборудования первичных и вторичных цепей, работают в каждой фазе высоковольтного оборудования.

Из них создают целые комплексы систем измерения, позволяющие фильтровать и выделять различные составляющие векторов напряжения, учет которых необходим для точной работы защит, блокировок, систем сигнализации.

За счет работы трансформаторов тока и напряжения снимают вектора вторичных величин, пропорциональные первичным в реальном масштабе времени. Это позволяет не только создавать цепи измерения и защит по току и напряжению, но и за счет математических преобразований векторов анализировать состояние мощностей и сопротивлений в действующей электрической системе.

Специальные виды трансформаторов

К этой группе относят:

  • разделительные
  • согласующие
  • высокочастотные
  • сварочные и другого типа трансформаторные устройства, созданные для выполнения специальных электрических задач
Разделительные трансформаторы

Размещение двух обмоток совершенно одинаковой конструкции на общем магнитопроводе позволяет из 220 вольт 50 герц на входе получать такое же напряжение на выходе.

Напрашивается вопрос: зачем делать такое преобразование? Ответ прост: в целях обеспечения электрической безопасности.

   Разделительный трансформатор с системой контроля изоляции, тока нагрузки, температуры трансформатора

При пробое изоляционного слоя провода первичной схемы, на корпусе прибора появляется опасный потенциал, который по случайно сформированной цепи через землю способен поразить человека электрическим током, нанести ему электротравму.

Гальваническое разделение схемы позволяет оптимально использовать питание электрооборудования и в то же время исключает получение травм при пробоях изоляции вторичной схемы на корпус.

Поэтому разделительные трансформаторы широко используются там, где проведение работ с электроинструментом требует принятия дополнительных мер безопасности. Также они широко используются в медицинском оборудовании, допускающем непосредственный контакт с телом человека.

Высокочастотные трансформаторы

Отличаются от обычных материалом магнитопровода, который способен, в отличие от обычного трансформаторного железа, хорошо, без искажений передавать высокочастотные сигналы.

Используется в электротермии, в частности при индукционном нагреве в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д.

Согласующие трансформаторы

Основное назначение — согласование сопротивлений разных частей в электронных схемах. Согласующие трансформаторы нашли широкое применение в антенных устройствах и конструкциях усилителей на электронных лампах звуковых частот.

Сварочные трансформаторы

Первичная обмотка создается с большим число витков, позволяющих нормально обрабатывать электрическую энергию с входным напряжением 220 или 380 вольт. Во вторичной обмотке число витков значительно меньше, а ток протекающий по ним высокий. Он может достигать тысяч ампер.

Поэтому толщина провода этой цепи выбирается повышенного поперечного сечения. Для управления сварочным током существует много различных способов.

Сварочные трансформаторы массово работают в промышленных установках и пользуются популярностью у любителей изготавливать различные самоделки своими руками.

Рассмотренные виды трансформаторов являются наиболее распространёнными. В электрических схемах работают и другие подобные устройства, выполняющие специальные задачи технологических процессов.

 

Смотрите также по теме:

   Трансформатор Тесла (Tesla coil). Делаем своими руками.

   Принцип работы трансформатора. Устройство и режимы работы.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Из какого трансформатора сделать зарядное устройство акб. Зарядное устройство и источники питания

Принцип действия:

  1. В устройстве существуют 2 обмотки , их называют первичной и вторичной. К внешнему источнику подключается только первичная обмотка, тогда как вторичная обмотка предназначена для снятия напряжения.
  2. Включая в электросеть первичную обвивку , в магнитопроводе создаётся магнитное поле (переменное) от первичной обмотки, в результате чего образуется ток вторичной обмотки, если его замкнуть через приёмник.
  3. Синхронно в первичной обвивке образуется нагрузочный ток.
  4. Отсюда происходит трансформирование электрической энергии, когда первичная сеть передаёт её вторичной. В результате, приёмник получит ту величину, на которую рассчитан прибор.


Если у нас есть батарея 60 Ач, минимальное зарядное устройство, которое мы должны купить, составляет 6 А зарядного тока! При выборе автоматического зарядного устройства мы придерживаемся того же принципа. Если ваш автомобиль оборудован батареями разных типов, естественным выбором будет зарядное устройство микропроцессора, которое может заряжать как свинцово-кислотные, так и гелевые батареи. Стандартные выпрямители не предоставляют таких возможностей. Однако, если у вас есть тот же тип батареи, например, в автомобиле и мотоцикле, вы можете использовать одно стандартное зарядное устройство.

схема работы

Явление взаимной индукции, является основой работы трансформатора:

  1. Чтобы улучшить магнитную связь 2 обмоток, они укладываются на магнитопровод стальной структуры.
  2. В свою очередь , делается изоляция не только между ними, но и с магнитопроводом.
  3. Каждая обмотка имеет свою маркировку. Если обмотка с высоким напряжением, её обозначают (ВН), низким – (НН).
  4. Первичная обмотка подключается к электросети, вторичная – к приёмнику.

Напряжение на обвивках имеют различную величину, и от того в каких целях будет применяться устройство, зависит величина на обвивках:

  1. Повышающий трансформатор будет иметь меньше напряжение на первичной обвивке, чем на второй.
  2. Понижающий прибор , в точности всё наоборот.

Использование их различно:

  1. На больших расстояниях используются повышающие приборы.
  2. Если надо распределить электроэнергию потребителям – понижающие.

Существуют приборы с 3 обмотками, когда надо получить не только высокое и низкое напряжение, но и среднюю величину (СН).

Обвивки такого устройства также изолированы друг от друга и имеют подключение от электроэнергии одной обвивкой, когда 2 другие подсоединяются к разным приёмникам:

  1. Обвивки имеют форму цилиндра и выполняются намоткой медного провода, имеющего круглое сечение для малых токов.
  2. Для тока большой величины используются шины с прямоугольным сечением.
  3. На сердечник магнитопровода делается обвивка для малого напряжения, так как она легко изолируется, по сравнению с обвивкой высокого номинала.
  4. Сам сердечник исполняется круглой формы , если обвивка в форме цилиндра. Это делается для уменьшения немагнитных зазоров, и уменьшить длину витков обвивок. Отсюда уменьшится и масса меди на заданную площадь сечения круглого магнитопровода.
  5. Круглый стержень проходит сложный процесс сборки из стальных листов. И чтобы упростить задачу, в устройствах с большим напряжением используются стержни со ступенчатым поперечным сечением, когда их число достигает всего 17 штук.
  6. В мощных агрегатах устанавливаются дополнительные вентиляционные каналы, для охлаждения магнитопровода. Это достигается расположением их перпендикулярно и параллельно поверхности листов из стали.
  7. В менее мощных устройствах сердечник выполняется с прямоугольным сечением.

Назначение и типы

трехфазный трансформатор

Трансформатор, можно назвать преобразователем одной величины напряжения или тока в другую.

Они могут быть:

  • трёхфазными;
  • однофазными;
  • понижающими;
  • повышающими;
  • измерительными и т.д.;

Назначение прибора: передаёт и распределяет электроэнергию заказчику.

В приборе есть активные компоненты: обвивка и сердечник магнитопоровода. В свою очередь, сердечник может быть стержневым и броневым. Для них используется холоднокатаная горячекатаная электротехническая сталь.

Обвивку используют непрерывную, винтовую, цилиндрическую, дисковую.

Среди современных изделий можно отметить следующие:

  • тороидальные;
  • броневые;
  • стержневые;


Они имеют характеристики похожие друг с другом, с высокой надёжностью. Единственное, что их различает – это способ изготовления.

В стержневом варианте, обвивка наматывается вокруг сердечника, тогда как в броневом типе идёт включение в сердечник. Поэтому, в стержневом типе, обвивку можно увидеть и располагается она только горизонтально, а в броневом, она скрыта, но может быть, как горизонтально, так и вертикально размещена.

Какой бы тип мы не рассматривали, у него имеются 3 компонента:

  • система охлаждения;
  • обвивка;
  • магнитопровод;

За счёт приборов удаётся значительно повысить напряжённость, идущую с электрических станций, на дальние расстояния, при этом, потери энергии будут минимальные по проводам. На основании вышеизложенного, можно использовать провода на линиях передач, с меньшей площадью сечения.

Потребителю также можно уменьшать потребление энергии с высоковольтных линий до номинальных значений (380, 220, 127 В).

Область применения и виды


трансформатор в телевизоре

Бытовые трансформаторы защищают технику при перепадах напряжения.

Поэтому применяют их в следующих приборах:

  • в освещении;
  • осциллографах;
  • телевизорах;
  • радиоприёмниках;
  • измерительных устройствах и т.д;

Сварочные экземпляры, разделяющие силовую и сварочную сеть, активно используются при сварке и электротермических конструкциях, где успешно понижают величину напряжения до обязательных номиналов.

В энергосети используются масляные агрегаты, где напряжённость 6 и 10 кВ.

Многие автоматические конструкции используют трансформаторы, где напряжение на обвивках несуидальное.

Виды:


  1. Вращающийся . Передача сигнала ведётся на объекты, которые вращаются. Например, видеомагнитофон, где передача сигнала ведётся на барабан узла магнитной головки. Здесь существуют 2 половины магнитопровода и вращение их происходит с минимальным зазором в отношении друг друга. На основании этого, реализуется большая скорость оборотов, в контактном способе сигнала достичь такого эффекта не считается возможным.
  2. Пик-трансформатор . В этом варианте происходит преобразование синусоидального напряжения в сплески, имеющие пикообразную форму. Активно используются в управлении тиристоров, а также электронных и полупроводниковых устройств.
  3. Согласующий . Принимает участие в согласовании сопротивлений в разных промежутках электронной схемы, при этом, форма сигнала искажается минимально. Синхронно обеспечивается гальваническая развязка между зонами схем.
  4. Разделительный . Здесь 2 обмотки не соединены между собой электрически. Такая схема даёт возможность повысить безопасность электрических сетей. Когда происходит случайное одновременное прикосновение к токоведущей части и земли, выдаётся гальваническая развязка электрической цепи.
  5. Импульсный . В этом варианте преобразуются импульсные сигналы за очень короткий промежуток времени (десятки микросекунд), при этом, искривление конфигурации импульса минимально.
  6. По напряжению . Здесь происходит конверсия большого напряжения в низкую величину. Этот вариант позволяет изолировать измерительные и логические цепи от большого напряжения.
  7. По току . В этом типе измеряются цепи с большим током. Например, в конструкциях релейных щитов электроэнергетических систем. Поэтому, применяются достаточно жёсткие требования к точности.
  8. Автотрансформатор . В этом типе соединение 2 обмоток ведётся напрямую. В результате, создаётся электрическая и электромагнитная связь, чем объясняется высокий КПД этого вида. Недостатком такого устройства, можно назвать отсутствие изоляции, то есть не существует гальваническая развязка.
  9. Силовой . Этот вариант используется при изменяемом токе и преобразует электрическую энергию в установках и электросетях. Широко применяется этот тип на линиях ЛЭП с высокой напряжённостью (35-750 кВ), городских электрических сетях (10 и 6 кВ).
  10. Сдвоенный дроссель . Наличие 2 равных обвивок, даёт возможность получить более результативный дроссель, чем обычный. Их используют на вводе фильтра в блоке питания, а также в звуковом оборудовании.
  11. Трансфлюксор . Оставшаяся намагниченность магнитного провода имеет большую величину, что позволяет использовать его для сохранения сведений.

Немного из истории


Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году, великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Тогда его изделие не имело замкнутого сердечника, который появился значительно позже – 1884 год. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году, М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый 3-х фазный

Уже через пару лет, электромеханик предоставил свои работы на выставке, где произошла презентация трёхфазной высоковольтной линии, имеющую протяженность 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Немного позже, пришла очередь масляным агрегатам, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

В 20 столетии появились изделия более компактные и экономичные. Производителями продукции являлись иностранные фирмы. На настоящий момент, выпуском продукции занимаются и отечественные фирмы.

Простейший представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток (рис. 1). При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки. Отношение первичного напряжения ко вторичному (коэффициент трансформации) приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.

Рис. 1. Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора. 1 первичная обмотка, 2 вторичная обмотка, 3 сердечник. U1 первичное напряжение, U2 вторичное напряжение, I1 первичный ток, I2 вторичный ток, Ф магнитный поток

Простейшие условные обозначения трансформаторов изображены на рис. 2; для наглядности разные обмотки трансформатора можно, как и на рисунке, представить разными цветами.

Рис. 2. Условное обозначение трансформатора в подробных (многолинейных) схемах (a) и в схемах электрических сетей (b)

Трансформаторы могут быть одно- или многофазными, а вторичных обмоток может быть больше одной. В электрических сетях обычно используются трехфазные трансформаторы с одной или двумя вторичными обмотками. Если первичное и вторичное напряжения относительно близки друг другу, то могут использоваться и однообмоточные автотрансформаторы, принципиальные схемы которых представлены на рис. 3.


Рис. 3. Принципиальные схемы понижающего (a) и повышающего (b) автотрансформаторов

Важнейшими номинальными показателями трансформатора являются его номинальные первичное и вторичное напряжения, номинальные первичный и вторичный ток, а также номинальная вторичная полная мощность (номинальная мощность). Трансформаторы могут изготовляться как на весьма малую мощность (например, для микроэлектронных цепей), так и на очень большую (например, для мощных энергосистем), охватывая диапазон мощностей от 0,1 mVA до 1000 MVA.

Потери энергии в трансформаторе – обусловленные активным сопротивлением обмоток потери в меди и вызванные вихревыми токами и гистерезисом в сердечнике потери в стали – обычно настолько малы, что кпд трансформатора, как правило, выше 99 %. Несмотря на это, тепловыделение в мощных трансформаторах может оказаться настолько сильным, что необходимо прибегать к эффективным способам теплоотвода. Чаще всего активная часть трансформатора размещается в баке, заполненном минеральным (трасформаторным) маслом, который, при необходимости снабжается принудительным воздушным или водяным охлаждением. При мощности до 10 MVA (иногда и выше) могут применяться и сухие трансформаторы, обмотки которых обычно залиты с эпоксидной смолой. Основные преимущества сухих трансформаторов заключаются в более высокой огнебезопасности и в исключении течи трансформаторного масла, благодаря чему они могут без препятствий устанавливаться в любых частях зданий, в том числе на любом этаже. Для измерения переменных тока или напряжения (особенно в случае больших токов и высоких напряжений) часто используются измерительные трансформаторы.

Устройство трансформатора напряжения по своему принципу не отличается от силовых трансформаторов, но работает он в режиме, близком к холостому ходу; коэффициент трансформации в таком случае достаточно постоянен. Номинальное вторичное напряжение таких трансформаторов обычно равно 100 V. Вторичная обмотка трансформатора тока в идеальном случае короткозамкнута и вторичный ток в таком случае пропорционален первичному. Номинальный вторичный ток обычно составляет 5 A, но иногда может быть и меньше (например, 1 A). Примеры условных обозначений трансформаторов тока приведены на рис. 4.

Рис. 4. Условное обозначение трансформатора тока в развернутых схемах (a) и в однолинейных схемах (b)

Первым может считаться изготовленное Майклом Фарадеем (Michael Faraday) индукционное кольцо (англ. induction ring), состоящее из кольцевого стального сердечника и двух обмоток, при помощи которого он 29 августа 1831 года открыл явление электромагнитной индукции (рис. 5). Во время быстрого переходного процесса, возникающего при включении или отключении первичной обмотки, соединенной с источником постоянного тока, во вторичной обмотке индуцируется импульсная ЭДС. Такое устройство может поэтому называться импульсным или транзиентным трансформатором.


Рис. 5. Принцип устройства транзиентного трансформатора Майкла Фарадея. i1 первичный ток, i2 вторичный ток, t время

Исходя из открытия Фарадея, учитель физики колледжа города Маргнута (Margnooth) около Дублина (Dublin, Ирландия) Николас Келлан (Nicholas Callan, 1799–1864) построил в 1836 году индукционную катушку (искровой индуктор), состоящий из прерывателя и трансформатора; это устройство позволяло преобразовать постоянный ток в переменный ток высокого напряжения и вызывать длинные искровые разряды. Индукционные катушки стали быстро усовершенствоваться и в 19-м веке широко применялись при исследовании электрических разрядов. К ним могут быть отнесены и катушки зажигания современных автомобилей. Первый трансформатор переменного тока запатентовал в 1876 году живший в Париже русский электротехник Павел Яблочков, использовав его в цепях питания своих дуговых ламп. Сердечник трансформатора Яблочкова представлял собой прямой пучок стальных проволок, вследствие чего магнитная цепь была не замкнутой, как у Фарадея, а открытой, и в других установках такой трансформатор применять не стали. В 1885 году инженеры-электрики Будапештского завода Ганц и Компания (Ganz & Co.) Макс Дери (Max Deri, 172 1854–1938), Отто Титуш Блати (Otto Titus Blathy, 1860–1939) и Кароль Зиперновски (Karoly Zipernovsky, 1853–1942) изготовили трансформатор с тороидальным проволочным сердечником и заодно разработали систему распределения электроэнергии на переменном токе, основанную на применении этих трансформаторов. Трансформатор с еще лучшими свойствами, сердечник которого собирался из Е- и I-образных стальных листов, создал в том же году американский электротехник Уильям Стенли (William Stanley, 1858–1916), после чего началось быстрое развитие систем переменного тока как в Европе, так и в Америке. Первый трехфазный трансформатор построил в 1889 году Михаил Доливо-Добровольский.

Особенности работы выпрямителей, или как правильно рассчитать мощность силового трансформатора – Начинающим – Теория

Хороший и надёжный силовой трансформатор – это уже половина собираемой и разрабатываемой конструкции.
В настоящее время выбор силовых трансформаторов, предлагаемых рынком, для радиолюбителей довольно широк. Но не смотря на это, не все предлагаемые трансформаторы идеально подходят для нужд радиолюбителя (по току, напряжению, количеству обмоток и т.д.), и поэтому довольно часто ему приходится самостоятельно изготавливать силовые трансформаторы для своих разработок и собираемых конструкций.
В этой статье я попробую объяснить, как правильно выбрать, или рассчитать силовой трансформатор для своей конструкции.
Нового я здесь ничего не открою, и постараюсь как можно проще и на примерах, объяснить Вам то, что уже давно доказано и решено. Просто в силу каких либо обстоятельств, не все это могут знать.

В основном радиолюбителю приходится изготавливать силовые трансформаторы средней мощности 50 – 300 Вт.
КПД таких трансформаторов достигает 0,88 – 0,92. У более мощных промышленных трансформаторов, при мощностях более 1 кВт, КПД может достигать 0,97-0,98, так как обмотки их намотаны толстым проводом и потери в них на активное сопротивление минимальны.
У менее мощных трансформаторов, с мощностью до 40 Вт, КПД понижается и обычно не превышает 0,8 – 0,85.

Чтобы правильно рассчитать трансформатор, нужны довольно сложные вычисления, радиолюбители-же пользуются для этих целей упрощёнными формулами и радиолюбительскими программами, которые в принципе тоже довольно точно позволяют это сделать, поэтому я тоже постараюсь не отходить от этой традиции и всё попробую объяснить на практических примерах и готовых расчётах, используя по минимуму формулы и вычисления.

Как обычно производится расчёт силового трансформатора.
Зная напряжение и ток, который должна давать вторичная (или несколько вторичных) обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.
Мощность вторичной обмотки Р2 по Закону Ома равна;

Отсюда можно найти и мощность первичной обмотки, где для трансформаторов средней мощности к нашим расчётам мы берём КПД трансформатора 0,9 (90%). Для трансформаторов меньшей мощности соответственно и КПД берётся меньше (0,8).
Мощность первичной обмотки Р1 (мощность трансформатора) в этом случае будет равна;

То есть поясню, если расчётная мощность вторичной (вторичных) обмотки у нас получилась например 100 Вт, то общая мощность трансформатора будет равна 111,1 Вт (100/0,9). Это ещё не учитывая ток холостого хода, который тоже прибавляется к общей мощности трансформатора.

Как определить мощность первичной обмотки мы уяснили, теперь как правильно определить мощность вторичной обмотки?
Для этого у нас имеется какая либо нагрузка, которая потребляет определённый ток при определённом напряжении. Например имеется нагрузка, потребляющая ток 2 Ампера при напряжении 15 Вольт.
Кажется что может быть проще, по Закону Ома умножаем 2 на 15 и вуаля – получаем 30 Вт. Да, это так, ток отдаваемый вторичной обмоткой будет равен току потребления нагрузкой, но только тогда, когда вторичная обмотка нагружена на активную нагрузку! Например обмотка накала ламп.
Если же вторичная обмотка нагружена на нагрузку через элементы выпрямителя, или выпрямителя и фильтра, то ситуация приобретает совсем другой оборот. Ток отдаваемый вторичной обмоткой будет больше тока, потребляемого нагрузкой!
Почему так, давайте попробуем вместе с этим разобраться.
Работа вторичной обмотки на активную нагрузку мы рассматривать не будем, здесь всё ясно, давайте пойдём дальше.

 

Работа выпрямителя на активную нагрузку.

Однополупериодный выпрямитель.

Поставим перед нагрузкой выпрямительный диод. То есть у нас получился однополупериодный выпрямитель.

Соберём такую же схемку. Трансформатор у меня тороидальный, мощностью 60 Вт, с напряжением ХХ вторичной обмотки около 20 вольт (номинальный ток нагрузки 3,8 А, номинальное напряжение 16,5 Вольт), ток ХХ трансформатора 7 мА.
В разрыв первичной обмотки, для измерения её тока, я поставил резистор, величиной 1,0 Ом, в разрыв вторичной (последовательно с нагрузкой) резистор, величиной 0,1 Ом. Для измерения в цепях переменного и пульсирующего тока и напряжения, я использовался среднеквадратичный (RMS) микровольтметр В3-57, ну и для измерения в цепях постоянного тока – цифровой мультиметр “Mastech MY64”.

Для безопасности измерений, вся эта конструкция подключалась через разделительный трансформатор. В качестве нагрузочных резисторов использовались проволочные переменные сопротивления различных величин, мощностью 25 Вт.
Действующий ток нагрузки был установлен 0,5 ампер (рисунок выше). Предел измерения 100 мВ, шунт во вторичной цепи 0,1 Ом.
Сопротивление переменного резистора получилось 19 Ом, действующее напряжение на нагрузке 9,5 вольт. То есть мощность потребляемая нагрузкой получилась 4,75 Вт.
Измерим ток, потребляемый первичной обмоткой.

Ток первичной обмотки получился 97 мА, минус 7 мА ХХ, итого 90 мА. Напряжение на первичной обмотке 215 вольт. Мощность потребляемая первичной обмоткой получилась 19,35 Вт, то есть в 4 (четыре) раза больше мощности потребляемой нагрузки. Почему так? Кому интересны все подробности происходящих процессов в трансформаторе, рекомендую почитать первоисточники, приведённые в конце статьи, кому лень читать, попробую объяснить по простому.

При установке диода последовательно с нагрузкой, у нас получается однополупериодный выпрямитель. На нагрузку подаётся импульс напряжения (тока) только в положительный полупериод, а в отрицательный ничего нет (пауза). В результате чего среднее напряжение на нагрузке уменьшается более, чем в два раза (точнее в 2,2) по сравнению с напряжением на вторичной обмотке. Средний ток через диод соответствует току нагрузки, а действующий ток диода и самой вторичной обмотки – больше тока нагрузки в 1,57 раза.
Давайте подсчитаем мощность вторичной обмотки;
Ток нагрузи 0,5 А, умножаем на 1,57=0,785 (ток вторичной обмотки). Полученный ток умножаем на напряжение вторичной обмотки (19 Вольт) 0,785х19=14,9 Вт – это получается отдаваемая мощность вторичной обмотки, плюс сюда ещё добавляются и переходные процессы при работе диода (вентиля), плюс реактивные токи, которые просто нагревают обмотку, в итоге мощность трансформатора получается минимум в 3,5 раза больше мощности потребляемой нагрузкой.
Ещё при работе этой схемы во вторичной обмотке возникает постоянная составляющая (из-за того, что ток в обмотке протекает только в одном направлении в один полупериод), которая намагничивает сердечник трансформатора и тем больше, чем больше ток нагрузки. Из-за этого свойства сердечника ухудшаются и увеличивается ток ХХ, в последствии чего повышается потребляемая мощность трансформатора (у нас получилась мощность в 4 раза больше).

Например уже при токе нагрузки в 1,0 Ампер, напряжение на нагрузке получилось 9,0 Вольт, сопротивление нагрузки 9,0 Ом, мощность нагрузки 9,0 Вт. Ток первичной обмотки получился 230 мА (минус 7 мА) итого 223 и напряжение на первичной обмотке 210 вольт. Итоговая потребляемая мощность трансформатора 46,83 Вт, то есть больше мощности потребляемой нагрузкой уже в 5,2 раза. Сильно увеличился ток ХХ с увеличением тока нагрузки (от которого увеличилось намагничивание сердечника).

Двухполупериодный выпрямитель.

Ну, с однополупериодным выпрямителем разобрались, давайте пойдём дальше. Посмотрим как ведёт себя двухполупериодная схема.
Что из себя представляет двухполупериодная схема выпрямителя. Это два однополупериодных выпрямителя, которые работают на общую нагрузку. Каждый выпрямитель имеет свою обмотку, но в отличии от другого – противофазную, в результате чего выпрямляются (поступают в нагрузку) оба полупериода, за счёт чего эффективность такого выпрямителя, по сравнению с однополупериодным, повышается два раза.

Посмотрим, как он себя ведёт. Соберём схему двухполупериодного выпрямителя. Для этой схемы нужен трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки. Трансформатор другой, вторичная обмотка имеет напряжение 193-193 Вольт, ток ХХ у него 36 мА (какой нашёл).
Проволочными резисторами выставил ток нагрузки 150 мА.

Нагрузочный резистор получился с сопротивлением 1,17 кОм, измеренное напряжение на нём 175 Вольт. Мощность потребляемая нагрузкой получилась 26,17 Вт. Смотрим ток первичной обмотки.

Ток первичной обмотки 210 мА, минус ток ХХ (36) итого 174 мА. Мощность потребляемая трансформатором получилась 38,28 Вт. Это больше мощности потребляемой нагрузкой в 1,46 раз.
Как видите, здесь показатели гораздо лучше, чем у однополупериодного выпрямителя.
Идём дальше.

Мостовая схема выпрямителя.

Проверим, как поведёт себя мостовая схема выпрямителя.
Для этого соберём следующую схему.

Трансформатор возьмём тот, что был и раньше, с одной вторичной обмоткой из первого рассматриваемого случая для однополупериодного выпрямителя.
Ток нагрузки я выставил 0,5 А, проволочное переменное сопротивление получилось величиной 32 Ома. Напряжение на нагрузке 16 Вольт. Мощность потребляемая нагрузкой получилась 8 Вт.

Смотрим ток потребляемый первичной обмоткой.

Ток первички 53 мА минус ток ХХ (7 мА) = 45 мА. Мощность потребляемая первичной обмоткой получилась 9,9 Вт. Это в 1,23 раза больше, чем мощность потребляемая нагрузкой.
Как видите, здесь показатели ещё лучше, чем у двухполупериодного выпрямителя, не говоря уже об однополупериодном.

Работа выпрямителя на нагрузку с ёмкостной реакцией.

В основном радиолюбители используют в своей практической деятельности выпрямители с сглаживающими фильтрами, начинающимися с ёмкости (конденсатора), то есть нагрузка с ёмкостной реакцией.
Переписывать учебники не имеет смысла, кому интересно, список литературы в конце статьи. Просто я здесь дальше кратко изложу основные схемы выпрямителей применяемых радиолюбителями, их особенности и приближённые электрические характеристики, и как они влияют на общую мощность трансформатора.

Однополупериодный выпрямитель.

Начнём как обычно с однополупериодного выпрямителя.

У такого выпрямителя конденсатор фильтра заряжается до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки (при отсутствии нагрузки). То есть если напряжение вторички 10 Вольт, то конденсатор зарядится до 10х1,41=14,1 Вольта (это без падения напряжения на диоде).
Достоинства выпрямителя;
Простота схемы, используется всего один вентиль (диод, кенотрон).
Недостатки;
Большая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, пониженная частота пульсаций по отношению с другими схемами, что требует применение конденсаторов в два раза большей ёмкости, плохое использование трансформатора (низкий КПД), присутствует вынужденное намагничивание сердечника. При пробое вентиля, переменное напряжение поступает на конденсатор, что ведёт его к выходу из строя и взрыву.
Особенности схемы;
Применяется радиолюбителями для питания слаботочных цепей. Обратное напряжение в этой схеме прикладываемое к вентилю, приблизительно в три раза больше напряжения вторичной обмотки (точнее в 2,82 раза), почему так происходит – попробуйте сами определить. То есть если у Вас вторичка имеет напряжение 100-110 Вольт, то диод необходимо ставить на обратное напряжение не менее 400 Вольт, на 300 Вольт может пробить.
Средний ток через вентиль здесь соответствует току нагрузки, а действующее значение тока через вентиль в два раза больше тока нагрузки.

 

Вторичная обмотка для однополупериодного выпрямителя выбирается в 1,8 -1,9 раз больше по току (лучше в 2 раза), чем ток потребления нагрузки. К общей расчётной мощности трансформатора, если есть ещё другие обмотки, добавьте мощность этой Вашей нагрузки умноженной на 2.

Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель обладает гораздо лучшими параметрами, чем однополупериодный. Выходное напряжение этого выпрямителя (напряжение на конденсаторе) в 1,41 раз выше, чем напряжение вторичной обмотки (половины). Это при отсутствии нагрузки.

Достоинства выпрямителя;
Малое количество используемых вентилей (2). Среднее значение тока через вентиль почти в два раза меньше тока нагрузки. Уровень пульсаций у этой схемы в 2 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций, может быть в 2 раза меньше. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника, но это зависит от конструкции трансформатора и способа намотки обмоток, о чём будет сказано ниже.
Недостатки;
Сложная конструкция трансформатора, вторичная обмотка состоит из двух половин, откуда не рациональное использование меди. Обратное напряжение на один вентиль здесь также больше напряжения (половины) вторичной обмотки в 2,82 раза. Плохое использование трансформатора, так как общая расчётная мощность всей вторичной обмотки получается в 2,2 раза больше мощности потребляемой нагрузкой.
Особенности схемы;
Так как за один период, в этой схеме работают обе половины вторичной обмотки по очереди, соответственно и вентили (диоды) тоже работают по очереди, то среднее значение тока через один вентиль (за период) здесь получается почти в два раза меньше, чем ток нагрузки. То есть например, если поставить в эту схему диоды с допустимым постоянным током на 5 Ампер, то снять с этого выпрямителя можно будет 7-8 Ампер без особого риска выхода из строя диодов, естественно обеспечив им необходимое охлаждение. Действующий же ток через вентиль и вторичную обмотку здесь будут в 1,1 раза больше тока нагрузки.
Провод для вторичной обмотки в этой схеме, можно выбирать на 30-40% меньше по току (сечение), чем ток нагрузки, так как половины вторичной обмотки так же работают по очереди и среднее значение тока вторичной обмотки получается меньше тока нагрузки. Но лучше, если позволяют размеры трансформатора и возможности, мотать вторичку проводом соответствующего сечения с током нагрузки.

Насчёт вынужденного намагничивания сердечника. Если сердечник трансформатора Ш-образный, броневой, и все обмотки размещены на одном каркасе, то вынужденного намагничивания сердечника здесь не будет.
Если сердечник трансформатора стержневой и в конструкции трансформатора предусмотрены два каркаса, на которых размещены обмотки, и сетевая обмотка состоит из двух половин, размещённых на разных стержнях (ТС-180, ТС250), то вторичную обмотку в таких трансформаторах необходимо выполнять следующим образом;
Каждая половина вторичной обмотки делится ещё раз пополам и наматывается на разных стержнях, потом всё соединяется последовательно, сначала четверти одной половины, затем другой. Как ниже на рисунке. Иначе будет намагничивание сердечника.

 

Так как кенотроны обладают большим внутренним сопротивлением, то при выборе кенотронной схемы выпрямителя, напряжение вторичной обмотки (половины) выбирается в среднем примерно на 10-15% меньше планируемого выходного напряжения выпрямителя. Это ещё зависит от тока нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем меньше должна быть разница.
Ещё запомните, что во всех выпрямителях и с кенотронами и с диодами, конденсаторы фильтра при отсутствии нагрузки, всегда заряжаются до амплитудного напряжения вторичной обмотки (UC = U2 x 1,41). Это учитывайте при выборе напряжения конденсаторов фильтра.

Как примерно определить здесь, какая мощность добавится к общей мощности трансформатора? Не углубляясь глубоко в теорию, так как там очень много зависящих друг от друга факторов, можно поступить следующим образом;

Зная расчётный ток нагрузки, умножаем его на 1,7 (схема с кенотронами), или на 1,6 (схема с диодами), потом полученный результат умножаем на напряжение нагрузки. Это будет приблизительный результат полученной мощности, которая добавится к общей мощности трансформатора. Большой ошибки здесь не будет.

 

Мостовой выпрямитель.

Мостовой выпрямитель, так же как и двухполупериодный, обладает гораздо лучшими параметрами, чем однополупериодный и немного получше КПД, чем у двухполупериодного. Поэтому это наиболее распространённая схема.

Достоинства выпрямителя;
Среднее значение тока через вентиль почти в два раза меньше тока нагрузки. Уровень пульсаций у этой схемы в 2 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций, может быть в 2 раза меньше. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Используется всего одна вторичная обмотка.
Недостатки;
Плохое использование трансформатора, так как приходится увеличивать расчётную мощность вторичной обмотки на величину амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, т.е. в 1,41 раз. Увеличенное число используемых вентилей (4) и необходимость их шунтирования резисторами, для выравнивания обратного напряжения на каждом их них. Хотя это уже не столь актуально при современном качестве их исполнения. Ещё в два раза большее падение напряжения, по сравнению с другими схемами, так как выпрямляемый ток проходит по двум вентилям последовательно. Но это заметно только при низком выходном напряжении и больших токах нагрузки.
Особенности схемы;
В этой схеме так же, как и в двухполупериодной, среднее значение тока через один вентиль (за период) получается почти в два раза меньше, чем ток нагрузки. То есть также можно использовать диоды с меньшим рабочим током (на 30-40%), чем ток нагрузки.
А вот действующий ток вторичной обмотки всегда будет выше, чем ток нагрузки, минимум на 1,41. Поэтому провод для вторичной обмотки в этой схеме нужно выбирать в 1,5 раза больше по току (сечение), чем ток нагрузки. Почему, потому что выпрямитель всегда будет заряжать конденсатор фильтра до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, и от величины этого напряжения и подсчитывается мощность. А так, как по закону сохранения энергии она никуда не пропадает, то вторичной обмотки ничего не остаётся, как постоянно восполнять эту разницу. То есть у нас например вторичная обмотка имеет напряжение 14 Вольт. На конденсаторе фильтра будет напряжение около 20-ти Вольт. Нагрузили мы её током 0,5 Ампер. Мощность получилась 10 Вт. Значит и вторичка должна отдавать 10 Вт, а при выходном напряжении 14 Вольт это будет ток примерно 0,71 Ампера, то есть больше тока нагрузки в 1,41 раз.

Вторичная обмотка в мостовой схеме выпрямителя, всегда будет отдавать энергию на заряд конденсатора до амплитудного значения напряжения, а нагрузка разряжать его. То есть это как повышающий преобразователь, где низковольтная часть – это вторичная обмотка, а высоковольтная – конденсатор фильтра. Поэтому и ток вторичной обмотки всегда будет выше тока нагрузки на эту разницу напряжений, то есть минимум в 1,41 раз.

Например нашли Вы трансформатор с выходным напряжением 24 Вольта и током нагрузки 5 Ампер (120 Вт). Собрали линейный регулируемый блок питания, подключили к нему нагрузку 12 Вольт и током потребления 5 Ампер (60 Вт). Вроде всё нормально должно быть. Погоняли с полчаса-час, запахло палёным, потрогали трансформатор – обожглись. Как так?

Давайте проверим что у нас было с трансформатором;
Ток нагрузки 5 Ампер, напряжение на конденсаторе фильтра в режиме ХХ будет 24х1,41=33,84 Вольта. Мощность потребляемая нагрузкой будет 33,84х5=169,2 Вт, притом это не зависит от выходного напряжения Вашего БП, хоть 5 Вольт, хоть 25. Остальная мощность просто потеряется на регулирующем транзисторе.
И вот оказывается, что в течении часа наш транс отдавал мощность нагрузке 170 Вт!!!, хотя его мощность 120.

Вывод; Для схемы мостового выпрямителя, сечение провода вторичной обмотки необходимо выбирать на 50% или в 1,5 раза больше планируемого тока нагрузки для обеспечения нормальных условий работы трансформатора, или же выбирать трансформатор для своей конструкции с током вторичной обмотки выше планируемого на такую же величину, так как ток нагрузки на трансформаторах указан для активной нагрузки.

Ну и соответственно мощность вторичной обмотки подсчитывается так: Ток нагрузки умножаем на напряжение вторичной обмотки и полученный результат умножаем на 1,5.

 

Схема удвоения напряжения.

Схема удвоения напряжения, тоже довольно часто применяется на практике. Схема состоит из двух однополупериодных выпрямителей, включенных последовательно и работающих на общую нагрузку. Особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде от вторичной обмотки “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки – другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем. То есть максимальное выходное напряжение ХХ выпрямителя равно U2 х 2,82 , почти в три раза больше напряжения вторичной обмотки.

Достоинства выпрямителя;
Вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Используется всего одна вторичная обмотка.
Недостатки;
Большая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Значительные токи через вентили выпрямителя и вторичную обмотку. Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двухполупериодных выпрямителей.
Особенности схемы;
Схемы эти на практике применяются для получения высоких напряжений при малых токах нагрузки. Например вполне можно использовать такую схему для питания анодных цепей в маломощных ламповых усилителях, если нет подходящего трансформатора а перематывать лень, в предварительных каскадах мощных ламповых усилителях, сеточных цепей, и т.д.. Пульсации на нагрузке здесь такие же, как в мостовой или двухполупериодной схеме выпрямителей. Ток протекающий через вентиль соответствует току нагрузки. Обратное напряжение на вентиль равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки.

Действующий ток вторичной обмотки здесь больше тока нагрузки почти в три раза (2,82). Мощность вторичной обмотки подсчитывается так, ток нагрузки умножаем на 2,9 и полученный результат умножаем на напряжение вторичной обмотки. Сечение провода вторичной обмотки для этой схемы, выбирается по току в три раза больше, чем ток потребляемый нагрузкой.

Почему так, теперь Вы сами вполне сможете догадаться. Если напряжение ХХ вторичной обмотки например 10 Вольт, то при положительном полупериоде конденсатор С1 здесь зарядится до какого напряжения? Правильно, до 14,1 вольта (до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, которое больше действующего в 1,41 раз). При отрицательном полупериоде конденсатор С2 так же зарядится до 14,1 вольт. Какое будет итоговое напряжение на нагрузке (R), 28,2 Вольта, то есть в 2,82 раза больше напряжения вторичной обмотки. Отсюда и вторичке ничего не остаётся, как всё время компенсировать эту разницу.

Удачи Вам в конструировании!

Список литературы;

  • Терентьев Б.П. “Электропитание радиоустройств” (1958).
  • Белопольский И.И. “Электропитание радиоустройств” (1965).
  • Рогинский В. “Электропитание радиоустройств” (1970).
 

Электромонтаж и защита измерительных трансформаторов напряжения | ЭлектроАС

Дата: 2 мая, 2011 | Рубрика: Статьи, Электромонтаж
Метки: Трансформатор напряжения

Этот материал подготовлен специалистами компании “ЭлектроАС”.
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) являются важными элементами любой высоковольтной сети. Основное назначение трансформаторов напряжения – это понижение высокого напряжения, необходимого для питания измерительных цепей, цепей релейной защиты, автоматики и учета (далее вторичных цепей). С помощью трансформаторов напряжения осуществляется измерение напряжения в высоковольтных сетях, питание катушек реле минимального напряжения, обмоток напряжения защит, ваттметров, фазометров, счетчиков, а также контроль состояния изоляции сети.

По конструкции измерительные трансформаторы напряжения делятся на однофазные и трехфазные. Однофазные ТН используются на любое напряжение, а трехфазные только до 18 кВ. По типу изоляции трансформаторы напряжения делятся на: сухие, масляные и с литой изоляцией. Сухие трансформаторы применяются на напряжение до 3 кВ, масляные от 6 до 1150 кВ, с литой изоляцией до 24 кВ. Кроме этого измерительные трансформаторы напряжения разделяются и по классам точности: 0,2; 0,5; 1 и 3, где цифры указывают на погрешность, с которой работает ТН, искажая напряжение на выводах вторичной обмотки, как по величине, так и по фазе. Как и силовые трансформаторы, измерительные трансформаторы напряжения имеют первичную и вторичную обмотку. Первичная обмотка подключается к сети высокого напряжения. При этом номинальное напряжение первичной обмотки ТН должно равняться номинальному напряжению сети. Вторичная обмотка чаще всего имеет номинальное напряжение равное 100 В, независимо от того на какое напряжение рассчитана первичная обмотка. Измерительные приборы и катушки реле к вторичной обмотке трансформатора напряжения присоединяются параллельно, поскольку ТН работает в режиме холостого хода, а электроприборы имеют большое сопротивление и потребляемый ими ток небольшой.

Схема включения трансформатора напряжения:

1.   Первичная обмотка
2.  Магнитопровод
3.  Вторичная обмотка

Для питания вторичных цепей трансформаторы напряжения могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом присоединении. Прежде чем приступить к электромонтажу, следует провести осмотр ТН и проверить целостность изоляции, исправность швов армировки и уровень масла у масляных трансформаторов. При установке первичная и вторичная обмотки ТН в целях безопасности заворачиваются, поскольку случайное соприкосновении вторичной обмоток с проводами сварки, освещения и т.п. может привести к появлению на выводах первичной обмотки высокого напряжения, опасного для человеческой жизни. Чтобы обслуживание вторичных цепей при эксплуатации было безопасным, обязательно производится заземление вторичной обмотки трансформатора и его корпуса. Таким образом, устраняется возможность перехода высокого напряжения во вторичные цепи при пробое изоляции.

Подключая измерительные приборы и устройства защиты к ТН, следует учитывать тот факт, что включение большого количества электроприборов приводит к повышению значения тока во вторичной обмотке и увеличению погрешности измерения. Поэтому следите за тем, чтобы полная мощность подключенных приборов к трансформатору напряжения не превышала максимально допустимой мощности нагрузки ТН, указанной в паспорте. В случае если мощность нагрузки превышает номинальную мощность трансформатора для требуемого класса точности, необходимо установить еще один трансформатор напряжения и часть приборов присоединить к нему.

Для обеспечения нормальной работы, измерительный трансформатор напряжения должен быть защищен от токов короткого замыкания со стороны нагрузки, поскольку они вызывают перегрев и повреждение изоляции обмоток ТН, а также приводят к возникновению короткого замыкания в самом трансформаторе. С этой целью во всех не заземленных проводах устанавливаются автоматические выключатели. Кроме этого во вторичных цепях трансформатора напряжения предусматривается установка рубильника, для создания видимого разрыва электрической цепи. Защита первичной обмотки от повреждений выполняется при помощи предохранителей.

Прочая и полезная информация

Прочая и полезная информация

Где и для чего применяется трансформатор напряжения, разбираем подробно

Электричество, впервые этот термин ввел Уильям Гилберт. В одном из своих трудов он описал опыты с наэлектризованным телом. С тех пор прошло много лет, в течении которых не прекращались исследования в этой отрасли. В них принимали участие лучшие ученые умы различных эпох. В итоге появились электрические станции, все населенные пункты опутывает сеть линий электропередач. И сложно представить себе, что еще относительно недавно человек обходился без электроэнергии.

Ведь сегодня она является необходимым условием для жизни и деятельности людей. Но чтобы все современное оборудование обеспечить электроэнергией необходимо осуществлять ее передачу на дальние расстояния. Сделать это можно, используя трансформатор напряжения. Этот прибор позволил уменьшить потери в проводах, а также адаптировать параметры сети под конкретного потребителя. Чтобы понять, как небольшое устройство сумело справиться со столь сложными задачами, рассмотрим его конструктивные особенности.

Назначение и сфера применения трансформаторов

Функция электрических сетей заключается как в выработке энергии, так и ее передаче на большие расстояния, а затем и распределении между потребителями. Вот для чего нужен специальный электромагнитный аппарат или трансформатор напряжения. Такие приборы находят широкое применение на электрических станциях. Они способны повышать или понижать напряжение.

Смотрим видео, немного о трансформаторах и их действии:

Применяется такое оборудование как в закрытых помещениях, так и уличных условиях. Благодаря использованию повышающих трансформаторов на таких объектах стало возможным передавать энергию на дальние расстояния с минимальными потерями в проводах. Это обеспечивается за счет уменьшения пощади сечения кабелей линий электропередачи.

Но так как поступающее со станции высокое напряжение не может использоваться потребителями, то на входе обычно устанавливаются понижающие трансформаторы. Они позволяют получить сравнительно небольшие значения, при которых возможна работа оборудования и бытовой техники.

Устройство прибора

Простейший из таких приборов состоит из двух основных частей:

  • Магнитопровода, выполненного из стали;
  • Двух обмоток из проводов с изоляцией.

Одна из них называется первичной, так как на нее подается ток. Обмотка, к которой подключаются потребители называется вторичной.

Принцип работы трансформатора напряжения заключается в следующем. Подключение его к сети приводит к поступлению тока на первичную обмотку. Переменный поток, образованный им, проходит по магнитопроводу. При этом в витках обмоток индуцируются переменные ЭДС. Величина этой силы зависит от скорости изменения магнитного потока и того, как быстро он изменяется. А так как эти параметры являются постоянными для каждого прибора, то можно сделать вывод, что одинаковыми будут и индуцируемые в каждой обмотке ЭДС.

Виды и их особенности

Различные виды трансформаторов

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

  • Тяговые;
  • Лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
  • Для выпрямительных установок;
  • Источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке.

Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Смотрим видео классификация трансформаторов:

Влияет на классификацию и форма магнитопровода. Он может быть:

  1. Стержневой;
  2. Броневой;
  3. Тороидальный.

При этом различают два вида конструкции обмоток:

  • Концентрический;
  • Дисковый.

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

  • Внутренние;
  • Наружные;
  • Для КРУ.

Критерии выбора оборудования

Классификация приборов напряжения

Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

  • Напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
  • Коэффициент трансформации;
  • Угловой погрешности.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

  1. Частота тока;
  2. Фазность;
  3. Способ установки;
  4. Место расположения;
  5. Нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Соответствуют ли они ожидаемым цифрам?

Но даже выбрав модель в соответствии со всеми перечисленными требованиями стоит учитывать возможность ее подключения к цепи измерительных приборов для трансформаторов соответствующего типа.

Если предполагается использовать устройство в качестве защитного, то можно ограничиться изделием со средними показателями точности. В случае проведения измерений с минимальными погрешностями выбирают лабораторные трансформаторы напряжения 10 кВ.

Обслуживание и эксплуатация

Приобретая приборы для бытового обслуживания стоит воспользоваться услугами профессиональных консультантов. Они, имея необходимые знания и опыт помогут выбрать оптимальную модель.

Смотрим видео, диагностика и обслуживание:

Но чтобы оборудование работало эффективно необходимо еще и правильно его эксплуатировать. Установка и использование трансформаторов выполняются в соответствии с нормативными документами. В них же оговаривается и порядок обслуживания приборов. Согласно этим документам после монтажа устройства необходимо проверить схемы включения и все элементы во вторичных цепях. Исходя из полученных результатов оценивают возможность включения трансформатора в работу.

Чтобы убедиться в исправности прибора следует измерить;

  • Сопротивление на обмотках;
  • Ток.

Уровень масла в трансформаторах должен поддерживаться в пределах шкалы в зависимости от температуры окружающей среды. Также периодически устройство проверяют на предмет отсутствия протекания масла и чистоту изоляции. Для этого используют специальный индикатор – силикагель. При насыщении влагой он приобретает розовый окрас, в то время как в нормальном состоянии он голубого цвета.

В процессе обслуживания прибора необходимо соблюдать меры безопасности. Они регламентируются нормативными документами. Осмотр трансформатора под напряжением допускается выполнять, находясь на безопасном расстоянии от токоведущих частей.

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов.

Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Как работают электрические трансформаторы?

Как работают электрические трансформаторы? – Объясни это Рекламное объявление

Могучие линии электропередач, которые пересекаются наша сельская местность или незаметное шевеление под улицами города несут электричество при очень высоких напряжениях от источника питания растения в наши дома. Для линии электропередачи нет ничего необычного в рейтинге. от 300 000 до 750 000 вольт, а некоторые линии работают при еще более высоком напряжении.[1] Но бытовая техника в наших домах использует напряжение в тысячи раз меньшее – обычно всего от 110 до 250 вольт. Если вы пытались включить тостер или телевизор от опоры электричества, мгновенно взорваться! (Даже не думайте пытаться, потому что электричество в воздушных линиях почти наверняка убьет вас.) каким-то образом снизить потребление электроэнергии высокого напряжения от электростанций до электричество более низкого напряжения, используемое фабриками, офисами и домами. Устройство, которое это делает, гудит от электромагнитных волн. энергия, как она идет, называется трансформатором.Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!

Фото: Взрыв из прошлого: Трансформатор странной формы на плотине Чикамауга недалеко от Чаттануги, Теннесси. Сфотографировано в 1942 году Альфредом Т. Палмером, Управление военного управления, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Почему мы используем высокое напряжение?

Ваш первый вопрос, вероятно, такой: если наши дома и офисы с помощью копировальных аппаратов, компьютеры стиральные машины и электробритвы рассчитаны на 110–250 вольт, почему бы электростанциям просто не передавать электричество при таком напряжении? Почему они используют такое высокое напряжение? К Объясните это, нам нужно немного узнать о том, как распространяется электричество.

Как электричество течет по металлу проволока, электроны, которые несут свою энергию покачиваться сквозь металлическую конструкцию, ударяясь и разбиваясь о обычно тратит энергию как непослушный школьники бегут по коридору. Вот почему провода нагреваются, когда через них течет электричество (что очень полезно в электрических тостерах и других приборы, использующие ТЭНы). Оказывается, что чем выше напряжение электричества, которое вы используете, и тем ниже ток, тем меньше энергии тратится таким образом.Итак, электричество, которое приходит от электростанций передается по проводам под очень высоким напряжением в экономия энергии.

Фото: Спуск: эта старая подстанция (понижающий трансформатор) снабжает электроэнергией маленькую английскую деревню, где я живу. Его высота составляет около 1,5 м (5 футов), и его задача – преобразовывать несколько тысяч вольт входящей электроэнергии в сотни вольт, которые мы используем в наших домах.

Но есть и другая причина. Промышленные предприятия имеют огромные фабрики машины, которые намного больше и более энергоемкие, чем все, что вы есть дома.Энергия, которую использует прибор, напрямую связана (пропорциональна) к используемому напряжению. Таким образом, вместо того, чтобы работать от 110–250 вольт, энергоемкие машины могут использовать 10 000–30 000 вольт. Небольшим предприятиям и механическим цехам может потребоваться источники питания на 400 вольт или около того. Другими словами, разное электричество пользователям нужны разные напряжения. Имеет смысл отгружать высоковольтные электричество от электростанции, а затем преобразовать его в более низкое напряжение при достижении различных пунктов назначения. (Даже в этом случае централизованные электростанции все еще очень неэффективны.Около двух третей энергии, поступающей на электростанцию, в виде сырого топлива, тратится на самом заводе и по пути к вам домой.)

На фото: изготовление больших электрических трансформаторов на заводе Westinghouse во время Второй мировой войны. Фото Альфреда Т. Палмера, Управление военного управления, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Рекламные ссылки

Как работает трансформатор?

Трансформатор основан на очень простом факте об электричестве: когда колеблющийся электрический ток течет по проводу, он создает магнитное поле (невидимый образец магнетизма) или «магнитный поток» все вокруг него.Сила магнетизма (которая имеет довольно техническое название плотности магнитного потока) непосредственно связанный с величина электрического тока. Так что чем больше ток, тем сильнее магнитное поле. Теперь есть еще один интересный факт о электричество тоже. Когда магнитное поле колеблется вокруг провод, он генерирует электрический ток в проводе. Итак, если мы поставим вторая катушка проволоки рядом с первой, и посылает колеблющийся электрический ток в первую катушку, мы создадим электрический ток во втором проводе.Ток в первой катушке обычно называется первичным током, а ток во втором проводе это (сюрприз, сюрприз) вторичный ток. Что мы сделали вот пропустить электрический ток через пустое пространство от одной катушки провод к другому. Это называется электромагнитным индукция, потому что ток в первой катушке вызывает (или “индуцирует”) ток во второй катушке. Мы можем сделать так, чтобы электрическая энергия передавалась более эффективно от одной катушки к другой, обернув их вокруг прутка из мягкого железа (иногда называемого сердечником):

Чтобы сделать катушку из проволоки, мы просто скручиваем проволоку в петли или («повороты», как их любят называть физики).Если вторая катушка имеет такое же количество витков, что и первая катушка, электрический ток в вторая катушка будет практически такого же размера, как и первая. катушка. Но (и вот что самое интересное), если у нас будет больше или меньше ходов во второй катушке мы можем сделать вторичный ток и напряжение больше или меньше, чем первичный ток и напряжение.

Важно отметить, что этот трюк работает, только если электрический ток каким-то образом колеблется. Другими словами, у вас есть использовать тип постоянно меняющегося электричества, называемый переменным ток (переменный ток) с трансформатором.Трансформаторы не работают с постоянным током (DC), где постоянный ток постоянно течет в одном и том же направление.

Понижающие трансформаторы

Если у первой катушки больше витков, чем у второй катушки, вторичная напряжение меньше, чем первичное напряжение:

Это называется понижающей трансформатор. Если вторая катушка имеет половину столько витков, сколько первая катушка, вторичное напряжение будет вдвое меньше величина первичного напряжения; если во второй катушке на одну десятую меньше оказывается, он имеет одну десятую напряжения.Всего:

Вторичное напряжение ÷ Первичное напряжение = Число витков во вторичной обмотке ÷ Число витков в начальной

Ток преобразуется в обратную сторону – увеличивается в размере – в понижающий трансформатор:

Вторичный ток ÷ Первичный ток = Количество витков в первичный ÷ Количество витков вторичного

Так понижающий трансформатор со 100 витками в первичной обмотке и 10 катушки во вторичной обмотке снизят напряжение в 10 раз, но одновременно умножьте ток в 10 раз.Сила в электрический ток равен току, умноженному на напряжение (Вт = вольт x ампер – один из способов запомнить это), поэтому вы можете увидеть мощность в вторичная катушка теоретически такая же, как мощность в первичная обмотка. (На самом деле между первичный и вторичный, потому что некоторая часть «магнитного потока» просачивается наружу сердечника часть энергии теряется из-за его нагрева и т. д.)

Повышающие трансформаторы

Изменяя ситуацию, мы можем сделать шаг вперед трансформатор, который увеличивает низкое напряжение в высокое:

На этот раз у нас больше витков на вторичной катушка, чем первичная.По-прежнему верно, что:

Вторичное напряжение ÷ Первичное напряжение = Количество витков в вторичный ÷ Количество витков первичной обмотки

и

Вторичный ток ÷ Первичный ток = Количество витков в первичный ÷ Количество витков вторичного

В повышающем трансформаторе мы используем больше витков во вторичной обмотке, чем в первичный, чтобы получить большее вторичное напряжение и меньшее вторичное Текущий.

Рассматривая как понижающие, так и повышающие трансформаторы, вы можете видеть, что это общее правило: катушка с наибольшим числом витков имеет наибольшее напряжение, а катушка с наименьшим числом витков имеет самый высокий ток.

Трансформаторы в вашем доме

Фото: Типичные домашние трансформаторы. Против часовой стрелки слева вверху: модем-трансформер, белый трансформер в iPod. зарядное устройство и зарядное устройство для мобильного телефона.

Как мы уже видели, в городах много огромных трансформаторов. и города, где подведена высоковольтная электроэнергия от входящих линий электропередачи. преобразуется в более низкое напряжение. Но есть много трансформаторов в Ваш дом тоже. Большие электрические приборы, такие как стиральные и посудомоечные машины, используют относительно высокое напряжение. 110–240 вольт, но электронные устройства, такие как портативные компьютеры и зарядные устройства для MP3-плееров и мобильных телефонов, используют относительно крошечные напряжения: ноутбуку нужно около 15 вольт, зарядному устройству iPod – 12 вольт, а мобильному телефону обычно требуется менее 6 вольт, когда вы зарядить его аккумулятор.Таким образом, электронные устройства, подобные этим, имеют небольшие размеры. встроенные в них трансформаторы (часто устанавливаются в конце силового свинец) для преобразования 110–240 вольт бытовой питание на меньшее напряжение, которое они могут использовать. Если вы когда-нибудь задумывались, почему у таких вещей, как мобильные телефоны, есть большие толстые короткие шнуры питания, потому что они содержат трансформаторы!

Фотографии: электрическая зубная щетка, стоящая на зарядном устройстве. Батарея в щетке заряжается за счет индукции: нет прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Индукционное зарядное устройство – это особый вид трансформатора, разделенный на две части: одна в основании, а другая – в щетке. Невидимое магнитное поле связывает две части трансформатора вместе.

Индукционные зарядные устройства

Многие домашние трансформаторы (например, те, что используются в iPod и сотовые телефоны) предназначены для зарядки аккумуляторных батарей. Вы можете точно увидеть, как они работают: течет электричество. в трансформатор из розетки на стене, попадает преобразуется в более низкое напряжение и перетекает в аккумулятор в вашем iPod или телефон.Но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет кабель питания? Он заряжается немного другим типом трансформатор, одна из катушек которого находится в основании щетки, и другой в зарядном устройстве, на котором стоит щетка. Вы можете узнать О том, как работают подобные трансформаторы, читайте в нашей статье об индукционных зарядных устройствах.

Трансформаторы на практике

Если у вас есть дома некоторые из этих зарядных устройств для трансформаторов (обычные или индукционные), вы заметите, что они нагреваются после того, как пробыли какое-то время.Поскольку все трансформаторы выделяют некоторое количество отработанного тепла, ни один из них не является полностью эффективным: вторичная обмотка вырабатывает меньше электроэнергии, чем мы подаем в первичную, и именно отработанное тепло составляет большую часть разницы. На небольшом домашнем зарядном устройстве для мобильного телефона потери тепла довольно минимальны (меньше, чем у старомодной лампы накаливания), и обычно не о чем беспокоиться. Но чем больше трансформатор, тем больший ток он несет и тем больше тепла он производит.Для трансформатора подстанции, подобного изображенному на нашей фотографии выше, который имеет ширину примерно с небольшой автомобиль, отходящее тепло может быть действительно значительным: оно может повредить изоляцию трансформатора, серьезно сократить срок его службы и сделать его гораздо менее надежным ( не будем забывать, что сотни или даже тысячи людей могут зависеть от мощности одного трансформатора, который должен надежно работать не только изо дня в день, но из года в год). Вот почему вероятное повышение температуры трансформатора во время работы является очень важным фактором в его конструкции.Необходимо учитывать типичную «нагрузку» (насколько интенсивно он используется), сезонный диапазон наружных (окружающих) температур и даже высота (которая снижает плотность воздуха и, следовательно, эффективность его охлаждения) – все это необходимо учитывать. выяснить, насколько эффективно будет работать наружный трансформатор.

На практике большинство больших трансформаторов имеют встроенные системы охлаждения, использующие воздух, жидкость (масло или вода) или и то, и другое для отвода отработанного тепла. Обычно основная часть трансформатора (сердечник, а также первичная и вторичная обмотки) погружается в масляный бак с теплообменником, насос и охлаждающие ребра прикреплены.Горячее масло перекачивается из верхней части трансформатора через теплообменник (который охлаждает его) и обратно в нижнюю часть, чтобы повторить цикл. Иногда масло перемещается по охлаждающему контуру только за счет конвекции без использования отдельного насоса. Некоторые трансформаторы имеют электрические вентиляторы, которые обдувают охлаждающие ребра теплообменника воздухом для более эффективного рассеивания тепла.

Изображение: Большие трансформаторы имеют встроенную систему охлаждения. В этом случае сердечник и катушка трансформатора (красный) находятся внутри большого масляного бака (серый).Горячее масло, взятое из верхней части резервуара, циркулирует через один или несколько теплообменников, которые отводят отработанное тепло с помощью охлаждающих ребер (зеленые), прежде чем возвращать масло в тот же резервуар внизу. Иллюстрация из патента США 4 413 674: Конструкция охлаждения трансформатора Рэндалла Н. Эйвери и др., Westinghouse Electric Corp., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Что такое твердотельные трансформаторы?

Из того, что было сказано выше, вы поняли, что трансформаторы могут быть очень большими, очень неуклюжими, а иногда и очень неэффективными.С середины 20 века всевозможные аккуратные электрические трюки, которые раньше выполнялись крупными (а иногда и механическими) компоненты были сделаны электронным способом, с использованием так называемой «твердотельной» технологии. Так, например, поменяли местами переключающее и усилительное реле. для транзисторов, в то время как магнитные жесткие диски все чаще заменяются флэш-памятью (в таких вещах, как твердотельные накопители, твердотельные накопители и карты памяти USB).

В течение последних нескольких десятилетий инженеры-электронщики работали над разработкой так называемых твердотельных трансформаторов (SST).По сути, это компактные высокомощные высокочастотные полупроводниковые схемы, которые повышают или понижают напряжение с большей надежностью и КПД по сравнению с традиционными трансформаторами; они также намного более управляемы, поэтому больше реагировать на изменения спроса и предложения. «Умные сети» (будущие системы передачи электроэнергии, питаемые от прерывистых источников возобновляемые источники энергии, такие как ветряные турбины и солнечные фермы), поэтому будут основным приложением. Несмотря на огромный интерес, SST технологии по-прежнему используются относительно мало, но, вероятно, будут самая захватывающая область проектирования трансформаторов будущего.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше
  • Конструкция и применение трансформаторов Роберт М. Дель Веккио и др. CRC Press, 2018. Подробное руководство по трансформаторам питания.
  • Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов полковника Уильяма Т. Маклаймана. CRC Press, 2011. Подробное практическое руководство по проектированию электрических машин с использованием индуктивности.
  • Электротрансформаторы и силовое оборудование Энтони Дж. Пансини. Fairmont Press, 1999. Объясняет теорию, конструкцию, установку и техническое обслуживание трансформаторов и различных типов трансформаторов перед тем, как перейти к рассмотрению соответствующих силовых устройств, таких как автоматические выключатели, предохранители и реле защиты.
  • Трансформеры и моторы Джорджа Патрика Шульца. Newnes, 1997. Эта книга гораздо более практическая, чем некоторые другие книги, перечисленные здесь; он предназначен больше для электриков и людей, которым приходится работать с трансформаторами, чем для тех, кто хочет их проектировать.
Книги более общего характера для младших читателей
  • Д.К. Свидетель: Электричество Стива Паркера. Дорлинг Киндерсли, 2005. Исторический взгляд на электричество и то, как люди применяют его на практике.
  • Сила и энергия Криса Вудфорда. Факты в файле, 2004. Одна из моих собственных книг описывает, как люди использовали энергию (включая электричество) на протяжении всей истории.

Патенты

Существуют сотни патентов на электрические трансформаторы различных типов.Вот несколько особенно интересных (ранних) из базы данных Управления по патентам и товарным знакам США:

  • Патент США 351,589: Система распределения электроэнергии Люсьена Голлара и Джона Гиббса, 26 октября 1886 г. Голлард и Гиббс описывают, как можно использовать трансформаторы для повышения и понижения напряжения для эффективного распределения энергии – основы современного электроснабжения. система по всему миру.
  • Патент США 433702: Электрический трансформатор или индукционное устройство, Никола Тесла, 5 августа 1890 г.Тесла описывает трансформатор со сдвигом фаз (такой, который может создавать разность фаз между первичным и вторичным токами).
  • Патент США 497113: Трансформаторный двигатель Отто Титуса Блати, 9 мая 1893 г. Комбинированный трансформатор и двигатель, произведенный одним из изобретателей трансформатора.
  • Патент США 1422653: Электрический трансформатор для регулирования или изменения напряжения подаваемого тока, Эдмунд Берри, 11 июля 1922 года. Трансформатор со шкалой, позволяющей регулировать выходное напряжение.

Новостные статьи

  • Трансформаторы: супергерои электротехнических изобретений Вацлава Смила. IEEE Spectrum. 25 июля 2017 года. На планете миллиарды трансформаторов – в вашем смартфоне, ноутбуке, зубной щетке и других местах; не пора ли нам оценить их немного больше? Включает в себя горшечную историю.
  • «Умные трансформаторы» сделают сеть более чистой и гибкой, Субхашиш Бхаттачарья, IEEE Spectrum, 29 июня 2017 г. Взгляд в будущее на твердотельных трансформаторах.
  • Мэттью Л. Уолд, «Упражнение по замене важнейших трансформеров (не голливудского типа)». Нью-Йорк Таймс. 14 марта 2012 г. Если трансформаторы являются неотъемлемой частью электросети, как их можно удалить во время технического обслуживания или отказа компонентов?
  • Next for the Grid: Solid State Transformers Майкл Канеллос, Green Tech Media, 15 марта 2011 г. Обзор того, как твердотельные трансформаторы могут революционизировать наши электрические сети.

Список литературы

  1. ↑ Напряжение передачи различается от страны к стране в зависимости от расстояния, на которое необходимо передать электроэнергию, но обычно колеблется от 45 000 до 750 000 вольт. (45–750 кВ).Однако некоторые линии дальней связи работают при напряжении более 1 миллиона вольт (1 000 000 вольт или 1000 кв). См. «Технологии защиты систем передачи переменного тока сверхвысокого напряжения» Бин Ли и др. Эльзевир, 2020, стр. 1–5. Линии высокого напряжения классифицируются как 45–300 кВ; диапазон сверхвысокого напряжения от 300 кВ до 750 кВ; а сверхвысокие напряжения обычно превышают 800 кВ, согласно данным «Воздушные линии электропередачи: планирование, проектирование, строительство» Фридриха Кисслинга и др. Springer, 2003/2014, стр.6.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2021) Трансформаторы электрические. Получено с https://www.explainthatstuff.com/transformers.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Силовой трансформатор

: определение, типы и применение

Что такое силовой трансформатор? Трансформатор – это электрический прибор, который используется для передачи энергии от одной цепи к другой в условиях электромагнитной индукции. Передача мощности осуществляется без изменения частоты.В электронной сети государственный силовой трансформатор применяется для представления ряда источников переменного тока с несколькими напряжениями и подходящими значениями тока от коммунальной электросети, а также используется для представления трансформаторов с диапазоном 500 кВА или выше.

Что такое силовой трансформатор?

Силовой трансформатор – это один из типов трансформатора, который используется для передачи электрической энергии в любом компоненте электронной или электрической цепи между первичными цепями распределения и генератором.Эти трансформаторы используются в распределительных сетях для согласования понижающих и повышающих напряжений. Обычно силовой трансформатор погружается в жидкость, а срок службы этих инструментов составляет примерно 30 лет. Силовые трансформаторы можно разделить на три типа по диапазонам. Это трансформаторы большой мощности, трансформаторы средней мощности и трансформаторы малой мощности.

  • Диапазон мощных трансформаторов мощностью от 100 МВА и выше
  • Диапазон трансформаторов средней мощности может быть от -100 МВА
  • Диапазон трансформаторов малой мощности может быть от 500-7500кВА

Эти трансформаторы передают напряжение.Он поддерживает низкое напряжение, цепь высокого тока в одной секции трансформатора, а на другой стороне трансформатора – цепь высокого напряжения и низкого тока. Силовой трансформатор работает по принципу индукционного закона Фарадея. В нем поясняется электросеть в областях, где каждое оборудование, подключенное к системе, спроектировано в соответствии со скоростью, установленной силовым трансформатором.

Определение силового трансформатора

Силовой трансформатор – это статическое устройство, используемое для преобразования мощности из одной цепи в другую без изменения частоты.Это очень простое определение трансформатора. Поскольку в нем нет движущихся или вращающихся компонентов, трансформатор представлен как статическое устройство. Силовые трансформаторы работают на базе переменного тока. Трансформатор работает по правилам взаимной индукции.

Что такое силовой трансформатор? (Ссылка: electric4u.com )

История силовых трансформаторов

Если мы хотим обсудить историю трансформаторов, мы должны вернуться в 1880-е годы.Свойство индукции было обнаружено примерно за 50 лет до этого, в 1830 году, и это основа работы трансформатора. Позже было разработано моделирование трансформатора, что привело к уменьшению размера и большей эффективности. Большой потенциал трансформаторов в несколько кВА, МВА возник постепенно.

Силовой трансформатор 400 кВ был изобретен в высоковольтной электрической сети в 1950 году. Блок мощностью 1100 МВА был создан в начале 1970-х годов.Несколько конструкторов изготовили трансформаторы класса 800 кВ и даже выше в 1980 году.

Конструкция силового трансформатора

Конструкция силового трансформатора смоделирована из металла, покрытого листами. Он фиксируется либо в оболочке, либо в типе сердечника. Конструкции трансформатора намотаны и прикреплены с использованием проводников для создания трех однофазных или одного трехфазного трансформатора. Aurogra http://www.pharmacynewbritain.com/aurogra/

Для трех однофазных трансформаторов необходимо, чтобы каждая группа была изолирована от дополнительных частей и, таким образом, обеспечивала непрерывность обслуживания при отказе одной группы.Одиночный трехфазный трансформатор, будь то сердечник или оболочка, не будет работать даже при выходе из строя одной батареи. Трехфазный трансформатор экономичен в производстве, занимает меньше места и работает сравнительно с более высоким КПД.

Конструкция силового трансформатора

(Ссылка: elprocus.com )

Конструкция трансформатора окутана специальной огнестойкой жидкостью внутри резервуара. Консерватория наверху резервуара для жидкости позволяет растущему маслу полностью покрыть его.Зарядное устройство нагрузки сливается в сторону бака, меняя количество поворотов на секции низкого тока-высокого напряжения для более точной регулировки напряжения.

Втулки бака позволяют деталям точно входить в систему и выходить из нее, не повреждая внешнюю оболочку. Силовой трансформатор может работать за пределами своего низкого номинала, пока он остается в пределах 65 ° C повышения температуры. В трансформаторы встроены специальные вентиляторы, которые охлаждают центр трансформатора для работы в вышеуказанном стандартном режиме до точки ниже сертифицированной температуры.

Подробнее о Linquip

Потери мощности в линиях передачи

Есть несколько причин для использования силового трансформатора в электрических сетях. {2} R

Здесь I – ток через проводник, а R – сопротивление детали.

Итак, потери мощности напрямую связаны с квадратом тока, протекающего по проводнику или линии передачи. Таким образом, чем меньше сила тока, протекающего в проводнике, тем меньше потери мощности. Как мы воспользуемся этим явлением, обсуждается ниже:

Возьмем начальное напряжение 100 В, потребляемая нагрузка 5 А, мощность 500 Вт. Тогда системы передачи здесь должны пропускать ток величиной 5А от источника питания к нагрузке. Но если мы увеличим напряжение на первой секции до 1000 В, тогда только системы передачи должны нести 0.5A для обеспечения идентичной мощности 500 Вт. Ксанакс без рецепта http://sellersvillepharmacy.com/xanax.php

Итак, мы повысим напряжение на первичной стадии системы передачи, используя силовой трансформатор, и применим другой силовой трансформатор, чтобы понизить выходную мощность в конце сети передачи. В этой конфигурации величина тока, протекающего через систему передачи +100 км, значительно снижается, тем самым снижая потери мощности во время передачи.

Разница между силовым трансформатором и распределительным трансформатором

Силовой трансформатор обычно работает при полной нагрузке, поскольку он моделируется как имеющий высокий КПД при 100% нагрузке. В противном случае распределительный трансформатор имеет высокий КПД, если нагрузка составляет от 50% до 70%. Таким образом, распределительные трансформаторы не желательно постоянно работать при 100% нагрузке.

Поскольку силовые трансформаторы создают большие напряжения при понижении и повышении, обмотки имеют отличную изоляцию по сравнению с распределительными трансформаторами или измерительными трансформаторами.Поскольку в них применяется изоляция высокого уровня, они очень массивны и к тому же слишком тяжелы.

Разница между силовым трансформатором и распределительным трансформатором (Ссылка: elprocus.com )

Поскольку силовые трансформаторы обычно не подключаются к домам напрямую, они испытывают небольшие колебания нагрузки, в то время как, с другой стороны, распределительные типы испытывают большие колебания нагрузки.

Они полностью загружены 24 часа в сутки, поэтому отходы железа и меди собираются в течение всего дня.Плотность магнитного потока в силовом трансформаторе также больше, чем у распределительного типа.

Принцип работы силового трансформатора

Силовой трансформатор работает по принципу «индукционного закона Фарадея». Это главное правило электромагнетизма, разъясняющее принцип работы двигателей, индукторов, генераторов и электрических трансформаторов.

Закон указывает: «Как только замкнутый или закороченный компонент приближается к флуктуирующему магнитному полю, в этом замкнутом контуре возникает текущий ток».Чтобы лучше описать закон, поясним его подробнее. Во-первых, давайте рассмотрим схему ниже.

Принцип работы силового трансформатора 1 (Ссылка: circuitdigest.com )

Считайте, что проводник и постоянный магнит изначально поднесены друг к другу. Затем провод закорачивают на обоих участках с помощью провода, как показано на рисунке.

В этом случае не будет тока, протекающего через проводник или петлю, поскольку магнитное поле, пересекающее петлю, является постоянным, и, как указано в законе, только изменяющееся магнитное поле может вызвать ток в сети.Итак, на первом этапе постоянного магнитного поля в контуре или проводнике будет движение нуля.

Теперь представьте, что если магнит движется вперед и назад, например, маятник, то магнитное поле, разрезающее проводник, возобновляет колебания. Поскольку на этом этапе доступно модифицирующее магнитное поле, закон Фарадея приведет к тому, что мы сможем увидеть ток, движущийся в петле.

Принцип работы силового трансформатора 2 (Ссылка: circuitdigest.com )

Как показано на рисунке, после того, как магнит скользит вперед и назад, мы можем видеть, как ток «I» проходит по замкнутому контуру и проводнику.Теперь давайте удалим постоянную батарею, чтобы восстановить ее с помощью других источников модифицирующего магнитного поля, таких как ниже.

Принцип работы силового трансформатора 3 (Ссылка: circuitdigest.com )

Теперь источник переменного напряжения и проводник используются для создания переменного магнитного поля.

После того, как петля приблизится к диапазону магнитного поля, можно увидеть ЭДС, генерируемую через проводник. Благодаря этой стимулированной ЭДС у нас может быть ток «I».

Величина стимулированного напряжения связана с напряженностью поля, испытываемого вторичным контуром, поэтому чем больше напряженность магнитного поля, тем больше ток, протекающий в замкнутом контуре.

Хотя можно применить простую конфигурацию проводов, чтобы знать закон Фарадея, для более практической работы предпочтительнее использовать катушку на обеих секциях.

Принцип работы силового трансформатора 4 (Ссылка: circuitdigest.com )

Здесь переменный ток проходит через первую первичную катушку, которая создает модифицирующее магнитное поле рядом с проводящими катушками.И когда вторая катушка входит в рейтинг магнитного поля, создаваемого первой катушкой, то ЭДС создается во второй катушке из-за закона индукции Фарадея. И из-за создаваемого напряжения во второй катушке ток «I» течет во вторичной замкнутой сети.

Теперь мы должны помнить, что обе катушки висят в воздухе, поэтому проводящей средой, создаваемой магнитной средой, является воздух. Воздух имеет большее сопротивление по сравнению с металлами в случае условий магнитного поля, поэтому, если мы используем ферритовый или металлический сердечник в качестве среды для электромагнитной сети, тогда мы можем получить электромагнитную индукцию более подходящим образом.

Итак, теперь заменим воздушное окружение железным зазором для дальнейшего развития.

Принцип работы силового трансформатора 5 (Ссылка: circuitdigest.com )

Как показано на рисунке, мы можем применить ферритовый или железный сердечник, чтобы уменьшить потери магнитного потока во время передачи энергии от одной катушки к другой. В течение этого времени магнитный поток, теряемый в атмосферу, будет заметно меньше, чем время, в течение которого мы использовали воздушную среду, поскольку зазор является подходящим проводником магнитного поля.

В то время как поле создается первой катушкой, оно перемещается по железному сердечнику, достигая второй катушки, и в соответствии с законом Фарадея вторая катушка создает ЭДС, которая будет обнаруживаться гальванометром, подключенным через вторую катушку. Теперь, если мы внимательно исследуем, мы обнаружим эту конфигурацию, похожую на однофазный трансформатор. И да, каждое устройство, представленное сегодня, работает по тому же принципу. Посетите здесь, чтобы полностью узнать основы силового трансформатора.

Применение силовых трансформаторов
  • Производство электроэнергии низкого напряжения слишком рентабельно. Эта низковольтная номинальная мощность теоретически может быть передана в приемную секцию. Эта низковольтная мощность, если она передается, вызывает больший ток в линиях, что действительно приводит к большему количеству потерь в линии.
  • Но если уровень напряжения мощности повышается, ток мощности уменьшается, что приводит к уменьшению омических потерь или потерь I 2 R в сети, уменьшению стороны поперечного сечения контура i.е. снижение общей стоимости сети, а также улучшение регулировки напряжения системы. Из-за этого следует увеличивать низкую мощность для эффективных применений электроэнергии.
  • Это выполняется повышающим устройством в передающей секции электросети. Поскольку эта большая мощность напряжения не может быть распределена между пользователями напрямую, ее следует понизить до подходящей скорости на приемной стороне с помощью понижающего устройства. В результате силовые трансформаторы играют важную роль в случаях передачи электроэнергии.
  • Двухобмоточные трансформаторы обычно используются там, где уровень высокого и низкого напряжения выше 2. Рентабельно применять автотрансформатор, где уровень между высоким и низким напряжением меньше 2.
  • Опять же, простой трехфазный трансформатор более эффективен, чем группа из трех однофазных устройств в трехфазной сети. Но простой трехфазный комплект немного проблематичен в использовании, и его следует полностью прекратить, если одна из фазовых секций выходит из строя.

Типы силовых трансформаторов Трансформаторы

можно классифицировать по нескольким методам в зависимости от их назначения, применения, производства и т. Д. Учтите, что эти классификации иногда пересекаются – например, трансформатор может быть как трехфазным, так и повышающим одновременно. Для получения дополнительных объяснений в некоторых важных книгах по электротехнике более подробно обсуждается работа трансформатора.

Типы трансформаторов включают следующие:

Повышающий трансформатор и понижающий трансформатор
  • Повышающие трансформаторы преобразуют низковольтные (LV) и сильноточные входные сигналы от первичной части трансформатора до высокого напряжения (HV) и низкого тока на вторичной части устройства.
  • Понижающие типы преобразуют значения высокого напряжения (HV) и низкого тока из первичной части устройства в выход низкого напряжения (LV) и высокого тока на вторичной части типа.

Трехфазный трансформатор и однофазный трансформатор

Трехфазный трансформатор обычно используется в трехфазной электросети, поскольку он более эффективен, чем однофазные трансформаторы. Но при импорте размера рекомендуется использовать банк из трех однофазных vs.трехфазный трансформатор, так как его проще передавать, чем один одиночный трехфазный комплект.

Электрический трансформатор, распределительный трансформатор и измерительный трансформатор
  • Электрические трансформаторы обычно используются в системах передачи для повышения или понижения номинального напряжения. Он работает в основном во время пиковых или высоких нагрузок и имеет максимальную эффективность при полной или близкой к ней нагрузке.
  • Распределительные трансформаторы понижают мощность для распределительных шкафов коммерческим или бытовым потребителям.Он имеет соответствующую регулировку напряжения и работает 24 часа в сутки с максимальной эффективностью при 50% полной нагрузки.
  • Измерительные трансформаторы
  • содержат как трансформатор тока, так и силовой трансформатор, которые используются для понижения высокого напряжения и тока на меньшие выходы, которыми можно управлять с помощью обычных устройств.

Двухобмоточный трансформатор и автотрансформатор

Двухобмоточный трансформатор особенно используется там, где разница между сторонами низкого и высокого напряжения превышает 2.Он более эффективен для автотрансформатора в условиях, когда соотношение сторон меньше 2.

Трансформатор для наружной установки и трансформаторы для внутренней установки

Как следует из названия, внешние типы предназначены для установки на открытом воздухе. В то время как внутренние формы предназначены для установки в помещении.

Трансформатор сухого и масляного охлаждения

Этот тип связан с конфигурацией охлаждения трансформатора, используемой внутри трансформатора.В типах с масляным охлаждением метод охлаждения – трансформаторное масло. В то время как в сухих типах вместо этого применяется воздушное охлаждение.

Типы силовых трансформаторов на основе обмоток

В силовых трансформаторах есть два основных типа обмоток: оболочка и сердечник. Существуют также трансформаторы ягодного типа, сконструированные для конкретных применений.

Трансформатор с сердечником

Трансформатор с сердечником имеет два вертикальных плеча или плеча с двумя горизонтальными сторонами, выступающими в качестве ярма.Форма сердечника прямоугольная с типичной магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) устанавливаются на обеих ногах.

Трансформатор корпусного типа

Трансформатор оболочечного типа включает два наружных плеча и одно центральное плечо. Катушки высокого и низкого напряжения установлены в центральной части. Имеется двойная магнитная цепь.

Трансформатор ягодного типа

Сердечник похож на спицы колеса в трансформаторе ягодного типа. Баки из листового металла плотно прилегают и используются для размещения трансформатора с маслом, заполненным внутри трансформатора.

Технические характеристики силового трансформатора

Силовые трансформаторы могут быть смоделированы как трехфазные, так и однофазные. При поиске силового трансформатора необходимо изучить несколько важных характеристик. Технические характеристики силового трансформатора содержат максимальную номинальную мощность, максимальное номинальное напряжение, максимальный номинальный вторичный ток и тип o / p. Технические характеристики силового трансформатора в основном состоят из:

  • Первичное напряжение 22.9 кВ
  • Вторичное напряжение 6,6 / 3,3 кВ
  • Частота при 60 Гц, 50 Гц
  • Фаза 3Ø
  • Вектор Dd0, Dyn11 и т. Д.
  • Напряжение ответвления 23.9-R22.9-21.9-20.9-19.9 кВ

Технические характеристики силового трансформатора (Ссылка: elprocus.com )

Применение силового трансформатора

Силовые трансформаторы могут использоваться для перехода от одного типа напряжения к другому при высоких номинальных мощностях. Эти трансформаторы используются в различных электронных сетях, а также представлены в различных типах и приложениях.

Применения силового трансформатора включают передачу и распределение электрической энергии. Эти инструменты широко используются на промышленных предприятиях, электростанциях и традиционных электроэнергетических компаниях.

Применение силового трансформатора

(Ссылка: circuitdigest.com )

Силовые трансформаторы применяются в высоковольтных линиях электропередачи для понижения и повышения напряжения. Эти трансформаторы обычно используются для передачи больших нагрузок.

Эти приборы огромны по размеру по сравнению с типами распределения, которые используются на генерирующих станциях и передающих сетях. Силовые трансформаторы используются в передающих сетях, поэтому они не используются напрямую для потребителей. Таким образом, вариации нагрузки у них меньше.

Эти устройства используются как повышающая система для передачи, так что потери I 2 R могут быть уменьшены до определенного потока мощности.

Силовые трансформаторы в основном используются в производстве электроэнергии и на распределительных станциях.

Они также используются в системах изоляции, шестиимпульсных и двенадцати импульсных выпрямительных трансформаторах, заземляющих трансформаторах, трансформаторах ветряных электростанций, трансформаторах солнечных фотоэлектрических ферм и пускателях автотрансформаторов.

Некоторые другие применения силового трансформатора включают:

  • Снижение потерь энергии при передаче электроэнергии
  • Высоковольтный понижающий и высоковольтный повышающий
  • При использовании на больших расстояниях между потребителями
  • В случаях, когда нагрузка работает на полную мощность 24 × 7

Резюме Силовые трансформаторы

обычно конструируются с максимальным использованием сердечника и работают очень близко к вершине кривой B-H (петля магнитного гистерезиса).Это значительно снижает массу сердечника. Обычно силовые трансформаторы имеют соответствующие отходы меди и железа при большей нагрузке.

Таким образом, речь идет о принципе работы силового трансформатора, технических характеристиках и применении. Мы надеемся, что вы узнали о них больше. Кроме того, любые вопросы относительно этого предмета или определения силового трансформатора, пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже.

Оборудование для испытаний трансформаторов | РПН

Устройство РПН предназначено для регулирования выходного напряжения трансформатора.Это достигается путем изменения количества витков в одной обмотке и, тем самым, изменения коэффициента трансформации трансформатора. Существует два типа устройств РПН с трансформатором: устройство РПН (РПН) и устройство РПН без напряжения (DETC). Обратите внимание, что не все трансформаторы имеют переключатели ответвлений.

РПН изменяет коэффициент трансформации трансформатора, когда трансформатор находится под напряжением и несет нагрузку. Принцип коммутации основан на концепции контактов «замыкает перед размыканием». Соседний ответвитель замыкается перед разрывом контакта с несущим ответвителем с целью передачи нагрузки с одного ответвления на другой без прерывания или значительного изменения тока нагрузки.В положении перемычки (т. Е. При контакте с двумя ответвлениями) присутствует некоторая форма импеданса (резистивная или реактивная) для ограничения циркулирующего тока. В быстродействующих РПН резистивного типа для поглощения энергии используется пара резисторов, а положение перемычки не используется в качестве рабочего. В РПН реактивного типа используется реактор, рассчитанный на непрерывную нагрузку, например, профилактический автотрансформатор, и поэтому положение перемычки используется в качестве рабочего положения.

Есть две основные конструкции РПН.Дивертерная конструкция, используемая для более высоких напряжений и мощности, имеет как избиратель ответвлений, так и отдельный дивертерный переключатель (также называемый дугогасительным переключателем). Переключающая дуга может возникать в масле или может содержаться в вакуумном баллоне. Конструкция без дивертора, используемая для более низких номинальных напряжений, просто использует так называемый селекторный переключатель (также называемый переключателем ответвлений дуги), который сочетает в себе функции дивертерного переключателя и избирателя ответвлений.

DETC – это устройство РПН, которое нельзя перемещать, пока трансформатор находится под напряжением.Часто имеет 5 позиций (A, B, C, D, E или 1,2,3,4,5). Если DETC не выполняется на регулярной основе, существует повышенный риск того, что DETC не будет работать должным образом при следующем перемещении.

Переключатели ответвлений исторически были одной из основных причин отказов трансформаторов (Cigre_WG 12-05 «Международный обзор отказов в работе больших силовых трансформаторов», Electra № 88, 1983, и ANSI / IEEE, 1985). Неисправности в РПН могут быть классифицированы как диэлектрические неисправности (связанные с качеством масла или зазором), тепловые неисправности (из-за проблем закоксовывания или обжатия) или механические неисправности (износ и несоосность контактов, концевые выключатели, срезанные штифты на рычаге, который управляет реверсивным переключателем. , проблемы со смазкой и т. д.).Следующие ниже электрические полевые испытания предоставляют информацию о целостности устройства РПН трансформатора.

Диагностика РПН

Электрические полевые испытания:

  • Возбуждающий ток ; Испытания возбуждающим током позволяют обнаружить множество проблем с переключателем ответвлений трансформатора (DETC и OLTC), в том числе: несоосность, закоксовывание и износ контактов, незакрепленные подвижные контакты, неправильная проводка от обмотки ответвления к устройству РПН, обратное подключение к профилактическому автотрансформатор (PA) РПН, разомкнутые или короткозамкнутые витки или соединения с высоким сопротивлением в РПН PA, последовательный автотрансформатор или последовательный трансформатор и многое другое.
  • Сопротивление обмотки постоянного тока ; Испытание сопротивления обмотки постоянному току используется для обнаружения любой проблемы, которая влияет на целостность пути прохождения тока между выводами обмотки, включая переключатель ответвлений. Он особенно эффективен для определения состояний частичного разомкнутого контура.
  • Динамическое сопротивление обмотки ; динамическое испытание сопротивления обмотки – это измерение постоянного тока и сопротивления (как функции времени), когда РПН изменяет положение РПН.Он особенно эффективен при выявлении проблем с дивертерным переключателем, контактами дивертерного переключателя и переходными резисторами РПН резистивного типа. Как правило, тест оценивает целостность любого компонента, который создает, передает или отключает ток во время операции РПН.
  • Анализ частотной характеристики развертки (SFRA) ; механическая целостность обмоток ответвлений и их выводов оценивается в диапазоне средних и высоких частот при испытании FRA на трансформаторе
  • .

Тесты масла:

  • DGA ; нормальные схемы выделения газов (возникающие по мере износа изоляционных материалов) различаются для каждого семейства устройств РПН.Анализ DGA на образце масла из РПН является эффективным инструментом для выявления таких проблем, как локальный перегрев или чрезмерное искрение, которое приведет к изменению типичного газообразования РПН (например, изменение соотношения углеводородных газов).
  • Диэлектрическая прочность ; проверяет, что напряжение диэлектрического пробоя масла в устройстве РПН превышает минимальный порог. На это влияет относительная насыщенность воды маслом и наличие проводящих частиц (количество и размер).
  • Moisture ; испытание на наличие избыточного количества воды в устройстве РПН, которое снижает диэлектрическую прочность масла на пробой и может ускорить старение контактов

Другие тесты:

  • Инфракрасный; проверяет разницу температур между основным баком трансформатора и отсеком отводов; нетипично, чтобы отсек для смесителя был таким же горячим или более горячим, чем основной резервуар,
  • Акустика
  • Инспекция

Автотрансформатор против изолирующего трансформатора | Разделительный трансформатор против автотрансформатора

Преимущества изолирующего трансформатора

  • Лучшее качество электроэнергии
  • Снижение шума
  • Снижает скачки напряжения
  • Безопасность

Преимущества автотрансформатора

    Меньше утечки на вторичной обмотке
  • и более эффективное
  • Простая конструкция
  • Меньшая занимаемая площадь при той же номинальной мощности в ВА

Разделительный трансформатор – это электрический трансформатор с первичной и вторичной обмотками.Эти обмотки разделены изоляцией. Эта изоляция снижает риск поражения электрическим током при одновременном прикосновении к активным частям и заземлению.

Автотрансформатор – это электрический трансформатор с одной обмоткой. Термин «авто» относится к одной катушке, действующей отдельно, а не к какому-либо автоматическому механизму. В автотрансформаторе части одной и той же обмотки действуют как первичная и вторичная стороны трансформатора.

Работа изолирующего трансформатора

Изолирующий трансформатор предназначен в первую очередь для изоляции цепей.Эти трансформаторы разработаны и изготовлены с учетом емкостной связи между двумя обмотками. Емкость между первичной и вторичной обмотками также будет связывать переменный ток (AC) от первичной к вторичной.

Работа автотрансформатора

Основное назначение автотрансформатора – регулировать напряжение в линиях передачи и может использоваться для преобразования напряжений. Имея только одну обмотку, автотрансформатор автоматически регулирует напряжение в зависимости от нагрузки.Эти трансформаторы требуют переменного тока для правильной работы и не будут работать на постоянном токе.

Общие приложения для автотрансформатора

  • Повышение мощности в конце длинной линии передачи для компенсации потерь в линии
  • Пониженное напряжение стартера асинхронного двигателя
  • Для включения управления выходом выпрямителя, многоотводное питание первичной обмотки
  • Пуск люминесцентного светильника

Общие приложения изолирующего трансформатора

  • Компьютеры и периферия
  • Медицинское оборудование
  • Аппаратура дистанционного управления
  • Телекоммуникационное оборудование

Свяжитесь с Badger Magnetics сегодня, чтобы оценить ваши конкретные потребности в трансформаторе, будь то изолирующий трансформатор или автотрансформатор.

Badger Magnetics – ведущий производитель электромагнитных трансформаторов .

Трансформатор специального назначения: «Почему» и «где»

Трансформаторы T требуются везде, где необходимо преобразовать напряжение с одного уровня на другой. Как и в электротехнической и других отраслях промышленности, существует множество машин, двигателей, реле и т. Д., Для которых требуются специальные номиналы напряжения. Таким образом, трансформатор становится незаменимым, так как требуется изменить имеющееся значение напряжения на то, которое необходимо.

Трансформатор специального назначения называется трансформатором, который специально сконструирован для обеспечения необходимого напряжения или тока. Трансформаторы такого типа недоступны на складе и изготавливаются только в соответствии с конкретными требованиями заказчика. Трансформатор специального назначения может быть высоковольтным слаботочным или низковольтным сильноточным, в зависимости от предполагаемого использования. Мощность, выраженная в кВА или МВА, также может быть в широком диапазоне, в зависимости от требований заказчика.

Изготовлен по индивидуальному заказу и спроектирован так, чтобы выдерживать самые суровые условия, обеспечивает питание для промышленных приложений, в которых электричество само по себе является основным ресурсом.

Применение трансформаторов специального назначения
Эти трансформаторы специального назначения находят применение в различных отраслях промышленности, а именно. Электротехническая промышленность, промышленность автоматизации, упаковочная промышленность, сварочная промышленность, панели управления, краны и т. д. Короче говоря, везде, где есть особая потребность в определенных значениях напряжения или тока, широко используются специальные трансформаторы.

Ключевые факторы, определяющие рынок
Есть много важных параметров, которые используются при проектировании и производстве трансформаторов специального назначения. Есть технические аспекты, которые предусмотрены и определены заказчиком. Основными факторами, определяющими рынок трансформаторов специального назначения, являются общие темпы промышленного роста (
) и макроэкономические тенденции, которые способствуют росту.

Поскольку трансформаторы специального назначения находят широкое применение в различных отраслях промышленности, общий промышленный рост играет очень важную роль в развитии этого рынка.Позитивная государственная политика в пользу отрасли имеет решающее значение для общего роста этого сектора.

Оценка текущего и будущего спроса
Спрос на трансформаторы специального назначения прямо пропорционален общему промышленному росту, как на внутреннем, так и на мировом уровне. Основным недостатком рынка трансформаторов специального назначения является то, что эти трансформаторы не могут быть произведены со склада, т.е. они должны изготавливаться только в соответствии с конкретными требованиями заказчика. 2 \ раз.Повышения находятся рядом с генерирующими станциями. Повышающие трансформаторы на электростанции – показаны три трансформатора и один запасной. Повышающий трансформатор в основании ветряной турбины. У каждой турбины своя. Изображение предоставлено: Патрик Финнеган – CC.

  • Понижающее напряжение; следовательно, повышающий ток – позволяет распределять мощность между потребителями при безопасном значении напряжения. Понижения скорости обнаруживаются рядом с центрами нагрузки и в подсистемах передачи.
Понижающие трансформаторы на распределительной станции
  • На распределительных трансформаторах, если они установлены, устройство РПН поддерживает постоянное вторичное напряжение при увеличении или уменьшении нагрузки.
  • Трансформатор также разработан для специальных применений, таких как фазовращающий трансформатор
    • (подталкивает больше мощности к линии передачи за счет изменения угла мощности \ sin \ delta – подробнее)
    • Преобразователь HVDC трансформатор
    • Static Var Компенсаторный (SVC) трансформатор (ВАР, генерируемые емкостными и индуктивными элементами при среднем напряжении, вам все равно нужен трансформатор для повышения при подключении этих элементов к высоковольтной сети)
    • заземляющий зигзагообразный трансформатор (обеспечьте путь для нуля -последовательный ток в незаземленной системе)
Стоимость трансформатора

Стоимость силового трансформатора значительно варьируется в зависимости от номинала BIL, номинала МВА, конструкции сердечника, требований к гарантированным потерям, конструкции резервуара и т. д.Приведенные ниже цены относятся к трансформатору стандартной конструкции (т. Е. Стандартному звуковому трансформатору с сердечником).

  • Трансформатор малой мощности с LTC – 10 МВА или ниже: ~ 600 000 долл. США
  • Трансформатор средней мощности с LTC – от 10 МВА до 50 МВА: ~ 800 000 долл. США
  • Трансформатор большой мощности с LTC – от 50 МВА до 100 МВА: ~ 1500 000 долл. США
  • Трансформатор большой мощности – или больше: ~ 2 500 000 долл. США
  • Специальный фазовращающий трансформатор – 100 МВА +: ~ 4 000 000 долл. США
Срок поставки трансформатора

~ 1 год, независимо от номинальной мощности в МВА.

Информация о стоимости и времени выполнения заказа является приблизительной – обратитесь к поставщику и сообщите технические характеристики вашего оборудования для получения фактических данных.

Узнайте подробности о другом основном оборудовании
OR
Попробуйте пройти викторину

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Как это работает, детали, типы, применения, преимущества

Трансформатор – это машина, которая помогает в преобразовании питание от одной цепи к другой без изменения частоты. В этой статье мы обсудим, что такое Transformer, как он работает, его составные части, различные типы с кратким описанием, приложения, преимущества и недостатки.

Что такое трансформатор

Это электрическое оборудование, работающее по принципу индукции. Он в основном используется в электроснабжении для передачи электроэнергии с одного уровня напряжения на другой.

Рис. 1 – Знакомство с трансформатором

Они датируются 1880-ми годами. После открытия свойства индукции, преобразователь претерпел эволюцию, сделав его более эффективным и меньшим по размеру. В 1830 году Отто Блати, Микса Дери, Кароли Циперновски из Австро-Венгерской империи были первыми джентльменами, которые разработали Трансформеры.Они экспериментировали и использовали это в коммерческих целях.

Основные части трансформатора

Состоит из трех основных частей. Это:

  • Сердечник
  • Первичная обмотка
  • Вторичная обмотка

Сердечник

Он создает путь для магнитного потока.

Первичная обмотка

Принимает входной сигнал от источника переменного тока.

Вторичная обмотка

Получает энергию от первичной обмотки и передает ее нагрузке.

Фиг.2 – Основные части трансформатора

Как работает трансформатор

Чтобы понять, как это работает, давайте рассмотрим однофазные трансформаторы, показанные на рисунке 3 ниже. Один или несколько электрических проводников из изолированной меди или алюминия намотаны вокруг вертикального участка магнитопровода, называемого «конечностями». Когда напряжение V 1 прикладывается к первичной обмотке, напряжение переменного тока V 2 возникает во вторичной обмотке за счет взаимной индукции.

Электрические проводники в сердечнике магнитно связаны, и энергия передается через эту электрическую / магнитную связь.Соотношение между количеством витков катушек равно напряжениям при нагрузке «0». Количество витков первичной обмотки обозначается как N 1 , а количество витков вторичной обмотки обозначается как N 2 .

Таким образом, уравнение трансформатора:

Рис. 3 – (a) Принципиальная схема однофазного трансформатора (b) Принципиальная схема однофазного трансформатора

Типы трансформаторов

В зависимости от Назначение и назначение трансформаторов могут быть различных типов, как указано ниже:

  • Повышающие и понижающие трансформаторы
  • Трехфазные и однофазные трансформаторы
  • Силовые, распределительные и измерительные трансформаторы
  • Двухобмоточные и автоматические Обмоточные трансформаторы
  • Внешний и внутренний трансформатор
  • Трансформаторы с масляным охлаждением и сухого типа
  • Трансформатор с сердечником, оболочкой и ягодным типом

Повышающий и понижающий трансформатор

Эти типы трансформаторов обычно помогают во время колебаний напряжения .Они стабилизируют питание и нормально их распределяют.

Рис. 4 – Повышающие и понижающие трансформаторы

  Подробнее о повышающем трансформаторе, принципах его работы, конструкции, применении и преимуществах  

  Подробнее Работа, уравнение, типы, преимущества и недостатки  

Трехфазный и однофазный трансформатор

Трехфазная система питания используется из-за ее экономической эффективности, чем однофазные трансформаторы.Однако, учитывая размер и удобство транспортировки, однофазные трансформаторы подходят. Далее они подразделяются на:

Тип сердечника

В этом типе обе обмотки (первичная и вторичная) расположены на боковых конечностях и имеют две магнитные цепи.

Корпус типа

Этот тип имеет одну магнитную цепь и обмотки, расположенные на центральных плечах трансформатора.

Рис. 5 – Однофазный и трехфазный трансформатор

Силовой, распределительный и измерительный трансформатор

Силовые трансформаторы предназначены для стабилизации колебаний напряжения питания.Это используется во время длительной нагрузки высокой мощности.

Распределительные трансформаторы предназначены для коммерческого или жилого назначения. Он имеет хороший уровень эффективности при 50% полной нагрузочной способности и может работать в течение 24 часов с хорошим регулированием напряжения.

Измерительные трансформаторы включает трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, которые используются для понижения напряжения. Они обеспечивают гальваническую развязку между силовой цепью высокого напряжения и измерительными приборами.

Рис. 6 – Распределительные трансформаторы

Двухобмоточный и автоматический трансформатор

Это трансформаторы, используемые в зависимости от соотношения напряжения. Используются два обмоточных трансформатора с коэффициентом больше 2, тогда как последний используется, когда коэффициент напряжения меньше 2.

Рис. 7 – Обмоточный трансформатор

Наружный и внутренний трансформаторы

Как следует из названия, трансформаторы для наружной установки устанавливаются для наружного оборудования.Внутренние трансформаторы обычно используются в офисных или жилых помещениях.

Рис. 8 – (a) Внешние трансформаторы (b) Внутренние трансформаторы

Масляные и сухие трансформаторы

Разница между обоими трансформаторами заключается в системе охлаждения. В то время как для масляного охлаждения требуется масло, а для сухого трансформатора в качестве охлаждающей среды используется воздух.

Рис.9 – Трансформаторы сухого типа и с масляным охлаждением

Применения трансформаторов

Некоторые применения перечислены ниже:

  • Из-за функции равной передачи и распределения Электроэнергия, Трансформаторы используются на электростанциях, промышленных предприятиях и в традиционных электроэнергетических компаниях.
  • Они используются для управления мощным источником питания.
  • Они используются как повышающие / понижающие устройства при передаче энергии.

Преимущества трансформаторов

Преимущества указаны ниже:

  • Его главное преимущество – это управление и стабилизация передачи напряжения.
  • Не требует времени запуска.
  • Он очень эффективен при меньших капитальных затратах и ​​низком техническом обслуживании.
  • Они обеспечивают изоляцию от земли.
  • В трансформаторах нет движущихся частей.

Недостатки трансформатора

Есть некоторые недостатки в работе трансформаторов. Некоторые из них упомянуты ниже.

  • Из-за материала, из которого изготовлен стальной сердечник, возникают потери в прохождении тока.
  • Он выделяет много тепла, которое требует охлаждения. Это создает перерыв в течении тока.
  Также читают: 
  Двигатель постоянного тока - классификация, рабочий механизм, применение и преимущества 
  Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, коррекция коэффициента мощности, применения, преимущества 
  Как сделать простой инвертор в домашних условиях - шаг за шагом  
.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *