Повышающего трансформатора принцип работы: назначение, устройство и принцип действия трансформатора

назначение, устройство и принцип действия трансформатора

Трансформатор  –  это статическое электромагнитное устройство предназначенное для преобразование переменного тока одного напряжения той же частоты подающегося на его входную обмотку,  в другое переменное напряжение поступающиеся с его выходной обмотки.

Если на вход трансформатора поступает напряжение ниже, чем образующиеся на его выходе то такой трансформатор называют повышающим. Если на вход поступает напряжение выше чем образующие на его выходе, то это понижающий трансформатор.

Есть некая аналогия с передаточным числом шестереночной передачей.

Назначение и принцип действия трансформатора

Назначение и принцип действия трансформатора — это  передача электрической энергии на значительные расстояния от электростанций к различным потребителям: промышленным предприятиям, населению и т.п, с помощью электродвижущей силы и магнитной индукции.

Трансформаторы позволяют значительно экономить на стоимости проводов, а также снижают потери электроэнергии в линиях электропередач. Так как от силы тока зависит сечение проводов то, увеличивая напряжение и снижая силу тока (не снижая при этом передаваемую мощность) можно эффективно предавать напряжение на значительные расстояния.

Повышая напряжение (U), и снижая силу тока (I), передаваемая мощность (Р) остается неизменна.

Формула мощности  P = U * I или P = U2 / I

передача электроэнергии трансформаторами

Это позволяет экономить  на линиях электропередач:

1. Используя провода с меньшим поперечным сечение, снижается расход  цветных металлов;
2. Уменьшаются потери мощности при передаче электроэнергии на большие расстояния.

На электростанциях вырабатывается электрическая энергия посредством синхронных генераторов и составляет от 11 кВ до 20кВ, в некоторых случаях может применяться напряжение 30-35 кВ.   Эти величины не подходят как в быту, так и на промышленном производстве из-за слишком высокого напряжения. Но эти напряжения также недостаточны для экономичной передачи электроэнергии на расстояния. Поэтому на выходе из электростанций ставятся повышающие трансформаторы, которые повышают напряжение до 750 кВ, U=750kV напряжение которое непосредственно передается по линиям электропередач.

Приемники электрической энергии: различные бытовые приборы, электродвигатели, станки на производстве из-за соображения безопасности и конструктивными сложностями изготовления (требования к усиленной изоляции), также не могут работать с такими высокими напряжениями.  Они рассчитываются на более низкое напряжения, как правило, это 220V в быту и 380V на производстве.

Для понижения напряжения  используются различные понижающие трансформаторы. Любой трансформатор можно использовать как для повышения, так и для понижения напряжения.

Повышающие трансформаторы используют для передачи электроэнергии на большие расстояния, понижающие для распределения электроэнергии в точке разветвления потребителей.

Электрическая энергия по пути движения от электростанции до потребителя может трансформироваться 3 или 4 раза. Преобразование электроэнергии происходит с помощью магнитопровода трансформатора и переменного магнитного поля.

Трансформатор работает только с переменным напряжением, на постоянном токе не работает, так как не будет создаваться переменного магнитного поля, которое и составляет принцип работы любого трансформатора.

Изобретение трансформатора

Трансформатор изобрел выдающийся русский ученый П.И. Яблочковым в 1876г. Он использовал индукционную катушку с двумя обмотками для питания своей знаменитой лампы, «свечи Яблочкова». Это был первый генератор переменного тока. Этот трансформатор имел незамкнутый сердечник. Замкнутые сердечники, которые используются сейчас, появились только в 1884 г.

В 1889 году русский ученый М. О. Доливо-Добровольским изобрел трехфазную систему переменного тока и построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор.

С 1891г, он демонстрирует на электротехнической выставке в Франкфурте-на-Майне передачу высоковольтного трехфазного тока на расстояние более 100 км. Его трехфазный генератор имел мощность 230 кВА и напряжение U =95V. С помощью трехфазного трансформатора напряжение повышалось до 15 кВ и понижалось в точке приема до 65V (фазное напряжение), питая трехфазный асинхронный двигатель мощностью 75 кВт насосной установки. С помощью последовательного включения двух обмоток высокого напряжения удалось повысить 28 кВ и увеличить КПД электропередачи до 77%, что в то время было достаточно высоким.

Как устроен трансформатор

Принцип работы трансформатора

Простейший трансформатор – это две обмотки катушек, намотанные на магнитопроводе (замкнутом сердечнике трансформатора) с изоляцией по которым пропускают переменный ток.
Для наглядности обмотки расположены на разных стержнях стального сердечника. На самом деле часть обмоток может находится на одном стержне, а часть на другом.

Такое расположение обмоток улучшает магнитную связь и снижает потери на магнитный поток рассеяния. Обмотка, на которую подают напряжение, называют первичной обмоткой, а обмотка трансформатора, с которой снимают напряжение, называют вторичной.

Изображение трансформатора на схеме

Обычно в быту для питания различных устройств, применяют понижающие трансформаторы, где напряжение первичной обмотки всегда больше напряжения на вторичной обмотке.
Трансформаторы предназначены не только для передачи электроэнергии, но и служат в различных электронных устройствах: компьютерах, телевизорах и осветительной аппаратуре. В современном мире трансформаторы являются наиболее употребительными и универсальными устройствами.

Видео: Трансформатор. Принцип работы и советы конструкторам

Видео доступным языком объясняет работу трансформатора и даёт некоторые конструктивные советы

Простое объяснение принципа работы трансформатора

Чтобы понять, что такое трансформатор, попробуем собрать его, попутно разбираясь в каждом шаге.

 

Для начала соберем электромагнит. Самый простейший электромагнит это кусок ферромагнетика, например гвоздь (сотка), вокруг которого намотана проволока. (катушка).

катушка индуктивности

Намотайте катушку, скажем витков 20-30 на гвоздь, подключите к батарейке или любому блоку питания постоянного напряжения (например 9 вольт).

При подаче тока на катушку, гвоздь усиливает свое магнитное свойство и становится постоянным электромагнитом — полной копией простого магнита.

Количеством витков, их толщиной (сечением провода), напряжением и током, материалом сердечника, способом намотки (например в два провода) Вашей катушки — Вы можете регулировать степень магнитной силы Вашего электромагнита.

А подключением намотки Вы можете регулировать положение полюсов Вашего электромагнита. (это важно)

При подключении катушки к батарейке у гвоздя, т. е. у Вашего электромагнита образовывается, как и у простого магнита два полюса, условно северный (он же плюс) и южный (он же минус).

Поднесите к Вашему электромагниту простой магнит любым из полюсов. Вы увидите электромагнитное взаимодействие. Магнит будет отталкиваться Вашим электромагнитом.

Теперь поменяйте провода от Вашей батарейки местами, т. е. плюс на минус. При этом Вы заметите, что электромагнит поменял направление силы — теперь он наоборот притягивает.

Чем чаще Вы переключаете плюс на минус, тем чаще Ваш магнит будет менять направление силы. Иными словами электромагнит будет притягивать отталкивать с частотой питающей его сети.

Северный и южный полюса магнита будут меняться между собой, потому что ВЫ создали переменное напряжение с частотой Вашего переключения плюс на минус.

Теперь на гвозде намотайте вторую точно такую же катушку и Вы получите простейший трансформатор.

Трансформатор это прибор, который трансформирует напряжение и ток одной величины в напряжение и ток другой величины.

Первая катушка называется первичной обмоткой, а вторая катушка вторичной обмоткой.

Итак соберите такую конструкцию.

• Гвоздь, на нем две одинаковые катушки.
• Подключите первичную обмотку к блоку питания с возможностью менять направление тока.
• Ко второй катушке подключите мультиметр.

Теперь включите блок питания и начинайте переключать полярность с некоторой частотой. На второй катушке у Вас начнет появляться напряжение, которое передается посредством того, что называют электромагнитной индукции. В итоге на Вашем гвозде у Вас работают два электромагнита, на первый вы подаете ток и напряжение, а на втором электромагните этот ток и напряжение индуктируются.

Виды трансформаторов

Силовой трансформатор

Так выглядит силовой трансформатор

Этот виды трансформаторов относится к трансформаторам работающих в сетях промышленных и бытовых установках частотой питающей сети 50-60 Гц. Силовые трансформаторы предназначены для преобразование электрической энергии для передачи ее по ЛЭП например, с 38 кВ до 6кВ, 380V на 220V (380/220В).

Электро цепи где используется высокое напряжение принято называть в электротехнике силовыми цепями, а трансформаторы соответственно силовые трансформаторы.

Конструкция силового трансформатора состоит из двух или трёх обмоток, возможно больше. Располагаются обмотки на броневом сердечнике, изготавливаемом из листов электротехнической стали. Некоторые силовые трансформаторы (с расщепленными обмотками) могут иметь несколько обмоток с низшего напряжения (НН) которые запитаны параллельно. Это позволяет получать напряжение больше чем от одного генератора и передавать больше электроэнергии, тем самым повышая КПД электроустановки.

Мощные силовые трансформаторы очень часто делают масляными, то есть его обмотки помещают в бак со специальным трансформаторным маслом. Трансформаторное масло служит для активного охлаждения и одновременной изоляции его обмоток.
Трансформаторы мощностью 400 кВА обладают большим весом и монтируются на специальных платформах или помещениях. Они поступают с завода в собранном состоянии, готовыми к подключению нагрузки на подстанциях или электростанциях. Основное исполнение силовых трансформаторов – это трехфазные трансформаторы. это связно с тем, что потери КПД однофазных трансформаторов на 15% больше.

Сетевые трансформаторы

сетевой трансформатор

Сетевые трансформаторы это самый распространенный вид трансформаторов, который можно встретить практически в любом бытовом электроприборе. Все сетевые трансформаторы, как правило, делают однофазными. Эти трансформаторы служат для преобразования высокого напряжение сети 220V до приемлемого напряжения, используемого в том или ином электроприборе. Понижающее напряжение может быть: 220/12V или 220/9V, 220/36V и т.д.

Многие изготавливают сетевые трансформатор не с одной, а с несколькими вторичными обмотками, что делает трансформатор более универсальным, часто используемый на разное напряжение одновременно.

Например, часть схемы запитана напряжение 12 Вольт, а другая 3 Вольта от одного трансформатора с несколькими обмотками.

конструкция магнитопроводов трансформатора

Изготавливают сетевые трансформаторы чаще всего из электротехнической стали на Ш – образных или стержневых сердечниках. Встречаются тороидальные сердечники. Ш-образный сердечник набирается из пластин, на которые надевают каркас на который наматываются обмотки трансформатора.

Тороидальный трансформатор имеет преимущества из-за своего более компактного вида и обладают более лучшими характеристиками. Обмотки тороидального трансформатора полностью охватывают магнитопровод, нет пустого пространства незанятого обмоткой в отличие от стержневых или броневых трансформаторов.

Сварочные трансформаторы также можно отнести к сетевым, мощность которых не превышает 6 кВт. Все сетевые трансформаторы работают на низкой частоте равной 50-60 Гц.

Автотрансформатор

Автотрансформатор – это трансформатор где обмотки низшего напряжения являются частью обмотки высшего. Обмотки автотрансформатора имеют прямую электрическую связь, а не только посредством магнитопровода. Делая отводы от одной обмотки можно получить различное напряжение. Отличить обмотки низшего и высшего напряжение можно по различному сечению использованного для намотки провода.

Преимущество автотрансформатора – это меньшие размеры, меньше использованного провода, меньше сердечник, меньше затрачено стали на его изготовление в итоге меньшая цена автотрансформатора.

Главный недостаток трансформатора — это гальваническая связь обмоток низшего и высокого напряжения. Возможность попадания сети высшего напряжения в сеть низшего. Невозможность применение автотрансформаторов в сетях с заземлением.
Автотрансформаторы применяют в сетях трехфазного тока с соединением обмоток в чаще всего в звезду, реже в треугольник.

Автотрансформаторы часто применяют в устройствах управления напряжением, в высоковольтных установках, в промышленности для пуска мощных асинхронных электродвигателей переменного тока. Мощность автотрансформаторов может быть до 100 МВт.

Преимущество автотрансформаторов увеличивается с увеличением коэффициента трансформации близкими (К=1-2).

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Латр

Разновидностью автотрансформатора можно назвать лабораторный трансформатор (ЛАТР). Его основное назначение — это плавная регулировка напряжения, подающаяся к нагрузке, к любому потребителю электроэнергии. Конструкция автотрансформатора представляет собой тороидальный трансформатор у которого есть только одна обмотка, по которой бежит ползунок (угольный роликовый контакт) подключающий каждый виток не изолируемой обмотки (дорожки) автотрансформатора к схеме. Таким образом, создается регулирующий эффект.

При замыкании соседних витков роликовым ползунком в ЛАТР, не происходит межвитковых замыканий, так как токи питающей сети и нагрузки автотрансформатора в общей обмотке близки друг к другу и направлены встречно. Самые распространенные ЛАТРы регулируют напряжение от 0 до 250V. Трехфазные регулируют от 0/450 вольт. Автотрансформаторы ЛАТРы часто используют в научно исследовательских лабораториях для пусконаладочных работ различного назначения.

Трансформаторы тока

Трансформатор тока служит в основном в измерительной технике. Первичную обмотку такого трансформатора подключают к источнику тока, вторичная обмотка используется для различных измерительных приборов при небольшом внутреннем сопротивлении (R вн).
Первичная обмотка – это, как правило, всего виток провода включенного последовательно с измеряемой цепью переменного тока. Ток первичной обмотки прямо пропорционален току вторичной, в чем и достигается измерение величины силы тока (А).

Главная особенность трансформаторов тока состоит в том, что вторичная обмотка должна быть всегда нагружена, иначе происходит пробой изоляции высоким напряжением, также при отключенной нагрузке магнитопровод трансформатора тока просто сгорает от некомпенсированных наведенных токов.

Конструктивно трансформатор тока это одна или несколько изолированных обмоток намотанных на шихтованную холоднокатаную электротехническую сталь называемую сердечником. Первичная обмотка может быть просто провод, который пропущенный через окно магнитопровода трансформатора тока который измеряет силу тока проходящий через этот провод или шину. Коэффициент трансформации здесь 100/5, безопасны, так как отсутствует гальваническая связь между обмотками.

Применение трансформаторов тока: измерения силы тока в схемах релейной защиты, в измерительной аппаратуре. Выпускают с 1-2 группами вторичных обмоток. Одна группа может, подсоединяется к защитным устройствам, другая к измерительным приборам и счетчикам.

Трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения НОМ-3

Трансформаторы напряжения – это трансформаторы, преобразующие высокие напряжения пропорционально и точно в соответствии с фазами в величины, пригодные для измерения. Трансформаторы среднего напряжения имеют единственный магнитопровод и могут быть выполнены с одной или несколькими вторичными обмотками. Заземляемые трансформаторы напряжения по желанию помимо измерительной или защитной обмотки могут быть выполнены с дополнительной обмоткой для регистрации замыкания на землю.

Импульсный трансформатор тока

импульсный трансформатор тока

Применяются для измерения направления или силы тока в импульсных схемах. Импульсный трансформатор состоит из кольцевого ферритового сердечника с одной обмоткой. Измеряемый провод проходит сквозь кольцо, обмотку подключают к сопротивлению нагрузки (Rн).
Если обмотка содержит 1000 витков провода, то ток, проходящий через измеряемый провод будет равен 1000\1, то есть на сопротивлении нагрузки будет ток, который в 1000 раз меньше тока проходящего через измеряемый провод.

Производители трансформаторов тока изготовляют импульсные трансформаторы тока с различным коэффициентом трансформации. Инженеру проектировщику нужно лишь рассчитать сопротивление нагрузки и соответствующую схему измерения.
Если нужно измерить направление тока, то вместо сопротивления нагрузки подключают два стабилитрона с встречным включением.

Импульсный трансформатор

Распространен во всех современных электронных схемах. Импульсный трансформатор предназначен для сварочных устройств, блоков питания, импульсных преобразователей. Заменили в настоящее время низкочастотные трансформаторы с сердечниками из шихтованной стали, которые имели больше габариты и вес.
Состоит из ферритового магнитопровода различной формы: кольцо, чашечка, стержень, Ш — образный, П – образный. Ферритовый сердечник импульсных трансформаторов дает им несравненное преимущество перед старыми трансформаторами из стали в том, что они могут работать на частотах до и свыше 500 000 гц.

Импульсный трансформатор – это ВЧ (высокочастотный) трансформатор габариты и вес, которого с ростом частоты становиться только меньше!
Обмотка требует меньшего количества витков, а для регистрации высокочастотного тока достаточно полевого или биполярных транзисторов включенных по специальной схеме:

• Прямоходовая;
• Двухтактная;
• Полумостовая;
• Мостовая схема

Применяют импульсные трансформаторы и дроссели на феррите в энергосберегающих лампах, зарядных для мобильных устройств, в мощных инверторах тока, сварочных аппаратах.

Трансформатор Тесла

Трансформатор Николы Теслы — это аппарат, с помощью которого получают токи высокой частоты. Реализовывается при помощи первичной и вторичной обмотки, но первичная обмотка получает питание на частоте резонанса вторичной обмотки, при этом напряжение на выходе возрастает в десятки раз.

По мнению специалистов, Тесла изобретал трансформатор для решения глобального вопроса передачи электрической энергии из одного пункта в другой без применения проводов. Для того чтобы получилась задуманная изобретателем передача энергии при помощи эфира, необходимо на двух удаленных точках иметь по одному мощному трансформатору, которые работали бы на одной част

Воздушный трансформатор: принцип работы и применение

Воздушный трансформатор представляет собой прибор для преобразования параметров электрического тока при отсутствии непосредственного контакта между составными частями. Другими словами, передача энергии производится беспроводным способом, через воздух.

Принцип действия

Поскольку воздушная среда при обычных условиях (нормальная влажность, отсутствие разнозаряженных ионов) – плохой проводник тока, то использование воздушных трансформаторов в качестве источников повышенного тока или напряжения малоэффективно. Иное дело – преобразование частоты переменного тока, где не требуются значительные энергетические затраты. Поэтому рассматриваемые устройства предназначаются для передачи токов разной частоты во время трансляции радиосигналов.

По схеме действия воздушный трансформатор – это устройство с условным воздушным «сердечником» – зазором, который разделяет первичную и вторичную обмотки. Для стабильности такого зазора проволочные обмотки наматываются на прямоугольную основу из конденсаторного картона или другого изолятора, ввиду чего основной токопроводящей средой является воздух.

Классификация разновидностей

Все виды воздушных трансформаторов сводятся к двум группам:

• Импедансные, используемые для согласования значений падения напряжения у источника и потребителя нагрузки с целью обеспечения наиболее эффективной передачи энергии;
• Изолирующие, которые применяются по соображениям безопасности для изоляции части оборудования от источника энергии.

В воздушных трансформаторах все токи считаются возбуждающими. Они индуцируют вторичное напряжение, значение которого сравнимо с общей индуктивностью электрической системы. Поэтому материал основы сердечника отличается наивысшими показателями магнитной проницаемости. К таким материалам относят также стекло, фарфор, слюда, некоторые виды пластмассы.

Однако только электроизоляционный картон ГОСТ 2824-86 отличается благоприятным сочетанием показателей прочности (электрической и механической), плотности и стойкости к перепадам влажности окружающей среды.

Устройство

В трансформаторах сердечник используется с целью ограничения магнитного потока и усиления связи между первичной и вторичной обмотками. Во всех конструкциях воздушных трансформаторов применение диамагнитных материалов обеспечивает отсутствие гистерезисных и вихревых потерь и искажений электромагнитного поля, поскольку это приводит к ухудшению качества радиосигнала.

В дополнение к бесшумной работе беспроводные трансформаторы отличаются ещё и малым весом. Именно поэтому этот тип трансформатора подходит для портативных, легких электронных и высокочастотных устройств.

По исполнению сердечника воздушные трансформаторы подразделяют на цилиндрические и тороидальные. Правильный выбор материала сердечника обеспечивает изделиям:

1. Усиление магнитного поля.
2. Высокий КПД устройства.
3. Отсутствие потерь мощности при трансформации.
4. Стабильность соотношения первичного напряжения ко вторичному.

Как изготовить и собрать воздушный трансформатор

Предварительно определяются с материалом сердечника. Используя электротехнический картон, необходимо, чтобы его рабочие характеристики соответствовали следующим нормам ГОСТ 2824-86:

• Толщине, мм, не менее – 2,0…2,5.
• Плотности, г/см³, не менее – 1,0…1,15.
• Пределу прочности на растяжение, МПа, не менее – 105…110.
• Пределу прочности на изгиб, МПа, не менее – 35…40.
• Электрической прочности, кВ/мм, не менее – 11…12.
• Относительной влажности, % – 8±2.

В случае использования других материалов их физико-механические характеристики должны быть не ниже перечисленных выше.

Катушки изолированной медной проволоки наматываются на пластиковую трубку или полый тор. Для принятой конфигурации сердечника его момент сопротивления принимают наибольшим при заданном внешнем размере поперечного сечения: это обеспечивает обмотке необходимую механическую поддержку.  Медная обмотка вокруг тора или цилиндра может, при необходимости, выноситься на разные точки, откуда и снимается вторичное напряжение.

Иногда, с целью поддержания в схеме настройки постоянного резонанса, к обмотке дополнительно подключается конденсатор.  Магнитный поток протекает через воздух, окружающий обмотку, и воздух, имеющийся внутри полого сердечника.

Для правильного согласования значений падения напряжения поверх основной медной обмотки наматывается еще и защитная обмотка. Ее соединяют с антенными приемниками и должным образом заземляют.

Тороидальные сердечники имеют преимущество перед цилиндрическими, поскольку влияние блуждающей связи здесь минимально. Воздушные трансформаторы такого исполнения используются в особо высокочастотных приложениях.

Трансформаторы — устройство, принцип работы и область применения, основные типы и характеристики

Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения.

Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

Принцип работы трансформатора основан на эффекте электромагнитной индукции. Классическая конструкция состоит из металлического магнитопровода и электрически не связанных обмоток выполненных из изолированного провода. Та обмотка, на которую подается электроэнергия, называется первичной. Вторая — подсоединённая к устройствам, потребляющим ток, называется вторичной.

После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.

Соотношение между входным и выходным напряжением трансформатора прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток.

Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W₁/W₂=U₁/U₂, где:

• W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;
• U1,U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.

ВИДЫ И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на:

Автотрансформаторы.

Они имеют одну обмотку с несколькими отводами. За счет переключения между этими отводами можно получить разные показатели напряжения. К недостаткам следует отнести отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.

Импульсные трансформаторы.

Предназначены для преобразования импульсного сигнала незначительной продолжительности (около десятка микросекунд). При этом форма импульса искажается минимально. Обычно используется в цепях обработки видеосигнала.

Разделительный трансформатор.

Конструкция этого устройства предусматривает полное отсутствие электрической связи между первичной и вторичными обмотками, то есть обеспечивает гальваническую развязку между входными и выходными цепями. Используется для повышения электробезопасности и, как правило, имеет коэффициент трансформации равный единице.

Пик—трансформатор.

Используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров. Преобразует синусоидальное напряжение переменного тока в пикообразные импульсы.

Стоит выделить способ классификации трансформаторов по способу их охлаждения.

Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

• уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;
• способ преобразования: повышающий, понижающий;
• количество фаз: одно- или трехфазный;
• число обмоток: двух- и многообмоточный;
• форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования.

В зависимости от назначения трансформаторы делят на:

Силовые.

Являются наиболее распространенным типом промышленного трансформатора. Применяются для повышения и понижения напряжения. Используется в линиях электропередач. По пути от электрогенерирующих мощностей до потребителя электроэнергия может несколько раз проходить через повышающие силовые трансформаторы, в зависимости от удалённости конкретного потребителя.

Перед подачей непосредственно на приборы потребления (станки, бытовые и осветительные приборы) электроэнергия претерпевает обратные преобразования, проходя через силовые понижающие трансформаторы.

Тока.

Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

• измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
• защитные — подключаемые к защитным цепям;
• промежуточные — используется для повторного преобразования.

Напряжения.

Они применяются для преобразования напряжения до нужных величин. Кроме того, такие устройства используются в цепях гальванической развязки и электро- радио- измерениях.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

1.Назначение, области применения, принцип действия трансформатора

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Трансформаторы широко используют для следующих целей.

1. Для передачи и распределения электрической энергии. Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6—24 кВ. 

2. Для питания различных цепей радио- и телевизионной аппаратуры; устройств связи, автоматики в телемеханики, электробытовых приборов; для разделения электрических цепей различных элементов этих устройств; для согласования напряжений

3. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов, например реле, в электрические цепи высокого напряжения или в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопасности. Трансформаторы, применяемые для этой цели, называют измерительными. Они имеют сравнительно небольшую мощность, определяемую мощностью, потребляемой электроизмерительными приборами, реле и др.

Принцип действия трансформатора

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 2.1), разме­щенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т. е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины. Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока — электрической сети с напряжением u₁. Ко вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки Z_H.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения — обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и X; обмотки НН — буквами а и х.

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i₁ , который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС — е₁ и е₂, пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков w₁ и w₂ соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.

Рис. 2.1. Электромагнитная система   однофазного   трансфор­матора : 1,2 — первичная и вторичная обмот­ки; 3 — магнитопровод

Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке,

е₁ = — w₁ dФ/dt;      е2= -w₂dФ/dt.

Следовательно, отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяется выражением

E1/E2= e1/e2= w1/w2.

(2.1)

Если пренебречь падениями напряжения в обмотках тран­сформатора, которые обычно не превышают 3 — 5% от номи­нальных значений напряжений U₁ и U₂, и считать E₁≈U _l и Е₂≈U₂, то получим

U1/U2≈w1/w2.

(2.2)

Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U₁ можно получить желаемое напряжение U₂.  Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков w₂ берут больше числа w₁; такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U₂, то число витков w₂ берут мень­шим w₁; такой трансформатор называют понижающим,

Отношение ЭДС Е_ВН обмотки высшего напряжения к ЭДС Е_НН обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации

k= ЕВН/ЕНН = wВН/wНН

(2.3)

Коэффициент k всегда больше единицы.

В системах передачи и распределения энергии в ряде слу­чаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устрой­ствах радиоэлектроники и автоматики — многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что дает возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (U₂, U₃, U₄ и т.д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно,

I1/I2≈ U2/U1≈ w2/w1.

(2.4)

При увеличении вторичного напряжения трансформатора в k раз по сравнению с первичным, ток i₂ во вторичной обмотке соответственно уменьшается в k раз.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора под­ключить к источнику постоянного тока, то в его магнито-проводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС E₁ первич­ной обмотке ток I₁ =U₁R₁ весьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать нагрузочное сопротивление. Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R через трансформатор с коэффициентом трансформации к, то для цепи источника

R’ = P1/I12≈ P2/I12≈ I22R/I12≈ k2R

(2.5)

где Р₁— мощность, потребляемая трансформатором от источ­ника переменного тока, Вт; Р₂ = I₂²R≈ P₁ — мощность, по­требляемая сопротивлением R от трансформатора.

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопро­тивления R в k² раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источ­ников электрической энергии.

принцип действия, разновидности, из чего состоит и хараткрестики

Трансформатор – это прибор, который пропускает через себя электрический ток, меняя его характеристики. Без этого аппарата не обходится почти никакое электрическое или электронное устройство. Энергетические системы и подстанции любого масштаба обязательно включают в себя различные виды трансформаторов.

3-х фазный силовой трансформатор

История

В первой половине XIX века английский физик Фарадей проводил многочисленные опыты с электричеством. В результате экспериментов им было открыто такое явление, как электромагнитная индукция. 29 августа 1831 года учёный в своём дневнике описал результат своих исследований в этом направлении.

На кольцо из железа ø 150 мм и толщиной 20 мм были намотаны 2 медных провода длиной 150 мм и 180 мм. При подключении гальванической батареи к одной обмотке на зажимах другого проводника гальванометр фиксировал статическое напряжение. Так появился первый трансформаторный прототип.

Французский механик Румкорф в 1848 году сделал первую индукционную катушку. Она давала представление о том, что это такое трансформатор. В 1872 году профессор московского университета Столетов разработал теорию петли гистерезиса, а также обосновал доменную структуру ферритового сердечника.

30 ноября 1876 г. считается датой изобретения трансформатора переменного тока. В этот день был выдан патент на это изобретение знаменитому российскому физику Павлу Николаевичу Яблочкову. Прибор состоял из разомкнутого сердечника с двумя обмотками.

Устройство, изобретённое венгерскими инженерами в 1885 г., уже представляло собой прибор с замкнутым магнитопроводом. С тех пор сердечники стали делать из отдельных стальных листов. Приборы стали помещать в сосуды, заполненные маслом. Далее последовали различные усовершенствования конструкции преобразования тока. К этому приложили руку инженеры Эдисона, великий Никола Тесла, российские, английские и немецкие учёные.

Современные трансформаторы – это устройства, предназначенные для доставки потребителю электроэнергии с заданными характеристиками.

Базовые принципы действия

Определение преобразователя напряжения базируется на двух принципах действия:

1. Электромагнетизм. Изменяясь в определённом временном промежутке, ток создаёт изменяющееся магнитное поле.
2. Электромагнитная индукция. Проходящий магнитный ток через вторичную обмотку возбуждает в ней электродвижущую силу (ЭДС).

Закон Фарадея

Электромагнитная индукция вызывает электрический ток в замкнутом контуре во время изменения магнитного потока, проходящего сквозь площадь этого контура.

Закон Фарадея объясняет прямую пропорциальную зависимость ЭДС от скорости изменения магнитного потока. Эту зависимость отражает формула закона электромагнитной индукции:

Формула закона Фарадея

• ЭДС – индукция в контуре;
• ∆Ф – величина магнитного потока;
• ∆t – временной промежуток.

Важно! Минус в формуле закона Фарадея – это корректировка выражения, предложенная русским учёным Ленцем. Знак « – » означает, что индукционный ток в ограниченном контуре направлен на препятствование изменению магнитного потока.

Уравнение идеального трансформатора

Направлять электрический ток с изменёнными параметрами в электрические цепи или определённую область электронной схемы – для чего служат трансформаторы. Идеальный трансформатор – это прибор, который не несёт потерь на гистерезисе, вихревых токах и рассеивании обмотками энергии.

В идеальном устройстве мощности обеих обмоток равны. Электрический поток, проходя через первичную катушку, преобразуется в магнитный поток, который, в свою очередь, превращается в ЭДС вторичной цепи.

Что делает идеальный трансформатор, можно выразить следующим выражением:

P1 = I1U1 = P2 = I2U2,

где:

• P1 – одномоментная мощность первичной цепи;
• P2 – одномоментная мощность вторичной обмотки.

Преобразуя оба произведения силы и тока в соотношения, получают математическое определение идеального трансформатора:

U2/U1 = I1 /I2 = n,

где n – коэффициент трансформации.

Модель реального трансформатора

От идеального исполнения конструктивного решения прибора реальная модель трансформатора отличается такими признаками, как:

1. Наличие ненулевого тока холостого хода;
2. Возникновение ёмкостей;
3. Нелинейная кривая намагниченности.

Ненулевой ток холостого хода

Обмотки реального трансформатора вместе с пластинами сердечника представляют собой магнитоэлектрическую систему, где по её контуру циркулирует вектор напряжения магнитного поля, равный полному току внутри этого контура.

Все типы действующих трансформаторов при включении без нагрузки испытывают всплески первичного тока. Это явление называют ненулевым током холостого хода. При расчётах защиты преобразовательных устройств проводят сравнение между действительными и идеальными сдвигами токов двух обмоток. Разницу между углами этих сдвигов называют углом погрешности. Этот показатель учитывают при определении класса приборов, особенно в тех моделях, которые предназначены для работы в системах учёта энергопотребления.

Возникновение ёмкостей

Проводники с разделительным диэлектрическим материалом провоцируют возникновение паразитных ёмкостей между обмотками, их слоями и витками. Благодаря им, из первичной катушки проникают во вторичную обмотку помехи высокой частоты. В расчёты характеристик приборов вводят теоретические величины эквивалентных ёмкостей. Это делается с целью резкого снижения риска проявления таких негативных явлений, как возникновение продольных и поперечных ёмкостей.

Нелинейная кривая намагниченности

Ферритовые сердечники трансформаторов содержатся в большинстве разновидностей преобразователей напряжения. Добиваясь этим большой величины ЭДС во вторичных обмотках, получают крайне нелинейную характеристику намагничивания. Соответственно, индуктивность тоже принимает нелинейный характер.

В результате создаётся феррорезонансный режим, при котором возникает риск выхода из строя преобразователя напряжения. Происходит чрезмерный нагрев магнитопровода, что вызывает потребность в охлаждении устройства.

Обратите внимание! Для гашения сопровождающих вихревых токов сердечники собирают из шихтованных ферромагнитных пластин с высоким удельным сопротивлением. Их делают из специальной кремнистой тонкой стали.

Режимы работы трансформаторов

Трансформаторы предназначены для работы в трёх режимах:

• холостой ход;
• нагрузка;
• короткое замыкание.

Режим холостого хода

Холостым ходом называют такое состояние прибора, когда вторичная обмотка разомкнута, и потребитель не получает выходной энергопоток. В первичной катушке протекает ЭДС, которую называют током холостого хода. В этом режиме определяют КПД прибора, коэффициент трансформации и потери в магнитопроводе.

Режим нагрузки

Это стандартное рабочее состояние оборудования, когда первичная цепь подключена к источнику тока, а вторичная обмотка находится под нагрузкой. Характеристика нагрузки в основном определяет применение нужного вида трансформатора.

Состояние короткого замыкания

Выводы вторичной обмотки замыкают напрямую с целью выявления потерь на нагрев катушек в цепи устройства. Единственной нагрузкой остаётся собственное сопротивление витков вторичной обмотки.

Теория трансформаторов

Теоретические обоснования того, что делают трансформаторы, включают в себя несколько разделов:

1. Уравнения линейного трансформатора;
2. Т-образная схема замещения;
3. Потери;
4. Габаритная мощность;
5. КПД.

Уравнения линейного трансформатора

Принцип действия трансформатора — Студопедия

Назначение и области применения трансформаторов

РАЗДЕЛ 2. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор – электромагнитное статическое устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный другого напряжения той же частоты.

При помощи трансформаторов осуществляются повышение и понижение напряжения, преобразование чисел фаз и в некоторых случаях преобразование частоты переменного тока. Трансформаторы используются при передаче и распределении электрической энергии в энергетических установках, а также для разнообразных преобразований переменного тока в промышленных установках, в устройствах связи, радио, автоматики, телемеханики и т.д.

Наибольшее значение имеют следующие типы трансформаторов:

1. Силовые трансформаторы – используются для передачи и распределения электроэнергии;

2. Силовые трансформаторы специального назначения – печные, сварочные, для выпрямительных установок;

3. Автотрансформаторы – для преобразования напряжения в небольших пределах;

4. Измерительные – для включения в схемы измерительных приборов;

5. Испытательные – для производственных испытаний под высоким напряжением;

6. Индукционные регуляторы – для регулирования напряжения.

Трансформатор является одним и важнейших элементов каждой электрической сети или системы. Передача электрической энергии на большие расстояния от места её производства до места потребления требует в современных системах не менее 4-х, 5-ти кратной трансформации напряжения. С этой целью в сетях энергосистем и энергопотребителей применяются силовые повышающие и понижающие трансформаторы. Для режима их работы характерны частота переменного тока 50 Гц. Суммарная установленная мощность трансформаторов должна в несколько раз превышать установленную мощность генераторов. Современная электромашиностроительная промышленность освоила выпуск 2-х и 3-х обмоточных трансформаторов мощностью от долей ВА до 1000 МВА в трёхфазном исполнении, с номинальным напряжением на стороне высокого напряжения (ВН) 6, 10, 35, 110, 220, 330, 400, 500, 750, 1150 кВ. Однофазные трансформаторы по расходу материалов и КПД менее выгодны, чем 3-фазные.

Рассмотрим принцип действия трансформатора на примере 1-фазного двухобмоточного трансформатора (рис. 2.1). Электромагнитная система 1-фазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток, размещённых на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т.е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток.

Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Максвелла:

, (2.1)

где е – переменная ЭДС, индуктируемая в обмотке изменяющимся во времени t магнитным потоком Ф и пропорциональная числу витков обмотки w.

Первичная обмотка подключается к источнику переменного напряжения:

, (2.2)

при этом в этой обмотке возникает переменный ток i₁, который создаёт переменный магнитный поток, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуктирует в первичной и вторичной обмотке переменные ЭДС, мгновенные значения которых е₁ и е₂, согласно закону Максвелла, будут соответственно:

, (2.3)

. (2.4)

Следовательно, отношение мгновенных и действующих значений ЭДС в обмотках определяется выражением

. (2.5)

Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора, то получим

. (2.6)

Если вторичное напряжение , то трансформатор – повышающий, если , то трансформатор – понижающий. Таким образом, в трансформаторе преобразуются только напряжения и токи, мощность же остаётся приблизительно постоянной, только несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют коэффициентом трансформации:

. (2.7)

В системах передачи и распределения энергии, и в устройствах радиоэлектроники и автоматики в ряде случаев применяют трёхобмоточные и многообмоточные трансформаторы, что даёт возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений для энергоснабжения нескольких потребителей. В трёхобмоточных трансформаторах различают обмотки высшего, среднего и низшего напряжения.

Выводы:

· Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции;

· Трансформатор может работать только в сетях переменного тока;

· Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют коэффициентом трансформации;

· Трансформатор преобразует напряжения и токи, мощность практически не изменяется.

Автотрансформатор

— Шаг вниз, шаг вверх. Преимущества — Применения

Автотрансформатор или автотрансформатор — это трансформатор, в котором часть обмотки принадлежит как первичной, так и вторичной обмотке трансформатора. Его принцип работы такой же, как и у обычного трансформатора, тогда соотношение между входным и выходным напряжениями, входным и выходным токами и соотношение количества витков между первичной и вторичной обмотками такое же.

Токи первичной обмотки и вторичной обмотки протекают в противоположных направлениях, поэтому общий ток, протекающий через общую часть обмотки, равен разнице между током в обмотке низкого напряжения и током в обмотке высокого напряжения. обмотка напряжения.

Для правильной работы автотрансформатора обе обмотки должны иметь одинаковую чувствительность. Коэффициент трансформации этого трансформатора близок к «1».

Понижающий автотрансформатор

Если переменное напряжение приложено к точкам A и B, а выходное напряжение измеряется в точках C и D, получается более низкое напряжение. Этот трансформатор представляет собой понижающий автотрансформатор. В этом случае коэффициент трансформации = Ns / Np <1.

Повышающий автотрансформатор

Если переменное напряжение приложено к точкам C и D, а выходное напряжение измеряется в точках A и B, большее значение напряжение получается.Этот трансформатор является повышающим автотрансформатором. В этом случае коэффициент трансформации равен: Ns / Np> 1.

Преимущества и недостатки автотрансформатора

— Преимущества

• Автотрансформаторы имеют меньший вес и меньшую стоимость.
• Вместо высоковольтной обмотки из N1 витков она должна быть предусмотрена для низковольтной обмотки с числом витков N2. Дополнительное количество витков N1 — N2.
• Также необходимо учитывать, что провод общей секции обмотки должен иметь медное сечение, которое зависит от разности токов между обмоткой низкого и высокого напряжения.
• Еще одним преимуществом является отсутствие разделения (изоляции) между первичной обмоткой и вторичной обмоткой. Однако это приводит к тому недостатку, что первичная обмотка не является независимой от вторичной.
• Такой трансформатор может быть опасен для человека, так как между заземлением и общей проводной частью вторичной и первичной обмоток есть напряжение первичной обмотки. См. Схему понижающего автотрансформатора.

— Недостатки

• Нагрузка может быть напрямую подключена к источнику высокого напряжения, если изоляция между обеими обмотками этого трансформатора нарушится.
• Имеет большой ток короткого замыкания.

Применение автотрансформатора

• Плавный пуск (пониженное напряжение) для двигателей с короткозамкнутым ротором, чтобы избежать высокого потребления тока при запуске. Таким образом, при запуске прикладывается от 50% до 60% первичного напряжения.
• Позволяет компенсировать падение напряжения в распределительных кабелях в электроустановках на больших расстояниях (например, в сельской местности).
• Для соединения трансформаторов, например, в системах 132 кВ / 330 кВ.

Обычный трансформатор, подключаемый как автотрансформатор

Подключение показано на следующих изображениях, где:

• Для получения «понижающего автотрансформатора» с использованием обычного трансформатора необходимо подключить нижний вывод первичной обмотки. к верхнему выводу вторичной обмотки и от этой точки подключения получается выход трансформатора.
• Чтобы получить «повышающий автотрансформатор», нижний вывод первичной обмотки должен быть соединен с верхним выводом вторичной обмотки.Вход в этом случае находится на стыке обеих обмоток, а выход — на верхнем выводе первичной обмотки.

Принцип работы трансформатора — Электротехника EE

ТРАНСФОРМАТОР

Принцип работы трансформатора

AKSHAY KUSHWAHA

ТРАНСФОРМАТОР:

Принцип работы трансформатора:

Трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает электрическую энергию между двумя или больше цепей за счет электромагнитной индукции.Переменный ток в одной катушке трансформатор создает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, вызывает переменное магнитное поле. электродвижущая сила (ЭДС) или «напряжение» во второй катушке. Мощность может быть передана между двумя катушками через магнитное поле, без металлической связи между две схемы. Этот эффект описал закон индукции Фарадея, открытый в 1831 году. Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения переменного напряжения в электроэнергии. Приложения.

С момента изобретения первого трансформатора постоянного напряжения в 1885 году трансформаторы становятся необходимыми для передачи, распределения и использования переменного тока электроэнергия.Широкий диапазон конструкций трансформаторов встречается в электронике и электроэнергетические приложения.

Уравнение трансформатора:

Первичная обмотка потребляет ток, когда она подключена к переменному напряжению. источник этого синусоидального тока создает синусоидальный поток Φ, который может быть выражен как:

ɸ = ɸ 풎풔 풊풏 풘풕 ………………… (1)

Мгновенная ЭДС, наведенная в первичной обмотке:

풆 ퟏ знак равно —

풅 ɸ ퟏ 풅풕 …….. (2)

풆 ퟐ 푵 ퟐ 풆 ퟏ =

푵 ퟏ

= 풂…….. (15)

풆 ퟐ 푵 ퟐ

Аналогичным образом, разделив уравнение (10) на уравнение (11), получим 푬 ퟏ =

푵 ퟏ

= 풂 …….. (16)

푬 ퟐ 푵 ퟐ

Где a — коэффициент трансформации трансформатора.

В случае 2> 푁 1 трансформатор называется повышающим трансформатором, тогда как для 푁 1> 푁 2, трансформатор называется понижающим трансформатором. Потери равны нулю в идеальный трансформатор. В этом случае входная мощность трансформатора равна выходной. мощность и это дает,

푽 ퟏ 푰 ퟏ = 푽 ퟐ 푰 ퟐ…….. (17)

Уравнение (17) можно переписать как: 푽 ퟏ =

푰 ퟐ

= 풂 …….. (18)

푽 ퟐ 푰 ퟏ Отношение первичного тока к вторичному:

푰 ퟏ ퟏ = …….. (19) 푰 ퟐ 풂

Опять же, магнитодвижущая сила, создаваемая первичным током, будет равна магнитодвижущая сила, создаваемая вторичным током, и ее можно выразить как:

푵 ퟏ 푰 ퟏ = 푵 ퟐ 푰 ퟐ …….. (21)

푰 ퟏ =

푵 ퟐ

ퟏ =…….. (22)

푰 ퟐ 푵 ퟏ 풂 Из уравнения (22) следует, что отношение первичного тока к вторичному обратно пропорционально пропорционально коэффициенту трансформации трансформатора.

Входная и выходная мощность идеального трансформатора составляет:

푷 풊풏 = 푽 ퟏ 푰 ퟏ 풄 풐풔 ɸퟏ …………………. (23)

푷풐 풖풕 = 푽 ퟐ 푰 ퟐ 풄 풐풔 ɸퟐ …………………. (24)

В идеальных условиях угол ɸ 1 равен углу ɸ 2, и выходная мощность может быть увеличена. устроен как,

푷풐 풖풕 =

푽 ퟏ

풂 푰

풂

풄 풐풔

ɸퟏ

…….. (25)

푷풐 풖풕 = 푽 ퟏ 푰 ퟏ 풄 풐풔 ɸퟏ = 푷 풊풏 ………………… (26)

Из уравнения (26) видно, что входная и выходная мощность одинаковы в случае идеального трансформатор, аналогично входная и выходная реактивная мощность:

퐀 퐀

(ii) Величину взаимного потока можно рассчитать как: 푉 1 = 퐸 1 = 4,4 ɸ4 푓 푚푁 1

푉 1 ɸ 푚 = 4,44 푓푁

220

= = 4,95 푚 푊푏

4,44 * 50 * 200

Пример (3): однофазный трансформатор, коэффициент передачи 22/4115 кВ, железный крест 50 Гц площадь сечения 10000 мм 2 максимальная плотность потока 1.3 тесла, рассчитать первичный и вторичный виток.

Решение:

E 1 =

E 2 =

f = 50 Гц

B = 1,3 тесла

N1 и N 2

А = 104 * 10 —

А = 0.

ɸ = B.A =========== ɸ = 1,3 * 10-

풘 ퟑퟏퟒ = ​​

рад / сек

풘 ퟐ 풇 = ∗ л ∗

풘 ퟐ ퟓퟎ = ∗ л ∗

푬 ퟏ = ퟐ 풇 л ɸ 푵 ퟏ 풎 √ퟐ

======= ퟐퟐퟎퟎퟎ =

푵 ퟏ ∗ ퟑퟎퟏퟒ ퟑퟏퟒ ∗

√ퟐ

푵 ퟏ = ퟕퟔퟐퟐ

푵 ퟐ ퟐ 풇 л ɸ 풎 푬 ퟐ = √ퟐ 푵 ퟐ ∗ ퟑퟏퟒ ퟏ ퟑ ∗.ퟒퟏퟓퟎퟎퟎ = √ퟐ

1

250/3000 В, f = 50 Гц, ɸ 풎 = =. 푩 ퟏ ퟐ, E = 8 Вольт

Решение:

푬 ퟏ = 푵 ퟏ ∗. 풆 풎 풇. 풊 풏풅 풖풄 풆풅 / 풕풖 풓풏

ퟐퟓퟎ 푵 = ퟏ ∗ ퟖ

푵 ퟏ = ퟑퟐ

푵 ퟐ =

푬 ퟐ =. ∗ ∗ −ퟒ ퟒퟒ 풇 푩풎 ∗ ∗ 푨 푵 ퟐ

ퟑퟎퟎퟎ

ퟖ

======= 푵 ퟐ = ퟑퟕퟓ

ퟑퟎퟎퟎ −ퟒ ퟒퟒ ퟓퟎ ퟑ ퟕퟓ ퟏ ퟐ 푨 =. ∗ ∗ ∗. ∗

푨 ퟏ ퟎퟑ 풎 =. ퟐ

Посмотреть статистику публикации

Разделительный трансформатор 15 кВА, повышающий / понижающий 415 В с 208 В

Изолирующий трансформатор

15 кВА представляет собой воздушный самоохлаждающийся трансформатор сухого типа, который доступен в цепи переменного тока 50 Гц / 60 Гц и повышает трехфазное напряжение с 208 В до 415 В, а также понижает 415 В до 208 В на выбор, длительный срок службы и высокая эффективность.

Разделительный трансформатор 15 кВА Технические характеристики

Основы	Модель	АТОСГ-15КВА
	Фаза	3 фазы
	Вместимость	15 кВА
	Вес трансформатора с алюминиевым проводом	Открытый тип: 100 кг Защищенный тип: 130 кг
	Вес трансформатора с медным проводом	Открытый тип: 97 кг Защищенный тип: 125 кг
Технические параметры	Первичное напряжение	415 В (дополнительно: 120 В / 190 В / 208 В / 220 В / 230 В / 240 В / 380 В / 400 В / 415 В / 480 В)
	Вторичное напряжение	208 В (дополнительно: 120 В / 190 В / 208 В / 220 В / 230 В / 240 В / 380 В / 400 В / 415 В / 480 В)
	Преобразователь напряжения	От трех фаз до трех фаз
	Частота	50 Гц / 60 Гц
	Материал обмотки	Алюминий / медный провод (дополнительно)
	Эффективность работы	≥95%
	Сопротивление изоляции	≥50 МОм
	Электрическая прочность	3000 В переменного тока / 1 мин.
	Шум	<35-65 дБ (1 метр)
	Класс изоляции	H уровень
	Режим подключения	Dyn11
	Режим охлаждения	Сухое воздушное охлаждение
	Перегрузочная способность	Разрешить более 1.2-кратная номинальная нагрузка для работы до 4 часов
	Класс защиты корпуса	IP24 или IP54 (опционально)
	Сертификат	CE, ISO
	Гарантия	12 месяцев
Рабочая среда	Температура	-15 ℃ ~ + 40 ℃
	Влажность	≤90% относительной влажности, без конденсации
	Высота	<1000 м, некоррозионный газ и проводящая пыль

Примечание:
Трансформатор может преобразовывать только напряжение и НЕ МОЖЕТ преобразовывать частоту.
Трансформатор НЕ МОЖЕТ преобразовать однофазное напряжение в трехфазное.
Входное / выходное напряжение, номинальная мощность и наличие корпуса всех трансформаторов могут быть настроены в соответствии с требованиями клиентов.

Принципиальная схема трехфазного разделительного трансформатора

Установочные размеры изолирующего трансформатора 15 кВА

Размер трансформатора алюминиевого провода				Размер трансформатора с медным проводом
Открытый тип: a * b * c = 380 * 280 * 380 мм				Открытый тип: a * b * c = 380 * 260 * 380 мм
Размер отверстия: d * e = 260 * 180 мм				Размер крепления: d * e = 260 * 160 мм
Защищенный тип: A * B * C = 380 * 530 * 560 мм				Защищенный тип: A * B * C = 380 * 530 * 560 мм

Советы: Принцип работы трехфазного изолирующего трансформатора ATO

Трехфазный изолирующий трансформатор в основном использует принцип электромагнитной индукции для работы, детали принципа работы следующие: когда на первичную сторону изолирующего трансформатора подается переменное напряжение U1 и ток, протекающий через первичную обмотку, равен I1, тогда ток будет генерировать переменный магнитный поток в железном сердечнике для создания электромагнитных связей между первичной обмоткой и вторичной обмоткой.

Согласно принципу электромагнитной индукции, электродвижущая сила будет индуцирована, когда переменный магнитный поток проходит через эти две обмотки. Величина электродвижущей силы пропорциональна виткам обмотки и максимальному главному потоку, напряжение большего числа витков обмотки высокое, а напряжение меньшего числа витков обмотки низкое. Когда вторичная сторона трансформатора размыкает цепь, то есть когда трансформатор не нагружен, конечное напряжение первичной и вторичной обмоток пропорционально количеству витков первичной и вторичной обмотки, то есть U1 / U2 = N1 / N2. , но первичная и вторичная частота остаются неизменными для изменения напряжения.

Повышающий трансформатор

SFz MC | АУДИО ПРИМЕЧАНИЕ

Основываясь на нашем ноу-хау в области применения серебряной проволоки, накопленном на протяжении многих лет, мы применили все наши навыки намотки трансформаторов и понимание диаметра проволоки по сравнению со звуковыми характеристиками. Новый SFz — это результат полного использования превосходного звука, характерного для чистого (99,99%) серебра.
Полная свежесть, пробуждающая тонкую силу музыкального выражения в тихом месте.
Это настоящее удовольствие для любого любителя аналогового звука.

Особенности

• Недавно разработанная многослойная сбалансированная структура намотки. Вместе с использованием чистых серебряных проводов получается богатый звук с утонченной плавностью.
• Сердечник большого размера, ламинированный из чрезвычайно тонкого пермаллоя 0,1 мм, обеспечивает низкие потери и низкие искажения.
• Конструкция с двойными экранами из пермаллоя и внутреннего корпуса из чистой меди.
• Механическое демпфирование с двойным поплавком из специально подобранных материалов.
• Выходной сигнал прямой с минимальным количеством подключений. В качестве выходного кабеля используется флагманский серебряный кабель Ls-41.
• Шасси изготовлено из чистой меди, чтобы гарантировать открытый звук и стабильный звук.

Чистое серебро Симметричный многослойный трансформатор обмотки

Многослойная структура обмотки используется для поддержания плоской частотной характеристики до 100 кГц. Пиковый уровень составляет менее 1,5 дБ * даже при отсутствии нагрузки на вторичной обмотке. (* подключение к фонокорректору с входным сопротивлением 47 кОм.)

Чрезвычайно тонкий сердечник из пермаллоя

В SFz используется большой сердечник, состоящий из сверхтонких слоев пермаллоя, изготовленных на заказ (толщиной 100 мкм). Эта уникальная конструкция контролирует и подавляет потери на вихревые токи и гистерезис, чтобы получить ровную характеристику до 100 кГц. Структура сердечника имеет большую площадь поперечного сечения и короткий путь магнитной цепи для обеспечения сверхнизких частот при сохранении чрезвычайно низких искажений.

Устранение контактов

Количество механических контактных точек сведено к минимуму, так как оно применяется для обработки сигналов сверхнизкого уровня.SFz имеет две независимые импедансные клеммы на первичной стороне, 1,5 Ом и 30 Ом. Каждая клемма припаяна к выводу, идущему прямо от катушки без промежуточного соединения. Точно так же на вторичной стороне выводы, идущие от катушки, припаяны непосредственно к нашему флагманскому выходному кабелю из чистого серебра Ls-41.

Механическая конструкция демпфирования с двойным экраном и двойным поплавком

Трансформатор установлен в корпус из пермаллоя и покрыт внутренним шасси из меди.Экран из пермаллоя работает против магнетизма, а медный — с электростатическим.
Трансформатор осторожно удерживается демпфирующим гелем. Подбираются и используются специальные каучуки для ног, чтобы дополнительно поглощать механическую вибрацию.

Сбалансированный режим, Несбалансированный режим

SFz позволяет принимать сигнал от фонокорректора в сбалансированном или несбалансированном режиме, переключая точку заземления на первичной стороне трансформатора.В случае приема в сбалансированном режиме используйте 2-жильный экранированный фонокабель, чтобы добиться максимальной производительности. Если гудение не наблюдается, используйте этот аппарат в положении «Сбалансированный» для более широкой и глубокой звуковой сцены.

* Обратите внимание, что сбалансированный режим недоступен для проигрывателя, у которого экранированная часть заземлена.

Технические характеристики

Продукт	Повышающий трансформатор МС
Первичное сопротивление	1.5 Ом (для картриджа 1 Ом ～ 10 Ом) ， 30 Ом (для картриджа 11 Ом ～ 40 Ом)
Коэффициент увеличения	34 дБ (1,5 Ом), 20 дБ (30 Ом)
Сопротивление нагрузки	47 кОм (рекомендуется)
Размер	126 мм (Ш) 96 мм (В) 179 мм (Г) (без выступающих частей)
Вес	3. Похожие записи Почему грудничок постоянно кричит: причины и способы успокоить ребенка 16.11.202407.10.2024 Запись на прием к врачу в Минске: как выбрать специалиста и записаться онлайн 12.11.202407.10.2024 Жидкий стул у грудничка: причины, симптомы и лечение 12.11.202407.10.2024 Автор alexxlab Просмотр всех записей alexxlab → Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт