Устройство и принцип действия трансформатора: на каком законе основан, классификация, назначение устройства

Принцип действия трансформатора и его устройство

Принцип действия трансформатора основан на знаменитом законе взаимной индукции. Если включить в сеть переменного тока первичную обмотку этой электрической машины, то по этой обмотке начнет течь переменный ток. Этот ток будет создавать в сердечнике переменный магнитный поток. Данный магнитный поток начнет пронизывать витки вторичной обмотки трансформатора. На этой обмотке будет индуцироваться переменная ЭДС (электродвижущая сила). Если подключить (замкнуть) вторичную обмотку к какому-то приемнику электрической энергии (например, к обычной лампе накаливания), то под воздействием индуктируемой электродвижущей силы по вторичной обмотке к приемнику будет течь электрический переменный ток.

Вместе с этим, по первичной обмотке будет протекать ток нагрузки. Это значит, что электроэнергия будет трансформироваться и передаваться из вторичной обмотки в первичную при том напряжении, на который рассчитана нагрузка (то есть приемник электроэнергии, подключенный ко вторичной сети). Принцип действия трансформатора и основан на этом простом взаимодействии.

Для улучшения передачи магнитного потока и усиления магнитной связи намотка трансформатора, как первичная, так и вторичная, помещается на специальный стальной магнитопровод. Обмотки изолированы и от магнитопровода, и друг от друга.

Принцип действия трансформатора различен по напряжению обмоток. Если напряжение вторичной и первичной обмоток будет одинаково, то коэффициент трансформации будет равен единице, и тогда теряется сам смыл трансформатора как преобразователя напряжения в сети. Разделяют понижающие и повышающие трансформаторы. Если первичное напряжение будет меньше, чем вторичное, то такое электрическое устройство будет называться повышающим трансформатором. Если же вторичное меньше – то понижающим. Однако один и тот же трансформатор можно использовать и в качестве повышающего, и в качестве понижающего. Трансформатор повышающий используется для передачи энергии на различные расстояния, для транзита и прочего. Понижающие используют в основном для перераспределения электроэнергии между потребителями. Расчет силового трансформатора обычно и производится с учетом его последующего применения в качестве понижающего напряжение или повышающего.

Как уже говорилось выше, принцип действия трансформатора довольно прост. Однако есть некоторые любопытные детали в его конструкции.

В трансформаторах трехобмоточных три изолированные обмотки помещены на магнитопровод. Такой трансформатор может получать два разных напряжения и передавать энергию сразу двум группам приемников электроэнергии. В таком случае говорят, что кроме обмоток низшего и высшего напряжения у трехобмоточного трансформатора есть и обмотка среднего напряжения.

Обмотки трансформатора имеют цилиндрическую форму, и полностью изолируются друг от друга. При такой обмотке поперечное сечение стержня будет иметь круглую форму для уменьшения ненамагниченных промежутков. Чем меньше таких промежутков, тем меньше и масса меди, а, следовательно, масса и стоимость трансформатора.

Устройство и принцип работы трансформатора

Назначение и виды трансформатора.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное оборудование, при работе которого происходит преобразование переменного тока с трансформацией напряжения. Т.е. этот аппарат позволяет его понижать или повышать. Установленные на электростанциях трансформаторы осуществляют на длительные расстояния передачу электроэнергии при высоких напряжениях до 1150кВ. А уже непосредственно в местах потребления происходит понижение напряжения, в пределах 127-660В. При таких значениях обычно работают различные электрические потребители, которые устанавливаются на заводах, фабриках и в жилых домах. Электроизмерительные приборы, электросварка и другие элементы в цепи высокого напряжения также требуют использования трансформатора. Они бывают одно- и трехфазные, двух- и многообмоточные.


Существует несколько видов трансформаторов, каждый из которых определен своими функциями и предназначением. Силовой трансформатор преобразует электрическую энергию в сетях, которые предназначены для использования и приема этой энергии. Трансформатор тока служит измерением больших токов в устройствах электрических систем. Трансформатор напряжения преобразует высокое напряжение в низкое. Автотрансформатор имеет электрическую и электромагнитную связь, за счет прямого соединения первичной и вторичной обмотки. Импульсный трансформатор преобразует импульсные сигналы. Разделительный трансформатор отличается тем, что первичная и вторичная обмотки не связаны друг с другом электрически. Вкратце говоря, во всех видах принцип работы трансформатора чем-то схож. Еще можно выделить гидротрансформатор, принцип работы которого заключается в передаче крутящего момента к коробке передач от двигателя автомобиля. Это устройство позволяет бесступенчато изменять частоту вращения и крутящий момент.

Устройство и принцип действия трансформатора.

Принцип работы трансформатора заключается в проявлении электромагнитной индукции. Это устройство состоит из магнитопровода и двух обмоток, которые расположены на нем. К одной подается электроэнергия, а ко второй подключаются потребители. Как уже указывалось выше, эти обмотки называются первичной и вторичной, соответственно. Магнитопровод выполнен из электротехнической листовой стали, элементы которого изолированы лаком. Его часть, на которой располагаются обмотки, называется стержнем. И именно такая конструкция получила большее распространение, т.к. обладает рядом достоинств – простая изоляция обмоток, простота ремонта, хорошие условия охлаждения. Как видно, принцип работы трансформатора не так уж и сложен.

Существуют еще трансформаторы броневой конструкции, которая значительно уменьшает их габариты. Чаще всего это бывают однофазные трансформаторы. В таком оборудовании боковые ярма играют защитную роль обмотки от механических повреждений. Это очень важный фактор, т.к. малогабаритные трансформаторы не имеют кожуха и находятся с остальным оборудованием в общем месте. Трехфазные трансформаторы чаще всего выполняют с тремя стержнями. Бронестержневая конструкция применяется также в трансформаторах большой мощности. Хоть это и увеличивает расходы электроэнергии, но зато позволяет уменьшать высоту магнитопровода.

Различают трансформаторы по способу соединения стержней: стыковые и шихтованные. В стыковых стержни и ярма собираются раздельно и соединяются крепежными частями. А в шихтованных листы собираются внахлест. Шихтованные трансформаторы получили большее применение, т.к. у них намного выше механическая прочность.

Принцип работы трансформатора также зависит от обмотки, которые бывают цилиндрическими, дисковыми и концентрическими. Оборудование большой и средней мощности имеют газовое реле.

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan

Трансформатор: назначение, принципы работы и правила подключения

Эксперименты с индукторами

После своего открытия Фарадей не стал детально исследовать открытое явление, полагая, что его работу продолжат другие. Однако в действительности оказалось, что в течение нескольких последующих десятилетий устройства, подобные трансформаторам, не нашли широкого практического применения.

Особый интерес представляли первые эксперименты с «индукторами», состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, в частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в обмотке прерывался.

Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского института (Smithsonian Institution).

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора. Теперь сердечники представляли собой «связку» изолированных железных проводов.

Трансформатор что это такое

Само название данного технического приспособления пошло от латинского термина transformare, что означает – преобразовывать, изменять, превращать. Трансформатором называется устройство статического электромагнитного типа, которое выполняет задачу преобразования напряжения переменного типа, а также служит для осуществления гальванической развязки в электрических схемах.

В последнем случае имеется ввиду такой тип передачи электрической энергии или информационного сигнала, при котором между контактирующими деталями нет непосредственного электрического контакта.

Трансформатор может быть однофазным или же трехфазным, хотя по особенностям конструкции они и не слишком сильно отличаются.

Данное устройство было изобретено, основываясь на работах великого ученого Фарадея (по другим версиям – он его и изобрел), который открыл явление электромагнитной индукции. В 1831 году М. Фарадей и другой ученый Д. Генри разработали первое схематическое изображение рассматриваемого прибора.

Позже, в 1876 году, русский изобретатель П. Н. Яблочков запатентовал первый трансформатор переменного тока.

Расположение магнитной цепи

Стержневые трехфазные трансформаторы подразделяются на трансформаторы с симметричной магнитной цепью и трансформаторы с несимметричной магнитной цепью. Расположение стержней в одной плоскости приводит к тому, что магнитное сопротивление для потока средней фазы меньше, нежели для потоков крайних фаз.

Действительно магнитные потоки крайних фаз проходят по несколько более длинным путям, чем поток средней фазы. Кроме того, поток крайних фаз, выйдя из своих стержней, проходит в одной половине ярма полностью, и только в другой половине (после ответвления в средний стержень) проходит его половина. Поток же средней фазы по выходе из вертикального стержня тотчас же разветвляется на две половины, и потому в обеих частях ярма проходит лишь половина потока средней фазы.

Таким образом потоки крайних фаз насыщают ярмо в большей степени, чем поток средней фазы, а потому магнитное сопротивление для потоков крайних фаз больше, чем для потока средней фазы.

Следствием неравенства магнитных сопротивлений для потоков разных фаз трехфазного трансформатора является неравенство токов холостой работы в отдельных фазах при одном и том же фазном напряжении. Однако при небольшой насыщенности железа ярма и хорошей сборке железа стержней это неравенство токов незначительно.

Так как конструкция трансформаторов с несимметричной магнитной цепью значительно проще, чем трансформатора с симметричной магнитной цепью, то первые трансформаторы и нашли себе преимущественное применение. Трансформаторы с симметричною магнитною цепью встречаются редко.

Будет интересно Что нужно знать о трансформаторах тока

Основные виды устройства

Основную группу трехфазных трансформаторов составляют броневые трансформаторы. Броневой трехфазный трансформатор можно рассматривать как бы состоящим из трех однофазных броневых трансформаторов, приставленных один к другому своими ярмами. Он может быть разбит на три однофазных броневых трансформатора, магнитные потоки которых могут замыкаться каждый по своей магнитной цепи.

У стержневых трансформаторов обмотки почти целиком открыты и потому более доступны для осмотра и ремонта, а также и для охлаждающей среды. Есть ряд преимуществ и недостатков, по которым выбирают тип трансформатора.


Плюсы и минусы броневых трансформаторов перед стержневыми трансформаторами.

Устройства коммутируются по различным схемам соединения обмоток. Групповые трехфазные трансформаторы применяются при наличии очень больших мощностей, от 630кВА на каждую фазу.

Использование при таких условиях группового трансформатора целесообразно потому, что габариты и масса изделия существенно меньше аналогичного агрегата, работающего на общую мощность группы.

Тем более что при использовании одиночного трансформатора для обладания резервной мощностью приходится устанавливать еще один подобный прибор, а в групповом трансформаторе в качестве резервного можно задействовать один из трех однофазных.

Этим и обуславливается выбор групповых трансформаторов для озвученных целей, несмотря на то что они по сравнению с одиночными аналогами имеют меньший КПД, большие габариты и несколько дороже.

Какие существуют основные типы обмоток трансформатора: определим общепринятую классификацию

Чтобы правильно выполнить расчет обмоток трансформатора, прежде нужно понимать, с чем придется иметь дело и какой тип обмотки внедрен в агрегат, какие он имеет преимущества. Постараемся в этом детально разобраться.

Итак, какие существуют типы обмоток трансформаторов?

  • Одно-двухслойная обмотка цилиндрической формы, изготовленная из прямоугольного провода. Это элементарный образец обмотки трансформатора, который отличается простотой технологии изготовления, должной и надежной системой охлаждения, но при этом имеет один немаловажный недостаток – низкую механическую прочность, поэтому быстро изнашивается от агрессивного воздействия окружающей среды, а перепады в сети могут вообще стать губительными для энергосистемы, в которой применен агрегат с подобной обмоткой.
  • Многослойная обмотка трансформатора цилиндрической формы, созданная из прямоугольного провода. Данный образец обмотки отличается нормальным сопротивлением первичной обмотки трансформатора, высоким функционалом магнитной системы и элементарной технологией изготовления. Но вот при длительной эксплуатации агрегата могут возникать проблемы, связанные с малой эффективностью системы охлаждения. Основная причина такого недостатка теплоотдачи – отсутствие радиальных каналов на обмотке.

Интересно знать! В классификации обмоток также упоминаются многослойные обмотки. А в чем их особенность! Все просто. В процессе их формирования обязательно слои располагаются концентрически, в соответствии с заданным количеством слоев, но при этом развернутая длина остается одинаковой, без нарушения заводских параметров. Все «наматывается» правильно по отношению к полю рассеяния трансформатора. А когда необходимо переходит при обмотке на новый слой, то используемые провода не обрываются, не заламываются, только на новом витке меняется направление укладки слоя.

Многослойная обмотка или катушка, также имеющая форму цилиндра, но уже изготовленная из круглого провода. В этой ситуации агрегат отличается повышенной мощностью, но при этом проигрывает в функционале теплоотдачи и не может похвастаться механической прочностью. Из-за этого износ оборудования значительно ускоряется, требуя от обслуживающего персонала частых контролей оборудования и профилактических осмотров комплектующих.

Интересно знать!Почему некоторые обмотки называют цилиндрическими, то есть имеющими форму цилиндра. Секрет кроется в особенностях витков и слоев. Когда начинают формировать цилиндрическую обмотку, то для ее правильного создания на цилиндрическую поверхность наносят слои витков плотно, ни в коем случае не допуская интервалов.

  • Винтовая обмотка, созданная из прямоугольного провода. Трансформатор с такой катушкой будет стоить дороже, но отличаться высокой механической прочностью, надежной защитной изоляцией. А во время длительной работы агрегата даже не стоит думать о его системе охлаждения. Все сработает на 100%, как это заложено в технические характеристики трансформатора с данным видом обмоток.
  • катушечная обмотка непрерывного типа, когда материалом служит прямоугольный провод. Существует и такой образец обмоток, которые отличаются высокой механической и электрической прочностью и степенью нагревостойкостью. Многие посчитают данный образец идеальной находкой, которую так и хочется ввести в эксплуатацию для эффективной работы предприятия.
  • многослойная катушечная цилиндрическая обмотка, сформированная из алюминиевой фольги. Имеет данный образец только положительные отзывы, но такая эффективность достигнута максимальными усилиями и внедрением сложных технологий изготовления, когда изоляция обмоток трансформатора внушает доверие и веру в длительную и эффективную эксплуатацию. А что еще нужно для успешного предприятия, где создается современная энергосистема или, по крайней мере, модернизируется.

Таким образом, можно сделать вывод, что классификация типов обмоток зависит от конструктивных особенностей детали трансформатора, материла и метода изготовления, а по сложности обмотки различают на простые, многослойные, многослойные, но уже изготовленные из фольги, а не провода.

Трёхфазный трансформатор

Среди электромагнитных устройств данного типа выделяется трёхфазный трансформатор. Он имеет магнитную и гальваническую связи фаз. Наличие схемы первого типа обусловлено соединением магнитопроводов в одну систему. При этом потоки магнитного воздействия расположены относительно друг друга под углом 120 °. Стержень в данной системе не нужен, так как при объединении центров трёх фаз сумма электромагнитных русел равняется нулю вне зависимости от времени. Благодаря этому схема с шестью стержнями преобразуется в трёхстержневую.

В соединении обмоток устройства можно использовать схемы трёх типов:

  • Соединение в виде звезды может осуществляться с выводом от общих точек или же без него. Здесь каждую обмотку соединяют с нейтральной точкой.
  • По треугольной схеме фазы соединяются последовательно.
  • Зигзаг-это схема, которая чаще всего применяется во время отвода от общей точки. В ней соединяются три обмотки, расположенные на разных стержнях магнитопроводов.

Применение трёхфазного трансформатора является более экономичным, чем использование соединённых однофазных конструкций.

Нагрузка трансформаторов напряжения

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Конструкции трансформаторов напряжения

В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, при более высоких напряжениях — только однофазные.

При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ). Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов. В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для уменьшения первичных напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.

Видео: Трансформаторы напряжения

Технические характеристики трансформаторов напряжения, схемы включения. Факторы, влияющие на класс точности. Виды трансформаторов напряжения, расшифровка маркировки.

Трансформатор напряжения принцип работы

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чего он обеспечивает безопасность их обслуживания на подстанции.

В то же время, если силовые трансформаторы предназначены для передачи транспортируемой мощности с минимальными потерями, то измерительные трансформаторы напряжения конструируются с целью высокоточного повторения в масштабе векторов первичного напряжения.

измерительный трансформатор напряжения

Принципы работы трансформатора напряжения

Конструкцию трансформатора напряжения, как и трансформатора тока, можно представить магнитопроводом с намотанными вокруг него двумя обмотками:

  • первичной;
  • вторичной.

Специальные сорта стали для магнитопровода, а также металл их обмоток и слой изоляции подбираются для максимально точного преобразования напряжения с наименьшими потерями. Число витков первичной и вторичной катушек рассчитывается таким образом, чтобы номинальное значение высоковольтного линейного напряжения сети, подаваемое на первичную обмотку, всегда воспроизводилось вторичной величиной 100 вольт с тем же направлением вектора для систем, собранных с заземленной нейтралью.

Если же первичная схема передачи энергии создана с изолированной нейтралью, то на выходе измерительной обмотки будет присутствовать 100/√3 вольт.

Для создания разных способов моделирования первичных напряжений на магнитопроводе может располагаться не одна, а несколько вторичных обмоток.

Устройство однофазного трансформатора напряжения


устройство однофазного трансформатора напряжения

Устройство однофазного трансформатора напряжения:

  • а — общий вид трансформатора напряжения;
  • б — выемная часть;
  • 1,5 — проходные изоляторы;
  • 2 — болт для заземления;
  • 3 — сливная пробка;
  • 4 — бак;
  • 6 — обмотка;
  • 7 — сердечник;
  • 8 — винтовая пробка;
  • 9 — контакт высоковольтного ввода

Однофазные трансформаторы напряжения получили наибольшее распространение. Они выпускаются на рабочие напряжения от 380 В до 500 кВ.

Конструктивные размеры и масса ТН определяются не мощностью, как у силовых трансформаторов, а в основном объемом изоляции первичной обмотки и размерами её выводов высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения с номинальным напряжением от 380 В до 6 кВ имеют исполнение с сухой изоляцией (обмотки выполняются проводом марки ПЭЛ и пропитываются асфальтовым лаком).

Свердловский завод трансформаторов тока выпускает трансформаторы напряжения на 6, 10, 35 кВ с литой изоляцией.

У трансформаторов напряжением 10 — 500 кВ изоляция масляная (магнитопровод погружен в трансформаторное масло).

Пример назначение и область применение трансформаторов напряжения ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий. Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

схема включения обмоток трансформатора напряжения ЗНОЛ-НТЗ

См.  трансформаторы ЗНОЛ, схемы характеристики в таблице

Устройство трансформатора.

2.1. Магнитопровод. Магнитные материалы.

Назначение магнитопровода

заключается в создании для магнитного потока замкнутого пути, обладающего минимальным магнитным сопротивлением. Поэтому магнитопроводы для трансформаторов изготавливают из материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях. Материалы должны иметь малые потери на вихревые токи, чтобы не перегревать магнитопровод при достаточно больших значениях магнитной индукции, быть достаточно дешевыми и не требовать сложной механической и термической обработки.

Магнитные материалы

, используемые для изготовления магнитопроводов, выпускаются в виде отдельных листов, либо в виде длинных лент определенной толщины и ширины и называютсяэлектротехническими сталями . Листовые стали (ГОСТ 802-58) изготавливаются методом горячей и холодной прокатки, ленточные текстурованные стали (ГОСТ 9925-61) только методом холодной прокатки.

Также применяют железноникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью, например, пермаллой, перминдюр и др. (ГОСТ 10160-62), и низкочастотные магнитомягкие ферриты.

Для изготовления разнообразных относительно недорогих трансформаторов широко применяются электротехнические стали

, имеющие небольшую стоимость и позволяющие трансформатору работать как при постоянном подмагничивании магнитопровода, так и без него. Наибольшее применение нашли холоднокатаные стали, имеющие лучшие характеристики по сравнению со сталями горячей прокатки.

Сплавы с высокой магнитной проницаемостью

применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, предназначенных для работы при повышенных и высоких частотах 50 – 100 кГц.

Недостатком таких сплавов является их высокая стоимость. Так, например, стоимость пермаллоя в 10 – 20 раз выше стоимости электротехнической стали, а пермендюра – в 150 раз. Однако в ряде случаев их применение позволяет существенно снизить массу, объем и даже общую стоимость трансформатора.

Другим их недостатком является сильное влияние на магнитную проницаемость постоянного подмагничивания, переменных магнитных полей, а также низкая стойкость к механическим воздействиям – удар, давление и т.п.

Из магнитомягких низкочастотных ферритов

с высокой начальной проницаемостью изготавливаютпрессованные магнитопроводы , которые применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, работающих на высоких частотах от 50 – 100 кГц. Достоинством ферритов является невысокая стоимость, а недостатком является низкая индукция насыщения (0,4 – 0,5 Т) и сильная температурная и амплитудная нестабильность магнитной проницаемости. Поэтому их применяют лишь при слабых полях.

Выбор магнитных материалов производится исходя из электромагнитных характеристик с учетом условий работы и назначения трансформатора.

Контроль работы устройства

Во время сервисных работ строго запрещается заглядывать внутрь бака, сливать полностью масла и проводить какие-либо манипуляции с содержимым корпуса трансформатора. Работоспособность изделия проверяется путем химической оценки пробы масла и холостого подключения аппарата. В результате удается узнать, насколько трансформатор работоспособен в данный момент времени.

Даже к месту монтажа привозят уже готовую конструкцию, которую остается только подключить к сети. Заливка маслом производится на заводе, не говоря уже о более сложных процедурах. Для доставки оборудования используется специализированная техника.

Изобретение Голара и Гиббса

Новым шагом в использовании трансформаторов с разомкнутым сердечником для распределения электроэнергии явилась «система распределения электричества для производства света и двигательной силы», запатентованная во Франции в 1882 году Голаром и Гиббсом. Запатентованное ими устройство они назвали – «вторичный генератор».

Видео 2. Вторичный генератор Голарда и Гиббса

Французский изобретатель Люсьен Голар и английский промышленник Джон Гиббс воспользовались трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно, первичные обмотки трансформаторов находились в последовательном соединении с дуговыми лампами.

То есть трансформаторы Голара и Гиббса предназначались уже для преобразования напряжения, и имели коэффициент трансформации отличный от единицы. Трансформаторы с разомкнутым сердечником в 1883 году устанавливаются на подстанциях Лондонского метрополитена, а 1884 году – в Турине (Италия).

Вторичный генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три венгерских инженера Микша Дери, Отто Титус Блажи и Карой Циперновский, из будапештской фирмы Ganz and Company. Они присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные недостатки.

По возвращении в Будапешт Дери, Блажи и Циперновский сконструировали и изготовили несколько трансформаторов для систем параллельного соединения с генератором.

Их трансформаторы (с замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для параллельного соединения, чем «связки» железных проводов с открытыми концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались вокруг тороидальной «связки» проводников.

В мае 1885 г. Дери, Блажи и Циперновский продемонстрировали на национальной выставке в Будапеште свою систему, которую принято считать прототипом современных осветительных систем. Она состояла из 75 параллельно соединенных трансформаторов, подводивших питание к 1067 лампам накаливания Эдисона от генератора переменного тока с напряжением 1350 В. Трансформаторы имели тороидальные железные сердечники.

Нужно отметить, что впервые предложения о параллельном включении трансформаторов высказал Р. Кеннеди в 1883 году, но более всесторонне этот способ соединения был все же изучен Микшей Дери, который в 1885году получил патент на параллельное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов и показал преимущество такого включения.

Независимо от него аналогичный патент в Англии получил Себастиан Циани Ферранти.

Система Голара и Гиббса произвела также впечатление на американца по имени Джордж Вестингауз. В 80-х годах Вестингауз был уже признанным изобретателем и промышленником. В то время он работал над системой распределения природного газа для освещения. После успехов, достигнутых Эдисоном, Вестингауз заинтересовался новым источником энергии, но сомневался в возможности ее широкого применения.

Его скептицизм был в достаточной степени оправданным. В параллельных системах увеличение нагрузки требовало увеличения силы тока, а нагрузка в масштабах целого города потребовала бы колоссальных токов. Однако передача электроэнергии при больших токах неэффективна. Нужно было либо передавать ток по очень толстым медным проводам, либо строить электростанции в непосредственной близости от потребителя, разбросав множество мелких генераторов по всей территории города.

«Устройство и принцип действия трансформатора»

Вопрос 1. Из чего состоит трансформатор?
Ответ. Простейший трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в виде цилиндрических катушек.
Одна из обмоток подключается к источнику переменного синусоидального тока с напряжением u1 и называется первичной обмоткой. К другой обмотке подключается нагрузка трансформатора. Эта обмотка называется вторичной
обмоткой.

Вопрос 2. Как осуществляется передача энергии из одной обмотки в другую?
Ответ. Передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется путём электромагнитной индукции. Переменный синусоидальный ток i1, протекающий по первичной обмотке трансформатора, возбуждает в магнитопроводе переменный магнитный поток Фс, который пронизывает витки обеих обмоток и наводит в них ЭДС
и
с амплитудами пропорциональными числам витков w1 и w2. При подключении ко вторичной обмотке нагрузки в ней под действием ЭДС e2 возникает переменный синусоидальный ток i2 и устанавливается некоторое напряжение u2.
Электрическая связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора отсутствует и энергия во вторичную обмотку передаётся посредством магнитного поля, возбуждаемого в сердечнике.

Вопрос 3. Чем является вторичная обмотка трансформатора по отношению к нагрузке?
Ответ. По отношению к нагрузке вторичная обмотка трансформатора является источником электрической энергии с ЭДС e2. Пренебрегая потерями в обмотках трансформатора можно считать, что напряжение питающей сети U1 ≈ E1, а напряжение в нагрузке U2 ≈ E2.

Вопрос 4. Что такое коэффициент трансформации?
Ответ. Так как ЭДС обмоток пропорциональны числам витков, то соотношение напряжений питания трансформатора и нагрузки также определяется соотношением чисел витков обмоток, т.е.
U1/U2 ≈ E1/E2 ≈ w1/w2 = k.
Величина k называется коэффициентом трансформации.

Вопрос 5. Какой трансформатор называется понижающим?
Ответ. Если число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной w2 < w1, то k > 1 и напряжение в нагрузке будет меньше напряжения на входе трансформатора. Такой трансформатор называется понижающим.

Вопрос 6. Какой трансформатор называется повышающим?
Ответ. Если число витков вторичной обмотки больше числа витков первичной w2 > w1, то k < 1 и напряжение в нагрузке будет больше напряжения на входе трансформатора. Такой трансформатор называется повышающим.

Вопрос 7. Какая обмотка трансформатора называется обмоткой высшего напряжения (ВН)?
Ответ. Обмотка, подключаемая к сети с более высоким напряжением, называется обмоткой высшего напряжения (ВН). Вторая обмотка называется обмоткой низшего напряжения (НН).

Вопрос 8. Какие трансформаторы называются «сухими»?
Ответ. Трансформаторы, в которых отвод тепла производится потоком воздуха, называются «сухими» трансформаторами.

Вопрос 9. Какие трансформаторы называются «масляными»?
Ответ. В тех случаях, когда воздушным потоком невозможно отвести тепловую энергию так, чтобы обеспечить ограничение
температуры изоляции обмоток на допустимом уровне, для охлаждения используют жидкую среду, погружая трансформатор в бак со специальным трансформаторным маслом, которое одновременно выполняет роль хладоагента и электрической изоляции. Такие трансформаторы называются «масляными».

Вопрос 10. Как трансформаторы обозначают на электрических схемах?
Ответ.

На рисунке показаны условные обозначения однофазных двухобмоточных (1, 2, 3) и многообмоточных (7, 8) трансформаторов, а также трёхфазных трансформаторов (12, 13, 14, 15, 16). Здесь же показаны обозначения однофазных (4, 5) и трёхфазных (9, 10) автотрансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения (6) и тока (11).

Вопрос 11. Чем определяются условия работы и свойства трансформатора?
Ответ. Условия работы и свойства трансформатора определяются системой параметров, называемых номинальными, т.е. значениями величин, соответствующих расчётному режиму работы трансформатора. Они указываются в справочных данных и на табличке, прикрепляемой к изделию.

    Номинальными параметрами трансформатора являются:
  • первичное линейное напряжение U1N, в В или кВ;
  • вторичное линейное напряжение U2N, измеряемое при отключённой нагрузке и номинальном первичном напряжении, в В или кВ;
  • токи первичной и вторичной обмоток I1N и I2N, в А или кА;
  • полная мощность SN, равная для однофазных и трёхфазных трансформаторов соответственно , в В⋅А или кВ⋅А.

Вопрос 12. Как влияет рабочая частота трансформатора на его массу и габариты?
Ответ. Повышение рабочей частоты трансформатора позволяет при прочих равных условиях существенно уменьшить массу и габариты изделия. Действительно, напряжение первичной обмотки примерно равно ЭДС, наводимой в ней магнитным потоком в сердечнике Φc, а полная мощность, например, однофазного трансформатора равна

где и – заданные номинальные значения индукции в сердечнике и плотности тока в обмотке, а Sc ∼ l2 и Si – поперечное сечение сердечника и суммарное сечение w1 витков обмотки. Следовательно, увеличение частоты питания f позволяет пропорционально уменьшить сечение сердечника при той же мощности трансформатора, т.е. уменьшить в квадрате его линейные размеры l.

Вопрос 13. Для чего служит магнитопровод трансформатора?
Ответ. Магнитопровод трансформатора служит для увеличения взаимной индукции обмоток и в общем случае не является необходимым элементом конструкции. При работе на высоких частотах, когда потери в ферромагнетике становятся недопустимо большими, а также при необходимости получения линейных характеристик, применяются трансформаторы без сердечника, т.н. воздушные трансформаторы. Однако в подавляющем большинстве случаев магнитопровод является одним из трёх основных элементов трансформатора. По конструкции магнитопроводы трансформаторов подразделяются на стрежневые и броневые.

Вопрос 14. Каким условиям должна удовлетворять конструкция обмоток трансформатора?
Ответ. Конструкция обмоток трансформаторов должна удовлетворять условиям высокой электрической и механической прочности, а также термостойкости.
Кроме того, технология их изготовления должна быть по возможности простой, а потери в обмотках минимальными.

Вопрос 15. Из чего изготавливаются обмотки трансформатора?
Ответ. Обмотки изготавливаются из медного или алюминиевого провода. Плотность тока в медных обмотках масляных трансформаторов находится в пределах 2…4,5 А/мм2, а в сухих трансформаторах 1,2…3,0 А/мм2. Верхние пределы относятся к более мощным трансформаторам. В алюминиевых обмотках плотность тока на 40…45% меньше. Провода обмоток могут быть круглого сечения площадью 0,02…10 мм2 или прямоугольного сечения площадью 6…60 мм2. Во многих случаях катушки обмоток наматываются из нескольких параллельных проводников. Обмоточные провода покрыты эмалевой и хлопчатобумажной или шёлковой изоляцией. В сухих трансформаторах применяются провода с термостойкой изоляцией из стекловолокна.

Вопрос 16. Как подразделяются обмотки трансформатора по способу расположения на стержнях?
Ответ. По способу расположения на стержнях обмотки подразделяются на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки выполняются в виде цилиндров, геометрические оси которых совпадают с осью стержней. Ближе к стержню обычно располагается обмотка низшего напряжения, т.к. это позволяет уменьшить изоляционный промежуток между обмоткой и стержнем. В чередующихся обмотках катушки ВН и НН поочерёдно располагают вдоль стрежня по высоте. Такая конструкция позволяет увеличить электромагнитную связь между обмотками, но значительно усложняет изоляцию и технологию изготовления обмоток, поэтому в силовых трансформаторах чередующиеся обмотки не используются.

Вопрос 17. Как выполняется изоляция обмоток трансформатора?
Ответ. Одним важнейших элементов конструкции обмоток трансформатора является изоляция.
Различают главную и продольную изоляцию.
Главной называется изоляция обмотки от стержня, бака и других обмоток. Её выполняют в виде изоляционных промежутков, электроизоляционных каркасов и шайб. При малых мощностях и низких напряжениях функцию главной изоляции выполняет каркас из пластика или электрокартона, на который наматываются обмотки, а также несколько слоёв лакоткани или картона, изолирующих одну обмотку от другой.
Продольной называется изоляция между различными точками одной обмотки, т.е. между витками, слоями и катушками. Межвитковая изоляция обеспечивается собственной изоляцией обмоточного провода. Для междуслойной изоляции используются несколько слоёв кабельной бумаги, а междукатушечная изоляция осуществляется либо изоляционными промежутками, либо каркасом или изоляционными шайбами.
Конструкция изоляции усложняется по мере роста напряжения обмотки ВН и у трансформаторов, работающих при напряжениях 200…500 кВ, стоимость изоляции достигает 25% стоимости трансформатора.

Литература: Усольцев Александр Анатольевич. Электрические машины. Учебное пособие. 2013 г.

Поделитесь с друзьями:

Устройство и принцип действия понижающего трансформатора

Трансформатор понижающий представляет собой электромагнитный прибор, который состоит из ферромагнитного сердечника и двух проволочных обмоток – первичной и вторичной.


Трансформатор понижающий представляет собой электромагнитный прибор, который состоит из ферромагнитного сердечника и двух проволочных обмоток – первичной и вторичной.

Магнитопровод – это совокупность элементов ферромагнитного материала (обычно электротехническая сталь), которые собраны в определенной геометрической форме. В нем происходит локализация основного магнитного поля трансформатора понижающего.

Вся магнитная система вместе со всеми компонентами называется остовом. При этом часть, где располагаются основные обмотки, называют стержнем. А часть, необходимая для замыкания магнитной цепи, – это ярмо.

В соответствии с расположением стержней в пространстве понижающий трансформатор может иметь плоскую, пространственную, симметричную либо несимметричную магнитную систему.

Понижающие трансформаторы напряжения отличаются конструктивными особенностями. Производители делают выбор в пользу одной из двух концепций – броневая или стержневая. Принципиальное отличие технических решений сводится к тому, что в первом случае обмотки заключены в сердечнике броневого типа, а во втором – сердечник заключен в обмотках стержневого типа. При этом в устройствах первого типа ось обмоток может располагаться вертикально или горизонтально, в то время когда во втором случае – ось размещается вертикально.

Однако способ производства не влияет на эксплуатационные характеристики и надежность устройства. Предприятие выбирает тот вариант, который считает наилучшим с точки зрения организации технологического процесса.

Принцип действия понижающего трансформатора основан на использовании явления взаимной индукции, которая действует через магнитное поле, и обеспечивает передачу электроэнергии из одного контура устройства в другой.

На сегодняшний день в продаже представлен трансформатор понижающий различных типов и видов: одно- или трехфазный, с открытым корпусом или с защитным кожухом.

Одна из важнейших характеристик прибора – это коэффициент трансформации, который не должен превышать 1.

В зависимости от модификации устройство преобразовывает электрический ток разного начального напряжения, которое может достигать 660В. Трансформатор, понижающий до 220В, получил наибольшее распространение. Существует также понижающий до 380 Вольт трансформатор.

В соответствии с предъявляемыми требованиями для каждого случая выходное напряжение может быть разным: например, трансформатор понижающий до 36 Вольт, а также 12, 24, 42В и т.д.

Понижающий трансформатор (220B 110В) обеспечивает нормальную работу оборудования и электроприборов, которые изготовлены в странах, где нормы сетей электропитания отличаются от российского стандарта.

Понижающие трансформаторы напряжения имеют широкую область применения, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять с учетом определенных запросов для каждого отдельного случая.

Принцип работы трансформатора — Всё о электрике

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.

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

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

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 ZH.

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,

Следовательно, отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяется выражением

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 Е2U2, то получим

Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1можно 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 ЕВН обмотки высшего напряжения к ЭДС ЕНН обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации

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,

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

где Р1— мощность, потребляемая трансформатором от источ­ника переменного тока, Вт; Р2 = I2 2 RP1 — мощность, по­требляемая сопротивлением R от трансформатора.

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопро­тивления R в k 2 раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источ­ников электрической энергии.

Принцип работы трансформатора

С открытием и началом промышленного использования электричества возникла необходимость создания систем его преобразования и доставки к потребителям. Так появились трансформаторы, о принципе действия которых и пойдет речь.

Появлению их на свет предшествовало открытие явления электромагнитной индукции великим английским физиком Майклом Фарадеем почти 200 лет назад. Позже он и его американский коллега Д. Генри нарисовали схему будущего трансформатора.

Первое воплощение идеи в железо состоялось в 1848 году с создания индукционной катушки французским механиком Г. Румкорфом. Свою лепту внесли и российские ученые. В 1872 году профессор Московского университета А. Г. Столетов открыл петлю гистерезиса и описал структуру ферромагнетика, а 4 года спустя, выдающийся российский изобретатель П. Н. Яблочков получил патент на изобретение первого трансформатора переменного тока.

Как устроен и как работает трансформатор

Трансформаторы – это название огромного «семейства», куда входят однофазные, трехфазные, понижающие, повышающие, измерительные и множество других типов трансформаторов. Основное их назначение – преобразование одного или нескольких напряжений переменного тока в другое на основе электромагнитной индукции при неизменной частоте.

Итак, кратко, как работает простейший однофазный трансформатор. Он состоит из трех основных элементов – первичной и вторичной обмоток и объединяющего их в единое целое магнитопровода, на который они как бы нанизаны. Источник подключается исключительно к первичной обмотке, в то время, как вторичная снимает и передает уже измененное напряжение потребителю.

Подключенная к сети первичная обмотка создает в магнитопроводе переменное электромагнитное поле и формирует магнитный поток, который начинает циркулировать между обмотками, индуцируя в них электродвижущую силу (ЭДС). Ее величина зависит от числа витков в обмотках. К примеру, для понижения напряжения необходимо, чтобы в первичной обмотке витков было больше, чем во вторичной. Именно по такому принципу работают понижающие и повышающие трансформаторы.

Важная особенность конструкции трансформатора состоит в том, что магнитопровод имеет стальную структуру, а обмотки, как правило имеющие форму цилиндра, изолированы от него, непосредственно не связаны друг с другом и имеют свою маркировку.

Трансформаторы напряжения

Это, пожалуй, наиболее многочисленная разновидность семейства трансформаторов. В двух словах, их основная функция – сделать произведенную на электростанциях энергию доступной для потребления различными устройствами. Для этого существует система передачи электроэнергии, состоящая из повышающих и понижающих трансформаторных подстанций и линий электропередач.

Вначале электроэнергия, произведенная электростанцией, подается на повышающую трансформаторную подстанцию (к примеру, с 12 до 500 кВ). Это необходимо для того, чтобы компенсировать неизбежные потери электроэнергии при передаче на большие расстояния.

Следующий этап – понижающая подстанция, откуда электроэнергия уже по низковольтной линии подается на понижающий трансформатор и далее к потребителю в виде напряжения 220 в.

Но на этом работа трансформаторов не заканчивается. В большинстве окружающих нас бытовых электроприборов — в ПК, телевизорах, принтерах, стиральных машинах-автоматах, холодильниках, микроволновых печах, DVD и даже в энергосберегающих лампочках установлены понижающие трансформаторы. Пример индивидуального «карманного» трансформатора – зарядное устройство мобильного телефона (смартфона).

Гигантскому разнообразию современных электронных устройств и выполняемых ими функций соответствует множество различных типов трансформаторов. Это далеко не полный их список: силовые, импульсные, сварочные, разделительные, согласующие, вращающиеся, трехфазные, пик-трансформаторы, трансформаторы тока, тороидальные, стержневые и броневые.

Какие они, трансформаторы будущего

Считается, что трансформаторная отрасль весьма консервативна. Тем не менее и ей приходится считаться с революционными изменениями в области электротехники, где все громче о себе заявляют нанотехнологии. Как и множество других устройств, они постепенно «умнеют».

Активно ведется поиск новых конструкционных материалов – изоляционных и магнитных, способных обеспечить более высокую надежность трансформаторного оборудования. Одним из направлений может стать использование аморфных материалов, что значительно повысит его пожарную безопасность и надежность.

Появятся взрыво- и пожаробезопасные трансформаторы, в которых хлордифенилы, используемые для пропитки электроизоляционных материалов, будут заменены нетоксичными жидкими, экологически безопасными диэлектриками.

Примером тому — элегазовые силовые трансформаторы, где функцию хладагента выполняет негорючий элегаз гексафторид серы, вместо далеко не безопасного трансформаторного масла.

Вопрос времени – создание «умных» электросетей, оснащенных полупроводниковыми твердотельными трансформаторами с электронным управлением, с помощью которых появится возможность регулировать напряжение в зависимости от потребностей потребителей, в частности, подключать к домашней сети возобновляемые и промышленные источники питания, или наоборот отключать лишние, когда в них нет необходимости.

Еще одно перспективное направление – низкотемпературные сверхпроводимые трансформаторы. Работа по их созданию началась еще в 60-е годы. Главная проблема, с которой столкнулись ученые – огромные размеры криогенных систем, необходимых для изготовления жидкого гелия. Все изменилось в 1986 году, когда были открыты сверхпроводниковые высокотемпературные материалы. Благодаря им, появилась возможность отказаться от громоздких охлаждающих устройств.

Сверхпроводимые трансформаторы обладают уникальным качеством: при высокой плотности тока потери в них минимальны, зато, когда ток достигает критических значений, сопротивление от нулевого уровня резко увеличивается.

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение

Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

Назначение трансформаторов

Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

  • импульсные трансформаторы;
  • силовые трансформаторы;
  • трансформаторы тока.

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.

Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.

Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.

Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.

Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Потери энергии в трансформаторе

Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.

В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.

Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд – ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!

{SOURCE}

Трансформатор: принцип работы

Трансформатор

Изменяющийся ток в первой или первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора и, следовательно, переменное магнитное поле во вторичной обмотке.Это переменное магнитное поле индуцирует переменную электродвижущую силу ЭДС или напряжение во вторичной обмотке. Этот эффект называется взаимной индукцией.

 

Если к вторичной обмотке подключена нагрузка, то во вторичной обмотке будет протекать электрический ток, и электрическая энергия будет передаваться из первичной цепи через трансформатор в нагрузку. В идеальном трансформаторе индуцированное напряжение во вторичной обмотке пропорционально первичному напряжению и определяется отношением числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки следующим образом:

 

Путем соответствующего выбора соотношения витков трансформатор, таким образом, позволяет «повышать» напряжение переменного тока (AC), делая его больше , или «понижать» его, делая меньше .

Основной принцип

Construction


Ламинированные стальные ядер

. Сталь имеет проницаемость во много раз больше, чем свободная, и, таким образом, сердечник служит для значительного уменьшения тока намагничивания и ограничения потока на пути, который тесно соединяет обмотки.Ранние разработчики трансформаторов вскоре поняли, что сердечники, изготовленные из твердого железа, приводят к непомерно высоким потерям на вихревые токи, и их конструкции смягчили этот эффект с помощью сердечников, состоящих из пучков изолированных железных проводов. В более поздних конструкциях сердечник был сконструирован путем укладки слоев тонких стальных пластин, и этот принцип до сих пор используется. Каждая пластина изолирована от соседей тонким непроводящим слоем изоляции. Универсальное уравнение трансформатора указывает минимальную площадь поперечного сечения сердечника, чтобы избежать насыщения.

 

Эффект расслоения заключается в том, что вихревые токи ограничиваются высокоэллиптическими путями, которые охватывают небольшой поток, и, таким образом, уменьшают их величину. Более тонкие пластины уменьшают потери, но их изготовление более трудоемко и дорого. Тонкие пластины обычно используются в высокочастотных трансформаторах, при этом некоторые типы очень тонких стальных пластин могут работать на частоте до 10 кГц.


Одна из распространенных конструкций многослойного сердечника изготавливается из чередующихся стопок E-образных стальных листов, покрытых фасонными деталями, что и привело к его названию «E-I трансформатор».Такая конструкция имеет тенденцию к большим потерям, но очень экономична в производстве. Тип с вырезным сердечником или С-образным сердечником изготавливается путем намотки стальной полосы вокруг прямоугольной формы, а затем склеивания слоев вместе. Затем он разрезается на две части, образуя две формы C, и сердечник собирается путем связывания двух половинок C стальной лентой. Их преимущество заключается в том, что флюс всегда ориентирован параллельно зернам металла, что снижает сопротивление.

 

Постоянство стального сердечника означает, что он сохраняет статическое магнитное поле при отключении питания.Когда затем снова подается питание, остаточное поле будет вызывать сильный бросок до тех пор, пока эффект остаточного магнетизма не уменьшится, обычно после нескольких циклов приложенного переменного тока. Устройства защиты от перегрузки по току, такие как предохранители , должны быть выбраны, чтобы пропустить этот безвредный пусковой ток. На трансформаторах, подключенных к протяженным воздушным линиям электропередачи, наведенные токи из-за геомагнитных возмущений во время солнечных бурь могут вызвать насыщение сердечника и срабатывание устройств защиты трансформатора.

 

Распределительные трансформаторы могут обеспечить низкие потери холостого хода за счет использования сердечников, изготовленных из кремниевой стали с низкими потерями и высокой проницаемостью или аморфного (некристаллического) металлического сплава. Более высокая начальная стоимость материала сердечника компенсируется в течение срока службы трансформатора более низкими потерями при малой нагрузке.

 

Сплошные сердечники

 

Сердечники из порошкового железа используются в цепях, таких как импульсные источники питания, которые работают выше частоты сети и до нескольких десятков килогерц.Эти материалы сочетают в себе высокую магнитную проницаемость и высокое объемное электрическое сопротивление. Для частот, выходящих за пределы диапазона УКВ, распространены сердечники из непроводящих магнитных керамических материалов, называемых ферритами. Некоторые радиочастотные трансформаторы также имеют подвижные сердечники (иногда называемые «слагами»), которые позволяют регулировать коэффициент связи (и полосу пропускания) настроенных радиочастотных цепей. Тороидальные трансформаторы построены вокруг кольцеобразного сердечника, который в зависимости от рабочей частоты , изготавливается из длинной полосы кремнистой стали или пермского сплава, намотанной в катушку, порошкового железа или феррита.Полосовая конструкция обеспечивает оптимальное выравнивание границ зерен, повышая эффективность трансформатора за счет уменьшения сопротивления сердечника. Замкнутая кольцевая форма устраняет воздушные зазоры, присущие конструкции сердечника E-I.[78] Сечение кольца обычно квадратное или прямоугольное, но доступны и более дорогие сердечники с круглым сечением. Первичная и вторичная обмотки часто наматываются концентрически, чтобы покрыть всю поверхность сердечника. Это сводит к минимуму необходимую длину провода, а также обеспечивает экранирование, чтобы свести к минимуму электромагнитное поле магнитного поля сердечника.

 

Тороидальные трансформаторы более эффективны, чем более дешевые ламинированные типы E-I для аналогичного уровня мощности. Другие преимущества по сравнению с типами EI включают меньший размер (примерно вдвое), меньший вес (примерно вдвое), меньший механический шум (что делает их лучшими в аудиоусилителях), меньшее внешнее магнитное поле (примерно одна десятая), низкие потери без нагрузки ( что делает их более эффективными в резервных цепях), крепление одним болтом и более широкий выбор форм. Основными недостатками являются более высокая стоимость и ограниченная мощность (см. «Классификацию» выше).Из-за отсутствия остаточного зазора на магнитном пути тороидальные трансформаторы также имеют более высокий пусковой ток по сравнению с ламинированными типами E-I.

 

Ферритовые тороидальные сердечники используются на более высоких частотах, обычно от нескольких десятков килогерц до сотен мегагерц, для уменьшения потерь, физических размеров и веса импульсного источника питания. Недостатком конструкции тороидального трансформатора является более высокая трудоемкость обмотки. Это связано с тем, что необходимо пропускать всю длину обмотки катушки через отверстие сердечника каждый раз, когда к катушке добавляется один виток.Как следствие, тороидальные трансформаторы редко встречаются на номинальных мощностях выше нескольких кВА. Небольшие распределительные трансформаторы могут получить некоторые преимущества тороидального сердечника, разделив его и принудительно разомкнув, а затем вставив катушку, содержащую первичную и вторичную обмотки.

 

Воздушные сердечники

 

Физический сердечник не является абсолютным требованием, и работающий трансформатор может быть изготовлен путем простого размещения обмоток трансформатора рядом друг с другом. .Воздух, из которого состоит магнитная цепь, практически не имеет потерь, поэтому трансформатор с воздушным сердечником устраняет потери из-за гистерезиса в материале сердечника. Индуктивность рассеяния неизбежно высока, что приводит к очень плохому регулированию, и поэтому такие конструкции непригодны для использования в распределении электроэнергии. Однако они имеют очень большую полосу пропускания и часто используются в радиочастотных приложениях, для которых поддерживается удовлетворительный коэффициент связи за счет тщательного перекрытия первичной и вторичной обмоток.Они также используются для резонансных трансформаторов, таких как катушки Тесла, где они могут обеспечить достаточно низкие потери, несмотря на высокую индуктивность рассеяния.

 

Обмотки


Токопроводящий материал, используемый для обмоток, зависит от применения, но во всех случаях отдельные витки должны быть электрически изолированы друг от друга, чтобы обеспечить прохождение тока через каждый виток. Для небольших силовых и сигнальных трансформаторов, в которых токи малы и есть разность потенциалов между соседними витками.


Разрез обмотки трансформатора. Белый: изолятор. Зеленая спираль: кремнистая сталь с ориентированным зерном. Черный: первичная обмотка из бескислородной меди. Красный: вторичная обмотка. Вверху слева: тороидальный трансформатор. Справа: C-ядро, но Е-ядро будет похоже. Черные обмотки сделаны из пленки. Вверху: одинаково низкая емкость между всеми концами обеих обмоток. Поскольку большинство жил обладают средней проводимостью, они также нуждаются в изоляции. Внизу: наименьшая емкость на одном конце вторичной обмотки, необходимая для маломощных высоковольтных трансформаторов.Внизу слева: уменьшение утечки приведет к увеличению емкости.

В больших силовых трансформаторах также используются многожильные проводники, поскольку даже при низких частотах мощности в сильноточных обмотках иначе существовало бы неравномерное распределение тока. Каждая жила изолирована по отдельности, и жилы расположены так, что в определенных точках обмотки или по всей обмотке каждая часть занимает различные относительные положения в проводнике в целом. Транспонирование выравнивает ток, протекающий в каждой жиле проводника, и уменьшает потери на вихревые токи в самой обмотке.Многожильный проводник также более гибкий, чем одножильный проводник аналогичного размера, что упрощает производство.

 

Для сигнальных трансформаторов обмотки могут быть расположены таким образом, чтобы минимизировать индуктивность рассеяния и паразитную емкость для улучшения высокочастотной характеристики. Это можно сделать, разделив каждую катушку на секции, и эти секции расположить слоями между секциями другой обмотки. Это известно как многослойная или чередующаяся обмотка.

 

Силовые трансформаторы часто имеют внутренние соединения или ответвления в промежуточных точках обмотки, обычно на стороне обмотки более высокого напряжения, для целей регулирования напряжения.Такие отводы обычно управляются вручную, а автоматические переключатели ответвлений под нагрузкой зарезервированы из соображений стоимости и надежности для более мощных или специализированных трансформаторов, питающих цепи передачи или распределения или определенные нагрузки, такие как печные трансформаторы. Преобразователи звуковой частоты, используемые для передачи звука на громкоговорители для громкой связи, имеют отводы, позволяющие регулировать импеданс каждого динамика. Центр часто используется в выходном каскаде усилителя мощности звука в двухтактной схеме.Трансформаторы модуляции в передатчиках AM очень похожи. У некоторых трансформаторов обмотки защищены эпоксидной смолой. Пропитывая трансформатор эпоксидной смолой под вакуумом, можно заменить воздушные пространства внутри обмоток эпоксидной смолой, тем самым герметизируя обмотки и помогая предотвратить возможное образование коронного разряда и поглощение грязи или воды. Это позволяет производить трансформаторы, более подходящие для влажной или грязной среды, но с более высокими производственными затратами.

 

Охлаждение


Масляный силовой трансформатор, вид в разрезе.Расширительный бак (резервуар) в верхней части обеспечивает изоляцию нефти от атмосферы. Охлаждающие ребра стенок бака обеспечивают необходимый баланс теплоотвода.

 

Несмотря на то, что маслонаполненные трансформаторы нередко эксплуатируются сегодня более пятидесяти лет из-за повреждений изоляции обмотки из-за высокой температуры, принятое эмпирическое правило заключается в том, что ожидаемый срок службы трансформатора уменьшается вдвое при повышении температуры на каждые 8 ​​градусов Цельсия. Рабочая Температура. В нижней части диапазона номинальной мощности сухие трансформаторы и трансформаторы, погруженные в жидкость, часто самоохлаждаются за счет естественной конвекции и рассеяния тепла излучением.По мере увеличения номинальной мощности трансформаторы часто охлаждаются такими другими способами, как принудительное воздушное охлаждение, принудительное масляное охлаждение, водяное охлаждение или их комбинация. Диалектический хладагент, используемый во многих трансформаторах наружного и промышленного назначения, представляет собой трансформаторное масло, которое одновременно охлаждает и изолирует обмотки. Трансформаторное масло представляет собой минеральное масло высокой степени очистки, которое по своей сути помогает термически стабилизировать изоляцию проводников обмоток, обычно бумажную, в пределах допустимых ограничений по температуре изоляции.Тем не менее, проблема отвода тепла является центральной для всех электрических устройств, поэтому в случае дорогостоящих трансформаторных активов это часто приводит к необходимости контролировать, моделировать, прогнозировать и управлять условиями температуры масла и изоляции проводников обмоток при различных, возможно сложных, условия силовой нагрузки. Строительные нормы и правила во многих юрисдикциях требуют, чтобы внутренние заполненные жидкостью трансформаторы либо использовали негорючую жидкость, либо располагались в огнестойких помещениях. Сухие трансформаторы с воздушным охлаждением предпочтительнее для применения внутри помещений даже при номинальной мощности, когда конструкция с масляным охлаждением была бы более экономичной, поскольку их стоимость компенсируется снижением стоимости строительства здания.

 

Маслонаполненный бак часто имеет радиаторы, через которые масло циркулирует за счет естественной конвекции. В некоторых крупных трансформаторах используются электрические вентиляторы или насосы для принудительного воздушного или принудительного масляного охлаждения или водяного охлаждения на основе теплообменника. Масляные трансформаторы подвергаются длительным процессам сушки, чтобы убедиться, что трансформатор полностью очищен от воды перед введением охлаждающего масла. Это помогает предотвратить электрический пробой под нагрузкой. Масляные трансформаторы могут быть оснащены реле Бухгольца, которые обнаруживают газ, выделяющийся во время внутренней дуги, и быстро обесточивают трансформатор, чтобы предотвратить катастрофический отказ.Масляные трансформаторы могут выйти из строя, разорваться и сгореть, вызывая перебои в подаче электроэнергии и потери. Установки маслонаполненных трансформаторов обычно включают в себя меры противопожарной защиты, такие как стены, масляная изоляция и спринклерные системы пожаротушения.

 

Сушка изоляции

 

Конструкция маслонаполненных трансформаторов требует, чтобы изоляция, покрывающая обмотки, была тщательно высушена перед заливкой масла. Существует несколько различных способов сушки.Общим для всех является то, что они проводятся в вакуумной среде. Вакуум затрудняет передачу энергии (тепла) изоляции. Для этого существует несколько различных методов. Традиционная сушка осуществляется путем циркуляции горячего воздуха над активной частью и циклами сушки горячим воздухом в вакууме (HAV). Для больших трансформаторов чаще используется испаряющийся растворитель, который конденсируется на более холодной активной части. Преимущество заключается в том, что весь процесс можно проводить при более низком давлении и без влияния дополнительного кислорода.Этот процесс обычно называют парофазной сушкой (VPD).

 

Для распределительных трансформаторов, которые меньше по размеру и имеют меньший вес изоляции, можно использовать резистивный нагрев. Это метод, при котором в обмотки подается ток для нагрева изоляции. Преимущество заключается в том, что отопление можно очень хорошо контролировать, и оно является энергоэффективным. Этот метод называется низкочастотным нагревом (LFH), поскольку ток подается с гораздо более низкой частотой, чем номинальная частота сети, которая обычно составляет 50 или 60 Гц.Более низкая частота снижает влияние индуктивности в трансформаторе, поэтому напряжение, необходимое для индукции тока, может быть уменьшено. Метод сушки LFH также используется для обслуживания старых трансформаторов.

 

Клеммы

 

Очень маленькие трансформаторы имеют провода, подсоединенные непосредственно к концам катушек и выведенные к основанию блока для соединения цепи. Более крупные трансформаторы могут иметь клеммы с тяжелыми болтами, шины или высоковольтные изолированные втулки, изготовленные из полимеров или фарфора.Большой ввод может представлять собой сложную конструкцию, поскольку он должен обеспечивать тщательный контроль градиента электрического поля, не допуская утечки масла из трансформатора.

Принцип действия трансформатора и его устройство

Принцип действия трансформатора основан на известном законе взаимной индукции. Если включить в сеть переменного тока первичную обмотку этой электрической машины, то по этой обмотке начинает протекать переменный ток. Этот ток будет генерировать в сердечнике переменный магнитный поток.Этот магнитный поток начнет пронизывать витки вторичной обмотки трансформатора. Эта обмотка будет индуцироваться переменной ЭДС (электродвижущей силой). Если подключить (закоротить) вторичную обмотку к какому-либо приемнику электроэнергии (например, к лампочке накаливания), то под действием наведенной ЭДС по вторичной обмотке к приемнику потечет электрический переменный ток.

Вместе с этим по первичной обмотке будет протекать ток нагрузки.Это означает, что электроэнергия будет преобразована и передана из вторичной обмотки в первичную с ожидаемой нагрузкой (т.е. приемник подключен к вторичной сети). Принцип работы трансформатора и основан на этом простом взаимодействии.

Для улучшения передачи магнитного потока и усиления магнитной связи обмотка трансформатора, как первичная, так и вторичная, размещена на стальном магнитопроводе. Обмотки изолированы от магнитопровода и друг от друга.

Принцип действия трансформатора варьирует напряжение обмоток. Если напряжения вторичной и первичной обмоток одинаковы, то коэффициент трансформации будет равен единице, и тогда теряется сам промывной трансформатор как преобразователь напряжения в сети. Совместно с понижающими и повышающими трансформаторами. Если первичное напряжение меньше вторичного, то такое электрическое устройство будет называться повышающим трансформатором. Если вторичка меньше – то сокращение. Однако один и тот же трансформатор можно использовать и как повышающий, и как понижающий.Повышающий трансформатор используется для передачи мощности на различные расстояния транзиту и прочему. Понижение используется в основном для перераспределения энергии между потребителями. Расчет силового трансформатора обычно производится с учетом его последующего использования в качестве понижающего напряжения или повышающего.

Рекомендуем

Настройки IPTV «Ростелеком». Каналы IPTV

Аналоговое ТВ постепенно уходит на второй план. Его место более быстрым темпом занимает бесплатный IPTV Ростелеком. И это действительно удобно, т.к. цифровые каналы лучше смотрятся из-за лучшего изображения, звука.Но для начала необходимо уточнить некоторые моменты….

IMEI: как поменять телефон самостоятельно

Если вам необходимо поменять IMEI на телефоне, в этой статье будет предоставлена ​​полная и верная информация о том, что такое IMEI код, что такое для чего он нужен, и как его поменять.Что такое IMEI Вы Возможно уже сталкивались с этим понятием, значит знаете что…

Стиральная машина Bosch MAXX 4: инструкция по эксплуатации

Всем известный производитель Bosh, ранее вы представляете миру еще одну новинку, не только проводит множество испытаний, но и использует все доступные методы для обеспечения максимальной безопасности.Чтобы стиральная машина MAXX 4 радовала своего хозяина как можно дольше, комплект к ней…

Как было сказано выше, принцип работы трансформера довольно прост. Однако в его конструкции есть некоторые интересные детали.

В трансформаторах трехобмоточных три отдельные обмотки размещены на сердечнике. Такой трансформатор может иметь два разных напряжения и передавать энергию на две группы приемников электроэнергии. В этом случае говорят, что кроме обмоток низшего и высшего напряжения у трансформатора есть обмотка среднего напряжения.

Обмотки трансформатора имеют цилиндрическую форму и полностью изолированы друг от друга. При такой обмотке поперечное сечение стержня будет иметь круглую форму для уменьшения наномагнитных интервалов. Чем меньше таких интервалов, тем меньше масса меди, а, следовательно, вес и стоимость трансформатора.

4 Подробное описание устройств защиты силового трансформатора

Защита масляного трансформатора

Защита силового трансформатора реализуется с помощью двух различных типов устройств, а именно устройств, которые измеряют электрические величины, воздействующие на трансформатор через измерительные трансформаторы, и устройства которые показывают состояние физических величин на самом трансформаторе.

4 Устройства защиты силового трансформатора – подробное объяснение (на фото: трансформатор подстанции Bayer 69 кВ; кредит: ietc-team.com)

Примером первого может быть дифференциальная защита на основе тока, а второго – контроль температуры масла.

Защитные устройства //

Далее рассматриваются защитные устройства, обычно поставляемые как часть поставки силового трансформатора.

  1. Реле Бухгольца (газ)
  2. Реле давления
  3. Устройство контроля уровня масла
  4. Термометр обмотки

Защита силового трансформатора в целом и использование представленных ниже защитных устройств здесь не обсуждаются.


1. Реле Бухгольца (газовое)

Защита Бухгольца представляет собой детектор механических повреждений для электрических неисправностей в масляных трансформаторах. Реле Бухгольца (газовое) размещается в трубопроводе между основным баком трансформатора и маслорасширителем. Труба расширителя должна быть слегка наклонена для надежной работы.

Часто имеется перепускная трубка, позволяющая вывести из строя реле Бухгольца.

Установленное газовое реле Бухгольца

Защита Бухгольца представляет собой быстрый и чувствительный детектор неисправности .Он работает независимо от количества обмоток трансформатора, положения переключателя ответвлений и измерительных трансформаторов. Если устройство РПН относится к баковому (контейнерному) типу и имеет собственный масляный кожух с маслорасширителем, для устройства РПН предусмотрено специальное реле Бухгольца.

Типичная защита Бухгольца состоит из поворотного поплавка (F) и поворотной лопасти (V) , как показано на рис. 1. Поплавок несет один ртутный выключатель, а лопасть также несет другой ртутный выключатель.Обычно корпус заполнен маслом, а ртутные выключатели разомкнуты.

Рисунок 1 – Принципиальная конструкция реле Бухгольца
При незначительной неисправности…

Здесь предполагается, что незначительная неисправность возникает внутри трансформатора. Газы, образующиеся при незначительных неисправностях, поднимаются от места неисправности к верхней части трансформатора. Затем пузырьки газа проходят по трубопроводу в расширитель. Пузырьки газа будут выпускаться в кожухе защиты Бухгольца.

Это означает, что газ заменяет масло в корпусе.Когда уровень масла падает, поплавок (F) следует за ним, а ртутный переключатель наклоняется и замыкает цепь сигнализации.

Когда происходит серьезное замыкание…

Также предполагается, что внутри трансформатора происходит серьезное замыкание либо на землю между фазами, либо на обмотки. Такие неисправности быстро выделяют большие объемы газа (более 50 см3/(кВт·с) и паров масла, которые не могут выйти.

Поэтому они вызывают резкое повышение давления и вытеснение масла. Это создает быстрый поток от трансформатора к консерватор.Лопасть (V) реагирует на высокий поток нефти и газа в трубе к расширителю. В этом случае ртутный выключатель замыкает цепь отключения. Время срабатывания размыкающего контакта зависит от места повреждения и от величины тока замыкания .

Испытания, проведенные с имитацией рабочих условий, показали, что возможна работа во временном диапазоне 0,050–0,10 секунды . Время работы не должно превышать 0,3 секунды .

Реле газоаккумулятора также обеспечивает длительное накопление газов , связанное с перегревом различных частей проводника трансформатора и систем изоляции.Это обнаружит источники неисправностей на ранних стадиях и предотвратит значительный ущерб.

Рисунок 2 – Типичный внешний вид реле Бухгольца с фланцами с обеих сторон для трубных соединений

При первом вводе трансформатора в эксплуатацию воздух, попавший в обмотки, может подавать ненужные сигналы тревоги . При заполнении бака трансформатора маслом принято удалять воздух в силовых трансформаторах вакуумной обработкой.

Газ, накопленный без этой обработки, будет, конечно, воздухом, что можно подтвердить, увидев, что он не воспламеняется.

Кроме того, реле Бухгольца может обнаруживать , если уровень масла падает ниже уровня реле в результате утечки из бака трансформатора.

Другие технические статьи, связанные с реле Buchholz //

  1. Защита трансформатора типа масла с реле Buchholz
  2. Цель газового реле трансформатора

Возвращение к индексу ↑


Возвращение к индийскому. трансформаторы с переключателем ответвлений на баке имеют защиту от давления для отдельного масляного отсека переключателя ответвлений.Эта защита обнаруживает внезапный рост давления внутри масляного корпуса устройства РПН.

На рис. 3 показан принцип действия реле давления.

Рисунок 3 – Реле давления

Когда давление перед поршнем превышает противодействующее усилие пружины, поршень начинает двигаться, воздействуя на переключающие контакты. Микропереключатель внутри коммутационного блока герметично закрыт и находится под давлением азота.

Внутренняя неисправность в маслонаполненном трансформаторе обычно сопровождается избыточным давлением в баке трансформатора .

Простейшей формой устройства сброса давления является широко используемый ломкий диск . Всплеск масла, вызванный тяжелой внутренней неисправностью, разрывает диск и позволяет маслу быстро вытекать. Сброс и ограничение повышения давления предотвращают взрывной разрыв резервуара и последующее возгорание.

Кроме того, отдельный масляный корпус устройства РПН, если он используется, может быть оснащен устройством сброса давления .

Рисунок 4 – Принципиальная конструкция устройства сброса давления

Устройство сброса давления может быть оснащено контактным блоком(ами) для подачи сигнала для автоматических выключателей, отключающих цепи .

Рисунок 5 – Устройство сброса давления с контактными узлами

Недостаток разрывного диска состоит в том, что масло, оставшееся в баке, остается открытым для атмосферы после разрыва . Этого можно избежать в более эффективном устройстве, клапане сброса давления, который открывается, позволяя слить масло, если давление превышает предварительно установленный предел.

При оснащении трансформатора предохранительным клапаном избыточное давление может быть ограничено до значения, безопасного для трансформатора.

Если аномальное давление относительно велико, этот клапан с пружинным управлением может сработать в течение нескольких миллисекунд и обеспечить быстрое срабатывание при установке подходящих контактов. Клапан автоматически закрывается, когда внутреннее давление падает ниже критического уровня.

Вернуться к оглавлению ↑


3. Устройство контроля уровня масла

Трансформаторы с маслорасширительным(и) расширительным бачком(ами) часто имеют датчик уровня масла. Обычно монитор имеет два контакта для сигнализации .Один контакт предназначен для сигнализации максимального уровня масла, а другой контакт — для сигнализации минимального уровня масла.

Рисунок 6 – Типичный внешний вид устройства контроля уровня масла

Верхний масляный термометр имеет грушу жидкостного термометра в кармане в верхней части трансформатора. Термометр измеряет температуру верхнего слоя масла трансформатора. Верхний масляный термометр может иметь от одного до четырех контактов, которые последовательно замыкаются при последовательном повышении температуры.

С четырьмя установленными контактами два нижних уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения , третий уровень для подачи аварийного сигнала и четвертый уровень для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или того и другого.

На рисунке ниже показана конструкция верхнего масляного термометра капиллярного типа , где колба расположена в «кармане», окруженном маслом, наверху трансформатора. Колба соединена с измерительным сильфоном внутри основного блока через капиллярную трубку. Сильфон перемещает индикатор через механические связи, что приводит к работе контактов при заданных температурах.

Рисунок 7 – Устройство измерения температуры верхнего слоя масла капиллярного типа

Температура верхнего слоя масла может быть значительно ниже температуры обмотки, особенно вскоре после резкого увеличения нагрузки.Это означает, что верхний масляный термометр не является эффективной защитой от перегрева.

Однако, если политика в отношении прекращения срока службы трансформаторов позволяет, отключение по температуре верхнего слоя масла может быть удовлетворительным . Это имеет дополнительное преимущество, заключающееся в непосредственном контроле температуры масла, чтобы гарантировать, что оно не достигнет температуры вспышки.

Вернуться к оглавлению ↑


4. Термометр обмотки

Термометр обмотки , показанный на рисунке ниже, реагирует как на температуру верхнего слоя масла, так и на нагревательный эффект тока нагрузки.

Рисунок 8 – Термометр обмотки капиллярного типа

Термометр обмотки создает изображение самой горячей части обмотки. Температура верхнего слоя масла измеряется с помощью метода, аналогичного описанному ранее. Измерение дополняется токовым сигналом, пропорциональным току нагрузки в обмотке.

Этот сигнал тока берется с трансформатора тока , расположенного внутри втулки этой конкретной обмотки. Этот ток поступает на резисторный элемент в основном блоке.Этот резистор нагревается, и в результате протекания через него тока он, в свою очередь, нагревает измерительный сильфон, что приводит к повышенному перемещению индикатора.

Рисунок 9 – Основные блоки верхнего масляного термометра и термометра обмотки, установленные на стороне силового трансформатора

Смещение температуры пропорционально сопротивлению элемента электрического нагрева (резистора).

Результат теплового прогона предоставляет данные для регулировки сопротивления и тем самым смещения температуры .Смещение должно соответствовать разнице между температурой горячей точки и температурой верхней части масла. Постоянная времени нагрева кармана должна соответствовать постоянной времени нагрева обмотки.

Затем датчик температуры измеряет температуру, равную температуре обмотки, если смещение равно разнице температур и равны постоянные времени.

Намоточный термометр может иметь от одного до четырех контактов , которые последовательно замыкаются при последовательном повышении температуры.

С четырьмя установленными контактами два нижних уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения , третий уровень для включения аварийного сигнала и четвертый уровень для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или оба .

В случае, если силовой трансформатор оснащен верхним масляным термометром и термометром обмотки, последний обычно обеспечивает контроль над принудительным охлаждением.

Вернуться к оглавлению ↑

Ссылка // Справочник по автоматизации распределительных сетей – ABB

Оборудование для испытаний трансформаторов | Переключатели ответвлений

Переключатель ответвлений предназначен для регулирования выходного напряжения трансформатора.Это достигается за счет изменения числа витков в одной обмотке и, таким образом, изменения коэффициента трансформации трансформатора. Существует два типа трансформаторных переключателей ответвлений: переключатель ответвлений под нагрузкой (РПН) и переключатель ответвлений без напряжения (DETC). Обратите внимание, что не все трансформаторы имеют переключатели ответвлений.

Устройство РПН изменяет коэффициент трансформации, когда трансформатор находится под напряжением и несет нагрузку. Принцип переключения использует концепцию контакта «замыкание перед размыканием». Соседний ответвитель шунтируется перед разрывом контакта с ответвлением, несущим нагрузку, с целью передачи нагрузки от одного ответвления к другому без прерывания или заметного изменения тока нагрузки.В шунтирующем положении (т. е. контакт осуществляется двумя ответвлениями) присутствует некоторое сопротивление (резистивное или реактивное) для ограничения циркулирующего тока. Высокоскоростное устройство РПН резистивного типа использует пару резисторов для поглощения энергии и не использует положение перемычки в качестве рабочего положения. В РПН реактивного типа используется реактор, рассчитанный на непрерывную нагрузку, например, превентивный автотрансформатор, и поэтому шунтирующее положение используется в качестве рабочего положения.

Существует две основные конструкции устройств РПН.Конструкция дивертера, используемая для более высоких напряжений и мощностей, имеет как избиратель ответвлений, так и отдельный дивертерный переключатель (также называемый дугогасительным переключателем). Дуга переключения может возникать в масле или может находиться в вакуумном баллоне. В конструкции без дивертора, используемой для более низких номинальных напряжений, просто используется так называемый селекторный переключатель (также называемый дугогасительным переключателем отводов), 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 используется на регулярной основе, существует повышенный риск того, что DETC не сработает должным образом при следующем перемещении.

Переключатели ответвлений исторически были одной из основных причин отказов трансформаторов (Cigre_WG 12-05 «Международный обзор отказов больших силовых трансформаторов в эксплуатации», Electra No. 88, 1983 г., и ANSI/IEEE, 1985 г.). Неисправности в устройствах РПН могут быть классифицированы как диэлектрические неисправности (связанные с качеством масла или зазором), тепловые неисправности (из-за проблем с закоксовыванием или обжимом) или механические неисправности (износ и смещение контактов, концевые выключатели, срезанные штифты на рычажном механизме, приводящем в действие реверсивный переключатель). , проблемы со смазкой и т.д.).Следующие электрические полевые испытания предоставляют информацию о целостности устройства РПН трансформатора.

 

Диагностика устройства РПН

Электрические полевые испытания:

  • Возбуждающий ток ; тесты возбуждающего тока позволяют выявить множество проблем переключателей ответвлений трансформатора (DETC и OLTC), в том числе: несоосность, закоксовывание и износ контактов, незакрепленные подвижные контакты, неправильную проводку от ответвительной обмотки к РПН, неправильное подключение к предохранительному устройству. автотрансформатор (PA) РПН, разомкнутые или короткозамкнутые витки или высокоомные соединения в РПН PA, последовательный автотрансформатор или последовательный трансформатор и многое другое.
  • Сопротивление обмотки постоянному току ; испытание сопротивления обмотки постоянному току используется для обнаружения любой проблемы, влияющей на целостность пути прохождения тока между выводами обмотки, включая переключатель ответвлений. Он особенно удобен для определения состояний частичного разомкнутого контура.
  • Динамическое сопротивление обмотки ; испытание динамического сопротивления обмотки — это измерение постоянного тока и сопротивления (в зависимости от времени), когда устройство РПН изменяет положение отвода.Он особенно эффективен при выявлении проблем с дивертерным переключателем, контактами дивертерного переключателя и токоограничивающими резисторами устройств РПН резистивного типа. Как правило, испытание оценивает целостность любого компонента, который создает, проводит или отключает ток во время работы устройства РПН.
  • Анализ частотной характеристики с разверткой (SFRA) ; механическая целостность ответвительных обмоток и их выводов оценивается в диапазоне средних и высоких частот FRA-испытания на трансформаторе

 

Тесты масла:

  • ДГА ; нормальные схемы газообразования (возникающие по мере износа изоляционных материалов) различаются для каждого семейства устройств РПН.DGA на образце масла из РПН является эффективным инструментом для выявления таких проблем, как локальный перегрев или чрезмерное искрение, которые приводят к изменению типичного режима газообразования РПН (например, изменение соотношения углеводородных газов).
  • Диэлектрическая прочность ; проверяет, превышает ли минимальное пороговое значение напряжение пробоя диэлектрика масла в устройстве РПН. На это влияет относительная насыщенность масла водой и наличие проводящих частиц (количество и размер).
  • Влага ; испытание на избыток воды в устройстве РПН, что снижает диэлектрическую прочность масла на пробой и может ускорить старение контактов

 

Другие тесты:

  • Инфракрасный; проверяет разницу температур между основным баком трансформатора и отсеком крана; нетипично, чтобы отделение для крана было таким же горячим или даже более горячим, чем основной бак,
  • Акустика
  • Осмотр

Трансформатор напряжения: принцип работы, параметры выбора

С момента появления в 1885 году кардинального трансформатора постоянного напряжения трансформаторы стали незаменимыми для передачи, распределения и использования электроэнергии.Среди многих типов трансформаторов трансформаторы напряжения представляют собой электрические устройства высокого класса точности, используемые для изоляции или преобразования напряжения. Если вы хотите узнать больше о потенциальных трансформаторах, эта статья поможет вам.

Что такое трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения представляет собой устройство, которое снижает высокое напряжение до гораздо более низкого и приемлемого уровня напряжения, где его можно использовать для питания электрооборудования или измерительных устройств. Его также называют трансформатором напряжения.

Трансформатор напряжения используется для измерения высоких напряжений с помощью низкочастотного измерительного устройства. И первичная, и вторичная обмотки намотаны из высококачественной стали, обмотка низкого напряжения находится рядом с сердечником заземления, а обмотка высокого напряжения находится снаружи. Они снижают напряжение до разумного рабочего значения. Первичная обмотка состоит из большого количества витков, а вторичная имеет меньшее количество витков. Первичная обмотка подключена к линии высокого напряжения, а вторичная обмотка подключена к катушке устройства измерения низкого диапазона.Трансформатор напряжения всегда является понижающим трансформатором.

Измеряемое напряжение подключите к первичной обмотке, которая имеет большое количество витков и подключена поперек цепи. Вторичная обмотка, имеющая значительно меньшее число витков, магнитно связана через магнитопровод с первичной обмоткой
.

Трансформатор напряжения способен снижать уровень напряжения питания без изменения частоты.

Потенциальный коэффициент трансформации

Разница в напряжении между первичной и вторичной обмотками достигается изменением числа витков в первичной обмотке по сравнению с числом витков во вторичной обмотке.Поскольку трансформатор представляет собой линейное устройство, теперь существует соотношение между числом витков первичной обмотки и числом витков вторичной обмотки. Это соотношение называется коэффициентом трансформации, более известным как «коэффициент витков» трансформатора. Это значение коэффициента трансформации определяет работу трансформатора и соответствующее напряжение на вторичной обмотке.

Необходимо знать соотношение числа витков провода на первичной обмотке по сравнению со вторичной обмоткой.Соотношение витков, которое не имеет единиц измерения, сравнивает две обмотки по порядку и записывается через двоеточие, например, 3:1 (3-к-1). Это означает, что если на первичной обмотке 3 вольта, то на вторичной обмотке будет 1 вольт.

Формула коэффициента трансформации трансформатора напряжения:

а – Передаточное отношение

В1 — первичное напряжение

В2 — вторичное напряжение

N1 — Количество первичных обмоток

N2 — Количество вторичных обмоток

Что делает трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения выполняет три основные функции:

  • Он адаптирует значение напряжения на первичной обмотке к характеристикам измерительных или защитных устройств, подавая пропорциональное и более низкое вторичное напряжение.
  • Изолирует силовые цепи от измерительной и/или защитной цепи.
  • Он обнаруживает отклонения в напряжении и подает сигналы напряжения на защитные реле для изоляции неисправной системы.

Возможности применения трансформаторов

Трансформаторы напряжения можно использовать с вольтметрами для измерения напряжения или их можно использовать в сочетании с трансформаторами тока для измерений ваттметров или ваттметров. Они также используются для управления защитными реле и устройствами, а также для многих других применений. Поскольку они используются для контроля, они обычно требуют гораздо большей точности при проектировании.

Состав и типы трансформаторов напряжения

Они состоят из первичной обмотки, магнитного сердечника, одной или нескольких вторичных обмоток, причем все это заключено в изоляционную смолу. Есть два типа, в зависимости от того, как они подключены:

  • фаза/фаза: первичное подключение между двумя фазами.
  • фаза/земля: первичное подключение между фазой и землей.

Рабочие характеристики трансформатора напряжения

Работа трансформатора напряжения более проста, чем работа трансформатора тока, потому что вторичное напряжение практически не зависит от нагрузки, поскольку оно подключается через высокое полное сопротивление (практически используется в разомкнутой цепи).Поэтому вторичка не должна быть закорочена. В этих условиях чрезмерно большой ток повредит трансформатор.

Как выбрать трансформатор напряжения

Ниже приведены основные факторы для выбора трансформатора напряжения:

  • Рабочее напряжение
  • Установка
  • Атмосферные условия
  • Уровень изоляции
  • Номинальное первичное и вторичное напряжение
  • Коэффициент напряжения
  • Количество вторичных обмоток.Их нагрузки и классы точности

Почему ТП подключен параллельно?

Трансформатор напряжения должен быть подключен параллельно, как вольтметр. Это необходимо, потому что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.

Почему PT вторично заземлен?

Вторичная обмотка трансформатора напряжения заземлена, чтобы предотвратить попадание опасного потенциала во вторичные цепи. Заземление должно быть выполнено только в одной точке вторичной цепи трансформатора напряжения или гальванически связанных цепях.

Схема подключения

Продолжить чтение

Что такое трансформатор?

Что такое трансформатор?

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, преобразующее переменный ток из одного напряжения в другое. он может быть рассчитан на «повышающее» или «понижающее» напряжение и работает по принципу магнитной индукции. Трансформатор не имеет движущихся частей и представляет собой полностью статическое твердотельное устройство, обеспечивающее при нормальных условиях эксплуатации длительный и безотказный срок службы.Трансформатор состоит из двух или более катушек изолированного провода, намотанных на многослойный стальной сердечник. Когда в одну катушку (называемую первичной) подается напряжение, она намагничивает железный сердечник. В результате во вторичной или выходной катушке индуцируется напряжение. Изменение напряжения (соотношение напряжений) между первичной и вторичной обмотками зависит от соотношения витков двух катушек.


Что делает трансформатор?

Принцип работы

Трансформатор работает по принципу магнитной индукции.Каждый трансформатор состоит из двух или более катушек изолированного проводника (провода), намотанных на ламинированный стальной сердечник. Когда напряжение подается на ПЕРВИЧНУЮ (входную) катушку, она намагничивает стальной сердечник, который, в свою очередь, индуцирует напряжение на ВТОРИЧНОЙ (выходной) катушке. Напряжение, индуцированное от первичной катушки к вторичной, прямо пропорционально соотношению витков между двумя катушками. (см. рис. 1)

Например, если вход трансформатора или первичная ветвь имеет в два раза больше витков провода, чем вторичная, то соотношение будет 2:1.Следовательно, если вы приложите 480 вольт к первичной обмотке, во вторичной обмотке будет наведено 240 вольт. Это пример двухобмоточного «понижающего» трансформатора. (См. рис. 2). Если напряжение должно быть «повышено» или увеличено, тот же трансформатор можно перевернуть и подключить так, чтобы на входе было 240 вольт, а на выходе 480 вольт. (см. рис. 3)

Стандартные трансформаторы

мощностью 3 кВА и выше могут использоваться как для повышающего, так и для понижающего режима. Трансформаторы мощностью 2 кВА и ниже имеют компенсированные обмотки и не должны использоваться в приложениях с обратной подачей.(Примечание: применяются некоторые соображения по проектированию системы.)

Что такое электрический трансформатор и принцип его работы? | by pankaj bizzrise

Трансформатор представляет собой статическое устройство и используется для передачи переменного тока от одной электрической цепи к другой электрической цепи. Процесс передачи мощности осуществляется без каких-либо вращающихся частей. В конструкции трансформатора все детали статичны. Вот почему это устройство известно как статическое устройство.

Переменная мощность имеет частоту. При передаче мощности из одной цепи в другую частота переменного тока не меняется. Почему частота не меняется? Пусть получит ответ от директора.

Мы видим, что есть две электрические цепи (обмотки) и одна магнитная цепь. Обе электрические цепи физически не связаны. Но эти цепи соединены одним общим магнитопроводом. С помощью этой магнитной цепи трансформатор способен передавать мощность.Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции. Это явление говорит о том, что если мы подаем переменный ток через катушку, то в катушке индуцируется переменный поток. Величина потока прямо пропорциональна току, индуцируемому в катушке, а направление потока зависит от направления тока. По правилу правой руки мы можем определить направление потока.

При подаче источника переменного напряжения (V1) в электрическую цепь подается переменный ток.Этот переменный ток создает переменный поток в магнитной цепи. Частота этого переменного потока такая же, как и частота питания, и она никогда не изменится. Этот переменный поток соединяется с другой электрической цепью с той же частотой. Надеюсь, вы получили свой ответ, тем не менее, если у вас есть проблема, вы можете прокомментировать свою проблему, и я постараюсь ее решить.

Принцип работы трансформатора

Этот поток индуцирует ЭДС в катушке. Эта наведенная ЭДС вызывается переменным током.По закону Ленца причины всегда противоречат следствию. Здесь эффект представляет собой ЭДС, и эта наведенная ЭДС противодействует напряжению питания. Это означает, что полярность ЭДС индукции противоположна напряжению питания. Принцип работы трансформатора Учтем, что вторая катушка размещается рядом с переменным потоком первой катушки. Итак, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, во второй катушке индуцируется ЭДС. Из-за наведенной ЭДС малое количество токовых произведений во второй катушке.Величина тока зависит от сопротивления магнитного пути. Как показано на рисунке выше, если в качестве среды используется воздух, сопротивление воздуха намного выше. Таким образом, будет протекать очень небольшое количество тока. Но в случае с трансформатором мы используем сердечник из материала с низким сопротивлением, такого как сталь. Следовательно, весь поток, создаваемый в первой катушке, связан со второй катушкой, и через вторую катушку будет протекать ток равной величины.

Трансформатор состоит из двух основных частей; сердечник и обмотка.Сердечник изготовлен из многослойной кремнистой стали. Это обеспечивает низкий магнитный путь к магнитному потоку.

Работа трансформатора

В трансформаторе две обмотки; первичная обмотка и вторичная обмотка. Обмотка, через которую мы подаем вход, эта обмотка известна как первичная обмотка. Обмотка, через которую мы подключаем нагрузку, называется вторичной обмоткой. Когда мы подаем переменный ток на первичную обмотку, через первичную обмотку начинает течь переменный ток.Из-за этого тока в обмотке индуцируется поток. В соответствии с явлением самоиндукции в первичной обмотке индуцируется ЭДС. Как обсуждалось в принципе, ЭДС индукции имеет противоположную полярность напряжению питания (согласно закону Ленца).

Из-за явления взаимной индукции поток индуцирует связь между первичной обмоткой и вторичной обмоткой. ЭДС индуцируется во вторичной обмотке. Ток следует через вторичную обмотку из-за этой ЭДС.Величина вторичного тока почти такая же, как и первичный ток. Это происходит потому, что мы используем путь с низким сопротивлением. В этом случае почти весь поток индуцируется в первичных звеньях со вторичной обмоткой.

Отношение первичных и вторичных витков (T1/T2), равное отношению первичных и вторичных наведенных напряжений (E1/E2). Это соотношение есть не что иное, как коэффициент трансформации, и оно обозначается буквой «а». a = E1/E2 = T1/T2
Следовательно, выбирая соотношение витков, вы можете получить входное и выходное напряжение.

0 comments on “Устройство и принцип действия трансформатора: на каком законе основан, классификация, назначение устройства

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.