Что такое трансформатор простыми словами

Трансформатор: подробно простым языком

Трансформатор — электрическое устройство, передающее энергию переменного тока от одного контура к другому способом электромагнитного взаимодействия. Большинство трансформаторов состоят из трёх частей: первичная обмотка, вторичная обмотка и сердечник. Трансформатор используется для того, чтобы преобразовывать переменный ток в электропитание для бытовых и промышленных приборов.

Схема трансформатора

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы работают по принципу электромагнитного взаимодействия. Чтобы электромагнитное взаимодействие происходило, необходимо присутствие магнитного поля и проводника, между которыми должно происходить относительное движение.

Когда на первичную обмотку трансформатора подаётся переменный ток, вокруг обмотки образуется магнитное поле. Поскольку подаётся переменный ток, меняющий направление каждую половину цикла, ежесекундно происходит многократное расширение и исчезновение магнитного поля. Вторичная обмотка как раз и является тем проводником, который нужен для электромагнитного взаимодействия, а расширение и исчезновение магнитного поля обеспечивает относительное движение. Итак, когда соблюдены все три требования, происходит электромагнитное взаимодействие. В результате, во вторичной обмотке трансформатора индуцируется напряжение.

Источник: www.kipiavp.ru

Устройство и принцип работы трансформатора

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомство с электронными компонентами и в этой статье рассмотрим устройство и принцип работы трансформатора.

Трансформаторы нашли широкое применение в радио и электротехнике и применяются для передачи и распределения электрической энергии в сетях энергосистем, для питания схем радиоаппаратуры, в преобразовательных устройствах, качестве сварочных трансформаторов и т.п.

Трансформатор предназначен для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины.

В большинстве случаев трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) с расположенными на нем двумя катушками (обмотками) электрически не связанных между собой. Магнитопровод изготавливают из ферромагнитного материала, а обмотки мотают медным изолированным проводом и размещают на магнитопроводе.

Одна обмотка подключается к источнику переменного тока и называется первичной (I), с другой обмотки снимается напряжение для питания нагрузки и обмотка называется вторичной (II). Схематичное устройство простого трансформатора с двумя обмотками показано на рисунке ниже.

1. Принцип работы трансформатора.

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Если на первичную обмотку подать переменное напряжение U1, то по виткам обмотки потечет переменный ток Io, который вокруг обмотки и в магнитопроводе создаст переменное магнитное поле. Магнитное поле образует магнитный поток Фo, который проходя по магнитопроводу пересекает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС – е1 и е2. И если к выводам вторичной обмотки подключить вольтметр, то он покажет наличие выходного напряжения U2, которое будет приблизительно равно наведенной ЭДС е2.

При подключении к вторичной обмотке нагрузки, например, лампы накаливания, в первичной обмотке возникает ток I1, образующий в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф1 изменяющийся с той же частотой, что и ток I1. Под воздействием переменного магнитного потока в цепи вторичной обмотки возникает ток I2, создающий в свою очередь противодействующий согласно закону Ленца магнитный поток Ф2, стремящийся размагнитить порождающий его магнитный поток.

В результате размагничивающего действия потока Ф2 в магнитопроводе устанавливается магнитный поток Фo равный разности потоков Ф1 и Ф2 и являющийся частью потока Ф1, т.е.

Результирующий магнитный поток Фo обеспечивает передачу магнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу е2, под воздействием которой во вторичной цепи течет ток I2. Именно благодаря наличию магнитного потока Фo и существует ток I2, который будет тем больше, чем больше Фo. Но и в то же время чем больше ток I2, тем больше противодействующий поток Ф2 и, следовательно, меньше Фo.

Из сказанного следует, что при определенных значениях магнитного потока Ф1 и сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки устанавливаются соответствующие значения ЭДС е2, тока I2 и потока Ф2, обеспечивающие равновесие магнитных потоков в магнитопроводе, выражаемое формулой приведенной выше.

Таким образом, разность потоков Ф1 и Ф2 не может быть равна нулю, так как в этом случае отсутствовал бы основной поток Фo, а без него не мог бы существовать поток Ф2 и ток I2. Следовательно, магнитный поток Ф1, создаваемый первичным током I1, всегда больше магнитного потока Ф2, создаваемого вторичным током I2.

Величина магнитного потока зависит от создающего его тока и от числа витков обмотки, по которой он проходит.

Напряжение вторичной обмотки зависит от соотношения чисел витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке будет приблизительно равно напряжению, подаваемому на первичную обмотку, и такой трансформатор называют разделительным.

Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и такой трансформатор называют повышающим.

Если же вторичная обмотка содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее будет меньше, чем напряжение подаваемое на первичную обмотку, и такой трансформатор называют понижающим.

Следовательно. Путем подбора числа витков обмоток, при заданном входном напряжении U1 получают желаемое выходное напряжение U2. Для этого пользуются специальными методиками по расчету параметров трансформаторов, с помощью которых производится расчет обмоток, выбирается сечение проводов, определяются числа витков, а также толщина и тип магнитопровода.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то в магнитопроводе образуется магнитный поток постоянный во времени, по величине и направлению. В этом случае в первичной и вторичной обмотках не будет индуцироваться переменное напряжение, а следовательно, не будет передаваться электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Однако если в первичной обмотке трансформатора будет течь пульсирующий ток, то во вторичной обмотке будет индуцироваться переменное напряжение частота которого будет равна частоте пульсации тока в первичной обмотке.

2. 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 называются электротехническими 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 изготавливают прессованные 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.

2.2. Типы магнитопроводов.

Магнитопроводы трансформаторов разделяются на шихтованные (штампованные) и ленточные (витые), изготавливаемые из листовых материалов и прессованные из ферритов.

Шихтованные магнитопроводы набираются из плоских штампованных пластин соответствующей формы. Причем пластины могут быть изготовлены практически из любых, даже очень хрупких материалов, что является достоинством этих магнитопроводов.

Ленточные магнитопроводы изготавливаются из тонкой ленты, намотанной в виде спирали, витки которой прочно соединены между собой. Достоинством ленточных магнитопроводов является полное использование свойств магнитных материалов, что позволяет уменьшить массу, размеры и стоимость трансформатора.

В зависимости от типа магнитопровода трансформаторы подразделяются на стрежневые, броневые и тороидальные. При этом каждый из этих типов может быть и стрежневым и ленточным.

В магнитопроводах стержневого типа обмотки располагается на двух стержнях (стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки). Это усложняет конструкцию трансформатора, но уменьшает толщину намотки, что способствует снижению индуктивности рассеяния, расхода проволоки и увеличивает поверхность охлаждения.

Стержневые магнитопроводы используют в выходных трансформаторах с малым уровнем помех, так как они малочувствительны к воздействию внешних магнитных полей низкой частоты. Это объясняется тем, что под влиянием внешнего магнитного поля в обеих катушках индуцируются напряжения, противоположные по фазе, которые при равенстве витков обмоток компенсируют друг друга. Как правило, стержневыми выполняются трансформаторы большой и средней мощности.

В магнитопроводе броневого типа обмотка располагается на центральном стержне. Это упрощает конструкцию трансформатора, позволяет получить более полное использование окна обмоткой, а также создает некоторую механическую защиту обмотки. Поэтому такие магнитопроводы получили наибольшее применение.

Некоторым недостатком броневых магнитопроводов является их повышенная чувствительность к воздействию магнитных полей низкой частоты, что делает их малопригодными к использованию в качестве выходных трансформаторов с малым уровнем помех. Чаще всего броневыми выполняются трансформаторы средней мощности и микротрансформаторы.

Тороидальные или кольцевые трансформаторы позволяют полнее использовать магнитные свойства материала, имеют малые потоки рассеивания и создают очень слабое внешнее магнитное поле, что особенно важно в высокочастотных и импульсных трансформаторах. Но из-за сложности изготовления обмоток не получили широкого применения. Чаще всего их делают из феррита.

Для уменьшения потерь на вихревые токи шихтованные магнитопроводы набираются из штампованных пластин толщиной 0,35 – 0,5 мм, которые с одной стороны покрывают слоем лака толщиной 0,01 мм или оксидной пленкой.

Лента для ленточных магнитопроводов имеет толщину от нескольких сотых до 0,35 мм и также покрывается электроизолирующей и одновременно склеивающейся суспензией или оксидной пленкой. И чем тоньше слой изоляции, тем плотнее происходит заполнение сечения магнитопровода магнитным материалом, тем меньше габаритные размеры трансформатора.

За последнее время наряду с рассмотренными «традиционными» типами магнитопроводов находят применение новые формы, к числу которых следует отнести магнитопроводы «кабельного» типа, «обращенный тор», катушечный и др.

На этом пока закончим. Продолжим во второй части.
Удачи!

1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г.
2. В. Н. Ванин – «Трансформаторы тока», Издательство «Энергия» Москва 1966 Ленинград.
3. И. И. Белопольский – «Расчет трансформаторов и дросселей малой моности», М-Л, Госэнергоиздат, 1963 г.
4. Г. Н. Петров – «Трансформаторы. Том 1. Основы теории», Государственное Энергетическое Издательство, Москва 1934 Ленинград.
5. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.

Источник: sesaga.ru

Что такое трансформатор тока, принцип работы, типы, схемы

В данной статье мы подробно рассмотрим что такое трансформатор тока, опишем принцип его работы, какие бывают типы, а так же расчеты и схемы трансформатора тока.

Описание и принцип работы

Трансформатор тока представляет собой тип «измерительного трансформатора», который предназначен для производства переменного тока в его вторичной обмотки, которое пропорционально току измеряется в его первичном. Трансформаторы тока уменьшают токи высокого напряжения до гораздо более низкого значения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии электропередачи переменного тока, с использованием стандартного амперметра. Принцип работы основного трансформатора тока немного отличается от обычного трансформатора напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения или мощности, рассматриваемого ранее, трансформатор тока состоит из одного или нескольких витков в качестве своей первичной обмотки. Эта первичная обмотка может иметь либо один плоский виток, либо катушку из сверхпрочного провода, намотанного на сердечник, либо просто проводник или шину, расположенную через центральное отверстие, как показано на рисунке.

Из-за такого типа расположения трансформатор тока часто называют также «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, которая никогда не имеет более нескольких витков, соединена последовательно с проводником с током, питающим нагрузку.

Однако вторичная обмотка может иметь большое количество витков катушки, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с малыми потерями. Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, так что создаваемая плотность магнитного потока является низкой при использовании провода с меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, какой ток должен быть понижен, когда он пытается выдать постоянный ток, независимо от подключенной нагрузки.

Вторичная обмотка будет подавать ток либо на короткое замыкание, в виде амперметра, либо на резистивную нагрузку, пока напряжение, наведенное во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать отказ из-за чрезмерного пробоя напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения, первичный ток трансформатора тока не зависит от тока вторичной нагрузки, а контролируется внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно оценивается в стандартный 1 Ампер или 5 Ампер для больших значений первичного тока.

Существует три основных типа трансформаторов тока: обмоточный, тороидальный и стержневой.

• Обмоточный трансформатор тока — первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, который несет измеренный ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента оборотов трансформатора.
• Тороидальный трансформатор тока — они не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разделенный сердечник», который позволяет открывать, устанавливать и закрывать его, не отключая цепь, к которой они подключены.
• Трансформатор тока стержневого типа — в этом типе трансформатора тока используется фактический кабель или шина главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно крепятся болтами к токонесущему устройству.

Трансформаторы тока могут снизить или «понизить» уровни тока с тысяч ампер до стандартного выходного сигнала с известным отношением либо к 5 А, либо к 1 А для нормальной работы. Таким образом, небольшие и точные приборы и устройства управления могут использоваться с трансформаторами тока, потому что они изолированы от любых высоковольтных линий электропередач.

Существует множество применений для измерения и использования для трансформаторов тока, таких как ваттметры, измерители коэффициента мощности, защитные реле или в качестве катушек отключения в магнитных выключателях или MCB.

Конструкция и схема трансформатора тока

Обычно трансформаторы тока и амперметры используются вместе как согласованная пара, в которой конструкция трансформатора тока такова, чтобы обеспечить максимальный вторичный ток, соответствующий полномасштабному отклонению амперметра. В большинстве трансформаторов тока существует приблизительное соотношение обратных витков между двумя токами в первичной и вторичной обмотках. Вот почему калибровка трансформатора тока обычно для определенного типа амперметра.

Большинство трансформаторов тока имеют стандартную вторичную номинальную мощность 5 А, при этом первичные и вторичные токи выражаются в таком соотношении, как 100/5. Это означает, что ток первичной обмотки в 20 раз больше, чем ток вторичной обмотки, поэтому, когда в первичном проводнике протекает 100 ампер, во вторичной обмотке будет протекать 5 ампер. Трансформатор тока, скажем, 500/5, будет производить 5 А во вторичной обмотке при 500 А в первичной обмотке, что в 100 раз больше.

Увеличивая количество вторичных обмоток Ns, ток вторичной обмотки можно сделать намного меньшим, чем ток в измеряемой первичной цепи, потому что, когда Ns увеличивается, Is уменьшается пропорционально. Другими словами, число витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратно пропорционально.

Трансформатор тока, как и любой другой трансформатор, должен удовлетворять уравнению ампер-виток, и мы знаем из нашего учебника по трансформаторам напряжения с двойной обмоткой, что это отношение витков равно:

из которого мы получаем:

Коэффициент тока устанавливает коэффициент витков, и, поскольку первичный обычно состоит из одного или двух витков, тогда как вторичный может иметь несколько сотен витков, соотношение между первичным и вторичным может быть довольно большим. Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки составляет 100А. Вторичная обмотка имеет стандартный рейтинг 5А. Тогда соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100А-5А или 20: 1. Другими словами, первичный ток в 20 раз больше вторичного тока.

Однако следует отметить, что трансформатор тока с номиналом 100/5 не совпадает с трансформатором с номиналом 20/1 или подразделениями 100/5. Это связано с тем, что отношение 100/5 выражает «номинальный ток на входе / выходе», а не фактическое соотношение первичных и вторичных токов. Также обратите внимание, что число витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратно пропорционально.

Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформаторов тока могут быть достигнуты путем изменения первичных витков через окно трансформатора ток, где один первичный виток равен одному проходу, а более одного прохода через окно приводит к изменению электрического соотношения.

Так, например, трансформатор тока с отношением, скажем, 300 / 5А можно преобразовать в другой из 150 / 5А или даже 100 / 5А, пропустив основной первичный проводник через его внутреннее окно два или три раза, как показано ниже. Это позволяет более высокому значению трансформатора тока обеспечивать максимальный выходной ток для амперметра, когда используется на меньших первичных линиях тока.

Пример трансформатора тока

Трансформатор тока стержневого типа, который имеет 1 виток на своей первичной обмотке и 160 витков на своей вторичной обмотке, должен использоваться со стандартным диапазоном амперметров с внутренним сопротивлением 0,2 Ом. Амперметр необходим для полного отклонения шкалы, когда первичный ток составляет 800 А. Рассчитайте максимальный вторичный ток и вторичное напряжение на амперметре.

Напряжение через амперметр:

Выше мы видим, что, поскольку вторичная обмотка трансформатора тока подключена к амперметру с очень малым сопротивлением, падение напряжения на вторичной обмотке составляет всего 1,0 В при полном первичном токе.

Однако, если амперметр был удален, вторичная обмотка фактически разомкнута, и, таким образом, трансформатор действует как повышающий трансформатор. Это частично связано с очень большим увеличением намагничивающего потока во вторичном сердечнике, поскольку реактивное сопротивление вторичной утечки влияет на вторичное индуцированное напряжение, потому что во вторичной обмотке нет противоположного тока, чтобы предотвратить это.

Результатом является очень высокое напряжение, наведенное во вторичной обмотке, равное отношению: Vp (Ns / Np), развиваемое через вторичную обмотку. Например, предположим, что наш трансформатор тока сверху используется на трехфазной линии электропередачи напряжением 480 вольт. Следовательно:

Это высокое напряжение связано с тем, что отношение вольт на витки в первичной и вторичной обмотках практически постоянно, а поскольку Vs = Ns * Vp, значения Ns и Vp являются высокими значениями, поэтому Vs чрезвычайно велико.

По этой причине трансформатор тока никогда не следует оставлять разомкнутым или работать без нагрузки, когда через него протекает основной первичный ток, точно так же, как трансформатор напряжения никогда не должен работать при коротком замыкании. Если амперметр (или нагрузка) должен быть удален, сначала следует установить короткое замыкание на вторичных клеммах, чтобы исключить риск удара током.

Это высокое напряжение объясняется тем, что когда вторичная обмотка разомкнута, железный сердечник трансформатора работает с высокой степенью насыщения и ничто не может его остановить, он создает аномально большое вторичное напряжение, и в нашем простом примере выше это было рассчитано на 76,8 кВ ! Это высокое вторичное напряжение может повредить изоляцию или привести к поражению электрическим током при случайном прикосновении к клеммам трансформатора тока.

Ручные трансформаторы тока

В настоящее время доступно много специализированных типов трансформаторов тока. Популярный и портативный тип, который может быть использован для измерения нагрузки цепи, называется «клещами», как показано на рисунке.

Измерители зажимов открывают и закрывают вокруг проводника с током и измеряют его ток, определяя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое считывание результатов измерений, как правило, на цифровом дисплее без отключения или размыкания цепи.

Наряду с ручным зажимом типа трансформатора тока имеются трансформаторы тока с разделенным сердечником, у которых один конец съемный, поэтому нет необходимости отсоединять проводник нагрузки или шину для его установки. Они доступны для измерения токов от 100 до 5000 ампер, с квадратными размерами окна от 1 ″ до более 12 ″ (от 25 до 300 мм).

Подводя итог, можно сказать, что трансформатор тока (ТТ) представляет собой тип измерительного трансформатора, используемого для преобразования первичного тока во вторичный ток через магнитную среду. Его вторичная обмотка обеспечивает значительно уменьшенный ток, который можно использовать для обнаружения условий сверхтока, пониженного тока, пикового или среднего тока.

Первичная катушка трансформатора тока всегда соединена последовательно с главным проводником, в результате чего ее также называют последовательным трансформатором. Номинальный вторичный ток рассчитан на 1А или 5А для простоты измерения. Конструкция может представлять собой один первичный виток, как в типах тороидальных, кольцевых или стержневых, или несколько витков первичной обмотки, как правило, для малых коэффициентов тока.

Трансформаторы тока предназначены для использования в качестве устройств пропорционального тока. Поэтому вторичная обмотка трансформаторов тока никогда не должна эксплуатироваться в разомкнутой цепи, точно так же, как трансформатор напряжения никогда не должен работать при коротком замыкании.

Очень высокое напряжение возникает в результате разомкнутой цепи вторичной цепи трансформатора тока под напряжением, поэтому их клеммы должны быть замкнуты накоротко, если амперметр должен быть удален или когда ТТ не используется перед включением питания системы.

В следующей статье о трансформаторах мы рассмотрим, что происходит, когда мы соединяем вместе три отдельных трансформатора в конфигурации «звезда» или «треугольник», чтобы получить более мощный силовой трансформатор, называемый трехфазным трансформатором, который используется для питания трехфазных источников питания.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Источник: meanders.ru

Основы работы трансформатора простыми словами

Трансформаторы широко используются во всех отраслях электроники. Одно из их наиболее известных применений — в источниках питания, где они используются для преобразования рабочего напряжения из одного значения в другое. Они также служат для изоляции цепи на выходе от прямого подключения к первичной цепи. Таким образом, они передают энергию из одной цепи в другую без прямого подключения.

Очень большие трансформаторы используются в для изменения линейных напряжений между различными требуемыми значениями. Однако для радиолюбители или домашние энтузиасты обычно встречают трансформаторы в источниках питания. Трансформаторы также широко используются в других цепях от аудио до радиочастот, где их свойства широко используются для соединения различных этапов в оборудовании.

Что такое трансформатор?

Базовый трансформатор состоит из двух обмоток. Они известны как первичные и вторичные. В сущности, энергия входит в первичную и выходит во вторичную. Некоторые трансформаторы имеют больше обмоток, но основа работы остается той же.

Есть два основных эффекта, которые используются в трансформаторе, и оба относятся к току и магнитным полям. В первом случае обнаруживается, что ток, протекающий в проводе, создает вокруг него магнитное поле. Величина этого поля пропорциональна току, протекающему в проводе. Также установлено, что если провод намотан на катушку, то магнитное поле увеличивается. Если это электрически сгенерированное магнитное поле находится в существующем поле, то на провод, воздействующий током, будет действовать сила так же, как два неподвижных магнита, расположенных рядом друг с другом, будут либо притягивать, либо отталкивать друг друга. Именно это явление используется в электродвигателях, счетчиках и ряде других электрических агрегатов.

Второй эффект заключается в том, что если магнитное поле вокруг проводника изменяется, то в проводнике будет индуцироваться электрический ток. Одним из примеров этого может быть случай, если магнит расположен близко к проводу или катушке. При этих обстоятельствах электрический ток будет индуцирован, но только если магнит движется.

Комбинация двух эффектов происходит, когда два провода или две катушки размещены вместе. Когда ток изменяет свою величину в первой, это приведет к изменению магнитного потока, и это, в свою очередь, приведет к току, индуцируемому во второй. Это основная концепция трансформатора, из которой видно, что он будет работать только тогда, когда переменный ток проходит через входную или первичную цепь.

Коэффициент трансформации трансформатора

Для протекания тока должна присутствовать ЭДС (электродвижущая сила). Разность потенциалов или напряжение на выходе зависит от соотношения витков в трансформаторе. Обнаружено, что если на первичной обмотке присутствует больше витков, чем на вторичной, то напряжение на входе будет больше, чем на выходе, и наоборот. На самом деле напряжение можно легко рассчитать, исходя из знания соотношения витков:

Где
Ep — первичная ЭДС.
Es — вторичная ЭДС.
np — количество витков на первичной
ns — количество витков на вторичной.

Если отношение витков ns/np больше единицы, то трансформатор будет выдавать более высокое напряжение на выходе, чем на входе, и он называется повышающим трансформатором. Аналогичным образом, если отношение витков меньше единицы, то трансформатор является понижающим.

Соотношения напряжения и тока на трансформаторе

Существует ряд других факторов, которые можно легко рассчитать. Первое — это соотношение входных и выходных токов и напряжений. Поскольку входная мощность равна выходной мощности, можно рассчитать напряжение или ток, если остальные три значения используют простую формулу, показанную ниже. Этот факт не учитывает каких-либо потерь в трансформаторе, которые, к счастью, можно игнорировать в большинстве расчетов.

Vp x Ip = Vs x Is

Где
Vp — напряжение в первичной обмотке
Ip — ток в первичной обмотке
Vs — напряжение во вторичной обмотке
Is — ток во вторичной обмотке

Например, возьмем случай сетевого трансформатора, который выдает 25 вольт на один усилитель. При входном напряжении 250 вольт это означает, что входной ток составляет только одну десятую ампер.

Для некоторых трансформаторов число витков на первичной обмотке будет таким же, как на вторичной обмотке, а ток и напряжение на входе будут такими же, как на выходе. Однако если отношение витков не равно 1: 1, соотношение напряжения и тока будет различным на входе и выходе. Из простого отношения, показанного выше, будет видно, что отношение напряжения к току изменяется между входом и выходом. Например, трансформатор с соотношением витков 2:1 может иметь вход 20 В с током 1 А, тогда как на выходе напряжение будет 10 В при 2 А. Поскольку отношение напряжения и тока определяет полное сопротивление, видно, что трансформатор можно использовать для изменения полного сопротивления между входом и выходом. Фактически импеданс изменяется как квадрат отношения витков, как видно из:

Использование

Трансформаторы широко используются в радио и электронике. Одно из их основных применений — сети электропитания. Здесь трансформатор используется для изменения входного сетевого напряжения (около 240 В во многих странах и 110 В во многих других) на требуемое напряжение для питания оборудования. У большей части современного оборудования, использующего полупроводниковую технологию, требуемые напряжения намного ниже, чем на входящей сети. В дополнение к этому трансформатор изолирует питание вторичной обмотки от сети, тем самым делая эксплуатацию более безопасной. Если бы питание было взято непосредственно из электросети, риск поражения электрическим током был бы гораздо выше.

Силовой трансформатор, подобный используемому в источнике питания, обычно наматывается на железный сердечник. Это используется для концентрации магнитного поля и обеспечивает очень тесную связь между первичной и вторичной обмотками. Таким образом, эффективность поддерживается как можно выше. Однако очень важно убедиться, что этот сердечник не действует как однооборотная обмотка. Для предотвращения этого секции сердечника изолированы друг от друга. Фактически сердечник состоит из нескольких пластин, каждая из которых чередуется, но изолируется друг от друга.

Две обмотки силового трансформатора также хорошо изолированы друг от друга.

Хотя одно из основных применений трансформаторов, с которыми столкнется любитель — это преобразование напряжения питания или сетевого напряжения на новый уровень, у них также есть множество других применений, для которых они могут быть использованы. Ранее, они широко использовались в аудиоустройствах, что позволяло управлять громкоговорителями с низким импедансом от цепей, которые имели относительно высокий выходной импеданс. Тот факт, что они могут изолировать компоненты постоянного тока, выступать в качестве трансформаторов полного сопротивления и в виде настроенных цепей, означает, что они являются жизненно важным элементом во многих цепях.

Трансформатор является бесценным компонентом в современной электронике. Несмотря на то, что интегральные схемы и другие полупроводниковые устройства, кажется, используются всё чаще, ничто не заменит трансформатор. Тот факт, что он способен изолировать и передавать энергию от одной цепи к другой, в то же время изменяя полное сопротивление, гарантирует, что он уникально позиционируется как инструмент для конструкторов электроники.

Источник: zen.yandex.ru

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!

Источник: zaochnik-com.ru

Для чего нужен Трансформатор, из чего состоит. Устройство Тр-ра

Виды трансформаторовТрансформаторы напряжения, Устройство трансформаторов4 комментария к записи Назначение и устройство трансформаторов

Содержание:

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

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

Есть некая аналогия с передаточным числом шестереночной передачей.

Принцип действия трансформатора

Трансформатор  нужен  для передачи электрической энергии на значительные расстояния от электростанций к различным потребителям: промышленным предприятиям, населению и т.п, с помощью электродвижущей силы и магнитной индукции.

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

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

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

передача электроэнергии трансформаторами

Это позволяет экономить  на линиях электропередач:

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

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

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

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

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

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

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

Изобретение трансформатора

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

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

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

Как устроен трансформатор

Принцип работы трансформатора

Простейший трансформатор – это две обмотки катушек, намотанные на магнитопроводе (замкнутом сердечнике трансформатора) с изоляцией по которым пропускают переменный ток.
Для наглядности обмотки расположены на разных стержнях стального сердечника. На самом деле часть обмоток может находится на одном стержне, а часть на другом. Такое расположение обмоток улучшает магнитную связь и снижает потери на магнитный поток рассеяния. Обмотка, на которую подают напряжение, называют первичной обмоткой, а обмотка трансформатора, с которой снимают напряжение, называют вторичной.

Изображение трансформатора на схеме

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

Видео: ПРОСТЫМ ЯЗЫКОМ: Что такое трансформатор

Простое объяснение принципа работы трансформатора

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

 

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

катушка индуктивности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итак соберите такую конструкцию.

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

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

Виды трансформаторов

Силовой трансформатор

Так выглядит силовой трансформатор

Эти виды трансформаторов относится к трансформаторам работающих в сетях промышленных и бытовых установках частотой питающей сети 50-60 Гц. Силовые трансформаторы предназначены для преобразование электрической энергии для передачи ее по ЛЭП например, с 38 кВ до 6кВ, 380V на 220V (380/220В). Электро цепи где используется высокое напряжение принято называть в электротехнике силовыми цепями, а трансформаторы соответственно силовые трансформаторы.

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

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

Сетевые трансформаторы

сетевой трансформатор

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

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

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

конструкция магнитопроводов трансформатора

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

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

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

Автотрансформатор

схема понижающего автотрансформатора

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

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

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

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

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

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Латр

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

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

Трансформаторы тока

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

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

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

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

Трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения НОМ-3

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

Импульсный трансформатор тока

импульсный трансформатор тока

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

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

Импульсный трансформатор

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

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

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

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

Трансформатор Тесла

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

По мнению специалистов, Тесла изобретал трансформатор для решения глобального вопроса передачи электрической энергии из одного пункта в другой без применения проводов. Для того чтобы получилась задуманная изобретателем передача энергии при помощи эфира, необходимо на двух удаленных точках иметь по одному мощному трансформатору, которые работали бы на одной частоте в резонансе. сли проект реализовать, тогда не понадобятся гидроэлектростанции, мощные ЛЭП, наличие кабельных линий, что, конечно, противоречит монопольному владению электрической энергией разными компаниями.

С проектом Николы Теслы каждый гражданин общества мог бесплатно воспользоваться электричеством в нужный момент в любом месте, где бы он ни находился.

С точки зрения бизнеса эта система нерентабельна, так как она не окупится, ведь электричество становится бесплатным, именно по этой причине патент №645576 до сих пор ожидает своих инвесторов.

• См. трансформатор тесла принцип работы

Видео: Принцип работы трансформатора

Основы — как работает трансформатор, первичная и вторичная обмотка, каким образом понижается или повышается напряжение у трансформатора за счет магнитного поля, для чего нужен магнитопровод и что такое взаимоиндуктивность — обо всем этом смотрите в видео!

Трансформатор?. для чего нужен ? трансформатор? устройтво и принцип действия трансформаторов

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.

Конструкция, типы и применение

Трансформатор тока (ТТ), также известный как инструментальный трансформатор, используется либо для уменьшения, либо для увеличения первичного тока через вторичную обмотку. Ток, создаваемый на вторичной клемме, прямо пропорционален первичной обмотке. В цепях большой мощности напряжение на первичной стороне уменьшено до минимального значения, что помогает безопасно измерить фактический ток передачи переменного тока с помощью стандартного амперметра. В этой статье можно ознакомиться с подробной теорией о трансформаторе тока, простой схемой его принципа работы, различными типами, ошибками, преимуществами и его типичными применениями. Подобно трансформатору напряжения и мощности, этот трансформатор состоит из первичной и вторичной обмотки с минимумом или всего несколькими витками на первичной обмотке. Вторичная обмотка состоит из большего количества витков, чтобы выдерживать максимальное напряжение и ток. С приведенным выше кратким описанием трансформатора тока читатель может получить вопрос, чтобы узнать стандартное определение «Что такое трансформатор тока?»

Определение: Говоря техническим языком, трансформатор тока определяется как единица измерения, которая преобразует ток высокого уровня в уровень, подходящий для работы в нормальных условиях. Это может варьироваться в зависимости от типа приложений, требований, основанных на сообществе, таких как промышленные и бытовые цели, и так далее. Надлежащая функциональность, управление оборудованием и система рабочих данных могут быть легко обеспечены за счет использования трансформатора тока последовательно с первичной цепью. Этот трансформатор в основном делится на два типа, а именно: измерительные ТТ (преобразовывает ток в измеряемый диапазон счетчиков и приборов) и защитные ТТ (интегрированные с защитными реле для правильной работы в переходных условиях).

Схема трансформатора тока состоит из первичной и вторичной катушек с одним или несколькими витками в поперечном сечении. В некоторых случаях этот трансформатор подключается последовательно с главной цепью, а другой включает в себя стержневой кожух, который действует как первичная цепь, а катушка — как вторичная цепь. Число витков с точной настройкой площади поперечного сечения рассчитано как вторичная обмотка трансформатора тока. Максимальный ток цепи 5А.

трансформатор тока

Принцип работы/работа трансформатора тока

Обычно используется для повышения или понижения входного напряжения и тока первичной цепи. Но в приложениях реального времени этот трансформатор используется в приложениях высокого напряжения; следовательно, это снижает ток до значительной величины.

Стандартная формула для расчета количества витков:0006

Где,

I ₁ = ток через первичную обмотку

I ₂ = ток через вторичную обмотку

N2 = вторичные повороты. P = VI—(2)

Где P = мощность

В = напряжение

I = ток

Согласно уравнению расчета мощности (2), напряжение и ток прямо пропорциональны друг другу. Требуется увеличить количество витков вторичной обмотки, которое должно быть высоким, что, в свою очередь, снижает напряжение, ток и позволяет легко измерять ток.

Конструкция трансформатора тока

Как обсуждалось в предыдущих разделах, трансформаторы тока делятся на три типа, а именно:

• Трансформатор стержневого типа
• Трансформатор с обмоткой
• Трансформатор тороидального типа

Трансформатор стержневого типа

Шина или провод под напряжением считается первичной обмоткой трансформатора тока. Обычно он состоит только из одного витка на первичной стороне и изолирован от конца к концу, чтобы выдерживать высокие условия эксплуатации. Внешний сердечник действует как вторичная обмотка. По сравнению с обычным трансформатором здесь имеется большое количество штамповок, которые покрывают большую площадь поперечного сечения сердечника и пластин. Этот процесс обеспечивает низкое магнитное сопротивление, и в углах вторичной стороны 9 индуцируется небольшой ток намагничивания.0003

Расстояние между отдельными обмотками поддерживается небольшим, чтобы свести к минимуму эффект сопротивления, и большим внешним диаметром, чтобы исключить фактор коронного разряда. Кроме того, полная схема спроектирована таким образом, чтобы избежать короткого замыкания внутри катушки.

Трансформатор с обмоткой

В этом типе один полный виток сердечника намотан первичной цепью. Бакелитовый каркас трансформатора тока низкого напряжения покрыт вторичной обмоткой. При подходящем коэффициенте изоляции первичная обмотка наматывается над вторичной обмоткой, а изоляция между этими обмотками рассчитывается в зависимости от применения. Другая процедура включает в себя отдельную врезку первичного материала с изолированной жилой.

Обычно в качестве основного материала используется ориентированная электротехническая сталь или железоникелевый сплав. Торцевые манжеты и периферийные обертки прессованного картона считаются изоляционным материалом перед установкой вторичной обмотки. Этот процесс обеспечивает дополнительную изоляцию обмоток и защиту от неконтролируемых воздействий, таких как повреждения острыми углами.

Трансформатор тороидального типа

Для этого типа трансформатора первичная обмотка не требуется. Токоведущая линия, направленная внутрь сети, продевается через окно тороидальной катушки. Следовательно, его также называют «окном-трансформером». Некоторые из этих типов также состоят из разъемного сердечника, который можно открывать, закрывать и устанавливать без удаления соединений из цепи.

Типы трансформаторов тока

В зависимости от области применения этот трансформатор можно разделить на два типа: внутренние и наружные трансформаторы тока.

При использовании внутри помещений отсутствие первичного проводника приводит к размещению первичной изоляции над сборной шиной или проводником. В зависимости от применения он подразделяется на материалы с изоляцией из литой смолы и с ленточной изоляцией. Точно так же наружный тип спроектирован и изготовлен с учетом внешних особенностей и функциональных характеристик.

В частности, чтобы выдерживать хрупкие условия износа. Охлаждение и изоляция достигаются за счет использования трансформаторного масла или других подходящих жидкостей. Разработан уникальный КТ с погружением в жидкость, который работает в герметичной среде и имеет минимальную связь с внешней средой.

Маслонаполненные трансформаторы тока для наружной установки подразделяются на следующие категории:

• Трансформатор тока бакового типа
• Трансформатор тока бакового типа

Трансформатор тока бакового типа, находящийся под напряжением, чаще всего встречается в распределительных системах. Сердечник трансформатора погружается внутрь масляного бака для гашения выделяющегося тепла или искры. Вводы действуют как изолятор для разделения первичной клеммы. Втулки более подвержены повреждениям, так как они гибкие и переходят к центру тяжести с большей высоты.

В трансформаторе тока бакового типа сердечник, окруженный маслом, находится под потенциалом земли. В этом типе центр тяжести низкий или незначительный, что позволяет избежать повреждений при транспортировке. Вводы компактны и легко монтируются рядом с наружной стальной конструкцией автоматических выключателей.

• Согласно теоретическим расчетам, построение этого в основном зависит от четырех факторов, а именно:
• Первичное и вторичное передаточное число (например, 1200/1).
• Нагрузочная способность : Нормальная нагрузка в ВА, которую трансформатор может эффективно нести без какой-либо нагрузки.
• Коэффициенты точности трансформатора как в переходных, так и в установившихся режимах.
• Параметры физической конфигурации, такие как количество витков первичной и вторичной обмоток, форма, размер и т.д.

Ошибки в трансформаторе тока

В приложениях реального времени трансформатор не будет работать в соответствии с теоретическими ожиданиями. Причина в внешнем климатическом воздействии, долговечности материалов, связности с другими сетями. Как правило, ошибка фактического трансформатора тока рассчитывается на основе векторной диаграммы.

текущий трансформатор-phasor-diagram

Let,

I _S = Вторичный ток

E _S = индуцированная EMF через вторичный терминал

I _P = ток через первичную оморосту _P = ЭДС индукции на первичной клемме

K _T = Коэффициент числа витков (т. е. количество витков вторичной обмотки по сравнению с витками первичной обмотки)

I _o = Минимальный ток возбуждения

I _м = составляющая намагничивания относительно I_o

I _w  = потери в сердечнике относительно I_o

ϕ _м = основной поток

E _S и E _P отстают на 90 градусов, а величина пропорциональна первичному и вторичному коэффициенту поворота. I _o рассчитывается с использованием компонентов I _m и I _w . ϕ _s — угловая разность между вторичным током и вторичной ЭДС индукции. Отрицательный фактор I _S и его умножение на соотношение витков K _T дает общий ток, передаваемый через первичную сторону.

Векторная сумма K _T I _S и I _o представляет собой общий ток через первичную обмотку. Вывод из приведенной выше векторной диаграммы показывает, что I _P не является фактическим значением согласно расчету. Разница вносит свой вклад в ток возбуждения сердечника и приводит к ошибке соотношения в токе
трансформатор.

Текущая ошибка (%) = (|I _P |-|K _T .I _S |)/I _P   *100

вектор вторичного тока и вектор первичного тока. В идеальных условиях значение равно нулю, но всегда есть составляющая питания для тока возбуждения, которая приводит к этому типу ошибки. Кроме того, часть тока, потребляемого на возбуждение сердечника, также будет приводить к возникновению ошибки.

Уменьшение ошибок в трансформаторе тока

В любой электрической, электронной и механической системе максимальная эффективность может быть достигнута с минимальными ошибками. Было отмечено несколько предупредительных мер для уменьшения погрешностей, и они заключаются в следующем:

• Учет магнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями на гистерезис во время строительства.
• Разница между номинальной нагрузкой и фактической нагрузкой должна быть как можно меньше или равна нулю.
• Длина пути прохождения потока и соединительные соединения должны быть минимальными.
• Уменьшение вторичного внутреннего импеданса.

Преимущества

Преимущества:

• Большие значения тока можно легко измерить.
• Его способность изолировать высокое напряжение и ток до низких значений обеспечивает
  безопасную работу и безопасное обращение с оборудованием.
• Его можно использовать в качестве управляющего устройства для управления защитными устройствами, такими как реле и сигнальные лампы.
• Многочисленные приборы могут питаться от одного трансформатора.

Применение трансформатора тока

Недостатки:

• Он широко используется для преобразования и измерения тока, протекающего через электросеть.
• Высокая точность позволила пользователям подключаться в точках учета.
• Используется для расчета гармоник и контроля качества электроэнергии в цикле частотной характеристики.
• Он подходит для применения в преобразователях на подстанциях, проектах HVDC, в фильтрах переменного и постоянного тока.
• В качестве защитного устройства в сетях и подстанциях высокого напряжения.
• Используется как встроенный защитный модуль в емкостных батареях.
• В приложениях учета доходов.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о потенциальном трансформаторе и градирне.

В целом, трансформатор тока позволяет пользователям обнаруживать большой ток в цепи. Хотя это выгодно в приложениях реального времени, получение точных показаний без гармоник и ошибок тока является важной задачей. Более того, с ростом спроса разработка точных автоматических цифровых трансформаторов тока снижает потери мощности во время передачи, а также передает или рассчитывает потребность в нагрузке в соответствии с требованиями пользователя в данный момент времени. Вот вопрос к вам, каковы основные особенности трансформатора тока?

Что такое трансформатор? Строительство, работа, типы и использование

Содержание

Что такое трансформатор?

• Как следует из названия, электрический трансформатор передает электроэнергию от одной электрической цепи к другой электрической цепи. Это не меняет значение силы.
• A Трансформатор только повышает или понижает уровень напряжения или тока.
• Трансформатор не изменяет частоту цепи во время работы.
• Трансформатор работает по электрическому принципу, т.е. по принципу взаимной индукции.
• Трансформатор работает, когда обе цепи действуют за счет взаимной индукции.
• Трансформатор не может повышать или понижать уровень постоянного напряжения или постоянного тока.
• A Трансформатор только повышает или понижает уровень переменного напряжения или переменного тока.
• Трансформатор не изменяет значение потока.
• Трансформатор не работает от постоянного напряжения.

Без трансформаторов электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, вероятно, не хватит для питания города. Только представьте, что трансформаторов нет. Как вы думаете, сколько электростанций нужно построить, чтобы обеспечить электричеством город? Установить электростанцию ​​не так-то просто. Это дорого.

Многочисленные электростанции должны быть настроены, чтобы иметь достаточную мощность. Трансформаторы помогают, усиливая выход трансформатора (повышая или понижая уровень напряжения или тока).

Когда количество витков вторичной обмотки больше, чем у первичной обмотки, такой трансформатор называется повышающим трансформатором.

Аналогичным образом, когда количество витков первичной обмотки больше, чем у вторичного трансформатора, такой трансформатор называется понижающим трансформатором.

Конструкция трансформатора (части трансформатора)
Части трансформатора

1	Клапан масляного фильтра	17	Клапан слива масла
2	Консерватор	18	Подъемный патрон
3	Реле Бухгольца	19	Пробка
4	Клапан масляного фильтра	20	Фундаментный болт
5	Клапан сброса давления	21	Клемма заземления
6	Ввод высоковольтный	22	Основание на салазках
7	Ввод низковольтный	23	Катушка
8	Проушина для подвески	24	Прижимная пластина катушки
9	B C T Клемма	25	Ядро
10	Бак	26	Клеммная коробка для защитных устройств
11	Обесточенный переключатель ответвлений	27	Паспортная табличка
12	Ручка переключателя ответвлений	28	Циферблатный термометр
13	Крепеж для сердечника и катушки	29	Радиатор
14	Подъемный крюк для сердечника и рулона	30	Люк
15	Торцевая рама	31	Подъемный крюк
16	Болт крепления катушки	32	Индикатор уровня масла циферблатного типа

• Связанный пост: Открытые соединения треугольником трансформаторов

Принцип работы трансформатора

Трансформатор представляет собой статическое устройство (не содержит вращающихся частей, следовательно, нет потерь на трение), которое преобразует электрическую мощность из одной цепи в другую без изменения ее частоты. Это повышает (или понижает) уровень переменного напряжения и тока.

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции двух катушек или по закону Фарадея об электромагнитной индукции. Когда ток в первичной обмотке изменяется, поток, связанный со вторичной обмоткой, также изменяется. Следовательно, во вторичной катушке индуцируется ЭДС из-за закона электромагнитной индукции Фарадея.

Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм), и, во-вторых, изменяющееся магнитное поле внутри катушки с проводом индуцирует напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция). ). Изменение тока в первичной обмотке изменяет создаваемый магнитный поток. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

Простой трансформатор имеет сердечник из мягкого железа или кремнистой стали и обмотки, размещенные на нем (железный сердечник). И сердечник, и обмотки изолированы друг от друга. Обмотка, подключенная к основному источнику питания, называется первичной, а обмотка, подключенная к цепи нагрузки, называется вторичной.

Обмотка (катушка), подключенная к более высокому напряжению, называется обмоткой высокого напряжения, а обмотка, подключенная к низкому напряжению, называется обмоткой низкого напряжения. В случае повышающего трансформатора первичная обмотка (обмотка) является обмоткой низкого напряжения, число витков вторичной обмотки больше, чем у первичной. Наоборот для понижающего трансформатора.

Как объяснялось ранее, ЭДС индуцируется только изменением величины потока.

Когда первичная обмотка подключена к сети переменного тока, через нее протекает ток. Поскольку обмотка связана с сердечником, ток, протекающий через обмотку, будет создавать переменный поток в сердечнике. ЭДС индуцируется во вторичной обмотке, поскольку переменный поток связывает две обмотки. Частота ЭДС индукции такая же, как у потока или подаваемого напряжения.

При этом (изменение потока) энергия передается от первичной катушки к вторичной посредством электромагнитной индукции без изменения частоты напряжения, подаваемого на трансформатор. Во время процесса в первичной обмотке создается ЭДС самоиндукции, противодействующая приложенному напряжению. ЭДС самоиндукции известна как обратная ЭДС.

Идеальный трансформатор и практический трансформатор

В предыдущем посте мы обсудили идеальный трансформатор с векторными и принципиальными схемами, а также провели подробное сравнение с практическими трансформаторами. Имейте в виду, что идеальный трансформатор вообще не имеет потерь, т.е. входная мощность трансформатора равна выходной мощности. Кроме того, следует отметить, что идеальный трансформатор – это воображаемое (теоретическое понятие), которого в реальной жизни не существует.

Похожие сообщения:

• Разница между однофазным и трехфазным трансформатором
• Разница между идеальным и реальным или практическим трансформатором

Эквивалентная схема трансформатора

В нашей пояснительной статье об эквивалентной схеме электрического трансформатора, которая представляет собой графическое представление схемы трансформатора, в которой сопротивление и реактивное сопротивление рассеяния считаются внешними по отношению к обмотке. Точную эквивалентную схему трансформатора можно назвать первичной или вторичной стороной.

Уравнение ЭДС трансформатора

Величину ЭДС индукции  (или напряжение) в трансформаторе можно найти с помощью  уравнения ЭДС трансформатора . Когда источник переменного тока (AC) подается на первичную обмотку трансформатора, который известен как ток намагничивания , он создает переменный поток в сердечнике трансформатора.

Потери в трансформаторе

В отличие от идеального трансформатора, реальный и практичный трансформатор имеет некоторые потери, такие как омические потери, потери магнитного потока, потери в меди и сердечнике, а энергия рассеивается в обмотках, сердечнике и окружающих конструкциях. Большие трансформаторы, как правило, более эффективны, а распределительные трансформаторы обычно работают лучше, чем 9.8%.

КПД трансформатора

При определенном коэффициенте мощности и нагрузке КПД трансформатора и КПД в течение всего дня можно найти, разделив его мощность на вход (аналогично другим электрическим машинам, например, двигателям, генераторам и т.  д.). Но значения Input и Output должны быть одинаковыми в единицах (то есть в ваттах, киловаттах, мегаваттах и ​​т. д.).

Типы трансформаторов

Существуют различные типы трансформаторов в зависимости от их использования, дизайна и конструкции.

Типы трансформаторов по фазам

1. Однофазный трансформатор
2. Трехфазный трансформатор

Типы трансформаторов на основе конструкции сердечника

• Трансформатор с сердечником
• Трансформатор кожухового типа
• Трансформатор ягодного типа

Типы трансформаторов на базе сердечника

• Трансформатор с воздушным сердечником
• Трансформатор с ферромагнитным/железным сердечником

Типы трансформаторов в зависимости от их использования

• Большой силовой трансформатор
• Распределительный трансформатор
• Малый силовой трансформатор
• Трансформатор освещения вывесок
• Трансформатор управления и сигнализации
• Трансформатор газоразрядной лампы
• Трансформатор звонка
• Инструментальный трансформатор
• Трансформатор постоянного тока
Трансформатор серии
• для уличного освещения

Связанная запись: Разница между силовыми и распределительными трансформаторами?

Типы трансформаторов на основе изоляции и охлаждения

• Самоохлаждаемый или сухой трансформатор
• Сухой тип с воздушным охлаждением
• Погруженный в масло, с самоохлаждением (OISC) или ONAN (натуральный масляный, природный воздух)
• Погружение в масло, комбинация самоохлаждения и воздушной продувки (ONAN)
• Маслопогруженный, с водяным охлаждением (OW)
• Погружение в масло, принудительное масляное охлаждение
• Маслопогруженный, комбинация самоохлаждения и водяного охлаждения (ONAN+OW)
• Масляное принудительное охлаждение с принудительным воздушным охлаждением (OFAC)
• Принудительное масляное охлаждение с водяным охлаждением (FOWC)
• Масло с принудительным охлаждением, самоохлаждение (OFAN)

Типы измерительных трансформаторов

• Трансформатор тока
• Преобразователь напряжения
• Трансформатор постоянного тока
• Трансформатор с вращающимся сердечником или индукционный регулятор
• Автотрансформатор

Связанный пост: Защита силового трансформатора и неисправности

Ограничение трансформатора

Чтобы понять основные моменты, мы должны обсудить некоторые основные термины, связанные с работой трансформатора. Итак, давайте ненадолго вернемся к основам.

Трансформатор представляет собой машину переменного тока, которая повышает или понижает переменное напряжение или ток. Однако трансформатор, являющийся машиной переменного тока, не может повышать или понижать постоянное напряжение или постоянный ток. Хотя это звучит немного странно. Вы можете подумать: «Так разве там нет трансформаторов постоянного тока?»

Чтобы ответить на два вопроса, есть или нет трансформаторы постоянного тока, и понять, «почему трансформатор не может повышать или понижать напряжение постоянного тока», необходимо знать, как электрический ток и магнитное поле взаимодействуют друг с другом при работе трансформатора.

Похожие сообщения:

• Техническое обслуживание трансформатора – Техническое обслуживание, диагностика и мониторинг силовых трансформаторов
• Какой трансформатор более эффективен при работе на частоте 50 Гц или 60 Гц?
• Можно ли использовать трансформатор 50 Гц на частоте 5 Гц или 500 Гц?

Правило правой руки Флеминга

Оно гласит, что «если большой, указательный и средний пальцы держать таким образом, что они взаимно перпендикулярны друг другу (составляет 90 90 677 ° 90 678 углов), то указательный палец указывает направление поля, большой палец указывает направление движения проводника, а средний палец указывает направление индуцированного тока (от ЭДС).

Почему трансформаторы не могут повышать или понижать напряжение или ток постоянного тока?

Трансформатор не может повышать или понижать напряжение постоянного тока. Не рекомендуется подключать источник постоянного тока к трансформатору, потому что, если к обмотке (первичной обмотке) трансформатора приложено номинальное постоянное напряжение, поток, создаваемый в трансформаторе, не изменится по своей величине, а останется прежним и как В результате ЭДС не будет индуцироваться во вторичной обмотке, кроме как в момент включения, поэтому трансформатор может начать дымить и гореть, потому что;

В случае питания постоянным током Частота равна нулю . Когда вы прикладываете напряжение к чисто индуктивной цепи, то согласно

X _L = 2 π f L

Где:

• X _L = индуктивное реактивное сопротивление
• L = Индуктивность
• f = Частота

, если мы положим частоту = 0, то общее X _L (индуктивное сопротивление) также будет равно нулю.

Теперь перейдем к току, I = V / R (а в случае индуктивной цепи I = V / X _Л )   …. основной закон Ома

Если мы установим индуктивное сопротивление равным 0, то ток будет бесконечным (короткое замыкание)…

Итак, если мы подадим постоянное напряжение на чисто индуктивную цепь, цепь может начать дымить и гореть.

Таким образом, трансформаторы не способны повышать или понижать напряжение постоянного тока. Также в таких случаях не будет ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, что возможно только при изменяющемся потокосцеплении для противодействия приложенному напряжению. Сопротивление первичной обмотки низкое, поэтому протекание через нее сильного тока приведет к перегоранию первичной обмотки из-за чрезмерного нагрева, выделяемого током.

Читайте также: При каких условиях питание постоянного тока безопасно подается на первичную обмотку трансформатора?

Использование и применение трансформатора

Использование и применение трансформатора уже обсуждалось в этом предыдущем посте.

Преимущества 3-фазного трансформатора по сравнению с 1-фазным

Ознакомьтесь с преимуществами и недостатками однофазного и трехфазного трансформатора здесь.

Related Posts:

• Параллельная работа однофазных и трехфазных трансформаторов
• Характеристики трансформатора и электрические параметры
• Изоляционные материалы трансформаторов масляного и сухого типа T/F
• Система противопожарной защиты трансформаторов – причины, типы и требования
• Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора по сравнению с однофазным трансформатором.
• Фазирование трансформатора: точечное обозначение и точечное обозначение
• Можем ли мы заменить трансформатор на 110/220 витков на 10/20 витков?
• Символы электрических трансформаторов – Символы однолинейных трансформаторов
• Можно ли использовать трансформатор 60 Гц с источником питания 50 Гц и наоборот?
• Испытание Сампнера или параллельное испытание трансформатора
• Проверка трансформатора на обрыв и короткое замыкание

Показать полную статью

Похожие статьи

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА (ТТ) — Электрическая волна первичная обмотка.

Используется как для системы измерения, так и для системы защиты. Таким образом, с помощью ТТ можно легко измерить высокое значение тока, используя счетчики низкого значения.

 

Конструкция – состоит из первичной и вторичной обмотки. Первичная обмотка может представлять собой проводник, полосу и т. д., ток в котором необходимо уменьшить. Вторичная обмотка намотана на сердечник. Количество витков вторичной обмотки зависит от первичного тока и выхода вторичного тока. Стандартный вторичный выходной ток составляет 1 А или 5 А.

Принцип работы – Работает по принципу трансформатора; Это похоже на небольшой повышающий трансформатор, который уменьшает ток во вторичной обмотке и увеличивает вторичное напряжение. В ТТ первичная обмотка имеет несколько витков, например один или два витка и т. д.

CTR (КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА) –

CTR означает коэффициент трансформации тока. Это отношение между первичным и вторичным током трансформатора тока. Например, ТТ доступен на 100/5 А, где 100 А представляет максимальное значение первичного тока, а 5 А представляет максимальное значение вторичного тока. Значение вторичного тока изменяется пропорционально первичному току. Итак, здесь CTR равен 20 (100/5 = 20). Это означает, что первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток.

Для ТТ 400/5А, CTR = 80 (400/5 = 80), это означает, что первичный ток в 80 раз больше, чем вторичный. T.R = Np/Ns = Is/Ip

Где Np = количество витков первичной обмотки,

Ns = количество витков вторичной обмотки,

Ip = ток в первичной обмотке,

Is = ток во вторичной обмотке,

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВИТКОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ —

Типы тока трансформатора —

Доступны три типа трансформатора тока-a) рана, б) Тороидальная КТ и С) КТ-тип-

22
• Трансформатор тока обмотки — первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому течет измеряемый ток в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.
• Тороидальный трансформатор тока — не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой протекает ток в сети, продевается через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», что позволяет открывать, устанавливать и закрывать их без отключения цепи, к которой они подключены.
• Трансформатор тока стержневого типа — В этом типе трансформатора тока в качестве первичной обмотки используется фактический кабель или шина главной цепи, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно крепятся болтами к токоведущему устройству.

ВАЖНЫЕ УСЛОВИЯ, СВЯЗАННЫЕ С ТТ КТ. Он представлен ВА. Номинальная мощность ВА указывает нагрузку, которую может выдержать трансформатор.

ТТ никогда не должен быть загружен на 100 %, так как нагрузка на ТТ может возрастать с возрастом из-за увеличения сопротивления соединительных проводов, изменения температуры, ослабления соединений и т. д.

Точность ТТ – Точность определяет максимальную допустимую процентную погрешность при номинальном токе. Трансформаторы подразделяются на две категории: а) измерительные трансформаторы тока и трансформаторы защиты.

Измерительный ТТ – Высокоточные ТТ используются для измерения, так как имеют низкую точку насыщения. ТТ доступны в следующих классах точности – 0,1, 0,2, 0,5,1,3,5. Эти значения показывают процентную ошибку при номинальном первичном токе. Это означает, что ТТ 50/5 А с точностью 0,1 будет иметь максимальную ошибку 0,1, когда ток 50 А проходит через первичную обмотку.

Измерительные ТТ сконструированы таким образом, что ТТ не повреждается большим током во время неисправности. Во время неисправности ТТ насыщается, а выходной сигнал остается в диапазоне измерительных приборов.

Защитный ТТ – Защитные ТТ имеют характеристики, отличные от измерительных ТТ. Защитные ТТ имеют высокую точку насыщения, так как они должны постоянно определять ток короткого замыкания даже во время неисправности. Эти ТТ имеют низкую точность и классифицируются как 5P10, 10P10 и т.д.

Пример — ТТ класса 10P10 — Где первая буква 10P указывает на максимальную (10%) процентную погрешность, а последняя цифра 10 указывает, во сколько раз превышается номинальный ток.

Применение трансформаторов тока –

• Класс 0.1 или 0.3 – для технологических измерений,
• Класс 0,5 или 1,0 – для коммерческого учета,
• Класс 1 или 3 – для амперметров,
• Класс 5Р10 или 5Р20 – для защиты,

НАПРЯЖЕНИЕ НАСЫЩЕНИЯ В ТОЧКЕ ИЗЛОМА –

Определение – Определяется как напряжение, при котором увеличение напряжения вторичной обмотки ТТ на 10 % приводит к увеличению тока вторичной обмотки на 50 %.

Давайте поймем это с помощью этого метода – Переменное напряжение, подаваемое на вторичную обмотку ТТ с разомкнутой первичной обмоткой, когда напряжение увеличивается на 10 %, что вызывает увеличение тока намагничивания на 50 %. Это происходит потому, что E ₂ άØ (магнитный поток) как E ₂ = 4,44 ØfT2, где Ø создается током возбуждения (Ie). Существует нелинейная зависимость между Ø и Ie, после определенного периода тока возбуждения поток не будет увеличиваться так быстро, поскольку сердечник ТТ изготовлен из стального материала CRGO, который имеет собственный уровень насыщения.

Это важный фактор для защиты. ТТ и защитные ТТ также называются PS (класс защиты). Это связано с насыщением ядра. Точка перегиба очень важна для дифференциальной защиты и схем ограниченной защиты от замыканий на землю , поскольку не должно происходить отключения трансформатора, когда замыкание происходит за пределами зоны защиты. Даже если обычные ТТ обеспечиваются с высокой точностью (не номиналом PS) и КЗ возникает за пределами зоны защиты, ток КЗ будет течь в сторону защищенной зоны (со стороны вторичной обмотки), а затем из-за различного напряжения насыщения точки перегиба обоих обычных ТТ, силового трансформатора может споткнуться. Вот почему очень важно, чтобы для дифференциальной защиты и защиты REF использовались только те же номиналы PS.

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАЩИТЫ ИНСТРУМЕНТА (ISF) ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА –

ISF представляет собой отношение приложенного максимального первичного тока к номинальному первичному току трансформатора тока. Приложенный максимальный первичный ток — это значение, при превышении которого сердечник ТТ становится насыщенным. ISF является важным фактором ТТ при выборе прибора, который должен быть подключен к вторичной обмотке ТТ. Низкое значение ISF всегда лучше.

Ex – ISF-1.5 и ISF-2. Предположим, что ТТ с коэффициентом 100/5А имеет ISF 1,5, это означает, что ТТ насыщается при первичном токе 150А (100X1,5). Точно так же ТТ насыщается при 200 А с помощью ISF-2. Другими словами, мы можем сказать, что в случае ISF — 1,5 прибор, подключенный к вторичной обмотке, получит максимум 7,5 А и 10 А, в случае ISF — 2 ТТ, потому что после 7,5 А и 10 А ТТ будет насыщен, а вторичный ток не будет увеличиваться с первичным током после 150 Ом. % (для ISF 1.5) и 200 % (ISF – 2). Коэффициент ISF полезен в условиях перегрузки и короткого замыкания.

КОЭФФИЦИЕНТ ПРЕДЕЛА ТОЧНОСТИ (ALF) ТТ –

Связан с насыщением сердечника для защитных ТТ. Это значение первичного тока, выше которого сердечник начинает насыщаться, когда сердечник ТТ насыщается, ток во вторичной обмотке не будет увеличиваться с увеличением первичной обмотки. Таким образом, предел насыщения сердечника должен быть многократно (не бесконечным) в защитных ТТ, поскольку ТТ должен следовать за током короткого замыкания для срабатывания реле. Низкое значение ALF используется для измерения трансформаторов тока.

ТРАНСФОРМАТОР БАЛАНСИРОВОЧНОГО ТОКА (CBCT) – Трансформатор тока, используемый для защиты от замыканий на землю. Он использует все фазы цепи в качестве первичной обмотки, когда нет неисправности, векторная сумма всех трех фаз равна нулю, поэтому во вторичной обмотке нет тока. Но в случае замыкания на землю сумма векторов всех трех фаз не останется равной нулю, и несбалансированный результирующий ток создаст поток в сердечнике, и ток будет течь во вторичной обмотке. В КЛКТ используются только 3-фазные 3-жильные или 3-жильные одножильные кабели, которые проходят через отверстие КЛКТ.

CBCT изготавливаются с одним сердечником и одной вторичной обмоткой. Количество витков вторичной обмотки не обязательно соотносить с номинальным током фидера/кабеля, поскольку при нормальных сбалансированных условиях вторичный ток не протекает.

ВЫБОР КЛКТ – Следующие пункты, которые следует помнить при покупке КЛКТ –

• Размер или диаметр кабеля, так как кабель должен проходить через отверстие КЛКТ,
• Минимальная обнаруживаемая утечка на землю и комбинация реле,
• Спецификация реле, включая диапазон уставок и нагрузку,
• Расстояние между реле и CBCT (если больше 10 метров).
• Проверьте передаточное число реле, например, 12,5/5 А или 25/5 А…….

ТТ С ДВОЙНЫМ СООТНОШЕНИЕМ/CORE –

Существуют два типа ТТ – 1) ТТ с двойным отношением и 2) Двухъядерный ТТ.

• ТТ с двойным коэффициентом трансформации – Этот тип ТТ имеет вторичную обмотку с отводом от середины. Это применимо, когда требуется два вторичных выхода от одного трансформатора тока. Это достигается добавлением ленты во вторичную обмотку, и коэффициент, полученный лентой, составляет половину полной вторичной обмотки.

В этом ТТ нельзя одновременно использовать полную и половинную вторичную обмотку. Одновременно будет использоваться только одна обмотка, либо полная, либо наполовину.

• Двухъядерный ТТ – ТТ такого типа имеет два сердечника, это означает, что ТТ имеет две вторичные обмотки и одну первичную обмотку. Двухъядерный ТТ можно использовать одновременно для двух приложений, таких как измерение и релейная защита. В случае, если одна обмотка используется, а другая не используется, то другая обмотка должна быть закорочена, чтобы избежать высокого наведенного напряжения в неиспользуемой обмотке.