ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — это… Что такое ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ?

Для вторичной обмотки имеем R02 = R01(N2 /N1)2 и X02 = X01(N2 /N1)2. Записывая аналогично предыдущему уравнение для Е2, получим такое же соотношение. Потери на активном и реактивном сопротивлениях трансформатора составляют от одного до трех процентов от напряжения на зажимах (на рис. 3 они показаны в увеличенном масштабе).

КПД преобразования трансформаторов настолько близок к единице, что при прямых измерениях на входе и выходе точность оказывается недостаточной. Более точный метод определения КПД состоит в измерении потерь Pc в магнитопроводе путем измерения мощности одной из обмоток без нагрузки, когда эта обмотка работает при номинальном напряжении. Тогда КПД (h) можно получить из формулы

Автотрансформаторы. Автотрансформатором называют трансформатор, в котором часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной цепи. При низком коэффициенте трансформации автотрансформатор обеспечивает значительную экономию в стоимости и увеличение КПД по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором. На рис. 4,а показан автотрансформатор с коэффициентом трансформации 2. Предполагается, что коэффициент мощности равен 1, а потери и ток холостого хода незначительны. Непрерывная обмотка ac на магнитопроводе трансформатора может быть распределена между несколькими катушками на противоположных плечах магнитопровода. Чтобы получить коэффициент трансформации 2, делается отвод b от средней точки обмотки ac, а нагрузка вторичной обмотки подсоединяется между точками b и c. Для преобразования мощности обмотка ab является первичной, а bc — вторичной. Допустим, что ток нагрузки I составляет 20 А при 50 В. Ток 10 А течет от a к b и отсюда к нагрузке ddў. Мощность, создаваемая током 10 А при падении напряжения 50 В на участке ав, составляет 500 Вт; эта мощность наводит магнитное поле в магнитопроводе, которое проявляется в индуцированном токе I2 = 10 А при напряжении 50 В между c и b. Таким образом, из суммарной мощности 1000 Вт на нагрузке 500 Вт передаются от a к b по проводам без трансформации, а 500 Вт — в результате трансформации. В обычном двухобмоточном трансформаторе потребовалась бы не только обмотка ac, рассчитанная на 100 В и 10 А, но также вторичная обмотка, рассчитанная на 50 В и 20 А и содержащая то же количество меди. Более того, при одной обмотке нужно меньше железа для магнитопровода (сердечника). Следовательно, в автотрансформаторе с коэффициентом трансформации 2 или 1/2 требуется вдвое меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе, материала, да и потери сокращаются примерно наполовину.

Рис. 4. ПРОЦЕСС ТРАНСФОРМАЦИИ в автотрансформаторе.
На рис. 4,б показан автотрансформатор с первичной обмоткой на 100 В и коэффициентом трансформации 4/3. Нагрузка вторичной обмотки составляет 20 А при 75 В, что соответствует мощности на выходе 1500 Вт. Следовательно, первичный ток должен иметь величину 15 А. Отвод b сделан в точке, соответствующей трем четвертям числа витков от c к a. Ток 15 А течет от a к b и отсюда к нагрузке ddў. Этот ток при падении напряжения 25 В на ab дает 15*25 = 375 Вт магнитному полю, которое индуцирует ток между c и b 5 А при 75 В, так что подвергаются трансформации только 375 Вт, а остальные 1125 Вт мощности передаются от 100 В- к 75 В-цепи по проводам. Таким образом, чтобы осуществлять трансформацию всей заданной мощности, для указанного трансформатора достаточно всего одной четвертой от того значения мощности, которое должен иметь соответствующий двухобмоточный трансформатор. Автотрансформаторы обычно используются для регулирования вторичного напряжения и трансформации с небольшими коэффициентами, такими, как 2 или 1/2. Они используются также для пускателей двигателей, уравнительных катушек и для многих других целей, требующих небольших коэффициентов трансформации.
Измерительные трансформаторы. При высоких напряжениях трудно проводить измерения, поскольку высоковольтные приборы дороги и обычно громоздки; их точность подвержена воздействию статического электричества, к тому же они небезопасны. Когда ток превышает 60 А, нелегко обеспечить высокую точность амперметров из-за больших проводов и значительных ошибок, обусловленных паразитным полем концевых выводов. Кроме того, амперметры и катушки тока в высоковольтных цепях опасны для оператора. В измерительных трансформаторах тока и напряжения используются катушки напряжения на 100 В и катушки тока на 5 А. Вторичные обмотки должны быть заземлены. Если шкалы приборов не откалиброваны в коэффициентах трансформации, то показания надо умножать на соответствующий коэффициент трансформации.
ЛИТЕРАТУРА
Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. Л., 1970 Фишлер Я.Л., Урманов Р.Н. Преобразовательные трансформаторы. М., 1974 Баршевский Г.Г., Денисов В.В. Магнитные усилители и трансформаторы. Л., 1981

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Что такое трансформатор | «Энергия»

Чтобы правильно выбрать устройство, нужно знать, что это такое и как функционирует. Давайте разберемся в особенностях конструкции трансформатора ЛАТР.

Чтобы плавно отрегулировать напряжение переменного тока, частота которого составляет 50-60 Гц, используют трансформаторы. Эти устройства применяются также для повышения и понижения напряжения при работе строительных электроприборов или бытовых аппаратов.

Особенности конструкции трансформатора

Трансформатор представляет собой устройство, которое имеет две или более обмотки. Они связываются между собой индуктивно и преобразуют электрическую энергию по току или напряжению. Обмотка в аппаратуре может быть и одна, ленточная или проволочная катушка. Если их несколько, то они обхвачены общим магнитным потоком и намотаны на сердечник из мягкого материала.

Сегодня очень популярны однофазные автотрансформаторы или лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы). Это такой тип трансформатора, в котором несколько обмоток не изолируются друг от друга. Они соединены между собой напрямую и создают, таким образом, электрическую и электромагнитную связь. Общая обмотка разделяется на 3 или более выводов, если подключаться к разным выводам, то можно получить разное по показателям напряжение.

Преимущества трансформаторов

Трансформатор имеет более высокий КПД, поскольку не вся мощность преобразуется. Этот нюанс важен в той ситуации, когда напряжение на выходе и на входе несколько отличаются (незначительно).

Если говорить про автотрансформатор, то для его производства требуется меньше меди для обмотки, стали для сердечника, также его вес и параметры уменьшились. Это важно, так как сказывается на стоимости устройств.

Трансформатор имеет контакт-токосъем, подключенный к обмотке. Он подвижен и позволяет изменять число витков плавно. Поэтому напряжение на выходе можно выбрать в параметрах от нуля и до наибольшего показателя для конкретной модели.

Применение трансформаторов

Везде, где необходимо стабилизировать напряжение в электросети, могут применяться ЛАТРы. Особенно они распространены в различных лабораторных установках и оборудовании. Одно из самых важных требований к безопасной работе трансформатора является надежное заземление.

Согласно инструкции и правилам безопасности запрещается использовать ЛАТР, если снята защитная оболочка.

Трансформаторы не выдерживают короткого замыкания, поэтому их нельзя использовать в незащищенных сетях. Для правильной и долговечной эксплуатации следует защитить сеть плавким предохранителем или автоматом, который будет отклычать сеть, если ток будет больше 20 А.

По климатическим характеристикам допускается эксплуатация ЛАТРов при высоте 2000 метров над уровнем моря, но при этом ток нагрузки необходимо уменьшать на 2,5% при подъёме на каждые 500 м высоты.

Сегодня на рынке представлены модели автотрансформаторов со сроком службы 12 лет и более, при наработках на отказ не меньше 6250 часов. Положение автотрансформаторов ЛАТР во время эксплуатации может быть произвольным, режим работы продолжительным.

Купить автотрансформатор в нашем Интернет-магазине можно по выгодной цене. Мы напрямую с заводами-изготовителями, поэтому у нас вы приобретете товар без переплат. Кроме того, в регулярно обновляемом ассортименте – инверторы, электрогенераторы, мотопомпы и мотоблоки. Вся продукция по вашему желанию может быть доставлена в любую точку города или области в кратчайшие сроки.

Тэги: трансформаторы, автотрансформаторы, полезно знать

что это такое, принцип работы, разновидности, обмотка

Начиная с 19 века, трансформаторы начали приобретать все большее значение в электрике и электронике. Они остаются до сих пор обязательными элементами многих схем и есть практически в любом устройстве, которое потребляет электрический ток.

Принцип его работы основан на свойствах индукции. Трансформатор – это прибор, позволяющий регулировать ток, понижая его или наоборот, понижая. Был придуман он Фарадеем, почти 170 лет назад. Основные элементы, из которых состоит трансформатор – обмотки, которые и влияют на силу тока, тем самым изменяя его до требуемых значений.

В данной стать разобраны основные вопросы работы и устройства трансформатора. Также  статье есть видеоролик и скачиваемый файл по выбранной тематике.

Трансформатор.

Что такое трансформатор

Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте. Действие трансформатора основано на использовании явления электромагнитной индукции.

Переменный электрический ток (ток, который изменяется по величине и по направлению) наводит в первичной катушке переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, наводит переменное напряжение во вторичной обмотке. Величина напряжения ЭДС зависит от числа витков  в катушке и от скорости изменения магнитного поля.

Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации:
k = w1 / w2;   где:

• w1 — число витков в первичной обмотке;
• w2 — число витков во вторичной обмотке.

Если число витков в первичной обмотке больше чем во вторичной — это понижающий трансформатор.

Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной — это повышающий трансформатор.

Один и тот же трансформатор может быть как понижающим, так и повышающим, в зависимости от того на какую обмотку подается переменное напряжение.

Трансформаторы без сердечника или с сердечником из высокочастотного феррита или альсифера — это высокочастотные трансформаторы ( частота выше 100 килогерц). Трансформаторы с ферромагнитным сердечником (сталь, пермаллой, феррит) – это низкочастотные трансформаторы (частота ниже 100 килогерц)

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Высокочастотные трансформаторы используются в устройствах техники электросвязи, радиосвязи и др. Низкочастотные трансформаторы используются в усилительной технике звуковых частот, в телефонной связи. Особое место трансформаторы со стальным (набор из стальных листов) сердечником занимают в электротехнике. Развитие электроэнергетики напрямую зависит от мощных, силовых трансформаторов. Мощности силовых трансформаторов имеют величины от нескольких ватт до сотен тысяч киловатт и выше. Классификация типов трансформаторов представлена в таблице ниже.

Таблица характеристик трансформаторов по их основным типам.

Что такое силовой трансформатор

На замкнутый сердечник (магнитопровод), набранный из стальных листов, надевают две или больше, обмоток, одна из которых соединяется с источником переменного тока. Другая (или другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока – нагрузкой. Переменный ток, проходящий по первичной обмотке, создает в стальном сердечнике магнитный поток, который наводит в каждом витке обмотки – катушки переменное напряжение. Напряжения всех витков складываются в выходное напряжение трансформатора.  Форма сердечника – магнитопровода, может быть Ш – образной, О – образной и тороидальной, в виде тора. Таким образом в силовом трансформаторе электрическая мощность из первичной обмотки передается во вторичную обмотку через магнитный поток в магнитопроводе.

Потребителей электрической энергии очень много: электрическое освещение, электронагреватели, радио и теле аппаратура, электродвигатели и многое другое. И все эти приборы требуют различные напряжения (переменные и постоянные) и разные мощности. Проблема эта легко решается с помощью трансформатора. Из бытовой сети с переменным напряжением 220 вольт можно получить переменное напряжение любой величины и , если необходимо, преобразовать его в постоянное напряжение.

Коэффициент полезного действия трансформатора довольно велик, от 0,9 до 0,98 и зависит от потерь в магнитопроводе и от магнитных полей рассеяния.
От величины электрической мощности Р зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
По значению площади S определяется, при расчетах трансформатора, количество витков w на 1 вольт:

w = 50 / S.

Мощность трансформатора Рс выбирается из требуемой величины нагрузки Рн плюс величина потерь в сердечнике. 

При расчете трансформатора с определенной степенью точности можно считать, что мощность нагрузки во вторичной обмотке Pн = Uн * Iн и мощность потребляемая из сети в первичной обмотке Pc = Uc * Ic приблизительно равны. Если  потерями в сердечнике  пренебречь, то получается равенство: k = Uс / Uн = Iн / Iс.

Трансформаторы и их применение/

Трансформаторы и их применение

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности. Трансформатор состоит из двух или более катушек, надетых на общий сердечник. Катушка, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а катушка, к которой присоединяется нагрузка (потребители электрической энергии), – вторичной. Сердечники трансформаторов изготавливаются из электротехнической стали и набираются из отдельных изолированных друг от друга пластин (для уменьшения потерь энергии вследствие возникновения в сердечнике вихревых токов).

Катушки трансформатора, как правило, содержат разное количество витков, причем большее напряжение оказывается приложено к катушке с большим числом витков. Если трансформатор используется для повышения напряжения, то обмотка с меньшим числом витков подключается к источнику напряжения, а к обмотке с большим числом витков присоединяется нагрузка. Для понижения напряжения все делается наоборот. При этом не следует забывать, что подавать на первичную обмотку можно напряжение не больше номинального (того, на которое она рассчитана).

Коэффициентом трансформации называют отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Он равен также отношению ЭДС в обмотках.  При отсутствии потерь в обмотках коэффициент трансформации равен отношению напряжений на зажимах обмоток: k=U₁/U₂. Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации больше 1, а для повышающего – меньше 1. Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При протекании переменного тока через первичную катушку вокруг нее возникает перемененное магнитное поле и магнитный поток, который пронизывает также и вторую катушку. В результате во вторичной катушке появляется вихревое электрическое поле и на ее зажимах возникает ЭДС индукции.

Трансформатор характеризуется коэффициентом полезного действия, равным отношению мощности, выделяющейся во вторичной катушке, к мощности, потребляемой первичной катушкой от сети. У хороших трансформаторов КПД составляет 99 – 99,5%. Важным свойством трансформатора является его способность преобразовывать сопротивление нагрузки. Рассмотрим трансформатор с КПД приблизительно равным 100%. В этом случае мощность, выделяющаяся во вторичной цепи трансформатора, будет равна мощности, потребляемой первичной обмоткой от источника напряжения. Для такого трансформатора мощность, потребляемая от источника напряжения, будет чисто активной. Мощность в первичной цепи трансформатора P₁=(U₁²)/R₁, а во вторичной цепи P₂=(U₂²)/R₂.

Так как P₁=P₂ и U₁=kU₂ , то R₁=k²R₂.

Таким образом, нагрузка сопротивлением R₂, подключаемая к источнику переменного напряжения через трансформатор, по мощности будет эквивалентна нагрузке сопротивлением R₁, подключаемой без трансформатора. Для регулировки переменного напряжения широко применяются лабораторные автотрансформаторы. Автотрансформаторы рассчитаны на подключение к сети переменного напряжения 220 В или 127 В. Как правило, выходное напряжение автотрансформатора регулируется плавно до 250 В.

Обмотка трансформатора выполнена изолированным проводом в один слой. На участках обмотки, которых касается подвижный контакт с угольной вставкой, изоляция очищена. При перемещении контакта угольная вставка закорачивает виток провода. Однако вследствие небольшого напряжения на одном витке и заметного сопротивления угольной вставки через замкнутый виток протекает допустимый ток.

Первичная обмотка автотрансформатора является частью его вторичной обмотки и поэтому между первичной и вторичной обмоткой трансформатора имеется гальваническая связь. К вторичной обмотке автотрансформатора нельзя непосредственно подключать потребители, один из проводов которых может оказаться соединенным с землей. Такое подключение приведет к аварии или несчастному случаю. При работе с автотрансформатором запрещается заземлять вторичную цепь. Рассмотрим кратко простейший расчет маломощных трансформаторов бытовой радиоаппаратуры.

Мощность трансформатора (в Вт) численно равна квадрату площади (в см²) поперечного сечения среднего стержня магнитопровода. Зная номинальную мощность трансформатора, можно  найти ток в первичной обмотке при номинальной нагрузке во вторичных обмотках. Диаметр провода обмотки выбирается из расчета (2,5-3)А/мм² поперечного сечения провода. Для стандартных магнитопроводов, применяемых для изготовления трансформаторов, число витков на 1 вольт примерно равно частному от деления 50 на площадь поперечного сечения центрального стержня магнитопровода, выраженную в см². Однако в зависимости от качества магнитопровода коэффициент может изменяться от 35 до 65.

Трансформатор.

Полное сопротивление катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником зависит от силы протекающего через нее тока. Сопротивление катушки в зависимости от силы протекающего тока сначала увеличивается, достигает максимального значения, а затем уменьшается. Нелинейное возрастание тока холостого хода в зависимости от приложенного к первичной обмотке напряжения начинается примерно с 0,8U_ном. Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора выбирают так, чтобы ток холостого хода составлял 5-10% от номинального тока. При напряжении 1,1U_ном ток холостого хода не должен превышать 20-25% номинального тока нагруженного трансформатора.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Режимы работы трансформатора

Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены. Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора. Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения.

Режимы работы трансформатора.

Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:
U_2/U_1 =N_2/N_1 , где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке. Если U2 > U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

Виды трансформаторов

В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В. Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор. Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Виды трансформаторов

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины. Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем. Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные особенности трансформаторов.  Больше информации можно найти в скачиваемой версии учебника по электромеханике Что такое трансформатор. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.domasniyelektromaster.ru

www.td-automatika.ru

www.ivatv.narod.ru

www.etcenter.ru

www.www.joyta.ru

Предыдущая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Следующая

ТрансформаторыЧто такое трансформаторная подстанция

Что такое трансформатор, из чего состоит и как работает | Энергофиксик

Трансформатор — это главнейший элемент всей энергосистемы, который позволяет преобразовывать напряжение и за счет этого передавать энергию на значительное расстояние. В этой статье я расскажу, как устроен трансформатор и каким образом он работает.

Что такое трансформатор

Для начала давайте узнаем определение. Трансформатор – это статическое электромагнитное изделие, предназначенное для трансформирования переменного электрического тока одного напряжения и частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Функционирование абсолютно любого трансформатора базируется на таком явлении, как электромагнитная индукция.

Для чего необходим трансформатор

Область использования трансформаторов очень широка. Так, например, они принимают непосредственное участие при транспортировке электричества на значительные дистанции.

Генераторы вырабатывают напряжение довольно низкое от 10 до 18 киловольт, которое невозможно передать на значительные расстояния (без значительных потерь на нагрев проводников). Поэтому рядом с генерирующими мощностями и устанавливают повышающие трансформаторы, которые увеличивают напряжение до 110 кВ, 220 кВ, 500 кВ, 750 кВ и даже 1150 кВ и уже такое напряжение вполне возможно передавать при минимальных потерях на значительные расстояния.

И уже возле непосредственного потребителя устанавливаются понижающие трансформаторы, оные преобразуют повышенное напряжение в привычные для нас 380 В и 220 В.

Кроме силовых трансформаторов так же распространены трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и импульсные трансформаторы.

Как работает трансформатор

Трансформаторы бывают как однофазного исполнения, так и многофазные с одной и более обмоток. Для понимания каким образом он работает, давайте рассмотрим самый простой вариант, а именно однофазный трансформатор.

Итак, трансформатор выполнен из следующих деталей: металлический сердечник и две обмотки, которые гальванически развязаны.

Обмотка, именуемая первичной, подсоединяется к источнику переменного тока, а вторая обмотка (именуемая вторичной) подсоединяется непосредственно к нагрузке.

В подсоединенной к генератору первичной обмотке протекает ток I1, этот процесс порождает поток Ф, оный проходя через обмотки, и формирует ЭДС.

В случае если ко вторичке не подсоединена нагрузка, то подобный режим функционирования трансформатора именуется как режим холостого хода. Если же потребитель подключен, то во вторичной обмотке начинает течь ток I2, формирующийся под воздействием наведенной ЭДС

Причем величина ЭДС имеет прямую связь с количеством витков в обмотках.

Таким образом, изменяя количество витков в обмотках трансформатора, происходит регулирование напряжения для потребителя на вторичной обмотке.

Потери энергии в трансформаторе

Невзирая на высокий КПД трансформатора, он не считается идеальным и в нем непременно присутствуют потери, оные выражаются в нагреве самого трансформатора.

Примечание. Эталонным трансформатором считает тот, в котором отсутствуют всякие потери, и получается, что мощность первичной обмотки совпадает с мощностью вторичной обмотки.

Так в трансформаторах малой мощности потери на нагрев минимальны и поэтому отвод выделяющегося тепла осуществлен за счет естественной воздушной конвенцией. Подобные трансформаторы еще именуются сухими.

В тех изделиях, где обдув воздухом малоэффективен, применяется охлаждение с применением трансформаторного масла. Здесь трансформатор погружается в специализированный бак залитый маслом и во время работы тепло от трансформатора переходит к маслу, которое рассеивает его через внешний кожух. При этом так же в мощных трансформаторах используется принудительный обдув, охлаждающий радиаторы с маслом.

Заключение

Мы рассмотрели самый простой трансформатор, который позволяет понять сам принцип работы этого изделия. Если статья оказалась вам интересна, то оцените ее лайком и спасибо за ваше внимание!

Что такое трансформатор: виды

Трансформатор – это электромагнитное устройство, которое передаёт электрическую энергию от одной схемы к другой через индуктивно связанные провода. Другими словами, если поставить две катушки проводов близко друг к другу, без касания, магнитное поле от первой катушки (называется первичной обмоткой) воздействует на другую катушку (так называемую вторичную обмотку). Свойство называется «индукция». Индукция была обнаружена Джозефом Генри и Майклом Фарадеем в 1831 году.

первичная и вторичная обмотка

Принцип работы трансформатора?

Трансформатор используется для приведения напряжения вверх или вниз в электрической цепи переменного тока. Трансформатор может быть использован для преобразования переменного тока в постоянный. Они могут быть очень большими, как в национальных коммунальных системах, или это может быть очень небольшое устройство, встроенное внутрь электроники. Это неотделимая часть всей электрики сегодня.

Теперь, если вы хотите изменить напряжение на схеме, вы можете сделать это путем изменения тока, протекающего в первичной обмотке (напряжение остается высоким). При этом уровень тока влияет на наведенное напряжение на вторичной обмотке. Переменное магнитное поле индуцирует изменение электромагнитной силы или «напряжение».

Разновидности трансформаторов

Силовой трансформатор класса напряжения 500кВ

Сварочный трансформатор

сварочный трансформатор

Стабилизатор напряжения (основное составляющее прибора — трансформатор)

бытовые трансформаторы

Трансформаторы тока

трансформаторы тока

Электронный трансформатор для галогенных ламп 220В/12В

электронный трансформатор

Кто изобрёл трансформатор?

Отто Блати, Микша Дери, Карой Циперновский, инженеры Австро-Венгерской империи, впервые разработали и использовали трансформатор, одинаково в экспериментальной, и коммерческой системе. Позже Люсьен Голард, Себастьян де Ферранти, и Уильям Стэнли усовершенствовали конструкцию. См. следующий вопрос для более подробной информации.

Когда был изобретён трансформатор?

Свойство индукции было открыто в 1830-х годах, но устройство не существовало до 1886 года, когда Уильям Стэнли, работающий на Вестингауза, собрал первый переработанный, коммерческий трансформатор. Его работа была построена на некоторой элементарной конструкции «Ганц и Ко.», в Венгрии, и Люсьена Голарда, и Джона Диксона Гиббса, в Англии. Никола Тесла не изобрёл трансформатор, как некоторые сомнительные источники утверждают. Европейцы, упомянутые выше, сделали первые работы в этой области, Джордж Вестингауз и Стэнли разработали трансформатор, дешёвый в производстве, и лёгкий для конечного использования.

Где использовали первые трансформаторы?

Первая система переменного тока, которая использовала новый трансформатор, была в Грейт Баррингтон, штат Массачусетс, в 1886 году. Ранее устройства были использованы в Австро-Венгрии в 1878-1880-х, и в 1882 в Англии. Люсьен Голард (француз) употребил систему переменного тока для революционного Ланцо, на электрической выставке в Турине в 1884 (Северная Италия). В 1891 году Михаил Добровский разработал и продемонстрировал трехфазный трансформатор на электро-технической экспозиции во Франкфурте, Германии.

Оцените качество статьи:

Что такое трансформатор: виды, назначение, особенности применения

Содержание статьи

Что такое трансформатор? Существует достаточно четкое определение данного понятия, в которое включены главные технические характеристики. В ходе изучения профильной темы становится понятно, что трансформатор — это оборудование или агрегат энергостистемы. Без него невозможно организовать передачу энергии на большие дистанции, а еще сложнее в эпицентре организовать распределение импульса между приемниками, устройствами. А устройства могут быть усилительными, выпрямительными, сигнализационными. По стандарту, в комплектации трансформатора имеется более двух обмоток, задача которых преобразовывать переменный токопоток одного напряжения последовательно в переменный ток другого по наличию напряжения.

И такое преобразование стало возможным из-за магнитного поля трансформатора. И в каких технических условиях выполняется преобразование энергии, попробуем разобраться в статье.

Самое простое объяснение конструктивных особенностей трансформатора или что обязательно надо знать об агрегате

Самая важная конструктивная особенность установки трансформатора состоит в его комплектовании из одной или нескольких катушек, но чаще всего их называют ленточными обмотками. Обычно они изготавливаются из специального ферромагнитного материала и наматываются на магнитопровод или сердечник. При этом обязательно применяются изоляционные материалы. И все эти элементы «объединяются» магнитным потоком.

В каких основных сферах деятельности используют трансформаторы: назовем главные области применения.

Главная задача трансформатора – это преобразовывать переменное напряжение. Фактически, это расширяет диапазон применения агрегата и его используют в следующих областях:

• Электроэнергетика
• Электроника
• Радиотехника.

Кто и когда изобрел трансформатор, имеет ли он одного «прародителя»?

Знатоки физики в ответе на данный вопрос могут разойтись во мнении, придерживаясь разных точек зрения, доказывая больший и меньший вклад европейских или отечественных ученых в создание трансформатора. Обязательно, многие упомянут Майкла Фарадея, которому приписывают открытие и трактовку электромагнитной индукции, которая проявляется при функционировании электротрансформатора. Еще в 1831 году Фарадею и Генри удалось создать прибор, имеющий схожие свойства с трансформатором, но при этом он еще не был способен менять ток и напряжение, иными словами в функционале отсутствовала возможность трансформировать переменный импульс тока.

Но самое главное, не надо забывать о важной исторической дате — 30 ноября 1876 года. Этот день считается Днем рождения трансформатора. А оформил патент на прогрессивное изобретение Павел Николаевич Яблочков. В 19 веке оборудование было простым, основывалось на простых конструктивных особенностях, когда использовался специальный стержень, а на него накладывались специальные обмотки. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник, а вот агрегаты с замкнутым сердечником появились чуть позже. А как же в современном мире? Как выполняется расшифровка работы трансформатора?

Главный принцип действия и важное устройство трансформатора

Взаимная индукция. Именно этот физический принцип лег в основу действия трансформатора. Он проявляется в слаженной работе первичной обмотки, которая по стандартной схеме подключена к источнику переменного тока агрегата. В системе беспрерывно протекает переменный ток, который провоцирует формирование магнитопотока в трансформаторе. Далее по цепочке действий уже начинает функционировать появившийся в системе магнитный поток. Он пронизывает витки вторичной внутренней обмотки, описываемого в статье агрегата, как следствие, начинает индуктировать, то есть вызывать электродвижущую силу. В технической литературе данная сила чаще всего обозначается аббревиатурой – ЭДС. А если представить наглядную ситуацию, что вторичная, имеющаяся в наличии, обмотка уже имеет контакт с каким-либо приемником энергии, например, светильником, лампой накаливания, то начинается подача тока к имеющемуся источнику.
Таким образом, обобщая выше обозначенное, можно утверждать, что электроэнергия происходит процесс трансформации в агрегате, стартуя из первичной сети во вторичную. В системе присутствует напряжение, которое импонирует приемнику энергии и специально рассчитано для эксплуатации в данной системе.

И если подробно разбирать вопрос, что такое трансформатор, то обязательно надо упомянуть наличие в агрегате стального магнитопровода, при помощи которого улучшается связь между первичной и вторичной обмотками. При этом все названные элементы изолированы друг от друга.

Что такое обмотка в трансформаторе: основные и краткие определения

Первичная обмотка является частью сети источника электрической энергии, включенной в созданную систему.

Вторичная обмотка – это часть системы, от которой продуцируемая энергия передается к приемнику.

От разницы напряжения в первичных и, соответственно, вторичных обмоток всецело зависит классификация, по которой трансформаторы подразделяются на понижающие и повышающие. Соответственно, если первичная обмотка «слабее» вторичной, то тогда агрегат выполняет функцию повышения, наоборот, когда первичный элемент доминирует, то трансформатор работает на понижение импульса.

ВАЖНО ПОНИМАТЬ! Любой трансформатор способен выполнять попеременно и первую, и вторую функцию по понижению или повышению напряжения. И от того как они налажены, определяется сфера их применения. Обычно, повышающие трансформаторы нужны в таких системах, где электроэнергия раздается на большие расстояния, обслуживает достаточно широкое количество разнообразных объектов. А понижающие трансформаторы нужны на этапе, когда идет распределение импульса между потребителями.

Еще определяют следующие виды узкоспециализированных обмоток, также обозначенных в теле данной статьи.

Во-первых, обмотка высшего напряжения. Она имеет общепринятое обозначение ВН, да и название говорит само за себя, то есть данной обмотке свойственно высшее напряжение.

Во-вторых, на противовес существует и обмотка низшего напряжения. По аналогии она также обозначается аббревиатурой – НН, и отличается тем, что обмотка функционирует в состоянии низкого напряжения.

А изучая техническую литературу, также можете задаться вопросом, из чего состоит трансформатор трехобмоточный. Оказывается, что у такой категории агрегатов имеются обмотки не только с достаточно высоким и, соответственно, низким напряжением, но и средним. Уточним обозначение аббревиатурой данной обмотки – СН. И это означает, что магнитопровод трехобмоточного трансформатора состоит из трех изолированных обязательно друг от друга обмоток. От одной из них трансформатор «питается», вместе с этим продуцирует два вида напряжения, которые способны электроэнергией две различные группы приемников.

Как выглядит обмотка трансформатора. Определим ее основные технические особенности

Обычно обмотка трансформатора имеет форму цилиндра. Основной материл изготовления – круглый медный изолированный провод или же медная шина прямоугольного сечения. Второй вариант используется, если оборудование рассчитано на работу с большим током.

И вот к избранному магнитопроводу цилиндрической формы плотно примыкает обмотка низкого, как положено по инструкции, напряжения. Изоляция обязательно используется. Ею является специальная прослойка, которая отделяет основной стержень от обмотки НН. Аналогичная изолирующая прокладка укладывается и между обмотками низкого, а также высокого напряжения.

Режимы работы трансформатора и его номинальные данные. Какую информацию надо знать об оборудовании

Каждый трансформатор имеет свой «паспорт». Он представлен в виде металлической таблички, прикрепленной на корпусе агрегата. Данный щиток монтирован на видном месте, поэтому не надо будет тратить время на его поиск. Вся информация нанесена методом гравировки, травлением или выбиванием, чтобы важная информация сохранилась на века. А что можно узнать по паспарту трансформатор тока? Во-первых, первоначально можно обратить внимание на марку завода-производителя, дату выпуска, чтобы оценить степень износа оборудования и его гарантийное использование. Во-вторых, всегда набивается заводской номер, как главный символ регистрации продукта и доказательство его оригинальности.

Чаще всего потребителей на информационном щитке интересуют три важных параметра:

• Тип и обозначение трансформатора.
• Номинальная мощность и напряжение.
• Число фаз.

Таким образом, монтированный на корпусе металлический щиток дает подробную информацию об оборудовании, просто ее надо профессионально считывать и применять трансформатор напряжения по назначению, учитывая все особенности вновь создаваемого энергетического проекта. Для многих специалистов важно знать мощность каждой обмотки (а эта информация также указывается на щитке), чтобы выполнить правильно подключение и осознать потенциал оборудования. На период монтажа часто используется информация с «металлического паспорта», потому что там обязательно обозначена схема соединения обмоток или катушек трансформатора, напряжение короткого замыкания, выраженного в процентах. Кому-то важно бывает уточнить род установки, а она может быть внутренней или наружной. И все это обозначается на шильдике оборудования. Рекомендуется на него обращать внимание при выборе товара и его дальнейшем монтаже.

Что такое современные трансформаторы, и какие они имеют базовые принципы действия

Когда пришло понимание основных комплектующих агрегата, стоит найти ответ вопрос, на каких базовых принципах работают трансформаторы в электротехнике. Их не так много, обычно, они сводятся к двум основным правилам.

ПРИНЦИП ПЕРВЫЙ. Электрический ток агрегата меняется в установленном временном промежутке и способствует изменению магнитного поля, то есть состояние трансформатора можно охарактеризовать, как электромагнетизм.

ПРИНЦИП ВТОРОЙ. В агрегате происходит изменение магнитопотока. И как только он проходит через обмотку, в системе формируется электродвижущая сила или сокращенно ЭДС. В физическом плане в трансформаторе происходит электромагнитная индукция, о которой уже несколько раз упоминалось в этой статье.

Какие виды трансформаторов существуют, и чем объясняется их разнообразие?

1. Силовые. Их основное назначение – понижать напряжение в магистрали, на выход выдавать привычные многим показатели в 220 В. Обычно к ним относят трехфазные и многофазные трансформаторы.
2. Трансформаторы тока. Название четко определяет функционал агрегата, отвечающий за регулировку тока в сети.
3. Трансформаторы напряжения. У оборудования аналогичная задача, да только этот тип отвечает за появляющееся в сети напряжение, контроль его положенных показателей.
4. Сварочные. Основная сфера применения – строительные и ремонтные работы, когда появляется необходимость разделять сварочные и силовые сети и подавать нужную степень напряжения, чтобы безопасно работать со сварочным оборудованием.
5. Импульсные или сигнальные трансформаторы предназначены для передачи, формирования, предполагаемого преобразования и запоминания импульсных сигналов.
6. Согласующие сигнальные агрегаты. Режим трансформатора предусматривает согласование различных полных сопротивлений электрических цепей при преобразовании и передаче электрических сигналов.

По наличию фаз в устройстве трансформатора и принципов их работы определяют в технической литературе виды и назначение того или иного агрегата. А именно: однофазные, трехфазные.

Что такое вихревые токи, названные в честь французского ученого Фуко и чем они опасны для любых видов трансформаторов

Основным материалом, применимым в конструкции трансформаторов, является металл, а значит, надо учитывать его физические и химические свойства. Отмечено учеными, что при электромагнитной индукции в металлической, а значит, проводящей среде, меняется магнитный поток, и появляются вихревые токи Фуко. Они являются следствием нагревания металла. А к чему они приводят? – К потере энергии в магнитопроводе, что кончено же, снижает потенциал трансформатора. Потери объясняются параметрами и материалом сердечника.

Таким образом, трансформаторы относят к статическим электромагнитным устройствам, без которых трудно представить преобразование энергии, адаптацию импульсов к тому или иному источнику или оборудованию. При работе надо всегда учитывать тип и назначение агрегата, правильно оценивать информацию с «паспорта» изделия.

Что такое трансформатор напряжения?

Главной транспортной системой электроэнергии являются высоковольтные сети. Именно от них электричество поступает к коммунальным службам, на производства и в жилые дома. Однако конечные потребители не используют электроэнергию с высоким напряжением в чистом виде. Большинство энергоснабжающих систем нуждается в понижении напряжения до определенного уровня. Именно эта функция возлагается на трансформатор напряжения.

Свое применение трансформаторы напряжения нашли в таких отраслях как жилищная сфера и коммунальное хозяйство, системы освещения и сигнализации. Без трансформаторов напряжения не обходится ни одно производство, где для питания станочного оборудования и других электротехнических устройств требуется стабильное пониженное напряжение. В частности, понижающий трансформатор незаменим в тяжелой промышленности, металлургии, на предприятиях нефтеперерабатывающей и химической отрасли, в медицинских и научных лабораториях, в системах измерения и контроля. Суда, сухогрузы, плавсооружения и другие транспортные средства также используют трансформаторы напряжения. В общем, для работы практически любого промышленного, коммунального и прочего оборудования необходим понижающий трансформатор.

Принцип работы

Суть работы трансформатора напряжения достаточно проста и заключается в том, чтобы преобразовывать высоковольтное напряжение до стандартного значения. С этой целью электрический ток с высоковольтных проводов подается на первичную обмотку с большим числом витков. А выходное напряжение, т.е. уже пониженное до нужного значения, берется с одной или нескольких вторичных обмоток. Между собой обмотки соединены специальным магнитопроводом. В соответствие с правилами безопасности один из выходов вторичной обмотки обязательно должен быть заземлен.

Основные параметры

Любой трансформатор напряжения имеет строго определенные параметры. Главными из них являются напряжение первичной и вторичной обмотки, либо основной вторичной обмотки, если таковых несколько. Не менее существенным можно считать номинальную и максимальную мощность трансформатора. Также к числу основных параметров относится напряжение короткого замыкания, которое указывается в процентах. Если понижающий трансформатор предназначен для измерений, то в дополнение к основных параметрам он характеризуется классом точности в диапазоне значений от 0,1 до 3,0. А защитные трансформаторы напряжения, используемые в системах автоматики и сигнализации, соответствуют классу точности 3P или 6P.

Конструкция

По конструкции данные устройства можно разделить на трехфазный и однофазный трансформатор. Трехфазные модели предназначены, как правило, для электропитания силового промышленного оборудования и станков. Однофазный трансформатор имеет более широкую сферу применения, он может быть использован для контрольно-измерительных, сварочных, строительных, коммунальных и бытовых нужд, а также для целого ряда других сфер.

Конструкция трансформатора различается и по числу обмоток. Так, можно выделить одно-, двух-, трех- и многообмоточные трансформаторы. Наличие нескольких вторичных обмоток позволяет использовать понижающий трансформатор для работы сразу нескольких видов потребителей. Например, для одновременного электропитания инструмента (220В и 110В), низковольтных осветительных приборов (24В), систем автоматики и сигнализации (12В).

По виду используемого охладителя трансформатор напряжения может быть в сухом или масляном исполнении. Сухая система охлаждения предназначена для энергосистем с напряжением до тысячи вольт. Если в масляных конструкциях для изоляции и охлаждения обмоток с магнитопроводом служит трансформаторное масло, то для изоляции в сухих трансформаторах используют электрокартон. Зато понижающий трансформатор с сухой системой охлаждения более прост в эксплуатации, обслуживании и ремонте.

В зависимости от назначения можно выделить измерительные, силовые, импульсные трансформаторы, а также более специфические — автотрансформаторы и пиковые трансформаторы напряжения. Одной из разновидностей силовых трансформаторов является регулируемый трансформатор. Особенность его конструкции заключается в том, что обмотки состоят из нескольких катушек с одинаковым числом витков. Благодаря этому регулируемый трансформатор позволяет изменять выходную мощность равными частями в пределах от номинального до максимального напряжения.

Что такое трансформатор? — Страна Каролины

Вы когда-нибудь задумывались, что это за серые металлические цилиндры на опорах? Как насчет тех зеленых металлических ящиков, которые вы видите на земле в некоторых районах? Они трансформеры. Это оборудование преобразует электричество в напряжение, безопасное для использования в домах и на предприятиях. Как они работают?

• На электростанции выработка электроэнергии генераторами повышается трансформаторами до очень высокого напряжения, часто до 350 000 или 500 000 вольт.Высокое напряжение помогает передавать электроэнергию по линиям электропередачи на большие расстояния.
• Линии электропередачи подключаются к соседним подстанциям, которые содержат трансформаторы и другое управляющее оборудование. Здесь трансформаторы понижают напряжение до более безопасного уровня для распределительных линий электропередачи. В зависимости от расстояния до самого дальнего обслуживаемого элемента напряжения распределения могут находиться в диапазоне от 12 500 до 34 000 вольт.
• Ближайшие трансформаторы снова отключают электричество для подачи в ваш дом на 240 вольт.
• Независимо от формы и размера трансформатора, все они работают одинаково. У них есть две стороны, сторона высокого напряжения и сторона низкого напряжения. При нормальной работе электричество поступает в трансформатор со стороны высокого напряжения, где оно попадает в катушку с проводом, обычно намотанную на железный сердечник. Каждая катушка имеет разное количество витков. Чем больше количество витков, тем выше напряжение. Катушка на высокой стороне будет иметь больше витков, чем катушка на низкой стороне. В результате напряжение на стороне низкого напряжения меньше.
• Трансформаторы можно встретить повсюду в нашей повседневной жизни. Лучшим примером является зарядное устройство, которое поставляется со всеми сотовыми телефонами и многими другими электрическими устройствами. Эти маленькие родственники сетевых трансформаторов в основном выполняют ту же функцию. Зарядка сотового телефона напряжением 120 вольт мгновенно сожжет его. Итак, зарядное устройство преобразует напряжение в более приемлемые 5 вольт или около того.

Щелкните изображение выше, чтобы проследить путь электричества через трансформаторы.

Что такое электрический трансформатор? — Прайс Электрик

Электрические трансформаторы присутствуют во многих местах вашего дома, вашего района и вашего сообщества.Они помогают контролировать количество проходящего через них электричества, обеспечивая безопасную передачу электричества.

Проще говоря, это машины, передающие электричество из одной цепи в другую. Он «преобразует» уровень напряжения без изменения частоты.

В Соединенных Штатах электрические трансформаторы предназначены для использования источника переменного тока (AC), который поступает от угольной, газовой, ветровой, солнечной или другой электростанции, ближайшей к вашему дому.Поскольку напряжение меняется, на колебания напряжения питания влияет колебание тока. Без трансформаторов увеличение тока привело бы к увеличению напряжения и нанесло бы значительный ущерб вашим приборам и электронике.

Трансформаторы

помогают повысить безопасность и эффективность энергосистем. Повышая и понижая уровни напряжения по мере необходимости, они следят за тем, чтобы ваш дом не был перегружен электричеством и что в вашем районе все еще достаточно электроэнергии для бесперебойной работы.

Трансформаторы

находят широкое применение в жилых и промышленных помещениях, и, что наиболее важно, они играют важную роль в распределении энергии на большие расстояния.

Фото Хорхе Сальвадора на Unsplash

Что входит в электрический трансформатор

Каждый электрический трансформатор имеет магнитный сердечник. Это стопка листов многослойной стали с воздушным зазором между ними.

Электрический трансформатор также имеет первичную и вторичную обмотки.

Первичная обмотка подключается к источнику электричества, откуда первоначально создается магнитный поток. Этот поток необходим для передачи электричества. Эти катушки изолированы друг от друга.

Основной поток наводится в первичной обмотке. Оттуда он проходит к магнитному сердечнику и ретранслируется на вторичную обмотку трансформатора через путь с низким сопротивлением.

Это реле создает магнитную цепь, которая замыкает магнитный поток, а внутри сердечника размещается путь с низким сопротивлением, чтобы максимизировать потокосцепление.Вторичная обмотка помогает завершить движение.

Как работают трансформаторы?

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

Трансформатор связывает две цепи общим магнитным потоком. Эти две цепи или обмотки (поскольку они часто представляют собой медную проволоку, намотанную на сердечник) обычно называют первичной и вторичной в зависимости от их роли в процессе.

Эти обмотки имеют ламинированный магнитный сердечник. Взаимная индукция (то есть изменение поля при движении электронов), которая имеет место между этими цепями, помогает передавать электричество из одной точки в другую.

В зависимости от величины связанного магнитного потока между первичной и вторичной обмотками будут разные скорости изменения. Эти ставки регулируются путем изменения материалов, используемых для их соединения. Эти материалы могут ускорить или замедлить обмен электронами, в зависимости от потребностей проекта.

Переменное напряжение на обеих обмотках индуцирует электромагнитный поток (ЭДС) в первичной и вторичной обмотках. ЭДС во вторичной обмотке вызывает ток, известный как ток нагрузки, если к вторичной части подключена нагрузка.

What is Transformer, Working, Basic, Application

Что такое трансформатор:

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более обмоток, соединенных общим магнитным полем.

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Одна из этих обмоток называется первичной обмоткой, а другая — вторичной.

Первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения, создается переменный поток, амплитуда которого зависит от первичного напряжения и количества витков.

Взаимная индуктивность трансформатора / Изображение Кредиты: BillC

Как правило, в трансформаторе вы должны знать некоторые важные обозначения:

Первичное напряжение трансформатора

В первичной обмотке Эта магнитная связь с вторичной обмоткой индуцирует в ней напряжение, значение которого зависит от амплитуды магнитного потока и количества витков вторичной обмотки.Индуцированное напряжение во вторичной обмотке E _с составляет

.

, где N _{, p} , число витков вторичной обмотки.

Сравните уравнение 1 и 2

Уравнение номер 3 — это базовый коэффициент преобразования напряжения. Вы можете получить любой уровень напряжения на вторичной стороне, изменив его с помощью подходящего числа оборотов.

Следует понимать, что трансформатор — это не устройство преобразования энергии, а устройство, которое преобразует электрическую энергию из одной или нескольких первичных цепей переменного тока в одну или несколько a.c. схемы с измененными значениями напряжения и тока.

Из уравнений 3 и 4

Основная причина широкого использования систем переменного тока связана с трансформаторами.

Это связано с тем, что трансформаторы позволяют передавать мощность от наиболее экономичной передачи напряжения генератора (что достигается передачей высокого напряжения) и использовать мощность при наиболее подходящем напряжении, требуемом для различных приложений.

Примечание: Трансформатор не работает с постоянным током.Также мы не должны подавать на трансформатор постоянное напряжение.

В настоящее время большая часть электроэнергии для промышленных и коммунальных целей вырабатывается крупными гидроэлектростанциями и паровыми электростанциями в виде трехфазного переменного тока. на частоте 50 Гц.

Напряжение генераторов, установленных на электростанциях, обычно колеблется от 6,6 кВ до 22 кВ.

Для передачи энергии на большие расстояния напряжение генераторов должно быть увеличено в зависимости от количества энергии и расстояния, чтобы уменьшить потери при передаче и повлиять на экономию.

С другой стороны, напряжение снижается на распределительных подстанциях до 3,3 кВ, 6,6 кВ и 11 кВ в сельских, городских и промышленных районах.

В конечном итоге, напряжение, используемое в промышленных и бытовых помещениях, должно быть понижено до 433 В (трехфазное) или 230 В (однофазное). Повышение и понижение переменного тока. напряжение питания осуществляется трансформаторами.

Таким образом, в отношении этого применения трансформаторы могут быть классифицированы как

.

(а) Повышающие трансформаторы-трансформаторы, повышающие напряжение,

(б) Понижающие трансформаторы-трансформаторы понижающие напряжение

Повышение и понижение обычно достигается за счет изменения передаточного отношения устройства.

Первичное число витков> вторичное число витков => Понижающий трансформатор
[wp_ad_camp_1]

Вторичное количество витков> Первичное количество витков => Понижающий трансформатор

Однако, в принципе, каждый трансформатор может использоваться как повышающий, так и понижающий трансформатор, поскольку это обратимое устройство. в зависимости от номинальной мощности. Чем выше номинальная мощность трансформатора, тем выше КПД. Силовые трансформаторы имеют чрезвычайно высокий КПД от 95 до 99.5 процентов.

Что такое трансформатор и как он работает?

Трансформатор тока — это устройство, которое «преобразует» или «понижает» ток на входе «первичной обмотки» в переменный ток в равной пропорции на «вторичной обмотке» или на выходе. Таким образом, трансформаторы тока могут преобразовывать потенциально опасный ток в более управляемый и с которым легче работать. Поскольку выходной ток пропорционален входному, он идеально подходит для мониторинга мощности, управления устройствами и т. Д.потому что мы можем узнать фактический ток в первичном проводе, измерив соответствующий ток на вторичном выходе.

Истинные трансформаторы тока являются пассивными устройствами, что означает, что они не требуют внешнего питания. Скорее, они используют электромагнитные принципы для работы. Более конкретно, они обычно содержат многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями. Далее на ламинированный сердечник наматывается проволока. Количество обмоток или «витков» обратно пропорционально желаемому току вторичной обмотки, что выражается следующим уравнением:

(вторичный ток) = (первичный ток) * (количество витков на первичном проводе / количество витков на вторичном проводе) .Мы сокращаем это как Is = Ip * (Np / Ns)

В большинстве ситуаций с трансформаторами тока для контроля мощности количество витков первичного проводника = 1, то есть провод просто пропускается через центральное отверстие трансформатора, поэтому в этой ситуации мы получаем:

Is = Ip * (1 / Ns) или Is = Ip / Ns .

Самый распространенный «истинный» трансформатор тока, используемый для контроля и управления мощностью, имеет выход переменного тока 5 Ампер, но также существуют переменные токи 1 Ампер.При этом многие датчики тока, используемые сегодня, используют большое количество обмоток, что приводит к очень низкому выходному току. Многие отрасли предпочитают этот тип продукции, потому что с ним легче работать. Вместо этого они часто добавляют во вторичную обмотку «нагрузочный» резистор для создания напряжения. Напряжение определяется этим уравнением:

Напряжение = ток * сопротивление, сокращенно В = I * R

Используя эту формулу, давайте придумаем гипотетический датчик тока.Допустим, мы хотим получить 333 мВ, когда 1000 ампер «ощущаются» на первичном проводе, который в нашем сценарии будет шиной, проходящей через центр. Если датчик тока имеет 7500 витков, мы ожидаем 1000/7500 ампер или 133 мА тока при отсутствии нагрузочного резистора. Но в нашем случае нам нужно 333 мВ на выходе, поэтому мы можем разделить 333 мВ / 133 мА (или 0,333 В / 0,133 А) и обнаружим, что необходимый нагрузочный резистор должен быть 2,5 Ом. После такой нагрузки мы можем игнорировать выходную силу тока (в конце концов, она довольно мала) и считать это устройством «выходного напряжения».Поскольку токовый выход представляет собой переменный ток (AC), выходное напряжение также является переменным, сокращенно Vac.

Трансформаторы тока с выходом 1 А или 5 А нельзя оставлять разомкнутыми или эксплуатировать без нагрузки, когда ток течет по первичному проводнику. Вместо этого следует закоротить клеммы вторичной обмотки, чтобы избежать поражения электрическим током. Именно для этой цели существует устройство, называемое закорачивающим блоком. При установке трансформатора тока на 1 А или 5 А необходимо сначала закоротить вторичные выводы (обычно через упомянутую перемычку), а после того, как вторичные выводы подключены к их нагрузке, короткое замыкание (закорачивающая блокировка) удаляется.

Датчики тока с выходом 333 мВ не имеют этого риска, потому что выходной ток очень низкий.

Датчики тока, изменяющие тип выхода, называются преобразователями тока. Гипотетический датчик тока, описанный ранее, точнее всего называть преобразователем тока, но их часто называют просто трансформаторами тока, потому что они работают с использованием тех же основных принципов, что и трансформаторы тока.

Конструкция и использование трансформаторов — Что происходит внутри электрогенератора? — Высшее — OCR 21C — Редакция GCSE Physics (Single Science) — OCR 21st Century

Трансформатор — это устройство, которое может изменять разность потенциалов или напряжение переменного тока (переменного тока):

• повышающий трансформатор увеличивает разность потенциалов
• понижающий трансформатор уменьшает разность потенциалов

Конструкция трансформатора

Базовый трансформатор состоит из двух витков провода; первичная катушка от входа переменного тока и вторичная катушка, ведущая к выходу переменного тока.Катушки электрически не связаны. Вместо этого они намотаны на железный сердечник. Он легко намагничивается и может переносить магнитные поля от первичной катушки ко вторичной катушке.

Компоненты трансформатора

Когда трансформатор работает:

1. первичная разность потенциалов управляет переменным током через первичную катушку
2. ток первичной катушки создает магнитное поле, которое изменяется при изменении тока
3. железный сердечник увеличивается сила магнитного поля
4. изменяющееся магнитное поле индуцирует изменяющуюся разность потенциалов (напряжение) во вторичной катушке
5. индуцированная разность потенциалов создает переменный ток во внешней цепи

Трансформаторы могут работать только с переменным током.

Что такое трансформатор? Обсудить работу трансформатора? Объясните потери энергии в трансформаторе

Что такое трансформатор? Обсудите работу трансформатора, дав необходимую теорию. Укажите различные причины потери мощности в трансформаторе и метод минимизации этих потерь.

Трансформатор — это пассивный компонент, который передает электрическую энергию от одной электрической цепи к другой или нескольким схемам. Переменный ток в любой катушке трансформатора создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора, который индуцирует переменную электродвижущую силу на любых других катушках, намотанных вокруг того же сердечника.Электрическая энергия может передаваться между отдельными катушками без металлического (проводящего) соединения между двумя цепями. Закон индукции Фарадея, открытый в 1831 году, описывает эффект наведенного напряжения в любой катушке из-за изменения магнитного потока, окружающего катушку.

Различные типы трансформаторов

Различные типы трансформаторов можно классифицировать по различным критериям, таким как функция, сердечник и т. Д.

Классификация по функциям:

1.Повышающий трансформатор

2. Понижающий трансформатор

Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор — это трансформатор, в котором первичное напряжение катушки меньше вторичного напряжения. Повышающий трансформатор может использоваться для увеличения напряжения в цепи. Он используется в гибких системах передачи переменного тока или FACTS от SVC.

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор используется для понижения напряжения. Тип трансформатора, в котором первичное напряжение катушки больше, чем вторичное, называется понижающим трансформатором.В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор для понижения опасно высокого напряжения до более безопасного низкого напряжения.

Отношение числа витков на каждой катушке, называемое соотношением витков, определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на первичной (входной) катушке, которая подключена к источнику питания высокого напряжения, и небольшое количество витков на вторичной (выходной) катушке, чтобы обеспечить низкое выходное напряжение.

ОТНОШЕНИЕ ОБОРОТОВ = (Vp / Vs) = (Np / Ns)

• Где,
• Vp = первичное (входное) напряжение
• Vs = вторичное (выходное) напряжение
• Np = количество витков на первичной катушке
• Нс = количество витков вторичной катушки
• Ip = первичный (входной) ток
• Is = вторичный (выходной) ток.

Классификация по сердечнику

1. Тип сердечника

2. Тип оболочки

Трансформатор с сердечником

В трансформаторе этого типа обмотки отводятся на значительную часть цепи в сердечнике тип трансформатора. Используются катушки фасонно-намотанные и цилиндрические на сердечнике. Имеет одиночный магнитопровод.

Трансформатор с сердечником

В трансформаторе с сердечником катушки намотаны спиральными слоями с различными слоями, изолированными друг от друга такими материалами, как слюда.Сердечник имеет два прямоугольных плеча, а катушки размещены на обоих плечах сердечника.

Трансформатор кожухового типа

Трансформатор кожухового типа — самый популярный и эффективный тип трансформаторов. Трансформатор корпусного типа имеет двойную магнитную цепь. Сердечник имеет три плеча, и обе обмотки размещены на центральных плечах. Сердечник охватывает большую часть обмотки. Обычно многослойные дисковые и многослойные змеевики используются в корпусе типа.

Трансформатор типа оболочки

Каждая катушка высокого напряжения находится между двумя катушками низкого напряжения, а катушки низкого напряжения находятся ближе всего к верхней и нижней части ярм.Корпусная конструкция наиболее предпочтительна для работы при очень высоком напряжении трансформатора.

В трансформаторе кожухового типа нет естественного охлаждения, так как обмотка кожухового типа окружена самим сердечником. Для лучшего обслуживания необходимо снять большое количество обмоток.

Другие типы трансформаторов

Типы трансформаторов различаются по способу размещения первичной и вторичной обмоток вокруг многослойного стального сердечника трансформатора:

В зависимости от обмотки трансформатор может быть трех типов

1. Двухобмоточный трансформатор (обычный тип)
2. Однообмоточный (автоматический)
3. Трехобмоточный (силовой трансформатор)

По расположению катушек трансформаторы классифицируются как:

1. Цилиндрические типы
2. Дисковый тип

В зависимости от использования трансформатор может быть трех типов

1. Силовой трансформатор
2. Распределительный трансформатор
3. Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор

можно разделить на два типа:

18
:
18
трансформатор
1. Трансформатор потенциала

Работа трансформатора

Давайте теперь перейдем к нашему основному требованию: как работают трансформаторы? Трансформатор в основном работает по принципу взаимной индуктивности двух цепей, связанных общим магнитным потоком.Трансформатор в основном используется для преобразования электрической энергии.

Работа трансформатора




Трансформаторы состоят из типов проводящих катушек, таких как первичная обмотка и вторичная обмотка.

Входная катушка называется первичной обмоткой, а выходная катушка — вторичной обмоткой трансформатора.

Нет электрического соединения между двумя катушками; вместо этого они связаны переменным магнитным полем, созданным в сердечнике трансформатора из мягкого железа.Две линии в середине символа схемы представляют сердечник. Трансформаторы расходуют очень мало энергии, поэтому выходная мощность почти равна входящей мощности.

Первичная и вторичная катушки обладают высокими взаимными индуктивностями. Если одна из катушек подключена к источнику переменного напряжения, то в ламинированном сердечнике образуется переменный магнитный поток.

Этот поток соединяется с другой катушкой, и возникает электромагнитная сила согласно закону электромагнитной индукции Фарадея.

e = M di / dt

• Где
  e индуцированная ЭДС
  M — взаимная индуктивность

Если вторая катушка замкнута, то ток в катушке передается от первичной катушки трансформатора ко вторичной катушке.

Идеальное уравнение мощности трансформатора

Пока мы сосредоточены на нашем вопросе о том, как работают трансформаторы, основное, что нам нужно знать, это идеальное уравнение мощности трансформатора.

Уравнение идеальной мощности трансформатора




Если вторичная катушка присоединена к нагрузке, которая позволяет току течь в цепи, электрическая мощность передается из первичной цепи во вторичную цепь .

В идеале трансформатор должен работать безупречно; вся поступающая энергия преобразуется из первичного контура в магнитное поле и во вторичный контур. Если это условие выполняется, входящая электрическая мощность должна равняться выходной мощности:

Уравнение идеального трансформатора

Трансформаторы обычно имеют высокий КПД, поэтому эта формула является разумным приближением.

Если напряжение увеличивается, то ток уменьшается во столько же раз.Импеданс в одной цепи преобразуется в квадрат отношения витков.

Например, если импеданс Zs присоединен к клеммам вторичной катушки, для первичной цепи кажется, что импеданс составляет (Np / Ns) 2 Zs. Это соотношение является обратным, так что импеданс Zp первичной цепи кажется вторичным равным (Ns / Np) 2Zp.

Мы надеемся, что эта статья была краткой, но точно информативной о том, как работают трансформаторы. Вот простой, но важный вопрос для читателей — как выбрать трансформатор для проектирования блока питания.

Причины потери мощности в трансформаторе

Несмотря на то, что трансформаторы являются очень компетентными устройствами, по какой-то причине в них случаются небольшие потери энергии.

(1) Гистерезисные потери

Повторяющееся намагничивание и размагничивание железного сердечника, вызванное переменным входным током, вызывает потерю энергии, называемую гистерезисными потерями. Повторяющийся процесс намагничивания сердечника расходует энергию, и эта энергия проявляется в виде тепла. Эти потери можно минимизировать, используя сердечник из материала, имеющего наименьшие гистерезисные потери.Вырабатываемое тепло может быть сведено к минимуму за счет использования магнитного материала с низкими гистерезисными потерями. Такие сплавы, как муметалл и кремнистая сталь, используются для уменьшения потерь на гистерезис.

(2) Потери в меди

Ток, протекающий через первичную и вторичную обмотки, приводит к эффекту джоулева нагрева. Следовательно, некоторая энергия теряется в виде тепла. Чтобы свести к минимуму эти потери, используются толстые провода со значительно низким сопротивлением.

(3) Потери на вихревые токи (потери в железе)

Наведенные токи циркулируют в сердечнике и вызывают его резистивный нагрев.Изменяющийся магнитный поток создает в сердечнике вихревой ток. Это приводит к потере энергии в виде тепла. Эти потери сводятся к минимуму за счет использования многослойного сердечника из сплава стали. Вихревые токи вызывают потерю тепла. Однако потери тепла можно уменьшить, если сердцевина будет ламинирована. Потери энергии могут быть минимизированы за счет ламинирования сердечника, то есть использования тонких листов пластин из мягкого железа, изолированных друг от друга.

(4) Потери магнитного потока

Поток, создаваемый в первичной катушке, не полностью связан с вторичной катушкой из-за утечки.Это приводит к потере энергии. Эти потери можно свести к минимуму, если использовать сердечник оболочечного типа. Когда часть магнитного потока первичной катушки не достигает вторичной катушки, это называется утечкой магнитного потока.

(5) Сопротивление обмоток

Ток, протекающий через обмотки, вызывает резистивный нагрев проводников. Медный провод с низким сопротивлением, используемый для обмоток, по-прежнему имеет сопротивление и тем самым способствует тепловым потерям. Потери энергии через сопротивление можно минимизировать, используя более толстые медные провода.

(6) Механические потери

Переменное магнитное поле вызывает колебания электромагнитных сил между витками проволоки, сердечником и любыми ближайшими металлическими конструкциями, вызывая вибрации и шум, которые потребляют энергию.

В дополнение к вышеуказанным потерям из-за вибрации сердечника возникает звук, который вызывает потерю энергии. Производители разрабатывают методы, которые оптимизируют эти потери на основе ожидаемой нагрузки.

Несмотря на то, что трансформаторы являются очень эффективными машинами, они приводят к небольшим потерям энергии по четырем основным причинам:

• Сопротивление обмоток — медный кабель с низким сопротивлением, используемый для обмоток, остается стойким и, таким образом, приводит к тепловым потерям.
• Утечка магнитного потока — Если конструкция сердечника неудовлетворительна, то поток, создаваемый первичной обмоткой, не может быть полностью подключен ко вторичной обмотке. Это можно уменьшить, рассматривая ядро ​​типа оболочки.
• Потери на вихревые токи — Изменяющееся магнитное поле индуцирует не только токи вторичной обмотки, но и сами токи в железном сердечнике. В железном сердечнике эти токи текут небольшими кругами и называются вихревыми токами.
• Гистерезис — это происходит из-за повторяющегося намагничивания и размагничивания железного сердечника, вызванного переменным входным током.Это можно уменьшить, используя такие сплавы, как муметалл или кремнистая сталь.

Способ снижения потерь энергии в трансформаторе

• Для минимизации сопротивления обмоток используются толстые провода со значительно низким сопротивлением.
• Использование сердечника в оболочке снижает потери магнитного потока. Кроме того, звук издается в результате вибрации сердечника, что приводит к потере энергии.
• Потери на вихревые токи можно минимизировать за счет использования многослойного сердечника.
• Использование таких сплавов, как муметалл или кремнистая сталь, позволяет снизить гистерезисные потери.

Что такое трансформатор? »Наука ABC

Вы когда-нибудь видели длинные линии электропередач во время поездки по сельской местности. Эти линии питают наши дома и обычно рассчитаны на напряжение от 400 000 до 750 000 вольт. Вопрос в том, чем такое высокое напряжение полезно для наших бытовых приборов, которые обычно работают от 110 и 240 вольт! Если вы попытаетесь включить свой ноутбук или мобильный телефон непосредственно от одной из линий электропередачи, устройство сразу же перегорит, так где и как это высокое напряжение преобразуется в более низкое напряжение? Вот тут-то и появляется трансформатор, который играет свою ключевую роль.А теперь давайте сначала попробуем понять немного больше о высоковольтных энергосистемах, прежде чем мы перейдем к пониманию трансформатора.

Высоковольтные системы

Один логичный вопрос, который может возникнуть, — почему линии электропередачи не передают просто 125–240 вольт? Чтобы объяснить это, мы должны сначала понять, как ведет себя электричество, когда оно проходит определенное расстояние. Когда электричество течет по металлическому проводу, электроны несут с собой определенное количество энергии. Когда он проходит через провод, электроны теряют некоторое количество энергии, которую они несут, из-за того, что электрон испытывает сопротивление.Вот почему провода сильно нагреваются, когда через них проходит электричество. Получается, что чем выше напряжение электричества, которое вы используете, и чем ниже ток, тем меньше энергии тратится. Таким образом, электричество, поступающее с электростанций, передается по проводам под очень высоким напряжением для экономии энергии.

Трансформаторы издают немного другой звук жужжания в зависимости от того, работают ли они на частоте 50 или 60 Гц. (Фото: Flicker)

Однако есть и другая причина.В промышленном оборудовании есть машины большого размера, которые потребляют энергию в огромных количествах. Энергия, которую использует прибор, прямо пропорциональна потребляемому напряжению. Эти энергоемкие машины могут потреблять от 10 000 до 30 000 вольт. Малым предприятиям могут потребоваться источники питания только на 400 вольт или около того. Проще говоря, разные слои общества имеют разные потребности в энергопотреблении. Имеет смысл доставлять электроэнергию высокого напряжения с электростанции, а затем преобразовывать ее в более низкое напряжение, когда она достигает различных пунктов назначения.

Трансформатор

Трансформатор может быть статическим электрическим устройством, которое передает электрическую энергию между двумя или более цепями. Трансформатор также основан на очень фундаментальном законе электромагнетизма, а именно, что когда флуктуирующий электрический ток течет по проводу, он генерирует магнитный поток вокруг него. Сила плотности магнитного потока напрямую связана с величиной электрического тока. Следовательно, чем больше ток, тем сильнее магнитное поле.Есть интересное явление, связанное с поведением электричества. Когда магнитное поле индуцируется вокруг провода, оно генерирует электрический ток в проводе, поэтому, если мы поместим вторую катушку проволоки рядом с первой и отправим колеблющийся электрический ток в первую катушку, мы сможем создать электрический ток во втором проводе. Здесь мы пропустили электрический ток через пространство от одной катушки к другой. Это называется электромагнитной индукцией, поскольку ток в первой катушке вызывает (или «индуцирует») ток во второй катушке.

(Фото предоставлено Эвиатаром Бахом / Wikimedia Commons)

Чтобы сделать катушку из проволоки, мы просто скручиваем проволоку в витки. Если вторая катушка имеет такое же количество витков, что и первая катушка, электрический ток во второй катушке будет практически такого же размера, как и в первой катушке. Однако интересным аспектом трансформаторов является то, что если у нас больше или меньше витков во второй катушке, мы можем сделать вторичный ток и напряжение больше или меньше, чем первичный ток и напряжение.Важно понимать, что электрический ток должен быть непостоянным. Другими словами, когда речь идет о трансформаторах, электрический ток должен быть переменным (AC). Трансформаторы не работают с установившимся током или постоянным током (DC).

Повышающий и понижающий трансформаторы

Если вторая катушка имеет вдвое меньше витков, чем первая катушка, вторичное напряжение будет вдвое меньше первичного напряжения; если вторая катушка имеет одну десятую от числа витков, она имеет одну десятую напряжения.Обычно понижающий трансформатор имеет 1000 катушек в первичной обмотке и 100 катушек во вторичной обмотке. Это снизит напряжение в 10 раз, но в то же время умножит ток в 10 раз. Мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока. В трансформаторе вы можете видеть, что мощность во вторичной катушке теоретически такая же, как мощность в первичной катушке, но во всех практических, реальных настройках между первичной и вторичной обмотками наблюдается некоторая потеря мощности — некоторые Из-за утечки магнитного потока из сердечника часть энергии теряется из-за его нагрева и т. д.

Статьи по теме

Статьи по теме

В случае повышающего трансформатора вторичные обмотки содержат огромное количество витков по сравнению с первичными обмотками. Эти трансформаторы обычно имеют очень большой коэффициент трансформации. Соотношение витков можно определить как соотношение между количеством вторичных обмоток и количеством первичных обмоток.