Расчёт однофазного трансформатора
В статье исследуется однофазный трансформатор малой мощности. Приведен расчет основных его параметров
Ключевые слова: трансформатор, однофазный трансформатор малой мощности, ТММ.
Расчет однофазных трансформаторов малой мощности ведется, как правило, на допустимое превышение температуры. При этом не исключаются ограничения по напряжению короткого замыкания и току холостого хода, исходя из условий работы.
Исходными данными для расчёта трансформатора являются: назначение, условия работы и требуемый срок службы; напряжение и частота питающей сети, электрическая схема трансформатора; действующие напряжения вторичных обмоток; допустимые напряжения короткого замыкания или наличие тока холостого хода (при наличии ограничений по этим параметрам).
Наиболее простой и экономичной считается электрическая схема обмоток, указанная на рис. 1.
Рис. 1. Электрическая схема обмоток.
1) Расчёт габаритной мощности. Выбор типоразмера магнитопровода.
По таблице
Pг = P2 * (φ + 1) / 2φ.
P2 = U2 * I2.
КПД выбирается по графику на рис. 3 в зависимости от суммарной выходной мощности:
Рис. 3. Зависимости КПД трансформатора от суммарной выходной мощности.
Выбираем типоразмер магнитопровода ШЛ по таблице
2) Расчет числа витков первичной и вторичной обмоток
W1 = W0U1(1 – Uk/2).
W2 = W0U2(1 + Uk/2).
3) Сечение и диаметр i-й обмотки определяют по формулам
qi = Ii/ j; di = 1.13
и выбираются из таблицы
Список используемых источников
-
С.С. Букреев и др.: Источники вторичного электропитания. Под ред. Ю.И. Конева. – М.:Радио и связь, 1983
-
Проэктирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры / Л. А. Краус, Г. В. Гейман, М. М. Лапиров-Скобло, В. И. Тихонов – М.: Энергия, 1980.
-
Справочник по источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры.:Под ред. Г.С.Найвильта. – М.:Радио и связь, 1986
Упрощенный расчет однофазных трансформаторов
Типовая мощность трансформатора определяется соотношением
(38)
где ηтр — КПД трансформатора, который определяется по номограмме
на Рис.9. Следует заметить, что при определении η трансформатора по номограмме типовая мощность трансформатора получится завышенной, что положительно скажется на его режиме работы (температурном режиме нагруженного трансформатора), но несколько увеличит вес, так как придется взять более мощный и тяжелый магнитопровод.
По табл. 3 выбирают типоразмер магнитопровода со значением SТ не менее вычисленного по формуле.
Число витков каждой вторичной обмотки трансформатора определяют по
формуле:
(39)
где ΔU – относительное падение напряжения на обмотках;
Е(1) – число вольт на один виток обмотки трансформатора с магнитопроводом выбранного типоразмера.
Рис. 9
Зависимость КПД от мощности вторичных обмоток трансформатора
Параметры некоторых Ш-образных магнитопроводов
Таблица 3
Типоразмер магнитопровода | A, мм | H, мм | c, мм | h, мм | Sст, см2 | Sт, В∙А | E(1),В | DU | Jср, А/мм2 | G, кг |
УШ22×22 | 4.4 | 0.12 | 0.25 | 2.7 | 0.64 | |||||
УШ22×33 | 6.6 | 0.17 | 0.19 | 2.5 | 0.96 | |||||
УШ22×44 | 8.8 | 0.22 | 0.15 | 2.3 | 1.3 | |||||
УШ26×26 | 6.0 | 0.18 | 0.13 | 2.5 | 1.1 | |||||
УШ26×39 | 9.0 | 0.25 | 0.1 | 2.3 | 1.7 | |||||
УШ26×52 | 12.0 | 0.32 | 0.08 | 2.1 | 2.2 | |||||
УШ30×30 | 8.0 | 0.22 | 0.09 | 2.2 | 1.6 | |||||
УШ30×45 | 12.0 | 0.35 | 0.06 | 2.0 | 2.4 | |||||
УШ30×60 | 16.0 | 0.45 | 0.04 | 1.8 | 3.2 | |||||
УШ35×35 | 61.5 | 11.0 | 0.29 | 0.07 | 1.9 | 2.6 | ||||
УШ35×52 | 17.0 | 0.43 | 0.05 | 1.7 | 3.8 | |||||
УШ35×70 | 22.0 | 0.59 | 0.03 | 1.5 | 5.1 | |||||
УШ40×40 | 14.0 | 0.36 | 0.05 | 1.6 | 3.8 | |||||
УШ40×60 | 22.0 | 0.55 | 0.04 | 1.4 | 5.6 | |||||
УШ40×80 | 29.0 | 0.71 | 0.03 | 1.2 | 7.5 |
Число витков первичной обмотки
(40)
Максимальное расчетное значение тока первичной обмотки
(41)
По допустимому значению средней плотности тока
трансформатора с магнитопроводом выбранного типоразмера и по вычисленным значениям I1, I2 определяют диаметры проводов обмоток d1, d2
по номограмме, представленной на Рис. 10.
Рис. 10
Зависимость диаметра провода обмоток от тока I и средней
плотности тока Jcp
Диаметр проводов обмоток можно также определить расчетным путем:
(42)
где Jср — плотность тока в обмотках трансформатора.
Расчет коэффициента полезного действия
Коэффициентом полезного действия (КПД) источника питания
(43)
Активная мощность, поступающая из сети, теряется в трансформаторе
, в вентилях , в сглаживающем фильтре и в стабилизаторе .
Потери в трансформаторе определяются по формуле:
(44)
где ηтр — кпд трансформатора;
Sт — габаритная мощность трансформатора.
Потери в вентилях:
(45)
где IVD — средний ток в вентиле;
Uпр — прямое падение напряжения на вентиле;
N — число последовательно включенных вентилей выпрямителя.
Потери в сглаживающем емкостном фильтре можно не
учитывать.
Потери в стабилизаторе:
(46)
где
Uвх — напряжение на входе стабилизатора;
Iвх — входной ток стабилизатора;
Ud — напряжение в нагрузке.
Таким образом, КПД источника питания:
(47)
Составление принципиальной электрической схемы
По результатам расчетов и выбора типа элементов составляется принципиальная электрическая схема источника питания. В ней должны быть предусмотрены дополнительные элементы, с помощью которых производится отключение сетевого напряжения (
ВОРПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РГР
1. Структурная схема источника питания с трансформатором на входе. Назначение элементов схемы.
2. Нарисуйте схему однополупериодного однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?
3. Нарисуйте схему двухполупериодного однофазного выпрямителя с общим проводом с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?
4. Нарисуйте схему мостового однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение
такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?
5. Работа выпрямителя на емкостный фильтр. Временная диаграмма работы. Внешняя характеристика.
6. Нарисуйте схему выпрямителя с удвоением напряжения. Объясните работу схемы.
7. Для чего в источниках питания применяется стабилизатор напряжения? Приведите схему стабилизатора на стабилитроне и транзисторе.
8. Объясните порядок расчета стабилизатора на микросхеме.
9. Объясните порядок расчета стабилизатора на стабилитроне и транзисторе.
10. Для чего в источниках питания применяется сглаживающий фильтр? Что такое коэффициент сглаживания?
11. Упрощенный расчет однофазного трансформатора.
12. Как определить КПД источника питания?
13. Как выбрать тип диода для выпрямителя?
14. Как выбрать транзистор для стабилизатора?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. – М.: Транспорт, 1999. – 464 с.
2. Либерман Ф.Я. Электроника на железнодорожном транспорте: Учебное пособие для вузов ж.д.транспорта.- М.: Транспорт, 1987.- 288 с
3. Сидоров И.Н. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. Справочник.- М.: Радио и связь, 1985.- 276 с.
4. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры: Справочник.- М.: Радио и связь, 1994.- 320 с.
5. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник / А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А.Зайцев и др.; Под ред. Н.Н. Горюнова.- М.: Энергоиздат, 1982.- 744 с.
6. Диоды: Справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев.- М.: Радио и связь, 1990.- 656 с.
7. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник/А.А.Зайцев, А.И.Миркин, В.В. Мокряков и др.; Под ред. А.В. Голомедова — М.: Радио и связь, 1989.- 640 с.
8. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М.
Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др.; Под ред. Б.Л. Перельмана. — М.: Радио и связь, 1981.- 656 с.
9. Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К142, КР142.-Радио, 1990, №8, с.89-90; №9, с.73-74.
10. Булычев А.Л. и др. Аналоговые интегральные схемы: Справочник / А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко.- 2-е изд.-Минск: Беларусь, 1993.- 382 с.
11. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов и др.; Под ред. Э.Т. Романычевой. – М.: Радио и
связь, 1989. – 448 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Однофазный трансформатор малой мощности. Коэффициент трансформации трансформатора. Номинальный ток первичной обмотки
Задача №1.
Однофазный трансформатор малой мощности характеризуется следующими параметрами: полная мощность трансформатора Sн, номинальное первичное напряжение U1н, номинальное вторичное напряжение U2н, относительное значение тока холостого хода iхх, мощность потерь в сердечнике трансформатора Ро, относительное значение напряжения короткого замыкания Uк%, мощность потерь в обмотках при номинальном токе Ркн. Определить коэффициент трансформации трансформатора К, номинальный ток первичной I1н и вторичной I2н обмоток, параметры схемы замещения, КПД при коэффициенте нагрузки β: 0,25; 0,5; 0,75; 1 и коэффициенте мощности cosφ=0.8, изменение напряжения DU% и вторичное напряжение U2 при β: 0,25; 0,5; 0,75; 1 и cosφ =0.8, характер нагрузки при котором вторичное напряжение не зависит от коэффициента b, коэффициенты мощности для режимов холостого хода и короткого замыкания. Начертить схему замещения.
ДАНО:
Тип тр-та: ОМ-1,25/10 Sн = 1250 ВА U1н = 10000В U2н = 115В ίxx= 23%
P0 = 23BT Uk =6,0% Pk =60BT
Решение:
1. Определим коэффициент трансформации трансформатора:
2. Номинальный ток первичной обмотки:
3. Номинальный ток вторичной обмотки:
4. Параметры схемы замещения а ) определим ток холостого хода
б ) полные сопротивления цепи намагничивания
в ) активное сопротивления ветви намагничивания
г ) реактивное сопротивления ветви намагничивания
д ) Напряжение короткого замыкания:
е) Определим полное сопротивление короткого замыкания
-Режим короткого замыкания ж) Определим активное сопротивление короткого замыкания
з) Определим реактивное сопротивление короткого замыкания
Определим КПД трансформатора при коэффициенте нагрузки b=0,25; 0,5; 0,75; 1 и коэффициенте мощности cosf=0.8
6. изменение напряжения определяется выражением
Где , — соответственно активное и реактивное Падение напряжения короткого замыкания
Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора в зависимости от коэффициента нагрузки
7. Определим коэффициент мощности для режимов холостого хода и короткого замыкания
а ) режим холостого хода
б ) Режим короткого замыкания
8. Схема замещения:
R1 и X1 — соответственно активное и реактивное сопротивление и сопротивление рассеяния первичной обмотки
R2’ и X2’ — приведенные активное сопротивление и сопротивление рассеяния вторичной обмотки.
R0 и X0 — активное и реактивное сопротивление ветви намагничивания.
Упрощенная методика расчета однофазного трансформатора — Мегаобучалка
Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60 ватт
Где:
Р_2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт;
U_2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт;
I_2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.
КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8.
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:
Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт.
Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р_1, мощности потребляемой от сети 220 вольт, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.
Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:
S = 1,2 · √P_1.
Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P_1 — мощность первичной сети в ваттах.
S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².
По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:
w = 50/S
В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.
w = 50/10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.
Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.
Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:
W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.
Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:
W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков,
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.
Величина тока в первичной обмотке трансформатора:
I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера.
Ток во вторичной обмотке трансформатора:
I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.
Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .
При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I .
Для первичной обмотки диаметр провода будет:
d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм.
Диаметр провода для вторичной обмотки:
d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.
ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА, то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.
Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:
s = 0,8 · d².
Где: d — диаметр провода.
Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1мм.
Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм. равна:
s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм².
Округлим до 1,0 мм².
Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².
Например, это два провода диаметром по 0,8 мм. и площадью по 0,5 мм².
Или два провода:
— первый диаметром 1,0 мм. и площадью сечения 0,79 мм²,
— второй диаметром 0,5 мм. и площадью сечения 0,196 мм².
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².
Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.
Режимы работы трансформатора
Режим холостого хода
При равенстве вторичного тока нулю (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток, протекающий через первичную обмотку, равен переменному току намагничивания, нагрузочные токи отсутствуют. Для трансформатора с сердечником измагнитомягкого материала (ферромагнитного материала, трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике (на вихревые токи и на гистерезис) и реактивную мощность перемагничивания магнитопровода. Мощность потерь можно вычислить, умножив активную составляющую тока холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор.
Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивностипервичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности.
Векторная диаграмма напряжений и токов в трансформаторе на холостом ходу при согласном включении обмоток приведена в[14] на рис.1.8 б).
Напряжение на вторичной обмотке в первом приближении определяется законом Фарадея.
Опыт холостого хода однофазного трансформатора
Для определения параметров схемы замещения однофазного трансформатора используют опыт холостого хода.
Холостым ходом трансформатора называют режим работы, когда нагрузка на вторичной обмотке отсутствует, то есть Zн= ∞. При этом полезная мощность трансформатора равна нулю, так как ток во вторичной обмотке отсутствует. Мощность на входе трансформатора расходуется на тепловые потери в первичной обмотке I02r1 и на магнитные потери в сердечнике Pm. Так как величина тепловых потерь в первичной обмотке мала, то ей часто пренебрегают. Поэтому магнитные потери называют потерями холостого хода.
Схема проведения опыта холостого хода для однофазного трансформатора. На схеме вольтметр V1 измеряет напряжение, подведенное к первичной обмотке, вольтметр V2 показывает напряжение на вторичной обмотке, амперметр A1 измеряет ток холостого хода I0, ваттметр W измеряет мощность холостого хода P0.
В опыте холостого хода определяют следующие параметры:
1 – Ток холостого хода I0. С помощью амперметра A1 определяют ток холостого хода и выражают его в процентном соотношении от номинального тока.
2 – Коэффициент трансформации k. С помощью вольтметра V1 в первичной обмотке устанавливают номинальное напряжение U1н, а с помощью вольтметра V2, определяют напряжение U20, которое равно номинальному U2н.
3 – Потери в первичной обмотке P0. Потери в первичной обмотке складываются из электрических и магнитных потерь.
4- Коэффициент мощности cosφ.
5 – Параметры намагничивающей ветви схемы замещения rm xm.
6 – Угол магнитных потерь δ
Таким образом, с помощью опыта холостого хода определяется большая часть параметров необходимых для расчета и построения векторной диаграммы или схемы замещения трансформатора. Остальные параметры определяются в опыте короткого замыкания.
Расчет основных электрических величин и главной изоляции обмоток трансформатора
Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин: мощности на одну фазу и стержень; номинальных токов на стороне ВН и НН; фазных токов и напряжений.
¨ Мощность одной фазы трансформатора, кВ*А,
Sф = ,
где S – мощность трансформатора; m – число фаз.
¨ Мощность на одном стержне, кВ*А,
S` = ,
где C– число активных (несущих обмотки) стержней.
Обычно для 3-фазных трансформаторов число фаз равно числу стержней.
¨ Номинальный (линейный) ток, А,
на стороне НН I1 = ;
на стороне ВН I2 = ,
где S – мощность трансформатора, кВ*А; U1и U2 – соответствующие значения напряжений обмоток, кВ.
Для однофазного трансформатора номинальный ток, А, определяется по формуле
I = .
При определении токов мощность подставляется в киловатт-амперах (кВ*А), а напряжение в киловольтах (кВ).
¨ Фазные токи, А, трехфазных трансформаторов
при соединении в звезду или зигзаг:
Iф = Iл;
при соединении обмотки в треугольник
Iф = ,
где IЛ – номинальный линейный ток трансформатора.
Схема соединения и группа обмоток обычно задается.
¨ Фазные напряжения, В, трансформатора
при соединении обмотки в звезду или зигзаг:
Uф =,
при соединении обмотки в треугольник:
Uф = Uл,
где Uл – номинальное линейное напряжение соответствующих обмоток.
¨ Испытательное напряжение трансформатора
Необходимо для определения основных изоляционных промежутков, между обмотками и другими токоведущими деталями.
Это напряжение, при котором проводится испытание трансформатора, а именно электрическая прочность изоляции.
Испытательное напряжение для каждой обмотки трансформатора определяется по табл. 1 или 2 в зависимости от класса напряжения соответствующей обмотки.
Таблица 1
Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)
Класс напряжения, кВ | 3 | 6 | 10 | 15 | 20 | 35 | 110 | 150 | 220 | 330 | 500 |
Наибольшее | 3,6 | 7,2 | 12,0 | 17,5 | 24 | 40,5 | 126 | 172 | 252 | 363 | 525 |
Испытательное | 18 | 25 | 35 | 45 | 55 | 85 | 200 | 230 | 325 | 460 | 630 |
Примечание. Обмотки масляных и сухих трансформаторов с рабочим напряжением до 1 кВ имеет Uисп = 5 кВ.
Таблица 2
Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для сухих силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)
Класс напряжения, кВ | До 1,0 | 3 | 6 | 10 | 15 |
Испытательное напряжение, кВ | 3 | 10 | 16 | 24 | 37 |
Таким образом, испытательные напряжения обмоток являются критерием определения всех изоляционных промежутков в силовом трансформаторе.
Ниже приводятся основные таблицы, по которым определяются изоляционные промежутки главной изоляции, геометрические размеры охлаждающих каналов (табл. 3, 4). В табл. 5 – нормальная витковая изоляция проводов различных марок.
Таблица 3
Главная изоляция. Минимальные изолированные
расстояния обмоток НН с учетом конструктивных требований
(для масляных трансформаторов)
Мощность трансформатора S, кВ*А | Uисп для | НН от ярма | НН от стержня, мм | |||
d01 | aц1 | a01 | Lц1 | |||
25–250 400–630* | 5 5* | 15
Принимается равным найденному по испытательному напряжению обмотки ВН | Картон 2×0,5 То же 4 | – – | 4 5 | – – |
* Для винтовой обмотки с испытательным напряжением Uисп = 5кВ размеры взять из следующей строки для мощностей 1000–2500 кВ*А.
Таблица 4
Главная изоляция. Минимальные изолированные расстояния
обмоток ВН (НН) с учетом конструктивных требований
Мощность трансформатора S, кВ*А | Uисп для ВН (НН), кВ | ВН от ярма, мм | Между ВН (СН) и НН, мм | Выступ цилиндра Lц2, мм | Между ВН (СН) и НН, мм | |||
L02 | dш | a12 | d12 | a22 | d22 | |||
25–100 | 18; 25 и 35 | 20 | – | 9 | 2,5 | 10 | 8 | – |
Примечания: 1. Для цилиндрических обмоток минимальное изоляционное расстояние a12 = 27 мм, электростатический экран с изоляцией – 3 мм. 2. При наличии прессующих колец расстояние от верхнего ярма L”o принимать увеличенным против данных табл. 4. для трансформаторов 1000–6300 кВ*А на 45 мм; для двухобмоточных трансформаторов 10000–63000 кВ*А на 60 мм и для трехобмоточных трансформаторов этих мощностей на 100 мм. Расстояние от нижнего ярма L’o и в этих случаях принимать по табл. 4.
Таблица 5
Выбор нормальной витковой изоляции
Испытательное напряжение обмотки, кВ | Марка | Толщина изоляции на две стороны, мм | Название |
5–24 | ПСД, АПСД, ПСДК и АПСДК | Круглый провод 0,29–0,38 | Для сухих пожаробезопасных трансформаторов |
5–85 | ПЭЛБО, ПБ и АПБ
| Круглый провод 0,17–0,21 (0,27–0,31) 0,30 (0,40) | Для масляных и сухих трансформаторов |
ПБ и АПБ | Прямоугольный провод 0,45(0,50) | ||
200 | ПБ и АПБ
| 1,20(1,35) | Для масляных трансформаторов |
325 | ПБ
| 1,35(1,50) | Для обычных обмоток |
325 | ПБУ
| 2,00(2,20) | Для переплетенных обмоток |
Примечание. В скобках указаны расчетные размеры с учетом допусков.
Межвитковая изоляция цилиндрических многослойных обмоток и многослойных катушечных обмотках приведены соответственно в табл. 6. и 7.
Таблица 6
Нормальная междуслойная изоляция
в многослойных цилиндрических обмотках
Суммарное рабочее напряжение двух слоев обмотки, В | Число слоев кабельной бумаги на толщину листов, мм | Выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм |
До 1000 | 2 × 0,12 | 10 |
Примечание. Данные таблицы приведены для трансформаторов мощностью до 630 кВ*А включительно.
При мощности от 1000 кВ*А и выше междуслойную изоляцию следует принимать по таблице, но не менее 4×0,12 мм, выступ изоляции – не менее 20 мм.
Таблица 7
Нормальная междуслойная изоляция
в многослойных цилиндрических катушках обмотки
Рабочее напряжение двух слоев обмотки, В | Толщина | Материал изоляции |
До 150 | 2×0,05 | Телефонная бумага |
Геометрические размеры каналов в обмотках для различных отводов от регулировочных витков приведены в табл. 8.
Таблица 8
Минимальные размеры канала hкр в месте расположения
регулировочных витков обмотки ВН
Класс напряжения ВН, кВ | Схема | Изоляция в месте разрыва | Размер | |
Способ изоляции | По | |||
6 10
35
110 | а | Масляный канал То же Масляный канал То же Масляный канал с барьером из шайб | а а | 8 |
последнем слое разрыв не выполняется. 2. Минимальный выступ шайбы за габарит обмотки а = 6 мм. Ширина обмотки шайбы b = 6–8 мм. 4. Толщина угловой шайбы 0,5–1 мм.
Конструкция изоляции в листе разрыва обмотки ВН показана на рис. 1.
Главная изоляция обмоток сухих силовых трансформаторов должна выбираться в соответствии с табл. 9. и 10.
Рис. 1. Конструкция изоляции в месте разрыва обмотки ВН
Таблица 9
Изоляция обмоток ВН сухих трансформаторов, мм
Uисп для ВН, кВ | ВН от ярма L01 | Между ВН и НН | Между ВН и ВН | |||
a01 | d12 | Lц2 | a22 | d22 | ||
3 | 15 | 10 | Картон 2×0,5 мм | 10 | – | |
2,5 | 10 |
Примечание. Размер каналов a01 и a12 является минимальными с точки зрения изоляции обмоток. Эти размеры должны быть также проверены по условиям отвода тепла по табл. 13.
Таблица 10
Изоляция обмоток НН сухих трансформаторов, мм
Uисп для НН, кВ | НН от ярма L01 | НН от стержня
| ||
a01 | d01 | Lц1 | ||
3 | 15 | 10 | Картон 2×0,5 | |
2,5 | 15 |
Примечания. 1. См. примечание к табл. 9. 2. Для винтовой обмотки при Uисп для НН 3 Кв ставить цилиндр d01 = 2,5–5 мм и принимать a01 не менее 20 мм.
Для иллюстрации основных изоляционных промежутков представлены рис. 2, 3, и 4.
Рис. 2. Главная изоляция обмотки ВН для испытательных напряжений от 5 до 85 кВ. Штриховыми линиями показаны возможные пути разряда, определяющие размеры lц
Причем главная изоляция для трансформаторов с обмоткой ВН на 110 кВ (испытательное напряжение 200 кВ) выбирается по рис. 3.
Главная изоляция сухих трансформаторов поясняется рис. 4.
Для определения минимальных допустимых изоляционных промежутков между отводами от обмоток к проходящим изоляторам соответственно от заземленных частей трансформаторов и обмотками представлены в табл. 11 и 12.
Для пояснения величин, приведенных в табл. 11, 12, представлен рис. 5.
Для цилиндрических обмоток из круглого или прямоугольного провода очень часто требуется выбирать продольные (осевые) охлаждающие каналы. Размеры таких каналов выбираются согласно табл. 13. и 14 соответственно для масляных и сухих трансформаторов.
Рис. 3. Главная изоляция обмотки класса напряжения 110 кВ с вводом на верхнем конце обмотки (испытательное напряжение 200 кВ)
Рис. 4. Главная изоляция обмоток сухих трансформаторов
Таблица 11
Минимальные допустимые изоляционные расстояния
от отводов до заземленных частей
Испытательное напряжение отвода, кВ | Толщина изоляции | Диаметр стержня, мм | Расстояние от гладкой стенки бака или собственной обмотки, мм | Расстояние от заземленной части острой формы, мм | ||||
sи | sк | s | sи | sк | s | |||
До 25 | 0 | <6 | 15 | 10 | 25 | 15 | 5 | 20 |
35 | 0 | <6 | 23 | 10 | 33 | 20 | 5 | 25 |
45 | 0 | <6 | 32 | 10 | 42 | 28 | 5 | 33 |
55 | 0 | <6 | 40 | 10 | 50 | 33 | 5 | 38 |
85 | 2 | – | 40 | 10 | 50 | 45 | 5 | 50 |
100 | 5 | – | 40 | 10 | 50 | 45 | 10 | 55 |
200 | 20 | 12 | 75 | 20 | 95 | 160 | 10 | 170* |
* Заземленная часть не изолирована.
** Заземленная часть изолирована щитом из электроизоляцонного картона толщиной 3 мм.
Таблица 12
Минимальные допустимые изоляционные расстояния
от отводов до обмотки
Испытательное | Толщина изо-ляции на одну сторону, мм | Изоляционное расстояние отвода sи, мм | Суммарный | Минимальное расчетное расстояние s, мм | |||
до вход- | до основных катушек | ||||||
до входных катушек | до основных катушек | ||||||
обмотки | отвода | ||||||
До 25 35 55 85 200
200 | До 25 До 35 До 35 До 35 До 100
200 | Нет | – | 15 | 10 | – | 25 |
Рис. 5. Отвод между обмоткой и стенкой бака
Таблица 13
Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках, см.
Масляные трансформаторы
Вертикальные каналы | Горизонтальные | ||||
Длина | Обмотка-обмотка | Обмотка-цилиндр | Обмотка-стержень | Длина канала, см | Обмотка-обмотка |
До 30 | 0,4–0,5 | 0,4 | 0,4–0,5 | до 4,0 | 0,4 |
30–50 | 0,5–0,6 | 0,5 | 0,5–0,6 | 4–6,0 | 0,5 |
50–100 | 0,6–0,8 | 0,5–0,6 | 0,6–0,8 | 6–7,0 | 0,6 |
100–150 | 0,8–1,0 | 0,6–0,8 | 0,8–1,0 | 7–8,0 | 0,7 |
Сухие трансформаторы, вертикальные каналы. Выбор ширины
канала по допустимому превышению температуры и плотности
теплового потока на поверхности обмотки q, Вт/м2
Класс | Допустимое превышение температуры, С° | Плотность теплового потока, Вт/м2, | ||
0,7 см | 1,0 см | 1,5 см | ||
А | 60 | 160 | 300 | 380 |
Е-В | 75–80 | 230 | 450 | 550 |
F | 100 | 300 | 600 | 720 |
H | 125 | 380 | 800 | 950 |
Горизонтальные охлаждающие каналы для сухих трансформаторов в зависимости от класса изоляции и плотности теплового потока принимаются по табл. 15.
Горизонтальные охлаждающие каналы в масляных трансформаторах в пределах от 4 до 15 мм.
Таблица 15
Сухие трансформаторы, горизонтальные каналы. Выбор ширины
канала по допустимому превышению температуры и плотности
теплового потока на поверхности обмотки q, Вт/м2
Класс | Допустимое | Плотность теплового потока, Вт/м2, | ||
0,8 см | 1,2 см | 1,6 см | ||
А | 60 | 280 | 380 | 450 |
Е–В | 75–80 | 320 | 420 | 540 |
F | 100 | 420 | 540 | 720 |
H | 125 | 580 | 720 | 1000 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Испытание однофазного трансформатора Цель работы:
Теоретическое введение
Рис. 1. Электромагнитная схема трансформатора
Если вторичная обмотка замкнута, то под действием ЭДС ”е2” в цепи вторичной обмотки потечет ток. Отношение электродвижущих сил определяется отношением чисел витков первичной и вторичной обмоток и для трансформатора есть постоянная величина, которая называется коэффициентом трансформации.
Величина коэффициента трансформации может быть найдена экспериментально или вычислена по паспортным данным. В паспорт трансформатора заносятся номинальная мощность S, номинальное напряжение и токи обмоток. Номинальной полезной мощностью трансформатора называется полная мощность на зажимах вторичной обмотки — S2н, она приблизительно равна полной мощности потребляемой первичной обмоткой — S1н, т.е.
Номинальным напряжением называется напряжение на зажимах обмотки при холостом ходе трансформатора, обозначается — U1н, U2н. Номинальным током называется ток, связанный с номинальной мощностью и номинальным напряжением следующим соотношением:
Эксплуатационные характеристики трансформатора определяются изменением вторичного напряжения при нагрузке, потерями мощности в сердечнике и обмотках, коэффициентом полезного действия. Все эти величины могут быть рассчитаны по данным опытов холостого хода и короткого замыкания, которые характеризуют работу трансформатора в предельных режимах нагрузки: при ее отсутствии I2 = 0 и номинальной — I2 = I2н. Основным режимом работы трансформатора является режим нагрузки, когда вторичная обмотка замкнута на приемник и по ней протекает ток i2. Сила тока i2 определяется величинами ЭДС е2 и полного сопротивления вторичной цепи. При наиболее распространенной индуктивной нагрузке, ток вторичной обмотки отстает от ЭДС — е2 по фазе, при емкостной — опережает ЭДС на некоторый угол, определяемый параметрами вторичной цепи. Появление тока во вторичной обмотке сопровождается появлением намагничивающей силы — , которая создает в сердечнике магнитный поток, направленный, в соответствии с принципом Ленца, навстречу потоку первичной обмотки, т.е. магнитный поток вторичной обмотки стремится размагнитить магнитопровод. Увеличение вторичного тока приводит к возрастанию мощности вторичной цепи — i2е2. Согласно закону сохранения энергии это вызывает рост мощности потребляемой первичной обмоткой из сети — i1uи, следовательно,
Одновременно с увеличением тока первичной обмотки возрастает и намагничивающая сила — i1прирост которой, компенсирует размагничивающее действие вторичного тока.
Протекание тока во вторичной обмотке трансформатора вызывает падение напряжения в ее активном и индуктивном сопротивлениях. Поэтому ЭДС — е2 несколько отличается от напряжения U2 на зажимах вторичной обмотки.
Эта величина может быть рассчитана по данным опытов холостого хода и короткого замыкания или определена по внешней характеристике, которая представляет собой зависимость вторичного напряжения от коэффициента загрузки — U2 = f(). При индуктивной нагрузке вторичное напряжение уменьшается с ростом вторичного тока. При номинальной нагрузке уменьшение напряжения будет тем больше, чем больше полные сопротивления обмоток. Величина изменения напряжения при нагрузке зависит также от характера нагрузки. У силовых трансформаторов при изменение напряжения составляет 5-10 %. Чтобы устранить нежелательное уменьшение напряжения на приемниках, трансформатор проектируют так, чтобы напряжение холостого хода U20 было на 5% больше номинального напряжения приемников, кроме того предусматривается возможность изменения числа витков одной из обмоток при возрастании нагрузки. Рабочее задание
Таблица 1 Паспортные данные трансформатора ОСМ-О16У3
Таблица 3 Результаты испытания трансформатора ОСМ-О16У3 на холостом ходу
Таблица 4 Результаты испытания трансформатора ОСМ-О16У3 в режиме короткого замыкания
33. Показания приборов занесите в таблицу 5. Таблица 5 Результаты испытания трансформатора ОСМ-О16У3 под нагрузкой
Рекомендации по обработке экспериментальных данных1. Опыт холостого хода. Рис. 5. Схема замещения трансформатора на холостом ходу Так как в опыте холостого хода вторичная обмотка замкнута на вольтметр с высоким сопротивлением, можно считать, что ток вторичной обмотки I20=0, падение напряжения во вторичной обмотке также равно нулю, а ЭДС вторичной обмотки равна показанию вольтметра, т.е. Е2=U20. Ввиду малого тока холостого хода, падением напряжения в первичной обмотке можно пренебречь и считать что , тогда отношение электродвижущих сил в формуле (3) можно заменить отношением напряжений. Схема замещения трансформатора на холостом ходу (рис. 5) содержит только элементы намагничивающей цепи R12 и x12. Для нее известны измеренное экспериментально напряжение U10, мощность P0 и ток холостого хода I10. Эти данные легко позволяют, пользуясь законами Ома, Джоуля-Ленца и треугольником сопротивлений, определить сопротивления намагничивающей цепи: полное — z12, активное — R12, реактивное — х12 и коэффициент мощности, также как это делали при выполнении работы ”Последовательная цепь переменного тока”. i0 — ток холостого хода, выраженный в процентах от номинального — эта величина заносится в паспорт трансформатора. 2. Опыт короткого замыкания. Рис. 6. Схема замещения трансформатора при коротком замыкании Так как в опыте короткого замыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке, много меньше номинального, магнитный поток в сердечнике также будет очень мал. Схема замещения трансформатора (рис. 6) будет содержать только элементы, учитывающие потери в обмотках (RК) и индуктивное падение напряжения (хК). Измеренные значения напряжения короткого замыкания U1к, мощность потерь короткого замыкания РК и тока I1H, позволяют определить параметры схемы замещения (RК — активное сопротивление, хК — индуктивное сопротивление, zК — полное сопротивление, а также коэффициент мощности при коротком замыкании), точно также, как это делали при обработке экспериментальных данных опыта холостого хода, и при выполнении работы ”Последовательная цепь переменного тока”. uК — напряжение короткого замыкания, выраженное в процентах от номинального, обычно заносится в паспорт трансформатора. 3. Опыт нагрузки. Коэффициентом загрузки — называется отношение тока, протекающего в обмотках трансформатора, к номинальному току той же обмотки. Активная мощность Р2 передаваемая в нагрузку равна активной мощности Р1, измеренной экспериментально, за вычетом всех потерь мощности. Преобразование энергии в трансформаторе сопровождается потерями энергии на перемагничивание сердечника и нагрев обмоток. Потери в сердечнике для данного трансформатора постоянны, не зависят от нагрузки и определяются в опыте холостого хода, т.е.:
Потери в медных обмотках пропорциональны квадрату коэффициента загрузки:
Коэффициент мощности — cos1 определяется соотношением активной мощности Р1 к полной U1I1. Коэффициент полезного действия — отношение активной мощности передаваемой в нагрузку к активной мощности, получаемой трансформатором из сети. 7. Содержание отчета
Содержание графической части и выводов
Контрольные вопросы
Техника безопасности при испытании трансформатора
|
: типы, характеристики, применение
Однофазные трансформаторы принимают однофазное питание переменного тока и выводят однофазное питание переменного тока, как правило, с более высоким или более низким уровнем напряжения. Энергия передается от одной цепи к одной или нескольким цепям посредством электромагнитной индукции.
Операция
Однофазный трансформатор — это тип силового трансформатора, в котором используется однофазный переменный ток, что означает, что трансформатор полагается на цикл напряжения, который работает в единой временной фазе.Они часто используются для понижения токов передачи на большие расстояния и локализованной передачи до уровней мощности, более подходящих для жилых и коммерческих помещений. Отношение первичных (входных) обмоток к вторичным (выходным) обмоткам определяет изменение тока. Однофазные трансформаторы с соотношением 1: 1 могут использоваться для изоляции цепей. Однофазные трансформаторы подчиняются закону Ома и, за исключением незначительных собственных потерь из-за тепла, не создают и не снимают мощность.
Однофазные трансформаторы более популярны, чем трехфазные трансформаторы в пригородах, поскольку стоимость трехфазной распределительной сети намного выше, а общий спрос на электроэнергию ниже.Максимальное напряжение, доступное в однофазной сети, регулируется коммунальной инфраструктурой и промышленными нормативами. Однофазный трансформатор часто используется для распределения электроэнергии и понижения напряжения в жилых и коммерческих помещениях. При использовании с бытовой техникой низкое выходное напряжение часто преобразуется в постоянный ток перед питанием таких устройств, как компьютер.
В высоковольтных системах обычно используются трехфазные трансформаторы для питания многоквартирных домов, торговых центров, заводов, офисов и других крупных сооружений, а также электродвигатели — однофазные источники питания не создают вращающееся магнитное поле, необходимое для вызвать вращение.Трехфазные энергосистемы более распространены в городах, где для плотного электроснабжения требуются трансформаторы мощностью в сотни или тысячи кВА.
Типы
Трансформаторы следующих типов обычно производятся для приема и вывода однофазного переменного тока.
Аудиопреобразователь : удаляет шум земли из аудиосигналов, заключая трансформатор в магнитные экраны.
Автотрансформатор : обычно используется в приложениях с низким энергопотреблением для соединения цепей с различными классами напряжения.Он содержит только одну обмотку, не может изолировать цепи и обычно меньше, легче и дешевле, чем другие трансформаторы. Источник напряжения и электрическая нагрузка подключаются к двум отводам, а напряжения определяются путем отвода обмотки в разных точках. Автотрансформатор с регулируемым отводом известен как переменный трансформатор, и пример показан справа.
Понижающий-повышающий трансформатор : этот тип трансформатора регулирует уровень напряжения в соответствии со спецификациями устройства.Обычно они используются в качестве изоляторов цепей.
Трансформатор постоянного напряжения (CVT) : они вырабатывают относительно постоянное выходное напряжение, несмотря на потенциально большие отклонения входного напряжения.
Трансформатор постоянного тока : также называемый регулятором, он имеет саморегулирующуюся вторичную обмотку, которая обеспечивает постоянный выходной ток для любой нагрузки в пределах ее динамического диапазона. Это обычное дело для уличного освещения.
Распределительный трансформатор : это часто встречающийся полюсный трансформатор, понижающий ток для легких электрических систем.
Обратный трансформатор : для получения высокого напряжения на выходе трансформатор накапливает энергию в своих магнитных обмотках в течение короткого периода времени.
Повышающий трансформатор генератора : повышающие уровни напряжения до подходящего уровня напряжения передачи на большие расстояния.
Трансформатор подавления гармоник : использует фазовый сдвиг, подавление электромагнитного потока и сопротивление источника для уменьшения гармонических токов в распределительных системах, что в конечном итоге снижает рабочую температуру трансформатора.
Трансформатор согласования импеданса : используются для минимизации отражения сигнала от электрической нагрузки и часто имеют передаточное число 1: 1. Типичным примером трансформатора согласования импеданса может быть симметрирующий трансформатор , который используется для соединения двух цепей с несогласованным импедансом, таких как симметричная линия из двух проводников, несущих равные токи в противоположных направлениях, которая подключена к несимметричной линии из одного проводник, несущий ток, и заземление.
Промышленный трансформатор управления : подает питание на устройства постоянного тока или постоянного напряжения, которые могут быть чувствительны к изменениям в электроснабжении, такие как соленоиды, реле или другие электромеханические устройства.
Интерфейсный трансформатор : изолирует коммуникационные сигналы.
Изолирующий трансформатор : используется не для повышения или понижения напряжения, а для буферизации цепей друг от друга.
Leakage трансформатор (трансформатор паразитного поля) : поддерживает высокую индуктивность рассеяния за счет слабого связывания магнитных потоков первичной и вторичной обмоток. Это делает трансформатор устойчивым к коротким замыканиям, что является важной характеристикой трансформаторов для сварочных работ.
Трансформатор освещения : подает низкое напряжение для освещения и других легких приложений.
Медицинский трансформатор : ток утечки, требования к высокому потенциалу, температурный класс, а также ток и термические предохранители являются основными проблемами медицинских трансформаторов из-за чувствительной среды, в которой они используются. Они тщательно регулируются законодательством и отраслевыми стандартами.
Многоступенчатый трансформатор : трансформатор с несколькими выходами, каждое из которых соответствует разному коэффициенту передачи.
Трансформатор заземления нейтрали : защищает силовые трансформаторы и генераторы от вредных токов короткого замыкания. При возникновении неисправности возникает напряжение в разомкнутом треугольнике, и в подключенном резисторе возникает падение напряжения.
Силовой трансформатор : преобразование напряжения с одного уровня или фазы на другой для широкого распределения электроэнергии.
Выпрямленный трансформатор : преобразует переменный ток в постоянный.
Резонансный трансформатор : конденсатор помещается поперек одной или обеих обмоток для работы, чтобы можно было настроить схему.
Трансформатор солнечной энергии : трансформатор может быть включен как часть однофазного инвертора или как повышающий трансформатор для подключения фотоэлектрических установок к сети.
Трансформатор подстанции : понижающий трансформатор, который преобразует напряжения уровня передачи в напряжения уровня распределения.
Конфигурации
Различия в конструкции трансформатора позволяют использовать его для конкретных приложений.
Обмотки
Отношение первичных (входных) катушек к вторичным (выходным) катушкам определяет, увеличивается или уменьшается напряжение после прохождения через трансформатор.Некоторые трансформаторы имеют регулируемый коэффициент трансформации, в то время как другие поддерживают соотношение 1: 1 (или около 1: 1), чтобы просто изолировать цепи. В других трансформаторах используется одна катушка, и напряжение передается путем отвода катушки в промежуточной точке.
Конфигурация обмотки
- Одиночная : одна первичная обмотка, допускающая одно номинальное напряжение
- Dual : двойная первичная обмотка, допускающая два номинальных напряжения
- Quad (2 + 2) : две первичные обмотки, каждая обмотка принимает два номинальных напряжения
- 5-выводной : первичная обмотка может принимать пять номинальных напряжений
- Лестница : состоит из каскадных обмоток, которые создают серию индуктивностей между соседними обмотками
Охлаждение
- Маслонаполненные трансформаторы используют прочное диэлектрическое масло для изоляции компонентов и отвода тепла.ПХД пришли на смену минеральным маслам, синтетическим эфирам и жидкостям на основе силикона. В некоторых трансформаторах могут использоваться радиаторы, фильтры, вентиляторы, насосы или теплообменники для управления трансформаторным маслом, в зависимости от области применения.
- Наполненные ПХД трансформаторы заменяются другими методами охлаждения, когда жидкость истекает, поскольку ПХБ уже более 50 лет считается канцерогеном. Тем не менее, многие трансформаторы для печатных плат остаются в эксплуатации и по-прежнему могут быть востребованы на менее регулируемых рынках.
- Трансформаторы, использующие воду для охлаждения компонентов, погружены в масло, но холодная вода подается по медным трубам ниже поверхности масла для улучшения циркуляции и теплообмена. Другой метод — откачивать нагретое масло из трансформатора через трубки, погруженные в воду.
- Трансформаторы с сухим / воздушным охлаждением содержат две обмотки, обращенные друг к другу, но не содержащие сердечника. Обмотки охлаждаются конвекцией, которую можно дополнить вентилируемым кожухом и воздуходувками или вентиляторами.
- Герметизированные трансформаторы используют диэлектрическую терморегулирующую смолу для защиты компонентов трансформатора от загрязнений.
Ядро
Ламинированная | Сплит | Тороидальный |
Изображение предоставлено: wikimedia |
Изображение предоставлено: EE Times |
Изображение предоставлено: wikimedia |
Сердечник, состоящий из чередующихся слоев стальных пластин и изоляции, который минимизирует ток намагничивания и ограничивает вихревые токи эллиптическими путями с небольшим магнитным потоком.Более тонкие пластинки дают более эффективное, но более дорогое устройство. Пластины иногда имеют E-образную форму с I-образным колпачком, что и привело к названию трансформатора E-I. С-образные многослойные сердечники также распространены. | Сердечник имеет шарнир и фиксатор, поэтому трансформатор можно установить на проводе на месте. Это эффективный способ контроля и измерения токов. | Эта конструкция сводит к минимуму величину потока утечки от трансформатора, тем самым уменьшая вероятность электромагнитных помех. |
Крепление
Габаритные размеры и вес трансформатора в конечном итоге определяют способ его установки.
Шасси : цельные конструкции позволяют устанавливать трансформатор с помощью креплений.
Чип : эти трансформаторы обычно изготавливаются по тонкопленочной технологии, встраиваются в интегральные схемы и часто используются в качестве изоляторов.
Тарелка / диск : трансформаторы с тороидальным сердечником могут быть установлены с помощью оборудования, которое включает болт, проходящий через середину тора.
H-образная рама : способ монтажа, снижающий воздействие вибрации и ударов.
Модульный разъем : обычно модульный разъем со встроенным трансформатором.
Площадка : трансформатор устанавливается на структурный фундамент, такой как трансформаторы подстанции, прикрепленные к бетонной площадке.
PC / PCB : также известные как трансформаторы для монтажа на плате, эти трансформаторы передают напряжение между двумя цепями на печатных платах.Они состоят из обмоток, сердечника, корпуса, способа монтажа (сквозной или поверхностный) и соединительных клемм. Некоторые трансформаторы для печатных плат представляют собой ИС, изготовленные с помощью обработки полупроводников.
Pole : эти широко распространенные трансформаторы, прикрепленные к опорам придорожных коммуникаций, понижают напряжение с локализованных уровней передачи до напряжений, подходящих для жилых и коммерческих помещений.
Салазок / прицеп : большие трансформаторы можно легко переместить в соответствии с меняющимися потребностями в электрооборудовании.Они учитывают временное увеличение местных потребностей в электроэнергии.
Технические характеристики
Сопутствующие параметры важны при рассмотрении однофазных трансформаторов.
Диапазон рабочих частот : трансформаторы с высокими рабочими частотами имеют тенденцию быть меньше, поскольку требуется меньше обмоток для согласования полного сопротивления.
Номинальное первичное напряжение : диапазон входного напряжения; несколько номинальных напряжений соответствуют более чем одной первичной обмотке.
Номинальное вторичное напряжение : диапазон выходного напряжения
Номинальный вторичный ток : номинальный выходной ток
Номинальная мощность (ВА) : максимальное напряжение трансформатора, выраженное в вольтах.
Рабочая температура : безопасный диапазон температур трансформатора в эксплуатации; температура трансформатора повышается во время использования.
Характеристики
Токоограничивающая защита : механизм максимальной токовой защиты.
Flameproof : трансформатор имеет повышенную огнестойкость, что полезно в потенциально реактивных средах, таких как шахты.
Корпус NEMA : корпус или контейнер трансформатора соответствует рейтингу NEMA, стандарту защиты от проникновения различных промышленных и экологических загрязняющих веществ.
Внутренний / наружный класс : трансформатор предназначен для определенных условий эксплуатации. Масляные трансформаторы почти всегда устанавливают снаружи.
Водонепроницаемый : трансформатор имеет герметичный корпус для предотвращения проникновения воды.
Погружной : трансформатор можно погружать в воду.
Защита от взлома : в шкафу трансформатора есть замок или другой антивандальный механизм.
Стандарты
Конструкция трансформатора и приложения тщательно стандартизированы. Существует множество руководящих принципов, касающихся применения и производства однофазных трансформаторов. Известные стандарты включают:
ANSI C57.12.21 — Однофазные высоковольтные распределительные трансформаторы
ANSI C57.12.25 — Одно- и трехфазные распределительные трансформаторы, заполненные жидкостью
IEC 62505-3-2 — Тяговые железнодорожные системы с однофазными трансформаторами
Ресурсы
Википедия — Однофазная электроэнергия; типы трансформаторов; электрическая подстанция; индукторы и трансформаторы тороидальные
Jefferson Electric — понижающие-повышающие трансформаторы (.pdf)
Digikey — определение трансформатора для медицинских приложений (.pdf)
Slideshare — Охлаждение силового трансформатора Прасанта Кумар Малик (онлайн-слайд-шоу)
Siemens — Трансформаторы для решений в области солнечной энергетики (.pdf)
Engineer Live — Однофазные солнечные инверторы
Изображения кредитов:
Катушечное ружье | Викимедиа
Однофазный трансформатор? Детали, типы и принципы работы
— Реклама —
Однофазный трансформатор — это электрический прибор, использующий однофазный вход переменного тока и обеспечивающий однофазный ток переменного тока.C. Это используется при распределении энергии в пригородных районах, поскольку общий спрос и соответствующие цены ниже, чем у трехфазных трансформаторов. Они используются в качестве понижающего устройства для понижения домашнего напряжения до соответствующей величины без изменения частоты. По этой причине он обычно используется для питания электронных приборов в жилых домах. В этом посте обсуждается обзор однофазного трансформатора.
Что такое однофазный трансформатор? ОпределениеТрансформатор — это инструмент, преобразующий магнитную энергию в электрическую.Он имеет две электрические секции, представленные как первичная и вторичная обмотки. Первичная часть устройства получает питание, а вторичная обмотка передает энергию. Магнитная железная цепь, представленная в качестве «сердечника», обычно используется для обертывания этих участков. Хотя эти две катушки изолированы электрически, они связаны магнитно.
Когда электрический ток проходит через первичную обмотку трансформатора, создается магнитное поле, которое индуцирует напряжение во вторичной части трансформатора.Однофазный трансформатор используется для понижения или повышения напряжения на выходе в зависимости от типа приложения. Этот трансформатор обычно представляет собой силовой трансформатор с высоким КПД и низким уровнем отходов. Схема однофазного трансформатора представлена ниже.
Что такое однофазный трансформатор (Ссылка: elprocus.com )Однофазный трансформатор — это особая форма трансформатора, которая работает на основе однофазной мощности. Этот инструмент представляет собой пассивное электрическое устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой в процессе электромагнитной индукции.Чаще всего он используется для уменьшения («понижения») или увеличения («повышения») уровней напряжения между цепями.
Однофазный трансформатор включает сердечник из магнитного железа, служащий в качестве магнитного компонента, и медную обмотку, служащую в качестве электрической части.
Подробнее о Linquip
Типы трансформаторов: статья о различиях между трансформаторами по конструкции и конструкции ПринципОднофазный трансформатор работает на основе принципа электромагнитного закона индукции Фарадея.Как правило, взаимная индукция между вторичной и первичной обмотками отвечает за работу трансформатора в электрическом трансформаторе.
Этот трансформатор является высокоэффективной частью электрического оборудования, и его отходы очень низкие, поскольку в его работе отсутствует механическое трение.
Трансформаторы используются практически во всех электрических сетях от низкого до самого высокого номинального напряжения. Они работают только с переменным током (AC), поскольку постоянный ток (DC) не создает никакой электромагнитной индукции.
Как работает однофазный трансформатор?Трансформатор — это статический прибор, который передает электрическую энергию из одной цепи в другую с аналогичной частотой. Имеет первичную и вторичную обмотки. Трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности.
Когда первичная часть трансформатора объединена с источником переменного тока, ток движется в катушке и создается магнитное поле. Это состояние вводится как взаимная индуктивность, и текущий ток соответствует закону индукции Фарадея.Когда ток возрастает от нуля до максимального значения, магнитное поле улучшается и определяется как dɸ / dt.
Этот электромагнит создает магнитную среду силы и расширяется наружу от катушки, создавая путь магнитного потока. Витки обеих частей связаны этим магнитным полем. Сила магнитного поля, создаваемого в сердечнике, зависит от числа витков обмотки и величины тока. Ток и магнитный поток напрямую связаны друг с другом.Щелкните здесь, чтобы полностью увидеть принцип работы однофазного трансформатора.
Работа однофазного трансформатора (Ссылка: elprocus.com )Когда магнитные линии потока движутся вокруг центральной части, он проходит через вторичную часть, вызывая через нее напряжение. Закон Фарадея применяется для оценки напряжения, индуцированного во вторичной катушке, и он получается по формуле:
V = N \ frac {d \ Phi} {dt}
где
‘N’ — число витков вокруг катушки
Частота одинакова как в первичной, так и во вторичной обмотке.
Следовательно, мы можем сказать, что создаваемое напряжение одинаково в обеих секциях, поскольку один и тот же магнитный поток связывает оба компонента вместе. Кроме того, все индуцированное напряжение напрямую связано с количеством витков в катушке.
Предположим, что первичная и вторичная части трансформатора имеют по одному витку на каждой. Предполагая отсутствие потерь, ток проходит через катушку, чтобы генерировать магнитный поток и индуцировать напряжение в один вольт через вторичную секцию.
Из-за источника переменного тока магнитный поток изменяется синусоидально, и это получается по формуле:
\ Phi = {\ Phi} _ {max} sin (\ omega t)
Связь между производимой ЭДС, E в обмотках катушки из N витков можно получить по
E = N \ frac {d \ Phi} {dt}
E = N \ omega {\ Phi} _ {max} cos (\ omega t )
{E} _ {max} = N \ omega {\ Phi} _ {max}
{E} _ {rms} = N \ omega \ sqrt {2} {\ Phi} _ {max} = 2 \ pi \ sqrt {2} f N {\ Phi} _ {max}
{E} _ {rms} = 4.44 f N {\ Phi} _ {max}
Где,
- ‘f’ — частота в герцах, полученная с помощью ω / 2π.
- ‘N’ — количество витков катушки
- ‘‘ ‘‘ ‘‘ ‘∆’ — значение магнитного потока в Webers
Приведенная выше формула вводится как уравнение для ЭДС трансформатора. «N» будет числом витков первичной обмотки (N P ) для ЭДС первичной части трансформатора E, тогда как для ЭДС E вторичной части устройства число витков N будет ( N S ).
Детали однофазного трансформатораДетали однофазного трансформатора включают обмотки, сердечник и изоляцию. Обмотки должны иметь низкое сопротивление, и обычно они изготавливаются из меди (редко из алюминия). Они наслоены вокруг сердцевины и должны быть изолированы от нее.
Также витки обмотки должны быть изолированы друг от друга. Центр трансформатора состоит из очень тонких стальных крышек с большой проницаемостью.Эти крышки должны быть тонкими (от 0,25 мм до 0,5 мм) из-за уменьшения потерь энергии (вносимых в виде потерь на вихревые токи).
Они должны быть изолированы друг от друга, и обычно для этой цели применяется изоляционный лак. Изоляция трансформатора может быть заполнена жидкостью или быть сухой. Изоляция сухого типа подается воздухом, синтетическими смолами, газом или вакуумом. Применяется только для малогабаритных трансформаторов (ниже 500 кВА). Жидкая изоляционная форма обычно означает применение минеральных масел.
Масло имеет длительный срок службы, устойчивость к перегрузкам, соответствующие характеристики изоляции, а также обеспечивает охлаждение трансформатора. Масляная изоляция часто используется для больших трансформаторов.
Однофазный трансформатор имеет две обмотки, одна на первичной части, а другая — на вторичной. В основном они используются в однофазных электрических сетях.
Применение трехфазной системы означает использование трех однофазных комплектов, размещенных в трехфазной сети.Это более дорогой метод, и он применяется в высоковольтных электросетях.
Конструкция однофазного трансформатораВ простом однофазном трансформаторе каждая обмотка цилиндрически накладывается на часть из мягкого железа отдельно для обеспечения необходимой магнитной цепи, которая обычно используется как «сердечник трансформатора». Он обеспечивает путь для перемещения магнитного поля для создания напряжения между двумя секциями.
Две секции расположены недостаточно близко друг к другу, чтобы обеспечить достаточную магнитную связь.Следовательно, увеличение и схождение магнитной цепи рядом с катушками может улучшить магнитную связь между первичной и вторичной секциями. Должны использоваться тонкие стальные кожухи, чтобы избежать потерь энергии из активной зоны.
Конструкция трансформатора подразделяется на два типа в зависимости от того, как обмотки намотаны вокруг основного стального многослойного сердечника.
Тип сердечникаВ этой форме производства только половина обмоток наложена цилиндрическим слоем вокруг каждой части трансформатора для улучшения магнитной связи, как показано на рисунке ниже.Такая конструкция гарантирует, что магнитный путь силы проходит через обе обмотки одновременно. Заметным недостатком трансформатора с сердечником является поток утечки, который возникает из-за протекания небольшой доли магнитных силовых линий за пределы устройства.
Трансформатор с сердечником (Ссылка: elprocus.com ) ОболочкаВ этой конструкции первичная и вторичная части цилиндрически установлены на центральном сердечнике, в результате чего площадь поперечного сечения в два раза больше, чем у внешнего части.В такой конструкции есть два почти магнитных пути, а внешняя ветвь имеет движущийся магнитный поток «/ 2». Устройство кожухового типа преодолевает поток утечки, уменьшает отходы активной зоны и повышает эффективность. Тип корпуса однофазного трансформатора
(Ссылка: elprocus.com )Типы однофазных трансформаторов
Для приема и вывода однофазного переменного тока обычно конструируются следующие типы трансформаторов.
АудиопреобразовательЭтот тип удаляет шум земли из аудиосигналов, снабдив устройство магнитным экраном.
АвтотрансформаторОни обычно используются в системах малой мощности для соединения цепей с различными классами напряжения. Он состоит только из одной обмотки, не может изолировать сети и обычно легче, меньше и дешевле, чем другие типы. Источник напряжения и электрическая нагрузка подключаются к двум отводам, а напряжения задаются путем отвода обмотки в нескольких точках. Автотрансформатор с регулируемым отводом вводится как переменный трансформатор или вариак.
Buck-BoostВ этом типе трансформатор регулирует номинальное напряжение в соответствии со спецификациями устройства. Обычно они используются в качестве изоляторов цепей.
Трансформатор постоянного напряжения (CVT)Этот тип создает относительно постоянное выходное напряжение, несмотря на практически большие колебания входного напряжения.
Трансформатор постоянного тока (CCT)Их также называют регулятором; он включает в себя саморегулирующуюся вторичную секцию, которая обеспечивает постоянный выходной ток для любой нагрузки через свой динамический уровень.Это обычное дело для уличных фонарей.
Распределительный трансформаторЭто часто встречаемое устройство на опоре, которое снижает ток для легких электрических шкафов.
Обратный трансформаторЭтот тип может использоваться для создания высоковольтного выхода, и трансформатор на короткое время сохраняет энергию в своих магнитных секциях.
Повышающий трансформатор генератораОн может повысить номинальное напряжение до соответствующей скорости передачи на большие расстояния.
Трансформатор подавления гармоникВ этой форме используется подавление электромагнитного потока, фазовый сдвиг и полное сопротивление источника для уменьшения гармонических токов в распределительных сетях, что в конечном итоге снижает рабочую температуру трансформатора.
Трансформатор согласования импедансаПрименяются для уменьшения отражения сигнала от электроэнергии и всегда имеют передаточное число 1: 1. Типичным примером типа согласования импеданса может быть балун, который используется для объединения двух цепей с несогласованным сопротивлением, например, регулируемая линия из двух проводников, несущих одинаковые токи в противоположных направлениях, которые присоединены к несбалансированной дорожке одного проводника, несущего нагрузка.
Промышленный управляющий трансформаторОни обеспечивают питание устройств постоянного или постоянного тока, которые могут быть восприимчивы к изменениям в источнике электроэнергии, например реле, соленоиды или другие электромеханические инструменты.
Интерфейсный трансформаторОни могут изолировать сигналы связи.
Изолирующий трансформаторОн не используется для понижения или повышения напряжения, а скорее для буферизации сетей друг от друга.
Трансформатор утечки (трансформатор рассеянного поля)Он может поддерживать большую индуктивность рассеяния за счет слабой связи магнитных потоков вторичной и первичной частей. Это делает устройство устойчивым к коротким замыканиям, что является важной характеристикой трансформаторов для сварочных функций.
Трансформатор освещенияМожет подавать низкое напряжение для освещения и других легких условий.
Медицинский трансформаторВысокие требования к потенциалу, ток утечки, температурные условия, ток и термопредохранители — это основные концепции медицинских трансформаторов, основанные на чувствительной среде, в которой они используются.Они тщательно отрегулированы в соответствии с отраслевыми и юридическими стандартами.
Многокомпонентный трансформаторЭто однофазный трансформатор с разными выходами, причем каждое выходное ответвление соответствует разному номиналу.
Трансформатор заземления нейтралиЭтот тип защищает генераторы и силовые трансформаторы от опасных токов короткого замыкания. Когда происходит неисправность, возникает напряжение в разомкнутом треугольнике, и в подключенном резисторе происходит снижение напряжения.
Силовой трансформаторОн может преобразовывать напряжения от одного номинального значения или фазы к другому для широкого распределения энергии.
Выпрямленный трансформаторИспользуется для преобразования переменного тока в постоянный.
Резонансный трансформаторКонденсатор расположен внутри одной или обеих обмоток для работы так, чтобы можно было настроить сеть.
Трансформатор солнечной энергииТрансформатор может использоваться как компонент однофазного инвертора или как повышающее устройство для подключения фотоэлектрических установок к сети.
Подстанция ТрансформаторЭто понижающее устройство, которое преобразует напряжение уровня передачи в выходной сигнал уровня распределения.
Монтаж однофазного трансформатораОбщий вес и размер трансформатора окончательно определяют способ его установки. Однако некоторые характеристики помогают нам установить однофазный трансформатор, в том числе:
- Шасси: встроенные компоненты позволяют устанавливать устройство с помощью крепежных элементов.
- Чип: обычно изготавливаемые по тонкопленочной технологии, эти устройства включаются в интегрированные сети и всегда используются в качестве изоляторов.
- Тарелка / диск: типы с тороидальным сердечником могут быть установлены с помощью крепежа, состоящего из болта в середине тора.
- H-образная рама: монтажная форма, смягчающая влияние ударов и вибрации.
- Модульное гнездо: обычно модульное соединение со встроенным трансформатором.
- Площадка: трансформатор размещается на структурной основе, например трансформаторы подстанции, установленные на бетонной площадке.
- PC / PCB: также представленные как типы для монтажа на плате, эти трансформаторы передают напряжение между двумя сетями для корпусов печатных плат. Они включают сердечник, обмотки, кожух, способ монтажа (поверхностный или сквозной) и соединительные клеммы. Некоторые типы печатных плат представляют собой ИС, созданные с помощью обработки полупроводников.
- Pole: эти широко распространенные трансформаторы, устанавливаемые на опорах придорожных коммуникаций, понижают входное напряжение от локализованной мощности передачи до напряжения, подходящего для жилых и коммерческих помещений.
- Салазок / трейлер: массивные трансформаторы можно просто переместить в соответствии с меняющимися электрическими требованиями. Они включают непостоянное увеличение местных потребностей в электроэнергии.
При обсуждении однофазного трансформатора важны сопутствующие характеристики.
- Номинальная рабочая частота: трансформаторы с высокими рабочими частотами меньше, поскольку требуется меньшее количество секций для согласования полного сопротивления.
- Уровень первичного напряжения: означает номинальное входное напряжение; разные номинальные напряжения представляют более одной первичной секции.
- Номинальное вторичное напряжение: означает диапазон выходного напряжения.
- Уровень вторичного тока: определяет номинальный выходной ток.
- Номинальная мощность (ВА): максимальное напряжение, желаемое для системы, выраженное в вольтах-амперах (ВА).
- Рабочая температура: безопасный температурный уровень системы при ее функционировании; температура трансформатора увеличивается во время использования.
Ниже приведены некоторые важные особенности однофазного трансформатора:
- Токоограничивающая защита: процесс защиты от перегрузки по току.
- Взрывобезопасность: огнестойкость трансформатора слишком важна, что полезно в потенциально реактивных средах, таких как шахты.
- Корпус NEMA: корпус устройства или контейнер адаптируется к уровню NEMA, нормальному уровню защиты от проникновения различных промышленных и экологических загрязняющих веществ.
- Номинальное значение для использования в помещении / вне помещения: устройство предназначено для определенных рабочих условий. Маслонаполненные типы почти часто устанавливаются снаружи.
- Водонепроницаемость: трансформатор имеет герметичную сторону для предотвращения проникновения воды.
- Погружной: устройство можно погружать в воду.
Основными преимуществами однофазного блока являются техническое обслуживание, транспортировка и наличие запасного блока. Однофазные трансформаторы широко используются в коммерческих низковольтных устройствах, таких как электронные устройства.
Однофазный трансформатор (Ссылка: suenn.com )Они работают как устройство понижения напряжения и уменьшают значение домашнего напряжения до значения, необходимого для питания электроники. Выпрямитель обычно подключается для преобразования переменного напряжения в постоянное, которое используется в корпусах электроники на вторичной стороне.
Другие применения однофазного устройства кратко описаны ниже:
- Для понижения сигналов на дальние расстояния для питания как коммерческих, так и бытовых электронных устройств
- В телевизорах для регулировки напряжения
- Для увеличения энергии в бытовые инверторы
- Для подачи электроэнергии в пригородные районы
- Для электрической изоляции двух сетей, поскольку первичная и вторичная сети устанавливаются далеко друг от друга.
— Объявление —
Однофазные трансформаторы: принципы работы и применение
Трансформаторышироко используются в электронных компонентах, поскольку они могут преобразовывать напряжение с одного уровня мощности на другой, не влияя на частоту. По этой причине они обычно используются в бытовой технике. Несмотря на то, что существует множество различных типов трансформаторов, все они основаны на концепции корпуса, предназначенного для экранирования электромагнитных полей, известного как клетка Фарадея.Вот подробности об однофазном трансформаторе и о том, как он защищает электрооборудование.
Как работает однофазный трансформатор Однофазный трансформатор — это электронный компонент, который работает от однофазного переменного тока, поскольку цикл напряжения происходит в пределах единой временной фазы. Он обычно используется для снижения сигналов на большие расстояния как для легких коммерческих, так и для бытовых электронных устройств. Вот шаги, связанные с этим процессом:
Внешний источник переменного тока создает переменное электромагнитное поле через первичную обмотку
электромагнитное поле коллапсирует в железном сердечнике, связывая поток в обеих обмотках
мощность индуцируется через вторичную обмотку, подключенную к нагрузке с частотой 60 Гц
Закон Фарадея определяет наведенное напряжение и амперы, которые могут изменяться в зависимости от характера первичной и вторичной обмоток
Внешние радиопомехи (RFI) экранированы для защиты электронного оборудования
Первичная и вторичная обмотки обычно изготавливаются из изолированного медного провода и должны быть изолированы от железного сердечника, имеющего высокую проницаемость.Максимальное напряжение, которое можно использовать для однофазной сети, регулируется коммунальными предприятиями и промышленными правилами. Перед тем, как решить, использовать ли однофазные или трехфазные трансформаторы, вам следует проверить спецификации производителя на использование электронных компонентов или проконсультироваться со специалистом-электриком.
Приложенияпонижающее локализованное распределение электроэнергии
телевизоры регулирующие напряжение
низковольтные электронные устройства
повышающая мощность в бытовых инверторах
Пригородные районы, где спрос на электроэнергию ниже
торговое и жилое осветительное и отопительное оборудование
Заключение При принятии решения о том, использовать ли однофазный или трехфазный трансформатор, вы должны учитывать диапазон рабочих частот, номинальное напряжение обмоток, номинальную мощность, номинальный вторичный ток и требования к температуре.Основное преимущество однофазных трансформаторов по сравнению с трехфазными — более низкая стоимость. Трехфазные трансформаторы используются в системах большой мощности, а однофазные трансформаторы больше подходят для более легкого оборудования.
Allied Components International
Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра стандартных магнитных компонентов и модулей, таких как индукторы для микросхем, магнитные индукторы на заказ и трансформаторы на заказ.Мы стремимся предоставлять нашим клиентам продукцию высокого качества, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены.
Мы — растущее предприятие в магнитной промышленности с более чем 20-летним опытом.
Основные операции однофазных трансформаторов — Руководство электрика по однофазным трансформаторам
Трансформатор — это устройство переменного тока, используемое для передачи энергии от одной цепи к другой:
Взаимная индукцияТрансформаторы работают по принципу взаимной индукции, которая представляет собой процесс создания напряжения в катушке путем изменения тока в другой катушке.
Ранее мы узнали, что изменение значения тока в катушке вызывает изменение силовых линий, окружающих катушку. Это изменение магнитного потока вызывает в катушке напряжение, называемое противоэлектродвижущей силой (CEMF).
Если вторая катушка расположена рядом с первой катушкой, магнитные линии индуцируют напряжение во второй катушке без какого-либо электрического соединения.
В цепи постоянного тока, как долго мы будем видеть наведенное напряжение во второй катушке? В течение 5τ после размыкания или замыкания переключателя.Только при изменении значения тока линии магнитного потока будут разрезать вторую катушку.
В цепи переменного тока значение тока постоянно меняется, поэтому магнитные линии постоянно проходят через катушку, вызывая напряжение.
Прочие характеристики
Трансформаторы предназначены для:
- Повышение напряжения и понижение тока.
- Понижающее напряжение и повышающий ток.
Трансформаторы очень эффективны, КПД составляет от 96% до 99%.Они не требуют особого обслуживания, так как в них нет движущихся частей.
Классификация
Трансформаторы классифицируются по:
Рис. 1. Трехфазный трансформатор с воздушным охлаждением от Craxd1 используется по лицензии Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Рис. 2. Охлаждающие электровентиляторы byrev, используемые по лицензии Creative Commons CC-BY.Заявка
Источник питания (более 500 кВА)
Распределение (500 кВА и ниже, установка на опоре)
Контроль
Прибор (ТТ и ПТ)
- Фазы
Видео оповещение! (Взрыв из прошлого)
Это видео с сайта U.С. Министерство обороны дает фантастическое описание того, как работают трансформаторы.
Transformers от PublicResourceOrg находится под лицензией Creative Commons Attribution License.
Теория работы однофазных трансформаторов
Определение трансформатора
Трансформатор электроэнергии — это статическое устройство, которое преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую без какого-либо прямого электрического соединения.Он также выполняет это с помощью взаимной индукции между двумя обмотками. Он может преобразовывать мощность из одной цепи в другую без изменения ее частоты, но может иметь разные уровни напряжения в зависимости от необходимости.
Схема однофазного трансформатора
Символ трансформатора
Трансформатор Строительство
Три основные части трансформатора:
- Первичная обмотка : Обмотка, которая потребляет электроэнергию и создает магнитный поток, когда она подключена к источнику электроэнергии.
- Магнитный сердечник : Это относится к магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. Поток проходит через путь с низким сопротивлением, связанный со вторичной обмоткой, создавая замкнутую магнитную цепь.
- Вторичная обмотка : Обмотка, которая обеспечивает желаемое выходное напряжение за счет взаимной индукции в трансформаторе.
Принцип работы трансформаторов
Принцип работы однофазного трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея.В основном, взаимная индукция между двумя или более обмотками отвечает за действие преобразования в электрическом трансформаторе.
Законы электромагнитной индукции Фарадея
Согласно закону Фарадея, «скорость изменения магнитной связи во времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушке».
Основная теория трансформатора
Первичная обмотка питается от источника переменного тока.Переменный ток через первичную обмотку создает переменный поток, окружающий обмотку. Другая обмотка, также известная как вторичная обмотка, приближена к первичной обмотке. В конце концов, некоторая часть потока в первичной обмотке будет связана с вторичной. Поскольку этот поток постоянно изменяется по амплитуде и направлению, происходит изменение магнитной связи и во второй обмотке. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, во вторичной обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), которая называется наведенной ЭДС.Если цепь вторичной обмотки замкнута, через нее будет протекать индуцированный ток. Это простейшая форма преобразования электроэнергии; это самый основной принцип работы трансформатора.
Принцип работы трансформатора был объяснен в следующих простых шагах:
- Как только первичная обмотка подключена к однофазному источнику питания, через нее начинает течь переменный ток.
- Переменный поток создается в сердечнике первичным переменным током.
- Переменный поток через сердечник связывается со вторичной обмоткой.
- Теперь, согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, этот изменяющийся поток будет индуцировать напряжение во вторичной обмотке.
Сопутствующие товары
Вышеупомянутый тип трансформатора теоретически возможен, но не практически, потому что есть потери, связанные с работой трансформаторов.
Однофазный трансформатор: схема, принцип работы и применение
Что такое однофазный трансформатор?
Однофазный трансформатор — это тип трансформатора, который работает от однофазного источника питания. Трансформатор — это пассивное электрическое устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой посредством процесса электромагнитной индукции. Чаще всего он используется для увеличения («повышения») или уменьшения («понижения») уровней напряжения между цепями.
Однофазный трансформатор состоит из магнитного железного сердечника, служащего частью магнитного трансформатора, и медной обмотки трансформатора, служащей электрической частью.
Однофазный трансформатор — это высокоэффективное электрическое оборудование, и его потери очень низкие, поскольку в его работе отсутствует механическое трение.
Трансформаторы используются практически во всех электрических системах от низкого до самого высокого уровня напряжения. Он работает только с переменным током (AC), потому что постоянный ток (DC) не создает никакой электромагнитной индукции.
В зависимости от электрической сети, в которой установлен трансформатор, существует два типа трансформаторов: трехфазные трансформаторы и однофазные трансформаторы .
Принцип действия однофазного трансформатора следующий: источник переменного напряжения подает переменный ток через первичную обмотку трансформатора.
Переменный ток генерирует переменное электромагнитное поле. Силовые линии магнитного поля проходят через железный сердечник трансформатора и составляют вторичную цепь трансформатора.
Таким образом, во вторичной обмотке индуцируется напряжение с той же частотой, что и напряжение на первичной стороне. Величина наведенного напряжения определяется законом Фарадея.
Где,
f → частота Гц
N → количество витков обмотки
Φ → плотность потока Wb
Если нагрузка подключена со стороны вторичного трансформатора, ток будет течь через вторичную обмотку. По сути, однофазные трансформаторы могут работать как повышающие трансформаторы или понижающие трансформаторы.
Основными частями трансформатора являются обмотки, сердечник и изоляция. Обмотки должны иметь малое сопротивление и обычно они сделаны из меди (реже из алюминия).Они наматываются на сердечник и должны быть изолированы от него.
Кроме того, витки обмотки должны быть изолированы друг от друга. Сердечник трансформатора изготовлен из очень тонких стальных пластин с высокой проницаемостью. Пластины должны быть тонкими (от 0,25 до 0,5 мм) из-за уменьшения потерь мощности (известных как потери на вихревые токи).
Они должны быть изолированы друг от друга, и обычно для этой цели используется изоляционный лак. Изоляция трансформатора может быть как сухой, так и заполненной жидкостью.Изоляция сухого типа обеспечивается синтетическими смолами, воздухом, газом или вакуумом.
Применяется только для малогабаритных трансформаторов (ниже 500 кВА). Жидкая изоляция обычно подразумевает использование минеральных масел.
Масло имеет длительный срок службы, хорошие изоляционные характеристики, перегрузочную способность, а также обеспечивает охлаждение трансформатора. Масляная изоляция всегда используется для больших трансформаторов.
Однофазный трансформатор содержит две обмотки, одна на первичной, а другая на вторичной стороне.В основном они используются в однофазной системе электроснабжения.
Применение трехфазной системы означает использование трех однофазных блоков, соединенных в трехфазной системе. Это более дорогое решение, и оно используется в высоковольтных энергосистемах.
Применение однофазного трансформатора
Преимуществами трех однофазных блоков являются транспортировка, техническое обслуживание и наличие запасных частей. Однофазные трансформаторы широко используются в коммерческих низковольтных устройствах в качестве электронных устройств.
Они работают как понижающий трансформатор напряжения и понижают значение домашнего напряжения до значения, подходящего для питания электроники. На вторичной стороне обычно подключается выпрямитель для преобразования переменного напряжения в постоянное, которое используется в электронике.
SG3L0050PE | Хаммонд Пауэр |
SG3L0050PE | Хаммонд Пауэр |Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.
Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.
Трансформатор, однофазный, 50 кВА, первичная обмотка: 600 В | Вторичная обмотка: 120/240 В, 60 Гц, NEMA 3R, 150 ° C, алюминиевая обмотка
Распределительные трансформаторы общего назначения HPS Sentinel ™ G рассчитаны на напряжение 600 В и ниже.Обычно они используются для питания бытовых приборов, освещения, отопления, моторизованных машин и силовых нагрузок от электрических распределительных систем.
Это серия трансформаторов NEMA 3R, однако это также трансформаторы общего назначения с корпусом, скрепленным болтами. Это обеспечивает экономию затрат по сравнению с полностью сварными стальными корпусами, если этого не требует ваше приложение.
Краткий обзор Hammond:
Управляющие трансформаторы:
- HPS Imperator — формованный для промышленных станков
- HPS Spartan — открытый сердечник и катушка для легкой промышленности
- HPS Fusion — закрытый трансформатор общего назначения
Трансформаторы распределительные низковольтные:
- HPS Sentinel G — общего назначения
- HPS Sentinel K — K-фактор
- HPS Sentinel H — подавление гармоник
- HPS Fortress — коммерческое применение
- HPS Titan и Titan N — опасные зоны
- HPS Sentinel Solar Duty — солнечные батареи
Номер детали | SG3L0050PE |
---|---|
Артикул | SG3L0050PE |
ВА | 50 кВА |
Первичное напряжение | 600 В |
Вторичное напряжение | 120/240 В |
Фаза | Однофазный |
Производитель | Хаммонд Пауэр |
Наличие | Свяжитесь с нами |
Масса — фунт. | 462.000000 |
Серия продуктов | HPS Sentinel |
Базовая единица измерения | каждый |
включают:
Конструкция сердечника и катушки:
- Изготовлено из качественной, не подверженной старению, холоднокатаной листовой кремнистой стали на современном оборудовании
- Сердечники имеют прецизионную нарезку с жесткими допусками, что устраняет заусенцы и повышает производительность
- Сердечник с покрытием, предотвращающим проникновение влаги
- Прецизионная намотка с медными или алюминиевыми проводниками, электрически сбалансированными для минимизации осевых сил в условиях короткого замыкания
- Прочный интерфейс между сердечником и катушками для улучшения характеристик короткого замыкания
- Материал проводника: медь или алюминий
- Повышение температуры: обычно 150 ° C (доступны варианты с малой высотой подъема.)
- Система изоляции: 220ºC
- HPS Sentinel G, K и H соответствуют последним стандартам энергоэффективности, установленным DOE и NRCan, предлагая значительную экономию энергии для наших клиентов и положительные социальные / экологические преимущества.
- Стандартный корпус типа 3R для внутреннего и наружного применения.
Для наших клиентов более высокая эффективность означает:
- Повышение рентабельности за счет снижения операционных затрат
- Снижение стоимости владения в течение всего срока службы трансформатора
- Снижение затрат на кондиционирование благодаря более низкому тепловыделению
- Расширенное предложение по каталогу — до 1000 кВА
- Стандартный номинал 10 кВ BIL обеспечивает повышенную надежность и защиту от отказа критически важного оборудования (включая скачки напряжения и другие переходные процессы в линии).
- Стандартные встроенные кронштейны для напольного и настенного монтажа мощностью до 45 кВА позволяют ускорить установку.
- Во всех блоках используется единая система изоляции 220 ° C с повышением температуры на 80 ° C, 115 ° C или 150 ° C.
- Лучшие в отрасли конструкторские решения, технологии и материалы продолжают традиции качества и надежности во всех продуктах HPS.
2021-07-16 02:27:10