) и вторичной (w2) обмотками трансформатора его сердечник изготовлен из ферромагнитного материала *. В этом разделе мы рассмотрим отношения, которые

характеризуют поведение трансформатора. Людмила Фирмаль

Зависимость напряженности магнитного поля и ферромагнитного (сталь рис. 289 ном) магнитного потока на сердечнике является нелинейной, учитывая тот факт, что возникают потери в сердечнике из-за гистерезиса и вихревых токов.

Чтобы уменьшить ток холостого хода, они стараются, чтобы сердечник трансформатора имел наименьший возможный воздушный зазор, перпендикулярный магнитному потоку, или не располагал его вообще.

• Несинусоидальный ток протекает через обмотку трансформатора из-за нелинейной зависимости между магнитным потоком и напряженностью электрического поля в сердечнике **. Анализируя работу трансформатора, он фактически заменяет несинусоидальный ток и ток эквивалентными величинами в терминах среднеквадратичных значений. 2 aa UV 2 1 * (9.76) Последнее уравнение действует как на холостом ходу, так и при нагрузке, другими словами, величина потока Fd существенно не изменяется при переходе из режима ожидания в рабочий режим под нагрузкой.

  Однако, если эти два режима имеют одинаковый FT, генерирующие их единицы массы должны быть равны: в этих двух режимах * * fЛ_L. * / 0 и current / 2. 2 называется уменьшением вторичного тока (относительно числа витков первичной обмотки). Значение равно rK * 2 до y / o и изменяется с коэффициентом 1.

  Кроме того, в правильно спроектированном трансформаторе падение напряжения / 2 /? 2 и 12X2 невелико по сравнению со сном 2, поэтому формула Из (9.77), деление приблизительно (9.79) V 2 на член (9.76 ‘) переместится в (9.79) и модули, и будет: £ «(9.80), то есть вход трансформатора

  Отношение напряжения к выходному напряжению трансформатора (при нагрузке) приблизительно равно отношению числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки.

  С правильно спроектированным трансформатором с нагрузкой, близкой к номинальному току, Ток / р составляет всего 1-10% от тока / 1, поэтому формула (9. 78) может быть примерно выражена как: Л®! — / А- на токовом модуле и около номинальной нагрузки

  Следующее приблизительное соотношение между / 2: (9.81) / 2 тогда / то есть, ток 11 пропорционален току / 2. Слегка нарушается током холостого хода / 0. Активное сопротивление вторичной цепи высвобождает энергию, которая передается от первичной цепи во вторичную цепь магнитным потоком и дополняется источником питания схемы. *

  Для ясности из рисунка в 289 и 290 обмотка w2 расположена на разных стержнях. Фактически они обычно находятся на одном стержне. Появляется в режиме.

  Смотрите также:

  • Решение задач по электротехнике

  Содержание

  Трансформаторы (страница 4)

  Трансформатор со стальным сердечником

  
  

  10. Первичная обмотка трансформатора со стальным сердечником в режиме холостого хода включена на напряжение

  и по ней проходит ток , отстающий по фазе от напряжения на угол , причем . Эта же катушка при том же напряжении, но без стального сердечника потребляет ток , отстоящий от напряжения на угол , причем . Определить потери в стали и меди и построить векторную диаграмму при наличии стального сердечника. С помощью векторной диаграммы определить в схеме замещения катушки со стальным сердечником.

  Решение:
  При отсутствии сердечника катушка имеет только потери в меди

  .
  Отсюда резистивное сопротивление обмотки катушки .
  При наличии стального сердечника в катушке расходуется мощность .

  Часть этой мощности

  идет на покрытие потерь в меди, а другая часть — на потери в стали .
  Эквивалентная последовательная схема катушки со сталью, не имеющей рассеяния, дана на рис. 6.46,а.
  На рис. 6.46,б приведена векторная диаграмма трансформатора со стальным сердечником в режиме холостого хода. Из нее следует, что резистивная составляющая приложенного напряжения

  откуда

  .
  Из диаграммы видно, что , и, следовательно, . Значение ЭДС, наводимой в катушке, .

  11. В режиме холостого хода трансформатора со стальным сердечником расходуется мощность

  при напряжении и токе . Резистивное сопротивление его первичной обмотки и реактивное сопротивление рассеяния . Частота тока .
  Определить из схемы замещения сопротивления (см. рис. 6.47.1) и составляющую приложенного напряжения , уравновешивающую ЭДС, которая индуцируется в обмотке катушки основным магнитным потоком, пронизывающим сердечник. При построении диаграммы предполагать, что ток изменяется по гармоническому закону.

  Решение:
  Построение векторной диаграммы показано на рис. 6.47.
  Из соотношения

  найдем, что .
  Отрезок , отсюда .
  Отрезок , отсюда .
  Теперь найдем .
  Реактивный ток

  12. Однофазный трансформатор

  с номинальной мощностью имеет потери холостого хода и КПД при полной нагрузке . Определить резистивное сопротивление первичной и вторичной обмоток, считая, что первичные и вторичные потери в меди одинаковы.

  Решение:
  Известно, что ток холостого хода имеет небольшое значение по сравнению с номинальным током. Поэтому при холостом ходе можно пренебречь потерями в обмотке (потерями в меди) и считать, что потери холостого хода приблизительно равны потерям в стали:

  . Общие потери мощности при нагрузке трансформатора:
  .
  Отсюда .
  Номинальный ток в первичной цепи при нагрузке: ; резистивное сопротивление первичной обмотки: .
  Так как по условию резистивное сопротивление первичной обмотки равно приведенному сопротивлению вторичной , где , то .

  13. Опыты холостого хода и короткого замыкания однофазного трансформатора дали следующие результаты:
  

  .
  Данный трансформатор — повышающий и его коэффициент трансформации .
  Предполагая, что резистивное и реактивное сопротивления рассеяния первичной обмотки равны соответственным приведенным сопротивлениям вторичной обмотки , определить их значения.
  При холостом ходе можно пренебречь падением напряжения в первичной обмотке, а мри коротком замыкании -намагничивающей составляющей первичного тока.

  Решение:
  На рис. 6.47.1 изображена эквивалентная схема трансформатора.
  Из опыта холостого хода, пренебрегая падением напряжения в первичной обмотке, имеем

  Если пренебречь составляющей тока

  , эквивалентная схема трансформатора при коротком замыкании примет вид, изображенный на рис. 6.49, и тогда

  Так как
  
  то

  14. К вторичным зажимам трансформатора предыдущей задачи подключен приемник энергии, имеющий

  , при этом напряжение на вторичных зажимах , ток во вторичной цепи . Найти напряжение на первичных зажимах, ток в первичной обмотке, КПД и коэффициент мощности . Найти потери в стали и меди при нагрузке трансформатора.

  Решение:
  Задачу проще всего решить, если применить символический метод к эквивалентной схеме трансформатора (см. рис. 6.47.1).
  Приведенные значения вторичного напряжения, тока и сопротивлений:

  На параллельных ветвях напряжение

  где направлено по вещественной оси, и, следовательно,
  В режиме холостого хода сопротивление поперечной ветви

  Ток холостого хода

  Приложенное напряжение

  Сдвиг фаз между напряжением на входе трансформатора и первичным током

  .
  Мощность, подводимая к трансформатору, .
  Мощность, расходуемая в приемнике энергии, . КПД трансформатора .
  Потери в стали при нагрузке трансформатора .
  Потери в меди при нагрузке трансформатора .

  15. К трансформатору, рассмотренному в задаче 14., приложено напряжение

  . Найти напряжение на вторичных зажимах при холостом ходе, пренебрегая при этом падением напряжения в первичной обмотке. Показать возможность такого пренебрежения.

  Решение:
  При холостом ходе можно положить

  , тогда .
  Падением напряжения в первичной обмотке можно пренебречь, так как , т.е. падение напряжения в первичной обмотке составляет всего 0,3% от приложенного напряжения.
  

  Намотка трансформатора своими руками

  Прочее 

  23.05.201617.09.2016 shishkin 0 Комментариев

  Трансформаторы в повседневной жизни встречаются практически повсеместно: такое устройство используется в схемах питания большинства бытовых приборов. В линиях электропередач также используются мощные повышающие и понижающие устройства.

  Определение трансформаторов

  Трансформатором считается электромагнитный агрегат, способный преобразовывать (понижать или повышать) входящее напряжение электротока. В зависимости от назначения, прибор имеет различную конструкцию, в которую входят две и более независимые обмотки с общим стальным сердечником. Исключением из этого правила является автотрансформатор, обмотки которого за счет прямого соединения, кроме электромагнитной, дополнительно имеют электрическую связь.

  Типы конструкций

  В зависимости от конструктивных особенностей различают такие трансформаторы со стальным сердечником:

  • Стержневые – в них расположение обмоток производится на двух стержнях, что позволяет снизить толщину намотки;
  • Обмотки в броневом сердечнике расположены на центральном металлическом стержне. Это дает ряд преимуществ: упрощение конструкции, полное наполнение окна намоткой. Также обмотка трансформатора получает дополнительную защиту от механических повреждений;
  • Для кольцевых сердечников характерно максимальное использование электромагнитных свойств обмотки и малое внешнее магнитное поле. Но из-за сложности производства они не нашли широкого применения.

  Виды трансформаторов

  От назначения зависят и характеристики выпускаемых трансформаторов. Они бывают следующих видов:

  • Силовые. Делятся на маломощные, средней и повышенной мощности агрегаты. Также выделяют наличие трехфазных и однофазных устройств;
  • Трансформатор напряжения – самый применяемый вид прибора. Применяется для выравнивания напряжения до необходимого уровня, что обеспечивает надежную защиту чувствительного оборудования и электронных схем;
  • Назначение импульсного трансформатора – передача и трансформация кратковременных электрических импульсов.

  Принцип работы

  Рассмотрим принцип действия на простейшем трансформаторе со стальным сердечником, который состоит из двух обмоток. К первичной обмотке подключается питание, а к вторичной – нагрузка (потребитель тока). Разница между входящим и выходящим напряжением зависит от количества витков первичной и вторичной катушки. Это отношение называется коэффициентом трансформации.

  Способы определения обмоток

  Теперь рассмотрим, как можно определить обмотки трансформатора. Это может пригодиться в ситуациях, когда на аппарате нет обозначений и маркировки. Как определить, где вторичная или первичная обмотка? Ведь неправильное подключение к нагрузке и питанию выведет устройство из строя. Для этого можно использовать следующие методы:

  • Определить тип обмотки можно визуально. Основной фактор, позволяющий это сделать, является сечение выводов из катушки. Радиолюбители знают, что первичная обмотка имеет тонкие выводы, а вторичная всегда подключается более мощным проводом. Таким образом, можно визуально определить выводы катушек;
  • Также определить тип обмоток позволяет сравнение их сопротивлений. Если при помощи омметра измерить сопротивление обеих катушек, то вы увидите, что одна из них имеет сопротивление меньше 1 Ома, а другая обладает более высоким сопротивлением, которое может достигать значения в несколько десятков Ом.

  Исходя из этих показателей, можно с уверенностью определить, что обмотка, обладающая маленьким сопротивлением – вторичная, а катушка с большим сопротивлением – первичная.

  Соединительные схемы обмоток трансформаторов

  Давайте разберемся, какие бывают группы соединения трансформаторов импульсного тока. В трехфазных агрегатах имеется две такие же обмотки. Они маркируются обозначением ВН и НН, что расшифровывается как высшего и низшего напряжения. При этом в каждую обмотку включено по три фазы. В итоге группы соединения любых трехфазных трансформаторов насчитывают 6 фазных катушек, что в сумме составляет 12 выводов.

  Существует два способа соединения обмоток трансформаторов со стальным сердечником: звезда и треугольник. Причем выбор определенной группы зависит от условий работы и назначения трансформатора. При этом способ выполнения группы соединения определяет ориентирование вектора напряжений обмоток относительно друг друга. Отметим, что обратное подключение начал и концов обмоток позволяет изменить взаимную ориентацию векторов напряжений.

  Особенности подключения однофазных трансформаторов

  Рассмотрим, как влияет изменение подключения контактной группы на примере простого однофазного устройства, в котором на одном стержне установлены две обмотки с односторонним направлением намотки. Для упрощения расчетов примем конец обмоток за нижние контакты, а начало – за верхние. В этом случае ЭДС 1 и 2, а также напряжения нагрузки и сети совпадают по фазе.

  Теперь предпримем изменения для группы соединения, например, произведем обратное подключение во вторичной обмотке. Теперь вектор ЭДС 2 имеет обратную фазу относительно нагрузки. Такой опыт показывает, что для этого вида трансформаторов доступны две группы соединения: со смещением фазы 0 и 180 градусов.

  Особенности подключения трехфазных трансформаторов

  В этом отношении подключение трехфазных аппаратов более сложно: доступно 12 вариантов. Рассмотрим наиболее распространенную схему подключения.

  Для примера возьмем трансформатор, катушки которого подключены звезда/звезда.
  
  [ads-pc-1][ads-mob-1]

  Чтобы совместить потенциалы, произведем соединение клемм а и А. Чтобы обозначить векторы существующих напряжений, начертим треугольник АВС. В этом случае от группы соединения зажимов зависят вектора вторичной катушки. Поскольку ЭДС обмоток полностью идентичны, также одинаковые векторы имеют фазные и линейные напряжения, поэтому такая схема обозначается как Y/Y – 0. Теперь произведем обратное подключение группы соединения вторичной обмотки.
  

  Как видно из схемы, в этом случае происходит смещение на 180 градусов фазы ЭДС. Для такой группы соединения применяется обозначение Y/Y – 6.

  Самостоятельная намотка трансформатора

  В домашних условиях можно своими руками намотать небольшой трансформатор для питания небольшого потребителя или других нужд. Для этого умельцами разработан небольшой станок для намотки трансформаторов. Рассмотрим его принцип работы.

  На главный вал при помощи зажимных гаек закрепляется каркас трансформатора. При помощи ремневой передачи, основной вал соединен со вспомогательным, на котором установлен подвижный укладчик провода. Шкивы обоих валов лучше сделать многопозиционными (2–3). Этим обеспечится возможность своими руками регулировать скорость намотки простой перестановкой пассика в другое положение. Также при помощи перекручивания пассика можно реверсировать процесс укладки провода. Вращение главного вала осуществляется при помощи вращающегося диска с ручкой. Также можно автоматизировать процесс намотки, если вместо вращающегося диска к валу подсоединить патрон шуроповерта, который будет играть роль электропривода.

  Станину станка лучше изготовить из листов стали (потребуется электросварка), также подойдет фанера или доски толщиной 2–3 см. В этом случае для крепления своими руками нужно использовать металлические уголки и небольшие саморезы.

  Перед тем как закрепить боковины на основании, сложите их вместе и одновременно просверлите отверстия для валов. Этим обеспечивается горизонтальность расположения вала. После этого боковины можно крепить к основанию.

  Стоит отметить, что ширина основания выбирается исходя из устойчивости конструкции и длины выбранных валов.

   

  Подходящие валы можно взять из старых матричных принтеров. В них установлены хорошие валы из закаленной и полированной стали. Там же можно позаимствовать подшипники для обеспечения плавности вращения. Как показывает практика разборки своими руками, эти элементы принтеров сделаны на совесть, и не успели износиться за время эксплуатации.

   

  Укладчик провода изготавливается из металлических пластин, скрепленных при помощи подходящих винтов. В нижней части просверливается сквозное отверстие для одевания на вал для перемещения. В верхней части такой конструкции также необходимо сделать отверстие для прохождения провода.

  Можно в задней части станины установить откидывающийся кронштейн, на котором крепятся катушки с проводом для намотки. Получается очень удобно и рационально.

  Для подсчета количества витков на верхнем валу крепится небольшой магнит, а на боковине – геркон. Также понадобится любой работающий калькулятор: к кнопке «=» нужно подсоединить провода от геркона. В начале намотки на калькуляторе набирают 1+1, остальное считается во время вращения вала через магнитный сигнал геркона.

  Такая конструкция позволяет своими руками наматывать катушки и обмотки трансформаторов довольно быстро и без особых усилий. Естественно, придется потратить немало времени на изготовление самого станка, но если вы намерены серьезно заняться перемоткой трансформаторов и других катушек, то такое приспособление довольно быстро окупит все потраченное на него время и средства.

  Об электронном трансформаторе

  Электронные трансформаторы приходят на смену громоздким трансформаторам со стальным сердечником. Сам по себе электронный трансформатор, в отличие от классического, представляет собой целое устройство – преобразователь напряжения.

  Внешне электронный трансформатор представляет собой небольшой металлический, как правило, алюминиевый корпус, половинки которого скреплены всего двумя заклепками. Впрочем, некоторые фирмы выпускают подобные устройства и в пластиковых корпусах.

  Чтобы посмотреть, что же там внутри, эти заклепки можно просто высверлить. Такую же операцию предстоит проделать, если намечается переделка или ремонт самого устройства. Хотя при его низкой цене куда проще пойти и купить другое, чем ремонтировать старое. И все же нашлось немало энтузиастов, которые не только сумели разобраться в устройстве прибора, но и разработать на его основе несколько импульсных блоков питания.

  Принципиальная схема к устройству не прилагается, как и ко всем нынешним электронным устройствам. Но схема достаточно проста, содержит малое количество деталей и поэтому принципиальную схему электронного трансформатора можно срисовать с печатной платы.

  На рисунке 1 показана снятая подобным образом схема трансформатора фирмы Taschibra. Очень похожую схему имеют преобразователи, выпускаемые фирмой Feron. Отличие лишь в конструкции печатных плат и типах используемых деталей, в основном трансформаторов: в преобразователях Feron выходной трансформатор выполнен на кольце, в то время как в преобразователях Taschibra на Ш-образном сердечнике.

  В обоих случаях сердечники выполнены из феррита. Следует сразу отметить, что кольцеобразные трансформаторы при различных доработках прибора лучше поддаются перемотке, чем Ш – образные. Поэтому, если электронный трансформатор приобретается для опытов и переделок, лучше купить прибор фирмы Feron.

  При использовании электронного трансформатора лишь для питания галогенных ламп название фирмы – изготовителя значения не имеет. Единственное, на что следует обратить внимание, это на мощность: электронные трансформаторы выпускаются мощностью 60 — 250 Вт.

  Рисунок 1. Схема электронного трансформатора фирмы Taschibra

  Краткое описание схемы электронного трансформатора, ее достоинства и недостатки

  Как видно из рисунка, устройство представляет собой двухтактный автогенератор, выполненный по полумостовой схеме. Два плеча моста выполнены на транзисторах Q1 и Q2, а два других плеча содержат конденсаторы C1 и C2, поэтому такой мост называется полумостом.

  В одну из его диагоналей подается сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом, а в другую включена нагрузка. В данном случае это первичная обмотка выходного трансформатора. По очень похожей схеме выполнены электронные балласты для энергосберегающих ламп, но в них вместо трансформатора включен дроссель, конденсаторы и нити накала люминесцентных ламп.

  Для управления работой транзисторов в их базовые цепи включены обмотки I и II трансформатора обратной связи Т1. Обмотка III это обратная связь по току, через нее подключена первичная обмотка выходного трансформатора.

  Управляющий трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 8 мм. Базовые обмотки I и II содержат по 3..4 витка, а обмотка обратной связи III – всего один виток. Все три обмотки выполнены проводами в разноцветной пластиковой изоляции, что немаловажно при экспериментах с устройством.

  На элементах R2, R3, C4, D5, D6 собрана цепь запуска автогенератора в момент включения всего устройства в сеть. Выпрямленное входным диодным мостом напряжение сети через резистор R2 заряжает конденсатор C4. Когда напряжение на нем превысит порог срабатывания динистора D6, последний открывается и на базе транзистора Q2 формируется импульс тока, который запускает преобразователь.

  Дальнейшая работа осуществляется без участия цепи запуска. Следует заметить, что динистор D6 двухсторонний, может работать в цепях переменного тока, в случае постоянного тока полярность включения значения не имеет. В интернете его также называют «диак».

  Сетевой выпрямитель выполнен на четырех диодах типа 1N4007, резистор R1 с сопротивлением 1Ом и мощностью 0, 125Вт используется в качестве предохранителя.

  Схема преобразователя в том виде, как она есть, достаточно проста и не содержит никаких «излишеств». После выпрямительного моста не предусмотрено даже просто конденсатора для сглаживания пульсаций выпрямленного сетевого напряжения.

  Выходное напряжение прямо с выходной обмотки трансформатора также безо всяких фильтров подается прямо на нагрузку. Отсутствуют цепи стабилизации выходного напряжения и защиты, поэтому при коротком замыкании в цепи нагрузки сгорают сразу несколько элементов, как правило, это транзисторы Q1, Q2, резисторы R4, R5, R1. Ну, может и не все сразу, но хотя бы один транзистор точно.

  И несмотря на такое, казалось бы, несовершенство схема себя вполне оправдывает при использовании его в штатном режиме, т.е. для питания галогенных ламп. Простота схемы обуславливает ее дешевизну и широкую распространенность устройства в целом.

  Исследование работы электронных трансформаторов

  Если к электронному трансформатору подключить нагрузку, например, галогенную лампу 12В х 50Вт, а к этой нагрузке подключить осциллограф, то на его экране можно будет увидеть картинку, показанную на рисунке 2.

  Рисунок 2. Осциллограмма выходного напряжения электронного трансформатора Taschibra 12Vх50W

  Выходное напряжение представляет собой высокочастотные колебания частотой 40КГц, модулированные на 100% частотой 100ГЦ, полученной после выпрямления сетевого напряжения частотой 50ГЦ, что вполне подходит для питания галогенных ламп. В точности такая же картинка будет получена для преобразователей другой мощности или другой фирмы, ведь схемы практически не отличаются друг от друга.

  Если к выходу выпрямительного моста подключить электролитический конденсатор C4 47uFх400V, как показано пунктирной линией на рисунке 3, то напряжение на нагрузке примет вид, показанный на рисунке 4.

  Рисунок 3. Подключение конденсатора к выходу выпрямительного моста

  Рисунок 4. Напряжение на выходе преобразователя после подключения конденсатора C5

  Однако, не следует забывать о том, что ток зарядки дополнительно подключенного конденсатора C4 приведет к перегоранию, причем достаточно шумному, резистора R1, который используется в качестве предохранителя. Поэтому этот резистор следует заменить более мощным резистором с номиналами 22Омх2Вт, назначение которого просто ограничить ток зарядки конденсатора С4. В качестве же предохранителя следует использовать обычный плавкий предохранитель на 0,5А.

  Нетрудно заметить, что модуляция с частотой 100Гц прекратилась, остались лишь высокочастотные колебания с частотой около 40КГц. Даже если при этом исследовании и нет возможности воспользоваться осциллографом, то этот неоспоримый факт можно заметить по некоторому увеличению яркости лампочки.

  Это говорит о том, что электронный трансформатор вполне пригоден для создания несложных импульсных блоков питания. Тут возможно несколько вариантов: использование преобразователя без разборки, только за счет добавления наружных элементов и с небольшими изменениями схемы, совсем небольшими, но придающими преобразователю совсем иные свойства.

  Ранее ЭлектроВести писали, что неблагоприятная инвестиционная среда, отсутствие стимулов для потенциальных инвесторов, включая устаревший и экономически неэффективный метод тарифообразования «Расходы +», привели к хроническому недофинансированию сектора распределения электроэнергии. Чтобы исправить ситуацию, необходим переход на стимулирующее регулирование по международному опыту.
  

  По материалам: electrik.info.

  Устройство и принцип работы трансформатора. Силовые трансформаторы. Что это такое?

  Что такое трансформатор?

  Если коротко, то это стационарное устройство, используемое для преобразования переменного напряжения с сохранением частоты тока. Действие трансформатора основано на свойствах электромагнитной индукции.

  Немного исторических фактов

  В основу действия трансформатора легло явление магнитной индукции, открытое М. Фарадеем в 1831 г. Физик, работая с постоянным электрическим током, заметил отклонение стрелки гальванометра, подключенного к одной из двух катушек, намотанных на сердечник. Причем гальванометр реагировал только в моменты коммутации первой катушки.

  Поскольку опыты проводились от источника постоянного тока, Фарадей не смог объяснить открытое явление.

  Прообраз трансформатора появился лишь в 1848 году. Его изобрел немецкий механик Г. Румкорф, называя устройство индукционной катушкой особой конструкции. Однако Румкорф не заметил трансформации выходных напряжений.Датой рождения первого трансформатора считается день выдачи патента П. Н. Яблочкову на изобретение устройства с разомкнутым сердечником. Это случилось 30.11.1876 года.

  Типы аппаратов с замкнутыми сердечниками появились в 1884 году. Их создали англичане Джон и Эдуард Гопкнинсоны.

  По большому счету, технический интерес у электромехаников к переменному току возник только благодаря изобретению трансформатора. Идеи российского электротехника М. О. Доливо-Добровольского и всемирно известного Николы Тесла победили в спорах о преимуществах переменных напряжений именно благодаря возможности трансформации тока.

  С победой идей этих великих электротехников потребности в трансформаторах резко выросла, что привело к их усовершенствованию и созданию новых типов приборов.

  Конструкция и принцип работы

  Обязательными элементами практически любого устройства преобразования напряжения являются изолированные обмотки, формированные из проволоки или ленты. Они располагаются на магнитопроводе, представленном сердечником из ферромагнитного материала. Связь между катушками осуществляется при помощи магнитного потока. В случае работы с высокочастотными токами (100 и более кГц) сердечник отсутствует.

  
  Принцип работы трансформатора

  В принципе работы трансформатора сочетаются основные постулаты электромагнетизма и электромагнитной индукции. Его можно рассмотреть на примере простейшего прибора с двумя катушками и стальным сердечником. Подача переменного напряжения на первичную обмотку приводит к возникновение магнитного потока в магнитопроводе, после чего во вторичной и первичной обмотке возникает ЭДС индукции, если подключить нагрузку ко вторичной обмотке то потечёт ток. Частота напряжения на выходе остаётся неизменной, а его величина зависит от соотношения витков катушек.

  Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации , с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

  
  Формула по вычислению коэффициента трансформации

  где:

  • U1 и U2 – напряжение в первичной и вторичной обмотки,
  • N1 и N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке,
  • I1 и I2 – ток в первичной и вторичной обмотки.

  Конструкция силового трансформатора:

  Режимы работы

  Характеристики трансформаторов определяются условиями работы, где ключевая роль отводится сопротивлению нагрузки. За основу берутся следующие режимы:

  1. Холостого хода. Выводы вторичной цепи находятся в разомкнутом состоянии, сопротивление нагрузки приравнивается бесконечности. Измерения тока намагничивания, протекающего в первичной обмотке, даёт возможность подсчитать КПД трансформатора. При помощи этого режима вычисляется коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике;
  2. Под нагрузкой (рабочий). Вторичная цепь нагружается определённым сопротивлением. Параметры протекающего по ней тока напрямую связаны с соотношением витков катушек.
  3. Короткого замыкания. Концы вторичной обмотки закорочены, сопротивление нагрузки равно нулю. Режим информирует о потерях, которые вызываются нагревом обмоток, что на профессиональном языке значится «потерями в меди».
     Режим короткого замыкания

  Информация о поведении трансформатора в различных режимах получаются опытным путём с использованием схем замещения.

  Расшифровка маркировки

  
  Расшифровка маркировки, для увеличения схемы нажмите на неё

  По числу и схеме соединения обмотки

  СТ состоят из 2 или нескольких обмоток. Они индуктивно связаны внутри аппарата. Передающие силовые обмотки электрическую мощность потребителям, называют вторичной обмоткой. Многофазного типа силовая установка обмотками соединяется в звезду многими лучами. 3-фазные трансформаторы соединяются 3-лучевой схемой звезды, треугольник.

  Мощность трансформатора

  Нагрузка СТ рассчитывается условиями неисправности 1 из 2 СТ. 2 СТ обеспечивает потребителя электричеством. Он выдаёт проектную мощность, поддерживает: заданную частоту электрического тока, нормальное напряжение, силу тока, коэффициент φ=0,8. Трансформаторы создают электрическое питание с учётом перегрузочной способности.

  Общие характеристики трансформаторов

  К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

  • номинальную мощность;
  • номинальное напряжение обмоток;
  • номинальный ток обмоток;
  • коэффициент трансформации;
  • коэффициент полезного действия;
  • число обмоток;
  • рабочую частоту;
  • количество фаз.

  Мощность является одним из главных параметров трансформаторов. В паспортных (заводских) данных трансформатора указывается его полная мощность (обозначается буквой S), она зависит от типа используемого магнитопровода, количества и диаметра витков в обмотках, то есть от массогабаритных показателей электромагнитного аппарата.

  Измеряется мощность в единицах В∙А (Вольт-Ампер). На практике для трансформаторов больших мощностей, как правило используются кратные Вольт-Амперам величины Киловольт-ампер — кВА (103 В∙А) и Мегавольт-ампер — МВА (106 В∙А).

  Фактически каждый трансформатор имеет 2 значения мощности: входную (S1) — мощность, которую трансформатор потребляет из питающей его сети и выходную (S2) — мощность, которую трансформатор отдает подключенной к нему нагрузке, при этом выходная мощность всегда меньше входной за счет электрических потерь в самом трансформаторе (потери на нагрев обмоток, потери на вихревые токи и т.д.) величина этих потерь определяется другим основным параметром — коэффициентом полезного действия, сокращенно — КПД (обозначается буквой η), данный параметр указывается в процентах.

  Например если КПД указано 92% — это значит, что выходная мощность трансформатора будет меньше входной на 8%, т.е. 8% -это потери в трансформаторе.

  Формулы расчета мощности:

  • Входная мощность: S1=U1х I1 ,ВА;
  • Выходная мощность: S2=U2х I2 ,ВА;

  где:

  • I1,I2 — соответственно, токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора в Амперах;
  • U1,U2 — соответственно, напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора в Вольтах.

  Следует помнить, что полная мощность состоит из активной (P) и реактивной (Q) мощностей:

  • Активная мощность определяется по формуле: P=U х I х cosφ ,Ватт (Вт)
  • Реактивная мощность определяется по формуле: Q=U х I х sinφ ,вольт-ампер реактивный (Вар)
  • Коэффициент мощности: cosφ=P/S;
  • Коэффициент реактивной мощности:sinφ=Q/S

  Формулы расчета КПД (η) трансформатора:

  Как уже было указано выше КПД определяет величину потерь в трансформаторе или иными словами эффективность работы трансформатора и определяется оно отношением выходной мощности (P2) к входной (P1):

  η=P2/P1

  В результате данного расчета значение КПД определяется в относительных единицах (в виде десятичной дроби), например — 0,92, чтобы получить значение КПД в процентах рассчитанную величину необходимо умножить на 100% (0,92*100%=92%).

  Чем ближе КПД к 100% тем лучше, т.е. идеальный трансформатор — это трансформатор в котором P2=P1, однако в реальности из-за потерь в трансформаторе выходная мощность всегда ниже входной.

  Это хорошо видно из так называемой энергетической диаграммы трансформатора (рис.3):

  • P1 — активная мощность, потребляемая трансформатором от источника;
  • P2 — активная (полезная) мощность, отдаваемая трансформатором приемнику;
  • ∆Pэл  — электрические потери в обмотках трансформатора;
  • ∆Рм  — магнитные потери в магнитопроводе трансформатора;
  • ∆Рдоп — дополнительные потери в остальных элементах конструкции.

  В режиме холостого хода (работы без подключенной к трансформатору нагрузки) КПД трансформатора η = 0. Мощность холостого хода P0, потребляемая трансформатором в этом режиме, расходуется на компенсацию магнитных потерь. С увеличением нагрузки в достаточно небольшом диапазоне (приблизительно β = 0,2) КПД достигает больших значений. В остальной части рабочего диапазона КПД трансформатора держится на высоком уровне. В режимах, близких к номинальному, КПД трансформатора η ном = 0,9 — 0,98.

  Зависимость КПД от нагрузки представлена на следующем графике:

  Первичное номинальное напряжение U1н — это напряжение, которое требуется подать на первичную катушку трансформатора, чтобы в режиме холостого хода получить номинальное вторичное напряжение U2н.

  Вторичное номинальное напряжение U2н — это значение, которое устанавливается на выводах вторичной обмотки при подаче на первичную обмотку номинального первичного напряжения U1н, в режиме холостого хода.

  Номинальный первичный ток I1н — это максимальный ток, протекающий в первичной обмотке, т.е. потребляемый трансформатором из сети, на который рассчитан данный трансформатор и при котором возможна его длительная работа.

  Номинальный вторичный ток I2н —  это максимальный ток нагрузки, протекающий во вторичной обмотке, на который рассчитан данный трансформатор и при котором возможна его длительная работа.

  Коэффициент трансформации (kт) — это отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке k=W1/W2.

  Так же kт определяется как отношение напряжений на зажимах обмоток: kт=U1н/U2н.

  Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации больше 1, а для повышающего — меньше 1.

  Примечание: для трансформаторов тока kт определяется как отношение номинальных значений первичного и вторичного токов kт=I1н/I2н

  Число обмоток у однофазных трансформаторов чаще две, но может быть и больше. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а с вторичной обмотки снимают другое значение.

  Когда требуются различные напряжения для питания нескольких приборов, то в этом случае вторичных обмоток может быть несколько. Также есть трансформаторы с общей точкой на вторичной обмотке для двуполярного питания.

  Рабочая частота трансформаторов может быть различной. Но при одинаковых напряжениях первичной обмотки, трансформатор, разработанный для частоты 50 Гц, может использоваться при частоте сети 60 Гц, но не наоборот. При частоте меньше номинальной увеличивается индукция в магнитопроводе, что может повлечь его насыщение и как следствие резкое увеличение тока холостого хода и изменение его формы. При частоте больше номинальной повышается величина паразитных токов в магнитопроводе, повышается нагрев магнитопровода и обмоток, приводящий к ускоренному старению и разрушению изоляции.

  Габариты трансформатора напрямую зависят от частоты тока в цепи, в которой он будет установлен. Конечно, трансформатор должен быть рассчитан на эту частоту. Зависимость эта обратная, т.е. с увеличением частоты габариты трансформатора значительно уменьшаются. Именно поэтому, импульсные блоки питания (с импульсными высокочастотными трансформаторами) намного компактнее.

  В зависимости от назначения трансформаторы изготавливают однофазными и трехфазными.

  Однофазный трансформатор представляет собой устройство для трансформирования электрической энергии в однофазной цепи. В основном имеет две обмотки, первичную и вторичную, но вторичных обмоток может быть и несколько.

  Трехфазный трансформатор представляет собой устройство для трансформирования электрической энергии в трёхфазной цепи. Конструктивно состоит из трёх стержней магнитопровода, соединённых верхним и нижним ярмом. На каждый стержень надеты обмотки W1 и W2 высшего (U1) и низшего (U2) напряжений каждой фазы.

  Силовые

  Силовой трансформатор переменного электротока — это прибор, использующийся в целях трансформирования электроэнергии в подводящих сетях и электроустановках значительной мощности.

  Необходимость в силовых установках объясняется серьезным различием рабочих напряжений магистральных линий электропередач и городских сетей, приходящих к конечным потребителям, требующимся для функционирования работающих от электроэнергии машин и механизмов.

  Автотрансформаторы

  Устройство и принцип работы трансформатора в таком исполнении подразумевает прямое сопряжение первичной и вторичной обмоток, благодаря этому одновременно обеспечивается их электромагнитный и электрический контакт. Обмотки устройств имеют не менее трех выводов, отличающихся своим напряжением.

  Основным достоинством этих приборов следует назвать хороший КПД, потому как преобразуется далеко не вся мощность — это значимо для малых расхождениях напряжений ввода и вывода. Минус — неизолированность цепей трансформатора (отсутсвтие разделения) между собой.

  Трансформаторы тока

  Данным термином принято обозначать прибор, запитанный непосредственно от поставщика электроэнергии, применяющийся в целях понижения первичного электротока до подходящих значений для использующихся в измеряющих и защитных цепях, сигнализации, связи.

  Первичная обмотка трансформаторов электротока, устройство которых предусматривает отсутствие гальванических связей, подключается к цепи с подлежащим определению переменным электротоком, а электроизмерительные средства подсоединяются к вторичной обмотке. Текущий по ней электроток примерно соответствует току первичной обмотки, поделенному на коэффициент трансформирования.

  Трансформаторы напряжения

  Назначение этих приборов — снижение напряжения в измеряющих цепях, автоматики и релейной защиты. Такие защитные и электроизмерительные цепи в устройствах различного назначения отделены от цепей высокого напряжения.

  Импульсные трансформаторы

  У импульсных трансформаторов другой тип действия. Они преобразуют напряжение до высоких частот с помощью схемы управления. Конечно из-за этого усложняется схема работы, но это позволяет накапливать большое количество энергии в катушках. Большое преимущество перед классическим трансформаторов — это компактность. Если классический трансформатор на 100 Вт будет большим, то импульсный в десятки раз меньше.

  
  Из недостатков импульсных блоков питания — это наличие импульсных помех. Но и эти помехи удается сглаживать. Поэтому, все блоки питания в компьютерах, ноутбуках и зарядных устройствах чаще всего сделаны на импульсных трансформаторах.

  Еще импульсные трансформаторы питают лампы подсветки в мониторах, которые подсвечивают матрицу. Это касается TFT мониторов.

  Отличия импульсных трансформаторов от классических

  Тезисно можно выделить несколько различий:

  • Частота работы;
  • Состав сердечника;
  • Размеры;
  • Схема работы;
  • Стоимость.

  А еще, как правило, у импульсных трансформаторов больше обмоток, чем у классических.

  Разделительный тип

  У этого прибора первичная и вторичная обмотки никак не связаны. Трансформатор используется для увеличения безопасного подключения к электрическим сетям, для случаев одновременного прикасания к токоведущим деталям и земле. Защищает от одновременного прикасания к деталям, которые не находятся под действием тока, но могут под ним оказаться в результате нарушения изоляции. Агрегаты призваны обеспечить гальваническую развязку (изоляцию) электрических цепей.

  Пик-трансформатор

  Служит для преобразования синусоидального тока в импульсное напряжение с полярностью, меняющейся через каждые полпериода.

  Сдвоенный дроссель

  Индуктивный встречный фильтр или сдвоенный дроссель представляет собой тип устройства с использованием двух обмоток. Из-за взаимной катушечной индукции он действует эффективнее, чем одинарный дроссель. Используется в качестве входного фильтровального приспособления перед блоками питания, в сигнальных дифференциальных цифровых контурах и в технике со звуком.

  Броневой трехфазный

  
  Выпускают две различных базовых конструкции:

  • стержневую;
  • броневую.

  Обе конструкции не изменяют эксплуатационные качества и надежность прибора, но при изготовлении имеются существенные различия:

  • стержневой тип включает сердечник и обмотки, при взгляде на конструкцию сердечник скрыт за обмотками, видно только нижнее и верхнее ярмо, ось обмоток имеет вертикальное расположение;
  • броневой вид прибора включает сердечник в виде обмоток, при этом видно, что сердечник скрывает за собой часть обмоток трансформатора, ось обмоток может располагаться в вертикальном или горизонтальном положении.

  Основные элементы трансформатора

  Активным элементом является каждая конструктивная деталь. Трансформатор представляет собой довольно сложное оборудование, состоящее из нескольких десятков узлов. Но к главным относятся только магнитная система, в общем смысле представленная магнитопроводом, а также изоляция, обмотки в определенном количестве и расширитель. Дополнительными, способствующими работе элементами, являются баки и выводы, прибор для постоянного охлаждения, переключатели и регулировщики подачи напряжения, измерительные вариации и защитные кожухи, тележки для перевозки и тому подобное.

  Магнитная система

  Магнитопровод — основной конструктивный элемент системы трансформатора. Он работает в магнитной системе — собирательное название для узла. Поток тока подается через узел, что приводит в результате функционирования определенных приборов к преобразованию и достижению необходимых показателей.

  Магнитный провод изготавливается в силовом тс из нескольких листов качественной стали. Используется специальный вид — электротехническая, обладающая повышенными характеристиками проводимости и прочности. В обязательном порядке эти листы, которые рассчитаны на работу с нужным показателем магнитной индуктивности, изолируются — используются специальные разделители. Это позволяет избежать скачка напряжения, а также потерь при прохождении тока.

  Ранее использовались пласты из горячекатаной стали, которые показывали индуктивность до 1,45 Тл при уровне потерь до 3,5 Вт на кг. Толщина пластов составляла от 0,35 до 0,5 миллиметров. Теперь используется сталь, изготовленная холодно тканным методом с лучшими показателями. При удельных потерях, не превышающих 1,1 Вт на кг индукция составляет 1,7 Тл. Использование стали, сделанной по новейшим технологиям, дало массу преимуществ. В первую очередь, проводники стали выпускаться меньшего сечения. Это определяет не только то, что в результате получилось меньшее в два-три раза число обмоток трансформатора, но и то, что масса и размеры самого устройства значительно уменьшились.

  В среднем сейчас вес трансформатора из расчета на единицу показываемой мощности составляет 74 сотых от тонны, в то время как сотню лет назад показатель минимум был 3,3. Следовательно, в результате использования новой методики холодно тканной стали удалось уменьшить размеры трансформатора, точней его магнитной части, в 4-5 раз.

  Магнитная часть трансформатора работает с потерей холостого тока. Чтоб снизить влияние этой характеристики используются методики, касаемо уменьшения удельных потерь, магнитный провод тщательно обрабатывается перед сборкой.

  Листы изолируются друг от друга в обязательном порядке. Если ранее для этой цели применялись обычные бумажные бруски, которые клеились на части пластины, то теперь их покрывают специальным лаком. Его слой едва достигает в 0,01 миллилитра, поэтому не влияет на работу магнитного провода. Он способствует уменьшению нагревания при функционировании и снижению риска повреждения.

  Магнитопровод является основой трансформатора. К нему крепятся обмотки в определенном количестве и проводники. Часть активная, именно она отвечает за подсоединения выводов и обмоток.

  Изоляция трансформатора

  Изоляция оборудования является важной частью, которая регулирует эффективность, надежность и безопасность функционирования устройства. В масляных вариация тс основными элементами конструкции являются маслянистые смеси, в том числе и в сочетании с диэлектриками. Используется распространенная стабилизированная бумага. Она не восприимчива к нагреванию, обладает огромными диэлектрическими свойствами. Именно бумага является основным изоляционным вариантом в трансформаторах сухого типа.

  К устройствам изоляции относят и конструктивные части механизма, в частности, стенки, крышки и дно. Радиаторы примыкают к стенкам, дно необходимо для закрепления деталей, а крышка позволяет закрепить вводы.

  Конструктивные особенности больших и малых по весу и габаритам трансформаторов заметны визуально. Крышка небольшого варианта имеет разъем. При проведении планового осмотра или необходимых ремонтных работах она просто снимается. Если трансформатор массивный, то изоляция устанавливается на дно, потом заливается маслом. Доступ к ней осуществляется после слива активной части состава — она автоматически поднимается наверх. Дополнительными методиками изоляции являются и пакеты из стали или пластины из намагниченных элементов.

  Обмотки трансформаторов

  Обмотки выполняются чередующимися или концентрическими. Чередующиеся имеют вид невысоких цилиндров с равнозначными показателями, при этом они находятся параллельно друг другу. Такой вид обмотки довольно компактный, не так сильно греется. Но может использоваться только в ограниченных областях. В тоже время концентрированные обмотки размещаются на стержне и напротив друг друга.

  Они удобны и практичны, довольно просты в сборке и ремонте, поэтому устанавливаются в большей части силовых тс.

  Важные показатели обмоток — это прочность. Первое, что должна обеспечивать обмотка, – это защита от электричества, которое непременно возникают при протекании тока. Также обмотки обязательно должны быть механически прочными, так как при работе вводов и выводов возникают напряжения. Конструктивные узлы охлаждаются, так как перегрев грозит коротким замыканием.

  Самые востребованные виды обмоток — медные и алюминиевые. Первые обладают механической прочностью, но не отличаются большим удельным сопротивлением, алюминий же показывает обратные характеристики.

  Расширитель трансформатора

  Расширитель — это цилиндрический сосуд, который необходим для снижения площадки взаимодействия воздуха и масла. Он соединяется с баком. Пр увеличении уровня начинает работу силикагель, поглощающий влагу из воздуха. Дополнение происходит постоянно.

  Как выбрать силовой трансформатор

  Трансформатор – это сердце понижающих и распределительных подстанций. Выбор силового трансформатора сопряжен с рядом нюансов и особенностей, которые были рассмотрены в данной статье. Основные учитываемые параметры следующие:

  1. Первичное напряжение (ВН) – уровень высокого напряжения питающей сети. Например, 6, 10 или 20кВ.
  2. Вторичное напряжение (НН) – уровень низкого напряжения, необходимого для питания потребителей электроэнергии. Например, 0,38кВ или 0,23кВ.
  3. Количество фаз и частота (Гц).
  4. Нагрузка в кВА, учитывающая потенциальный рост мощности в будущем.
  5. Место установки силового трансформатора: снаружи/внутри помещения.
  6. График нагрузки.
  7. Категория надежности электроснабжения потребителей.
  8. Перегрузочная способность трансформатора.

  Когда дело касается выбора номинальной мощности исходят из суточного графика нагрузки, отображающего среднесуточную и максимальную активную нагрузку (кВт), а также из расчетной активной нагрузки (когда нет суточных графиков), темпа роста нагрузки и стоимости электроэнергии. Различают следующие типы силовых трансформаторов, представленные в таблице:

  
  Основные показатели мощности силовых трансформаторов.

  Если брать в качестве определяющих критериев другие показатели и характеристики, то можно выделить следующие виды силовых трансформаторов:

  • количество фаз – одна или три. Трехфазный силовой трансформатор является наиболее распространенным электротехническим устройством, которое используется на подстанциях;
  • число обмоток – трех- или двухобмоточные;
  • по своему назначению трансформаторы могут быть повышающими или понижающими;
  • если брать за критерий место установки, то различают внешние и внутренние устройства;
  • по типу охлаждения устройства делятся на две категории – силовые сухие трансформаторы (с воздушным охлаждением) и силовые масляные трансформаторы.

  Вне зависимости от типа, мощностных характеристик или габаритных размеров принцип действия силового трансформатора базируется на основе явления электромагнитной индукции. При подаче на устройство тока с определенными характеристиками он проходит через замкнутый магнитопровод и попадает на первичную и вторичную обмотку.

  В зависимости от числа витков в обмотках определяется коэффициент напряжений. Если в первичной обмотке число витков меньше – то это повышающий трансформатор, если наоборот, то речь идет о понижающем трансформаторе. В практических условиях значение номинальной мощности выбирают в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки. Номинальная полная мощность трансформатора должна быть выше расчетной полной мощности. Необходимо также учитывать и температуру, при которой эксплуатируется трансформатор.

  Обслуживание и ремонт

  Работа аппаратов связана с высокими значениями мощностей. Поэтому их обслуживанию уделяется повышенное внимание. Ежедневно обслуживающий персонал совершает осмотры, контролирует показания измерительных приборов.

  В процессе техобслуживания оцениваются следующие показатели:

  1. Степень истощения прибора, поглощающего влагу.
  2. Количество масла.
  3. Износ механизмов регенерации масла.
  4. Наличие подтекания, механических повреждений трубопроводов радиаторов, корпуса.

  Если на объекте не предусмотрено круглосуточное дежурство персонала, периодическая ревизия производится раз в месяц. На трансформаторных пунктах осмотр выполняют раз в 6 месяцев.

  При необходимости меняют или доливают масло. Его цвет контролируется при визуальном осмотре. Если оно стало темным, его меняют. Раз в год и при проведении капитального ремонта выполняют лабораторное исследование состава масла.

  Для разрушения пленки окислов на медных и латунных элементах раз в 6 месяцев отключают установку от питания. Переключатель переводят через все положения несколько раз. Такую процедуру проводят перед сезонными колебаниями нагрузки.

  Силовая аппаратура является важным элементом сети энергоснабжения. Они функционируют круглосуточно, поэтому важно уделять внимание особенностям их выбора и обслуживанию. Это одно из сложнейших, но крайне важных устройств.

  Источники

  • https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html
  • https://OFaze.ru/elektrooborudovanie/transformator
  • https://OFaze.ru/elektrooborudovanie/silovoj-transformator
  • https://elektroshkola.ru/transformatory/transformatory-naznachenie-vidy-i-xarakteristiki/
  • https://ProTransformatory.ru/vidy/naznachenie-i-ustrojstvo
  • https://tyt-sxemi.ru/transformator/
  • https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/princip-raboty-i-ustroystvo-transformatora.html
  • https://OTransformatore.ru/vopros-otvet/osnovnye-elementy-konstruktsii-transformatora/
  • https://ElectroInfo.net/transformatory/kak-ustroen-silovoj-transformator-i-gde-ego-primenjajut.html
  • https://ProTransformatory.ru/vidy/silovye

   

  Как вам статья?

  Павел

  Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

  Написать

  Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

  5) Рассчитать параметры схемы замещения трансформатора.

  Схема замещения дана на рис. 3.14.

  Рисунок 1.2 – Схема замещения

  Чтобы определить ее параметры, необходимо использовать данные опытов холостого хода и короткого замыкания. Из опыта холостого хода при

  U₁ = U_1H находят:

  ; ; .

  Активное сопротивление r₀ характеризует величину потерь в стали сердечника, а X₀ -реактивное сопротивление, характеризующее реактивную мощность намагничивания.

  Из опыта короткого замыкания при I₁ = I_1H определяют r′₂ и X′₂ (приведенные значения параметров вторичной обмотки): r′₂ =r_k — r

  ₁, где ; r₁ — активное сопротивление первичной обмотки, примерно равное омическому сопротивлению; X′₂X₁ , где: , a .

  6) Построить векторную диаграмму для номинального режима при активной и емкостной нагрузке.

  Полученные из векторной диаграммы значения φ₁, и U₁ необходимо сравнить с действительными величинами, полученными при снятии внешней характеристики.

  7) Определить кратность аварийного тока короткого замыкания при

  u_k = U_lH, из соотношения , тогда по отношению к номинальному току.

  Трансформатор – электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

  Основные требования, предъявляемые к ним: минимальные стоимость, вес, габариты при максимальном КПД, полученные с учетом конкретных условий работы. Как обычно, выполнение этих требований достигается наиболее полным использованием активных материалов, применением новых, более совершенных, изоляционных материалов и разработкой простых форм конструкций.

  Однако, чрезмерное использование активных материалов приводит к значительному росту потерь и снижению КПД.

  Основные элементы конструкции. Основными элементами конструкции трансформатора малой мощности являются магнитопровод и обмотки. Магнитопровод предназначен для проведения магнитного потока, т.е. для усиления электромагнитной связи между обмотками. Изготовляется магнитопровод из отдельных изолированных друг от друга пластин, либо наматывается из полос электротехнической стали, прессуется из специальных порошкообразных материалов.

  На рис. 1.3 показаны шихтованные сердечники различных типов: а) — броневой (Ш-образный), б) — стержневой (П-образный), в) — тороидальный (0-образный),

  г) -трехфазный (Е-образный). Шихтованные сердечники набираются из пластин толщиной 0,02.. 0,5 мм. При этом различают шихтовку вперекрышку и встык. На рис. 1.4 показано: а) шихтовка вперекрышку; б) шихтовка встык. Прессовка и стяжка отдельных пластин часто осуществляется стяжными шпильками, для которых выштамповываются отверстия в пластинах.

  Ленточные сердечники изготовляются из узкой ленты электротехнической стали. По аналогии с штампованными сердечниками они могут быть названы Ш-, П-

  , 0- и Е-образными. Ленточные сердечники бывают замкнутыми и разъемными. Замкнутые сердечники показаны на рис. 1.5: а) броневой, б) стержневой,

  в) тороидальный, г) трехфазный. Достоинством замкнутых сердечников является высокое качество магнитопровода (отсутствие стыков). Однако при этом необходимо вматывать катушки в сердечники, что является весьма трудоемкой работой.

  Рисунок 1.3 – Шихтованные сердечники трансформаторов различных типов

  Рисунок 1.4 — Шихтованные сердечники трансформаторов с различным видом шихтовки

  Этот недостаток устранен в разъемных ленточных сердечниках (рис. 1.6), но наличие воздушного зазора между частями сердечника вызывает увеличение тока холостого хода (тока намагничивания).

  Рисунок 1.5 – Замкнутые сердечники трансформаторов

  Рисунок 1.6 — Разъемные ленточные сердечники

  Прессованные сердечники изготовляются аналогичных конструкций.

  Существует принципиально два способа выполнения обмоток (Л-1,3):

  а) цельные, когда обмотка наматывается непрерывно в виде многослойной катушки с необходимым числом витков; б) галетные, когда обмотка выполняется в виде отдельных элементов, каждый из которых имеет законченную конструктивную форму. На рис. 1.7, а) показана обычная цельная обмотка; на рис. 1.7, б) цельная секционированная обмотка (как частный случай цельной), которая обычно применяется для высоковольтных микротрансформаторов и на рис. 1.7, в) галетная обмотка, которая нашла широкое применение в низковольтных многообмоточных трансформаторах.

  Рисунок 1.7 – Виды обмоток трансформатора

  Взаимное расположение обмоток различных напряжений может быть концентрическим или чередующимся.

  Концентрические обмотки располагаются одна внутри другой (рис. 1.8, а)). Этот тип обмоток весьма прост и технологичен.

  Чередующиеся обмотки сложнее, т.к. они разбиваются на отдельные части и располагаются вдоль стержня (рис. 1.8, б)).

  Рисунок 1.8 — Концентрические и чередующиеся обмотки

  В трансформаторах и автотрансформаторах малой мощности применение изоляционных материалов связано с необходимостью изолировать пластины сердечника, катушки обмоток от сердечника, один слой обмотки от соседних слоев одной и той же катушки (междуслоевая изоляция), одну обмотку от другой. В зависимости от назначения изоляции применяют различные ее виды. Например, с целью уменьшения потерь в сердечнике от вихревых токов его пластины или ленту покрывают слоем изоляционного лака, или обклеивают изоляционной бумагой, или специальной обработкой создаются на поверхности железа изоляционную оксидную пленку. Для изоляции обмоток от сердечника обычно применяют изоляционные каркасы, из гетинакса, текстолита, пресспорошка и др.

  , которые иногда одновременно служит шаблоном для намотки обмотки, либо применяют лакоткани или электрокартон, которыми изолируется обмотка от сердечника. В качестве междуслоевой изоляции применяют кабельную бумагу, электрокартон, лакоткани, пленки и т.д. Часто для улучшения изоляционных и механических свойств, а также повышения влагостойкости обмотки пропитывают изоляционными лаками, заливают битумными и другими компаундами.

  В последнее время находят применение изоляции на основе эпоксидных смол, изоляция с применением кремнеорганических и других неорганических соединений (стеклоткань и др.).

  Применение того или иного вида изоляции в обмотках зависит от тех конкретных требований, которые предъявляются к данному трансформатору малой мощности.

  Основные соотношения. Введение в катушку стального сердечника, обладающего большой магнитной проницаемостью, увеличивает индуктивность катушки и ее индуктивное сопротивление. Активное сопротивление такой катушки также возрастает из-за потерь в стали. Работа стального сердечника в цепи переменного тока, то есть при перемагничивании, характерна наличием нелинейной зависимостью между потоком и током; эта зависимость определяется петлей гистерезиса. Площадь петли пропорциональна потерям в стали. Для возможности построения векторных диаграмм заменяют несинусоидальный намагничивающий ток эквивалентным синусоидальным током I₀.

  Для понимания основных соотношений рассмотрим упрощенную конструкцию трансформатора рисунок 1.9. На рисунке показаны величины U₁ – напряжением питающей сети; Ф – магнитный поток в магнитопроводе; U₂ – напряжение на вторичной обмотке; I₁, I₂ – ток в первичной и вторичной обмотке; w₁, w₂ – количество витков первичной и вторичной обмотки.

  Рисунок 1. 9 – Упрощенная конструкция трансформатора

  Запишем зависимость между напряжением питающей сети u и магнитным потоком, возникающим в катушке имеет вид:

  ,

  где ω – угловая частота питающей сети, ω=2π·f; f — частота питающей сети, Гц; w — количество витков обмотки. Следовательно, синусоидальный поток сдвинут на угол 90° относительно напряжения в сторону опережения. Для трансформатора со стальным сердечником в режиме холостого хода, перейдя к действующим значениям, получим:

  .

  Значит, поток пропорционален напряжению Ф_m ~ U.

  Таким образом, магнитный поток трансформатора пропорционален напряжению первичной обмотки ( ), а в свою очередь э. д. с. вторичной обмотки Е₂ пропорциональна потоку ( ), т.к. поток является общим для двух обмоток.

  Магнитный поток Ф в сердечниках силовых трансформаторов, подключаемых непосредственна к зажимам сети с постоянным напряжением U₁, остается практически постоянным при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной.

  Постоянство потока означает постоянство результирующей намагничивающей силы I₀·w₁, определяемой как геометрическая сумма намагничивающих сил обеих обмоток:

  .

  Пользуясь этим векторным уравнением ампервитков, следует помнить, что токи I₁ и I₂ физически и векторно почти противоположны, то есть если ток I₁ намагничивает сердечник, то ток I₂ размагничивает его. Тем самым I₀·w₁ значительно меньше I₁w₁. Разделив обе части уравнения нa w₁, и решив уравнение относительно I₁, получим:

  .

  Здесь – приведенное значение вторичного тока; – коэффициент трансформации.

  Приведение величин вторичной обмотки к величинам первичной введено для упрощения расчетов и диаграмм; оно сводится к умножению вторичных величин на коэффициенты приведения, равные для э. д. с. и напряжений – k, для токов – 1/k, для сопротивлений – k².

  Ток I₁ больше I′₂ и I₀; он будет равен току I₀ только в режиме холостого хода, когда I′₂=0. Следовательно, результирующий намагничивающий ток I₀ является током холостого хода. Ток холостого хода мал (обычно составляет 6—10% от номинального тока) поэтому . Равенство I₁ = I′₂ будет при I₀ = 0, что имеет место у специальных трансформаторов (трансформаторы тока).

  Постоянство результирующей намагничивающей силы I₀·w ₁, объясняет у силовых трансформаторов автоматическое изменение первичного тока I₁ при изменении тока нагрузки, трансформатора I₂ – саморегулирование трансформатора. Увеличение размагничивающего тока I₂ требует увеличения намагничивающего тока I₁ с тем, чтобы ток I₀ оставался постоянным.

  При анализе работы трансформаторов и электрических цепей, в которые они включены, используются схемы замещения. На рисунке 1.10 приведена Т-образная схема замещения трансформатора.

  Рисунок 1.10 – Т-образная схема замещения трансформатора

  Работа трансформатора в любом режиме выражается следующими соотношениями для МДС и ЭДС первичной и приведенной вторичной обмоток:

  Изменение токов и напряжений, а равно углов сдвига их фаз у трансформатора при разных режимах его работы наиболее наглядно видно на векторной диаграмме.

  Векторную диаграмму нужно хорошо знать, то есть нужно уметь ее строить и уметь анализировать различные режимы работы, пользуясь этой диаграммой.

  Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода отличается от векторной диаграммы катушки со стальным сердечником лишь тем, что добавляется вектор э. д. с. вторичной обмотки.

  На векторной диаграмме нужно проследить, как меняется по величине и фазе первичный ток трансформатора при изменении нагрузки (либо по величине, либо по фазе), а равно как меняется вторичное напряжение при изменении вторичного тока.

  Для определения параметров трансформатора проводят опыты холостого хода и короткого замыкания.

  Опыт холостого хода. Опыт холостого хода проводится при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора. по схеме на рис. 3.10. Плавно изменяя напряжение на первичной обмотке, снимают величины напряжения, тока и мощности первичной обмотки. На рис. 1.11 показан приблизительный вид этих зависимостей.

  Мощность Р₀ = f(U) , потребляемая трансформатором, расходуется в основном на покрытие потерь в стали сердечника, которые пропорциональны квадрату величины индукции, или квадрату напряжения, . Поэтому зависимость Р₀ = f(U) имеет параболический характер.

  Рисунок 1.11 – Кривые зависимостей I₀, Р₀, Z₀, r₀ и cos φ₀ от

  напряжения на первичной обмотке

  Кривая зависимости cos φ₀ = f(U) отражает собой соотношение активной составляющей тока к полному току, или же соотношение параметров холостого хода . Уменьшение cos φ₀ с ростом напряжения объясняется увеличением насыщения стали сердечника. Насыщение стали сердечника приводит к резкому росту реактивного тока намагничивания, причем более быстрому, чем активной составляющей тока.

  Из опытных данных определяется коэффициент трансформации по напряжению k = (при U₁₀ = U_lH ).

  Опыт короткого замыкания. Опыт короткого замыкания проводится при закороченной вторичной обмотке.

  Опыт короткого замыкания позволяет определить величину потерь в меди обмоток и напряжение короткого замыкания u_k.

  Плавно изменяя напряжение на первичной обмотке от нулевого значения до напряжения при котором ток во вторичной обмотке увеличится до номинального.

  Приблизительный вид характеристик снятых при опыте показан на рис. 1.12.

  Рисунок 1.12 – Характеристики опыта короткого замыкания.

  Зависимость U_k = f(I_k) есть прямая линия, т.к. в режиме короткого замыкания сталь сердечника ненасыщенна, а реактивная составляющая сопротивления короткого замыкания определяется магнитной проводимостью потоком рассеяния. Поскольку потоки взаимоиндукции малы и сталь ненасыщенна, то преобладающая часть подводимой мощности при коротком замыкании расходуется на потери в меди обмоток микротрансформатора. Потери в меди пропорциональны квадрату тока, РI², вследствие этого зависимость P_k = f(I_k) носит параболический характер.

  Из зависимости cosφ_k = f(I_k) видно, что cos φ_k мало изменяется, т.к. параметры X_kи r_k остаются приблизительно постоянными.

  Величина напряжения короткого замыкания u_k определяет кратность аварийного тока короткого замыкания при u_k = U_lH, как , тогда по отношению к номинальному току.

  Внешняя характеристика трансформатора. Определить изменение напряжения ΔU₂ на вторичной обмотке при номинальной активной и емкостной нагрузке.

  Для снятия внешней характеристики вторичную обмотку трансформатора подключают к нагрузке. Изменяя сопротивление нагрузки таким образом, чтобы ток вторичной обмотки изменялся от нуля до номинального. В процессе опыта напряжение первичной обмотки U₁ должно быть постоянным.

  По данным опыта строится внешняя характеристика U₂ = f(I₂) при cosφ₂ = 1 и при cosφ₂ = 0. Ее приблизительный вид показан на рис. 1.13.

  Рисунок 1.13 – Внешняя характеристика трансформатора

  Векторные диаграммы. Согласно основным соотношениям для трансформаторов можно построить векторные диаграммы для различных нагрузок. На рис. 1.14,а — показана векторная диаграмма для активно-индуктивной нагрузки, а на рис. 1.14,б — для емкостной.

  Рисунок 1.14 – Векторные диаграммы для различных видов нагрузок

  При построении векторной диаграммы считаем заданными вторичное напряжение , вторичный ток и коэффициент мощности cos φ₂. Совместим вектор с отрицательным направлением оси ординат и под углом φ₂ к нему отложим величину опережающего или отстающего тока – в выбранном масштабе.

  Сложив геометрически вектор напряжения и вектор падения напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной обмотки , получим величину ЭДС вторичной обмотки , равную составляющей первичного напряжения . Вектор основного потока Фопережает вектор первичной ЭДС на угол 90 градусов. Вектор намагничивающего тока опережает вектор основного потока Фна угол магнитного запаздывания, который можно определить из опыта холостого хода:

  ,

  где Р_хх – потери в режиме холостого хода равные Р₀ магнитным потерям в стали сердечника трансформатора;

  I_хх – ток холостого хода трансформатора равный намагничивающему току I₀.

  Вектор первичного тока определяется как геометрическая сумма векторов.

  .

  Чтобы построить вектор первичного напряжения U₁, необходимо сложить составляющие этого вектора — и .

  Все, что вам нужно знать о сердечниках трансформаторов (основы!)

  Перейти к содержимому

  Неотъемлемой частью любой электрической сети являются ее электрические трансформаторы. Как следует из названия, роль сердечников трансформатора заключается в преобразовании или «преобразовании» входящего напряжения в желаемое исходящее напряжение. Энергия может повышаться до более высоких напряжений или понижаться до более низких напряжений. Примером того, когда энергия должна быть увеличена, является то, что она собирается перемещаться на большие расстояния, поскольку это повышает эффективность. Затем, когда энергия поступает от линий электропередач в жилые дома, она будет уменьшаться, прежде чем поступать в распределительную коробку. Для выполнения этих задач электрические трансформаторы могут быть такими же большими, как здания, или маленькими, как сотовые телефоны.

  Существует множество важных характеристик, которые следует учитывать при изготовлении трансформаторов. Ключевым среди них является снижение потерь энергии, вызванных передачей энергии.

  О трансформаторах: сердечник

  Центр трансформатора называется сердечником. Здесь электричество проходит через первичную обмотку, создавая магнитный поток. Когда магнитное поле пересекает вторичную обмотку, вторичная обмотка поднимает напряжение. Мощность увеличивается или уменьшается в зависимости от количества витков каждой обмотки. Еще больше включается вторичная обмотка, и напряжение увеличивается. Меньше оборотов, и она уменьшается.

  Подробнее о сердечниках трансформаторов: Типы сердечников трансформаторов

  Два основных типа сердечников трансформаторов — оболочковые и сердечники. В сердечниках оболочечного типа сердечники окружают обмотку. Напротив, тип сердечника характеризуется обмотками, окружающими сердечник, как показано на рисунке ниже.

  Конфигурации с сердечником используются для нужд высокого напряжения/мощности. Хотя их потери мощности, как правило, выше, обмотки сердечникового типа легко доступны, и поэтому техническое обслуживание проще, чем у трансформаторов корпусного типа. Наконец, поскольку в трансформаторах с сердечником обмотки размещаются на отдельных стержнях, при производстве трансформаторов с сердечником требуется больше меди.

  С другой стороны, сердечники оболочечного типа используются для приложений с низким энергопотреблением. У них меньше потерь энергии, но сложнее обслуживать, потому что до обмоток труднее добраться. Лучшее сдерживание энергии связано с тем, что обмотки расположены ближе друг к другу, а магнитный поток имеет замкнутый путь вокруг катушек, по которым он движется. В отличие от трансформаторов с сердечником, трансформаторы с кожухом допускают естественное охлаждение. Механическая прочность трансформаторов оболочкового типа также выше.

  О сердечниках трансформаторов: Производство сердечников трансформаторов

  Муфта или электромагнитное соединение между двумя обмотками должно быть хорошо настроено, чтобы предотвратить потери. Кроме того, слои стали, составляющие структуру сердечника, должны быть максимально проницаемы для проведения магнитного потока от одной обмотки к другой. Укладка слоев тонкого ламината вместо сердцевины, состоящей из одного цельного куска, снижает вихревые токи и нагревание.

  Различные части электрического трансформатора изготовлены из разных материалов. Обмотки обычно изготавливаются из меди или алюминия, а пластины из стали, часто из кремнистой стали. Сердечники также могут быть изготовлены, среди прочего, из железа, аморфных металлов и ферритовой керамики.

  По мере ужесточения требований к эффективности растет спрос на традиционные электротехнические стали с ориентированной зернистой структурой и высокой проницаемостью, и стратегические источники поставок по всему миру становятся основополагающими. Чтобы удовлетворить эти требования, Corefficient нашла источники для обычных материалов CRGO, HiNB и материалов с лазерной гравировкой, среди прочего.

  Информация о сердечниках трансформаторов: Тестирование в Corefficient

  Ничто не гарантирует энергоэффективность сердечников лучше, чем строгие испытания на каждом этапе процесса, от сырья до конечного продукта. В Corefficient несколько раундов строгих испытаний материалов гарантируют, что только лучшие материалы попадут в конечный продукт. Corefficient использует несколько методов испытаний, включая измерение размеров, испытание Франклина и испытание Эпштейна. В совокупности эти методы проверяют различные свойства катушек и материалов, используемых в сердечниках, включая сопротивление поверхностной изоляции, свариваемость, магнитные свойства (проницаемость, плотность потока и потери в сердечнике) и постоянство ширины и толщины материала.

  О сердечниках трансформаторов: Проектирование в Corefficient

  Большой вопрос на данном этапе заключается в том, как добиться требуемой эффективности трансформатора, который соответствует требованиям по мощности, электрическим стандартам, ограничениям по физическому пространству и требованиям к нагреву, и все это при предоставлении рентабельного продукта на рынке? Для Corefficient ответ прост: основной дизайн!

  Инженеры-электрики Corefficient предвидят все эти переменные для наших клиентов. После того, как проект утвержден, Corefficient имеет проверенный опыт для воплощения дизайна сердечника клиента посредством резки рулона, сборки ламинирования, испытаний без нагрузки, упаковки и услуг по доставке. Мы гордимся тем, что воплощаем высокие ожидания в реальность. Наш опыт гарантирует, что проектные требования заказчика будут выполнены за счет использования оптимальной марки электротехнической стали. Путем резки и конструирования мы сводим к минимуму факторы разрушения, обеспечивая готовую конструкцию сердечника трансформатора, которая соответствует спецификациям заказчика и превосходит их.

  О сердечниках трансформаторов: Энергоэффективные сердечники трансформаторов

  По мере того, как мир развивается и фокусируется на экологически чистой энергии, эффективность сердечников трансформаторов больше не становится просто перспективой экономии энергии и денег, но также и созданием устойчивого будущего. При использовании возобновляемой энергии в качестве источника роль трансформаторов заключается в максимально возможном снижении потерь. По мере того, как энергосистема становится все более децентрализованной и современной, конструкция сердечника трансформатора должна быть адаптирована для учета двунаправленных токов, измерения активной энергии и накопителей энергии, которые станут частью энергосистемы.

  К счастью, по мере того, как трансформаторы работают над адаптацией к новым устойчивым технологиям, создаются новые синергии, которые улучшают все трансформаторы. Например, разрабатываются новые энергоэффективные сердечники трансформаторов, не требующие обслуживания, чтобы их можно было устанавливать в качестве подводных трансформаторов. Эти новые конструкции сердечников, вызванные потребностью в улучшенных подводных трансформаторах, в конечном итоге сократят объем технического обслуживания, необходимого для сердечников во всем мире.

  О коэффициенте

  Компания Corefficient, базирующаяся в Монтеррее, Мексика, занимается производством сердечников для трансформаторов без вреда для окружающей среды. Их опыт и успех в области проектирования сердечников трансформаторов, проектирования сердечников трансформаторов, экспертизы магнитных сердечников, горячекатаной и холоднокатаной стали, стали с ориентированной зернистой структурой, электротехнической стали и, что наиболее важно, обслуживания клиентов, сделали Corefficient ценным лидером в области энергетики. эффективное изготовление сердечника трансформатора.

  Посетите сайт Corefficient на сайте @corefficientsrl.com, свяжитесь с нашим инженером по продажам в Северной Америке по телефону 1(704) 236-2510 или позвоните нам напрямую в Монтеррей, Мексика, по телефону (81) 2088-4000.

  Ссылка для загрузки страницы Перейти к началу

  Конструкция трансформатора — стальной кремниевый лист Centersky

  Конструкция простого двухобмоточного трансформатора состоит из каждой обмотки, намотанной на отдельном стержне или сердечнике из мягкого железа, что обеспечивает необходимую магнитную цепь.

  Эта магнитная цепь, более известная как «сердечник трансформатора», предназначена для обеспечения пути прохождения магнитного поля, необходимого для индукции напряжения между двумя обмотками.

  Однако этот тип конструкции трансформатора , в котором две обмотки намотаны на отдельные ветви, не очень эффективен, поскольку первичная и вторичная обмотки хорошо отделены друг от друга. Это приводит к слабой магнитной связи между двумя обмотками, а также к большой утечке магнитного потока из самого трансформатора. Но наряду с этой конструкцией в форме буквы «О» существуют различные типы «конструкции трансформатора» и доступные конструкции, которые используются для преодоления этой неэффективности, создавая более компактный трансформатор меньшего размера.

  Эффективность простой конструкции трансформатора может быть повышена за счет плотного контакта двух обмоток друг с другом, что улучшит магнитную связь. Увеличение и концентрация магнитной цепи вокруг катушек может улучшить магнитную связь между двумя обмотками, но это также приводит к увеличению магнитных потерь сердечника трансформатора.

  Помимо обеспечения пути с низким магнитным сопротивлением для магнитного поля, сердечник предназначен для предотвращения циркулирующих электрических токов внутри самого железного сердечника. Блуждающие токи, называемые «вихревыми токами», вызывают нагрев и потери энергии в сердечнике, снижая КПД трансформаторов.

  Эти потери в основном связаны с напряжениями, индуцированными в железной цепи, которая постоянно подвергается воздействию переменных магнитных полей, создаваемых внешним синусоидальным напряжением питания. Одним из способов уменьшить эти нежелательные потери мощности является изготовление сердечника трансформатора из тонких стальных пластин.

  Во всех типах конструкции трансформатора центральный железный сердечник изготавливается из высокопроницаемого материала, состоящего из тонких пластин кремнистой стали, собранных вместе для обеспечения требуемого магнитного пути с минимальными потерями. Удельное сопротивление самого стального листа высокое, что снижает потери на вихревые токи за счет очень тонких пластин.

  Эти стальные пластины трансформатора различаются по толщине от 0,25 мм до 0,5 мм, и, поскольку сталь является проводником, пластины электрически изолированы друг от друга очень тонким слоем изоляционного лака или за счет использования оксидного слоя на поверхности. .

  Трансформатор Конструкция сердечника

  Как правило, название, связанное с конструкцией трансформатора, зависит от того, как первичная и вторичная обмотки намотаны вокруг центрального многослойного стального сердечника. Двумя наиболее распространенными и основными конструкциями трансформаторов являются Трансформатор с закрытым сердечником и Трансформатор с кожухом .

  В трансформаторе с закрытым сердечником (форма сердечника) первичная и вторичная обмотки наматываются снаружи и окружают кольцо сердечника. В трансформаторе «кожухового» типа первичная и вторичная обмотки проходят внутри стального магнитопровода (сердечника), который образует оболочку вокруг обмоток, как показано ниже.

  Конструкция активной зоны трансформатора

  В обоих типах конструкции сердечника трансформатора магнитный поток, соединяющий первичную и вторичную обмотки, проходит полностью внутри сердечника без потери магнитного потока через воздух. В конструкции трансформатора с сердечником одна половина каждой обмотки намотана вокруг каждой ветви (или ветви) магнитной цепи трансформатора, как показано выше.

  Катушки не располагаются так, чтобы первичная обмотка находилась на одном плече, а вторичная — на другом, вместо этого половина первичной обмотки и половина вторичной обмотки размещались одна над другой концентрически на каждом плече для увеличения магнитной связи, позволяющей практически все магнитные силовые линии проходят через первичную и вторичную обмотки одновременно. Однако при таком типе конструкции трансформатора небольшой процент магнитных силовых линий течет за пределы сердечника, и это называется «потоком рассеяния».

  Сердечники трансформаторов кожухового типа преодолевают этот поток рассеяния, поскольку и первичная, и вторичная обмотки намотаны на одну и ту же центральную ветвь или ветвь, площадь поперечного сечения которой в два раза больше, чем у двух внешних ветвей. Преимущество здесь состоит в том, что магнитный поток имеет два замкнутых магнитных пути, чтобы обтекать внешние катушки с левой и правой сторон, прежде чем вернуться обратно к центральным катушкам.

  Это означает, что магнитный поток, циркулирующий вокруг внешних ветвей трансформатора данного типа, равен Φ/2. Поскольку магнитный поток имеет замкнутый путь вокруг катушек, это имеет то преимущество, что уменьшает потери в сердечнике и повышает общий КПД.

  Пластины трансформатора

  Но вам может быть интересно узнать, как первичная и вторичная обмотки наматываются на эти пластинчатые железные или стальные сердечники в конструкциях трансформаторов этого типа. Катушки сначала наматывают на каркас, который имеет цилиндрическое, прямоугольное или овальное поперечное сечение в соответствии с конструкцией многослойного сердечника. В конструкциях трансформаторов как с кожухом, так и с сердечником, для монтажа обмоток катушек отдельные пластины штампуются или вырубаются из стальных листов большего размера и формируются в виде полос из тонкой стали, напоминающих буквы «E», «L», «U». » и «I», как показано ниже.

  Типы сердечников трансформаторов

  Эти ламинированные штамповки при соединении вместе образуют требуемую форму сердечника. Например, два штампа «Е» плюс два штампа «I», закрывающие конец, чтобы получить сердечник E-I, образующий один элемент стандартного сердечника трансформатора оболочкового типа. Эти отдельные пластины плотно соединяются друг с другом встык во время изготовления трансформатора, чтобы уменьшить сопротивление воздушного зазора в местах соединений, создающих высокую плотность магнитного потока.

  Пластины сердечника трансформатора обычно укладываются друг на друга попеременно для получения соединения внахлест, при этом добавляются дополнительные пары пластин, чтобы обеспечить правильную толщину сердечника. Это альтернативное расположение пластин также дает трансформатору преимущество в уменьшении рассеяния потока и потерь в железе. Конструкция многослойного трансформатора с сердечником E-I в основном используется в изолирующих трансформаторах, повышающих и понижающих трансформаторах, а также в автотрансформаторах.

   

  Производство катушек и сердечников трансформаторов

  Каждый трансформатор Waukesha ^® имеет форму сердечника. Наши трансформаторы средней и большой мощности имеют медные обмотки круглой конфигурации и имеют непрерывную дисковую и/или спиральную конструкцию. Это помогает обеспечить качество и надежность всей внутренней конструкции трансформатора.

  ​ОБМОТКА КАТУШКИ ТРАНСФОРМАТОРА

  Медный магнитный провод, легированный медью и серебром, или непрерывно транспонированный медный кабель, используется для проводников обмотки на всех устройствах Waukesha 9.Силовые трансформаторы 0145® . Медный кабель с непрерывным транспонированием используется для минимизации потерь и температуры горячих точек, а также для создания более компактной обмотки с улучшенными характеристиками короткого замыкания.

  Все обмотки круглого концентрического типа обеспечивают максимальную устойчивость к сквозным замыканиям. В обмотках высокого и низкого напряжения используется сплошная дисковая или спиральная обмотка. Эта конструкция обеспечивает максимальную прочность и устойчивость к коротким замыканиям, повышенную предсказуемость и более низкие температуры горячих точек при нагрузке и перегрузке.

  Многожильные непрерывные дисковые и спиральные обмотки переставлены по всей обмотке для минимизации потерь циркулирующего тока. Современные методы проектирования используются для обеспечения максимальной силы импульса в обмотках и минимизации перепадов напряжения. Особое внимание при проектировании также уделено концевым дискам линии для управления распределением напряжения.

  Методы балансировки ампер-витков используются для минимизации радиального потока рассеяния и минимизации осевых сил короткого замыкания. Чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания, обмотки изготавливаются с учетом строгих проектных допусков по электрической высоте обмотки катушки, расположению ответвлений и расположению разделительных секций.

  Охлаждающие каналы образованы между дисками в сплошно-дисковой и винтовой обмотках шпоночными радиальными прокладками из специальной прессованной изоляции высокой плотности. Эти распорки выровнены по колонне, чтобы обеспечить осевую поддержку обмоток и высокую устойчивость к короткому замыканию.

  Все обмотки производятся в чистых условиях. В этом изолированном «заводе на заводе» влажность и температура контролируются 24 часа в сутки с контролируемым доступом, чтобы свести к минимуму загрязнение.

  КОНСТРУКЦИЯ СЕРДЕЧНИКА ТРАНСФОРМАТОРА

  Во всех трансформаторах Waukesha ^® используется конструкция с сердечником. Сердечники изготавливаются из высокопроницаемой, доменно-рафинированной марки «Н», холоднокатаной текстурированной кремнистой стали (в некоторых случаях используется сталь марки «М»). Отжиг всей основной стали после резки обеспечивает оптимальные характеристики потерь.

  В конструкции сердечника используется многоступенчатое круглое поперечное сечение с полностью скошенными соединениями. Листы, отрезанные по длине на специальных высокоскоростных, управляемых компьютером, автоматических ножницах с высокой точностью размеров, обеспечивают плотную посадку соединений с минимальными зазорами, что минимизирует потери в сердечнике, возбуждающий ток и уровни шума.

  Изоляция сердечника от рамы и соединение с землей только в одной точке предотвращает накопление статических зарядов. Заземление в одной точке также устраняет циркулирующие токи и связанное с этим образование горючих газов. Заземляющая полоса выводится в удобное место рядом с отверстием для доступа на крышке или через втулку на крышке бака для облегчения проверки изоляции жилы.

  После штабелирования наносится двухкомпонентная эпоксидная смола, чтобы соединить ножки сердечника вместе, затем устанавливается обвязка для формирования жесткой конструкции. Прочные стальные торцевые рамы обеспечивают полную конструкцию сердечника с высокой механической прочностью, чтобы выдерживать большие нагрузки во время транспортировки или в условиях короткого замыкания без деформации сердечника или обмоток.

  СЕРДЕЧНИК ТРАНСФОРМАТОРА И КАТУШКА ТРАНСФОРМАТОРА В СБОРЕ — СОЕДИНЕНИЕ ИХ ВМЕСТЕ

  После того, как сердечники соединены вместе и выровнены, а катушки намотаны, обработаны, спрессованы и откалиброваны, пришло время собрать их вместе в процессе, называемом «посадка катушек». ” На каждом плече или плече сердечника будет закреплено от 2 до 5 витков, после чего вся сборка сердечника и катушки проходит тщательную очистку и тщательный осмотр, прежде чем приступить к операции прессования, которая помогает окончательной сборке сердечника.

  После того, как сборка находится под давлением, ее снова очищают и проверяют, а затем подвергают процессу, называемому верхним хомутом, при котором сталь верхнего хомута соединяется с ветвями с очень жесткими допусками, чтобы гарантировать отсутствие потерь в сердечнике на испытательном полигоне. После завершения верхнего ярма блок «втягивается». Эта процедура «втягивания» включает в себя затягивание зажимов сердечника на стали, затягивание хомутов ярма и добавление всей дополнительной изоляции, необходимой в конструкции. Точные, заранее рассчитанные методы зажима сердечника и узла катушки вместе обеспечивают положительное давление зажима на катушки в каждой точке и обеспечивают максимальную защиту от сквозного замыкания, независимо от того, насколько сухим может стать трансформатор во время эксплуатации.

  Предварительно собранные скобы и направляющие конструкции (деревянные рамы с прикрепленным к ним изолированным кабелем и, часто, обесточенным переключателем ответвлений) теперь присоединяются к сборке. Все соединения обжаты и обернуты в соответствии с техническими спецификациями, при этом каждый обжим подписан оператором для проверки качества; особое внимание уделяется намотке обжимных муфт, чтобы свести к минимуму диэлектрические напряжения. После того, как все соединения будут выполнены, сборка снова будет откалибрована и протестирована, осмотрена, а затем передана в паровую фазу.

  Китайский производитель силовых трансформаторов, Кольцевой главный блок, Поставщик распределительных устройств

  Рекомендуется для вас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Горячие продукты

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Профиль компании

  {{ util. each(imageUrls, функция(imageUrl){}}

  {{ }) }}

  {{ если (изображениеUrls.length > 1){ }}

  {{ } }}

  	Вид бизнеса:	Производитель/Фабрика
  	Деловой диапазон:	Электрика и электроника, Производственное и обрабатывающее оборудование
  	Основные продукты:	Силовой трансформатор , Кольцо Основной блок , распределительное устройство , Автоматический реклоузер , Выключатель нагрузки , Шаг . ..
  	Зарегистрированный капитал:	108880000 юаней
  	Сертификация системы менеджмента:	ИСО 9001, ИСО 14001

  Компания Zhejiang Farady Electric, основанная в 1996 году, с уставным капиталом в 10 миллионов долларов США, имеет 20-летний опыт производства электрооборудования для передачи и распределения электроэнергии среднего напряжения.

  Мы являемся Национальным высокотехнологичным предприятием, Национальной программой планирования искр, Государственным высокотехнологичным предприятием, Государственным инновационным центром исследований и разработок, компанией, демонстрирующей патенты.

  Farady расположен в Liushi of Yueqing, Zhejiang, China, основные продукты включают в себя: Transformer/RMU/switchgear/AVR/ACR и MV внутренний и наружный переключатель. Все продукты…

  Просмотреть все

  Сертификаты

  6 шт.

  СЕРТИФИКАЦИЯ КЕМА

  ИСО 9001

  ИСО 14001

  ИСО 18001

  Сертификация PCCC

  Пошлите Ваше сообщение этому продавцу

  * От:

  * Кому:

  Г-н Бенляо Чжэн

  * Сообщение:

  Введите от 20 до 4000 символов.

  Это не то, что вы ищете?  Опубликовать запрос на поставку сейчас

  Китайский производитель силовых трансформаторов, Кольцевой главный блок, Поставщик распределительных устройств

  Рекомендуется для вас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Горячие продукты

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Видео

  Свяжитесь сейчас

  Свяжитесь сейчас

  Профиль компании

  {{ util. each(imageUrls, функция(imageUrl){}}

  {{ }) }}

  {{ если (изображениеUrls.length > 1){ }}

  {{ } }}

  	Вид бизнеса:	Производитель/Фабрика
  	Деловой диапазон:	Электрика и электроника, Производственное и обрабатывающее оборудование
  	Основные продукты:	Силовой трансформатор , Кольцо Основной блок , распределительное устройство , Автоматический реклоузер , Выключатель нагрузки , Шаг . ..
  	Зарегистрированный капитал:	108880000 юаней
  	Сертификация системы менеджмента:	ИСО 9001, ИСО 14001

  Компания Zhejiang Farady Electric, основанная в 1996 году, с уставным капиталом в 10 миллионов долларов США, имеет 20-летний опыт производства электрооборудования для передачи и распределения электроэнергии среднего напряжения.

  Мы являемся Национальным высокотехнологичным предприятием, Национальной программой планирования искр, Государственным высокотехнологичным предприятием, Государственным инновационным центром исследований и разработок, компанией, демонстрирующей патенты.

  Farady расположен в Liushi of Yueqing, Zhejiang, China, основные продукты включают в себя: Transformer/RMU/switchgear/AVR/ACR и MV внутренний и наружный переключатель. Все продукты…

  Просмотреть все

  Сертификаты

  6 шт.

  СЕРТИФИКАЦИЯ КЕМА

  ИСО 9001

  ИСО 14001

  ИСО 18001

  Сертификация PCCC

  Пошлите Ваше сообщение этому продавцу

  * От:

  * Кому:

  Г-н Бенляо Чжэн

  * Сообщение:

  Введите от 20 до 4000 символов.

  Это не то, что вы ищете?  Опубликовать запрос на поставку сейчас

  Что такое сердечник трансформатора, конструкция, работа, потери

  Сердечник трансформатора:

  Как правило, трансформаторы состоят из медной обмотки, такой как первичная обмотка, вторичная обмотка и вспомогательная обмотка или третичная обмотка, электрическая изоляция, сердечник, втулки, изоляция , клеммная коробка и т. д.

  Трансформаторы работают по принципу взаимной индукции. Взаимная индуктивность есть не что иное, как потокосцепление между двумя обмотками. Магнитный поток проходит через структуру, которая называется сердечником трансформатора.

  Сердечники трансформатора являются основным контуром магнитопровода. Просто по сравнению с электрической цепью мы можем сказать, что это проводник.

  Как проводник переносит ток в электрической цепи, так и в магнитной цепи, сердечники трансформатора переносят магнитный поток.

  Сердечник трансформатора имеет меньше сопротивления. Сопротивление противостоит потоку магнитного потока. Так что сердечник трансформатора должен иметь меньше сопротивления.

  Высокое сопротивление увеличивает температуру ядра трансформатора.

  Сердечник трансформатора

  Учитывайте соотношение при выборе сердечника трансформатора:

  • Сердечник трансформатора должен иметь меньше сопротивления магнитному потоку. Поток косвенно пропорционален сопротивлению.
  • Сердечник трансформатора должен быть многослойным, чтобы уменьшить потери на вихревые токи. Потери на вихревые токи пропорциональны квадрату толщины пластин. Толщина ламината составляет от 0,3 мм до 0,5 мм. Уменьшение толщины ламината ниже 0,3 мм приводит к снижению механической прочности. 92 толщиной 0,33 мм (или 0,35 мм). При этом стоимость холоднокатаного проката выше, чем горячекатаного. Но холоднокатаная сталь имеет много преимуществ по сравнению с горячекатаной сталью.. давайте посмотрим. .
  Холоднокатаный стальной лист
  • с ориентированным зерном (CRGO) с приблизительным содержанием кремния 3% обычно используется для магнитных цепей трансформатора.
    1. Магнитная индукция максимальна, а петля кривой BH большая.
    2. Низкие потери в сердечнике при работе трансформатора на холостом ходу.
    3. Низкая потребляемая реактивная мощность при работе трансформатора на холостом ходу.
    4. Хорошая механическая прочность
    5. Меньшая магнитострикция

  Пластина сердечника трансформатора:

  Штамповка трансформатора соединена и должна быть закрыта для прохождения магнитного потока. Так что получается четыре вида конструкции.

  Сердечник трансформатора: Ссылка: www.electronics-tutorials.ws
  • Ламинирование E-I
  • Ламинирование E-E
  • U-I ламинация
  • Ламинирование L-L

  Здесь английская буква указывает на форму ламинирования. Конструкция E-I и E-E используется в корпусном трансформаторе. Конструкция U-I и L-L используется в трансформаторах с сердечником.

  Конструкция многослойного трансформатора с сердечником E-I в основном используется в разделительных трансформаторах, повышающих и понижающих трансформаторах, а также в автотрансформаторах.

  Примечание: Отдельные пластины должны быть прочно скреплены болтами при сборке сердечника трансформатора. Наличие воздушного зазора между пластинами приводит к увеличению сопротивления магнитной цепи.

  Также Для уменьшения шума трансформатора ламинированные пластины должны быть плотно прижаты друг к другу, а отверстий следует избегать, насколько это возможно, чтобы свести к минимуму потери в стали с поперечным магнитным потоком.

  Воздушный зазор в месте соединения плеч и ярма должен быть максимально уменьшен, чтобы обеспечить максимально гладкие пути прохождения тока намагничивания.

  Потери в сердечнике трансформатора:

  Потери в сердечнике трансформатора называются постоянными потерями, которые включают как потери на вихревые токи, так и потери на гистерезис.

  Обе потери происходят из-за сопротивления сердечника, потому что мы не можем построить сердечник с нулевым сопротивлением. (точно так же, как падение напряжения в электрической цепи. Падение напряжения происходит в кабеле из-за сопротивления кабеля)

  Потери на вихревые токи:

  Потери на вихревые токи – это постоянные потери из-за протекания циркулирующих токов вне зоны жилы . Весь поток, образующийся в первичной обмотке, не может достичь вторичной обмотки, поток срезается соседними частями сердечника.

  Из-за этого действия существует небольшое количество циркулирующих форм тока. Из-за этого ток вызывает потери. Эти потери называются потерями на вихревые токи.

  Потери на вихревые токи в сердечнике трансформатора нельзя полностью исключить, но их можно значительно уменьшить и контролировать, уменьшив толщину стального сердечника.

  Гистерезисные потери:

  Каждый материал имеет свою молекулярную структуру. Трансформаторные гистерезисные потери возникают из-за трения молекул о поток магнитных силовых линий, необходимых для намагничивания сердечника, который постоянно меняется по величине и направлению сначала в одну, а затем в другую сторону из-за влияния синусоидального напряжения питания.