Принцип работы трансформатора: этапы работы

Содержание

• 1 Принцип работы трансформатора тока
• 2 Основы теории трансформатора
• 3 Конструктивные части трансформатора
• 4 Принцип работы трансформатора
• 5 Работа однофазного трансформатора
• 6 Принцип работы автотрансформатора
• 7 Работа гидротрансформатора

Трансформатор – это регулирующее устройство, которое достаточно часто используется для того, чтобы повысить эффективность многих устройств. Эти устройства могут использоваться для повышения и понижения напряжения в сети. В этой статье вы узнаете принцип работу трансформатора тока.

Принцип работы трансформатора тока

Измерительные трансформаторы имеют достаточно простой принцип работы. Его работа подчиняется закону про электромагнитную индукцию. Если разобраться более детально, то взаимная индукция будет отвечать за действие преобразования напряжения. В соответствии с этим законом Фарадей гласит: «скорость изменения потокосцепления будет пропорциональной наведенной ЭДС в проводнике».

Основы теории трансформатора

Представьте, что у вас есть трансформатор с одной обмоткой, которая соединяется с электрическим током. Переменный ток будет производить меняющийся поток, который окружает катушку. Определенная ее часть может соединяться в том случае, если переменный ток постоянно будет проходить через обмотку. Этот поток может постоянно меняться в своем направлении.

Следуя из закона Фарадея у нас должно быть ЭДС, которое будет производить индукцию раз в секунду. Если в последней обмотке цепь будет закрыта, тогда через нее пройдет ток. Этот принцип работы трансформатора считается простейшим. Тороидальный трансформатор имеет немного другой принцип работы.

Когда вы будете использовать движение переменного тока к электрической катушке, поток энергии будет ее окружать. Поток будет неравномерным, а его скорость может изменяться. Это понятие считается фундаментальным в работе трансформатора. Обмотка, которую он содержит, будет принимать электрическую мощность от источника. Она дает выходное напряжение благодаря взаимной индукции.

Конструктивные части трансформатора

На сегодняшний день устройство трансформатора включает в себя три основные части, к которым относят:

• Первичную обмотку. Когда подключается к источнику, она будет производить магнитный поток.
• Магнитный сердечник. Магнитный поток будет создан в замкнутую цепь.
• Вторичная обмотка. Ее необходимо наматывать на сердечник.

Это три основные части, из которых будет состоять силовой трансформатор.

Принцип работы трансформатора

Электрический силовой трансформатор является статистическим устройством. Принцип работы сварочного трансформатора заключается в том, что он будет преобразовывать энергию от схемы одного устройства к другому. Этот процесс проходит благодаря индукции между обмотками. Преобразование энергии будет происходить на основе изменения частоты. Он может работать в разных уровнях напряжения.

Работа однофазного трансформатора

Принцип работы однофазного трансформатора на сегодняшний день ничем не отличается от других устройств.

Когда ток будет проходить по первичной обмотке, то будет создано магнитное поле. У него имеются мощные силовые линии. Первичную катушку они будут пронизывать полностью. Все линии являются замкнутыми между вокруг проводников катушек.

Закон про магнитную связь гласит о том, чем ближе расположены объекты, тем сильнее будет их связь. Вам следует знать, что в однофазном трансформаторе сила магнитного поля будет зависеть от напряжения. Именно поэтому скачки напряжения могут снизить силу МП. При соединении концов обмотки устройство начнет снабжаться электрическим током.

Принцип работы автотрансформатора

Здесь мы рассмотрим принцип работы автотрансформатора. Эти устройства можно отнести к трансформаторам, которые имеют специальное использование. Обмотки в этом устройстве связаны между собою не только магнитным полем, но и гальваническим.

При переключении обмоток можно получить как высокое, так и низкое напряжение. Переменное магнитное поле возникает в момент подключения переменного тока к сердечнику. Благодаря устройству сердечника небольшое напряжение способно создавать сильное МП. Автотрансформаторы довольно часто используют в областях, где существует незначительное изменение напряжения.

На сегодняшний день существуют также узкоспециализированные лабораторные трансформаторы. Они имеют другой принцип работы трансформатора.

Их обмотка должна выполняться из ферромагнитного материала. Она сводит резонансное движение к минимуму. К основным его отличиям относят:

1. Кроме ферромагнетика используют медный провод.
2. Он имеет низкие допустимые параметры.
3. В нем работает система строчного ролика.

Эти трансформаторы также могут иметь недостатки, к которым относят:

• Все цепи нужно изолировать, так как они имеют сильную связь.
• Его нельзя использовать для защиты в мощных цепях.
• Ремонт стоит достаточно дорого.

Работа гидротрансформатора

Наверное, каждый водитель бульдозера знает принцип работы гидротрансформатора. На самом деле прибор является муфтой, которая вращается два раза. Устанавливать его необходимо между двигателем. Это необходимо чтобы получить вращательное движение. Механизм напоминает бублик, но у него достаточно сложная конструкция:

• По краям находятся специальные насосы. Передний прибор будет передавать жидкость на турбинное колесо.
• Переднее колесо необходимо соединить с главным валом. Благодаря этому он будет передавать жидкость по механизму.

Вам будет интересно: типы трансформаторов тока.

Принцип действия трансформатора — назначение, устройство и классификация

Принцип действия:

• Назначение и типы ↓
• Область применения и виды ↓
• Немного из истории ↓

1. В устройстве существуют 2 обмотки, их называют первичной и вторичной. К внешнему источнику подключается только первичная обмотка, тогда как вторичная обмотка предназначена для снятия напряжения.
2. Включая в электросеть первичную обвивку, в магнитопроводе создаётся магнитное поле (переменное) от первичной обмотки, в результате чего образуется ток вторичной обмотки, если его замкнуть через приёмник.
3. Синхронно в первичной обвивке образуется нагрузочный ток.
4. Отсюда происходит трансформирование электрической энергии, когда первичная сеть передаёт её вторичной. В результате, приёмник получит ту величину, на которую рассчитан прибор.

схема работы

Явление взаимной индукции, является основой работы трансформатора:

1. Чтобы улучшить магнитную связь 2 обмоток, они укладываются на магнитопровод стальной структуры.
2. В свою очередь, делается изоляция не только между ними, но и с магнитопроводом.
3. Каждая обмотка имеет свою маркировку. Если обмотка с высоким напряжением, её обозначают (ВН), низким – (НН).
4. Первичная обмотка подключается к электросети, вторичная – к приёмнику.

Напряжение на обвивках имеют различную величину, и от того в каких целях будет применяться устройство, зависит величина на обвивках:

1. Повышающий трансформатор будет иметь меньше напряжение на первичной обвивке, чем на второй.
2. Понижающий прибор, в точности всё наоборот.

Использование их различно:

1. На больших расстояниях используются повышающие приборы.
2. Если надо распределить электроэнергию потребителям – понижающие.

Существуют приборы с 3 обмотками, когда надо получить не только высокое и низкое напряжение, но и среднюю величину (СН).

Обвивки такого устройства также изолированы друг от друга и имеют подключение от электроэнергии одной обвивкой, когда 2 другие подсоединяются к разным приёмникам:

1. Обвивки имеют форму цилиндра и выполняются намоткой медного провода, имеющего круглое сечение для малых токов.
2. Для тока большой величины используются шины с прямоугольным сечением.
3. На сердечник магнитопровода делается обвивка для малого напряжения, так как она легко изолируется, по сравнению с обвивкой высокого номинала.
4. Сам сердечник исполняется круглой формы, если обвивка в форме цилиндра. Это делается для уменьшения немагнитных зазоров, и уменьшить длину витков обвивок. Отсюда уменьшится и масса меди на заданную площадь сечения круглого магнитопровода.
5. Круглый стержень проходит сложный процесс сборки из стальных листов. И чтобы упростить задачу, в устройствах с большим напряжением используются стержни со ступенчатым поперечным сечением, когда их число достигает всего 17 штук.
6. В мощных агрегатах устанавливаются дополнительные вентиляционные каналы, для охлаждения магнитопровода. Это достигается расположением их перпендикулярно и параллельно поверхности листов из стали.
7. В менее мощных устройствах сердечник выполняется с прямоугольным сечением.

Назначение и типы

трехфазный трансформатор

Трансформатор, можно назвать преобразователем одной величины напряжения или тока в другую.

Они могут быть:

• трёхфазными;
• однофазными;
• понижающими;
• повышающими;
• измерительными и т.д.;

Назначение прибора: передаёт и распределяет электроэнергию заказчику.

В приборе есть активные компоненты: обвивка и сердечник магнитопоровода. В свою очередь, сердечник может быть стержневым и броневым. Для них используется холоднокатаная горячекатаная электротехническая сталь.

Обвивку используют непрерывную, винтовую, цилиндрическую, дисковую.

Среди современных изделий можно отметить следующие:

• тороидальные;
• броневые;
• стержневые;

Они имеют характеристики похожие друг с другом, с высокой надёжностью. Единственное, что их различает – это способ изготовления.

В стержневом варианте, обвивка наматывается вокруг сердечника, тогда как в броневом типе идёт включение в сердечник. Поэтому, в стержневом типе, обвивку можно увидеть и располагается она только горизонтально, а в броневом, она скрыта, но может быть, как горизонтально, так и вертикально размещена.

Какой бы тип мы не рассматривали, у него имеются 3 компонента:

• система охлаждения;
• обвивка;
• магнитопровод;

За счёт приборов удаётся значительно повысить напряжённость, идущую с электрических станций, на дальние расстояния, при этом, потери энергии будут минимальные по проводам. На основании вышеизложенного, можно использовать провода на линиях передач, с меньшей площадью сечения.

Потребителю также можно уменьшать потребление энергии с высоковольтных линий до номинальных значений (380, 220, 127 В).

Область применения и виды

трансформатор в телевизоре

Бытовые трансформаторы защищают технику при перепадах напряжения.

Поэтому применяют их в следующих приборах:

• в освещении;
• осциллографах;
• телевизорах;
• радиоприёмниках;
• измерительных устройствах и т.д;

Сварочные экземпляры, разделяющие силовую и сварочную сеть, активно используются при сварке и электротермических конструкциях, где успешно понижают величину напряжения до обязательных номиналов.

В энергосети используются масляные агрегаты, где напряжённость 6 и 10 кВ.

Многие автоматические конструкции используют трансформаторы, где напряжение на обвивках несуидальное.

Виды:

1. Вращающийся. Передача сигнала ведётся на объекты, которые вращаются. Например, видеомагнитофон, где передача сигнала ведётся на барабан узла магнитной головки. Здесь существуют 2 половины магнитопровода и вращение их происходит с минимальным зазором в отношении друг друга. На основании этого, реализуется большая скорость оборотов, в контактном способе сигнала достичь такого эффекта не считается возможным.
2. Пик-трансформатор. В этом варианте происходит преобразование синусоидального напряжения в сплески, имеющие пикообразную форму. Активно используются в управлении тиристоров, а также электронных и полупроводниковых устройств.
3. Согласующий. Принимает участие в согласовании сопротивлений в разных промежутках электронной схемы, при этом, форма сигнала искажается минимально. Синхронно обеспечивается гальваническая развязка между зонами схем.
4. Разделительный. Здесь 2 обмотки не соединены между собой электрически. Такая схема даёт возможность повысить безопасность электрических сетей. Когда происходит случайное одновременное прикосновение к токоведущей части и земли, выдаётся гальваническая развязка электрической цепи.
5. Импульсный. В этом варианте преобразуются импульсные сигналы за очень короткий промежуток времени (десятки микросекунд), при этом, искривление конфигурации импульса минимально.
6. По напряжению. Здесь происходит конверсия большого напряжения в низкую величину. Этот вариант позволяет изолировать измерительные и логические цепи от большого напряжения.
7. По току. В этом типе измеряются цепи с большим током. Например, в конструкциях релейных щитов электроэнергетических систем. Поэтому, применяются достаточно жёсткие требования к точности.
8. Автотрансформатор. В этом типе соединение 2 обмоток ведётся напрямую. В результате, создаётся электрическая и электромагнитная связь, чем объясняется высокий КПД этого вида. Недостатком такого устройства, можно назвать отсутствие изоляции, то есть не существует гальваническая развязка.
9. Силовой. Этот вариант используется при изменяемом токе и преобразует электрическую энергию в установках и электросетях. Широко применяется этот тип на линиях ЛЭП с высокой напряжённостью (35-750 кВ), городских электрических сетях (10 и 6 кВ).
10. Сдвоенный дроссель. Наличие 2 равных обвивок, даёт возможность получить более результативный дроссель, чем обычный. Их используют на вводе фильтра в блоке питания, а также в звуковом оборудовании.
11. Трансфлюксор. Оставшаяся намагниченность магнитного провода имеет большую величину, что позволяет использовать его для сохранения сведений.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году, великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Тогда его изделие не имело замкнутого сердечника, который появился значительно позже – 1884 год. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году, М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый 3-х фазный асинхронный двигатель и трансформатор.

Уже через пару лет, электромеханик предоставил свои работы на выставке, где произошла презентация трёхфазной высоковольтной линии, имеющую протяженность 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Немного позже, пришла очередь масляным агрегатам, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

В 20 столетии появились изделия более компактные и экономичные. Производителями продукции являлись иностранные фирмы. На настоящий момент, выпуском продукции занимаются и отечественные фирмы.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

8.5: Трансформаторы — принцип работы

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

3948

• Стивен В. Эллингсон
• Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет через Инициативу открытого образования Технологических библиотек Вирджинии

Трансформатор — это устройство, которое соединяет две электрические цепи через общее магнитное поле. Трансформаторы используются для преобразования импеданса, преобразования уровня напряжения, изоляции цепей, преобразования между несимметричными и дифференциальными режимами сигнала и других приложений. ¹ В основе электромагнитного принципа лежит закон Фарадея, в частности, ЭДС трансформатора.

Основные характеристики трансформатора можно вывести из простого эксперимента, показанного на рисунках \(\PageIndex{1}\) и \(\PageIndex{2}\). В этом опыте две катушки расположены вдоль общей оси. Шаг намотки мал, так что все силовые линии магнитного поля проходят по длине катушки, а между витками не проходят никакие линии. Для дальнейшего сдерживания магнитного поля мы предполагаем, что обе катушки намотаны на один и тот же сердечник, состоящий из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. В верхней катушке \(N_1\) витков, а в нижней катушке \(N_2\) витков. 9{(1)}\), в котором нижний индекс относится к катушке, а верхний индекс относится к «Части I» этого эксперимента.

{(1)}\) с опорной полярностью, указанной на рисунке. По закону Фарадея имеем 9{(1)} \end{align} \nonumber \]

Мы обнаружили, что потенциал верхней катушки в части II простым образом связан с потенциалом нижней катушки в части I эксперимента. Если бы мы сначала выполнили Часть II, мы бы получили тот же результат, но с перестановкой верхних индексов. Таким образом, в целом должно быть верно, независимо от расположения выводов, что

\[V_1 = -\frac{N_1}{N_2}V_2 \номер \]

Это выражение должно быть знакомо из теории элементарных цепей, за исключением, возможно, знака минус. Знак минус является следствием того, что витки намотаны в противоположных направлениях. Мы можем сделать приведенное выше выражение немного более общим следующим образом: определяется как \(+1\), когда катушки намотаны в одном направлении, и \(-1\), когда катушки наматываются в противоположных направлениях. (Это отличное упражнение, чтобы подтвердить, что это верно, повторив приведенный выше анализ с изменением направления намотки либо для верхней, либо для нижней катушки, для которой тогда \(p\) окажется равным \(+1\).

) Это «закон трансформатора» базовой теории электрических цепей, из которого могут быть получены все другие характеристики трансформаторов как устройств с двухполюсной схемой (см. раздел 8.6 для дальнейшего развития). Итого:

Отношение напряжений катушек в идеальном трансформаторе равно отношению витков со знаком, определяемым относительным направлением обмоток, согласно уравнению \ref{m0031_eTL}.

На рисунке \(\PageIndex{3}\) показана более знакомая конструкция трансформатора – катушки намотаны на тороидальный сердечник, а не на цилиндрический сердечник. Зачем это делать? Такое расположение ограничивает магнитное поле, связывающее две катушки с сердечником, в отличие от того, что позволяет линиям поля выходить за пределы устройства. Это ограничение важно, чтобы поля, возникающие вне трансформатора, не мешали магнитному полю, связывающему катушки, что могло бы привести к электромагнитным помехам (EMI) и проблемам с электромагнитной совместимостью (EMC). Принцип работы во всем остальном тот же.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Трансформатор, выполненный в виде катушек с общим тороидальным сердечником. Здесь \(р = +1\). (CC BY SA 3.0; BillC)

---

1. Дополнительные сведения об этих приложениях см. в разделе «Дополнительная литература» в конце этого раздела.↩

---

Эта страница под заголовком 8.5: Transformers — Principle of Operation используется в соответствии с лицензией CC BY-SA 4.0, автором, ремиксом и/или куратором выступил Стивен У. Эллингсон (Инициатива открытого образования технических библиотек Вирджинии) через исходный контент. это было отредактировано в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Стивен В. Эллингсон

   Лицензия

   CC BY-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   Инициатива открытого образования технических библиотек Вирджинии

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. источник@https://doi.org/10.21061/electromagnetics-vol-1
   2. Трансформатор

Конструкция трансформатора, типы, принцип работы и использование

— Реклама —

Что такое трансформатор

Трансформатор — это статическое устройство, которое передает электроэнергию между двумя цепями переменного тока без изменения частоты. Напряжение цепи может быть уменьшено или увеличено в соответствии с текущим соотношением. Это называется повышением (повышением) напряжения и его понижением (уменьшением).

Трансформатор

Трансформатор представляет собой пассивное устройство, работающее на принципах электромагнитной индукции, используемой на входе для повышения напряжения и понижения выходного напряжения на внешней клемме.

Трансформатор Конструкция

Трансформатор состоит из трех компонентов:

• Железный сердечник
• Первичная обмотка
• Вторичная обмотка

Сердцевина

— Реклама —

Сердечник трансформатора прямоугольной формы, многослойный. При строительстве трансформатора он должен быть спроектирован таким образом, чтобы при работе трансформатора было меньше потерь в сердечнике. Потери в сердечнике и потери в стали представляют собой комбинацию всех потерь, происходящих внутри сердечника.

Сердечник пропускает через себя переменный поток. Это может привести к потерям энергии в сердечнике из-за гистерезисных потерь. Таким образом, вы должны выбрать высококачественную кремниевую сталь с низкими потерями на гистерезис для изготовления сердечника трансформатора. Эта сталь называется сердечником из мягкой стали трансформатора.

Переменный поток создает определенные токи, известные как вихревые токи. Эти токи потребляют электрическую энергию и вызывают определенные потери, известные под названием потерь на вихревые токи трансформатора. Сердцевина должна быть изготовлена ​​в виде группы пластин. Эти последовательные пластины электрически изолированы для уменьшения вихревых токов. Изоляционный слой состоит из лака, обладающего высокой устойчивостью к вихревым токам.

Обмотки

Трансформатор имеет две обмотки: первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка подключена к входной клемме и отвечает за создание ЭДС самоиндукции. Вторичная обмотка подключена к выходной нагрузке. Эти обмотки размещены на сердечнике и электрически изолированы друг от друга и сердечника для правильного функционирования и уменьшения потерь.

Эти катушки имеют разное количество витков по сравнению друг с другом. Первичная обмотка трансформатора имеет Н 1 витка. Точно так же вторичная обмотка трансформатора имеет Н 2 витка. В зависимости от режима работы трансформатора N1< N2, N1> N2 и N1= N2.

Типы конструкции трансформатора

Существуют две конструкции трансформаторов в зависимости от размещения сердечника и катушек при конструкции трансформатора.

Конструкция с сердечником

Первичная обмотка закреплена на одном конце железного сердечника, а вторичная обмотка размещена на другом конце. Каждая из катушек разделена на равные части и размещена на двух концах железного сердечника. Обе обмотки охватывают весь сердечник.

Хотя первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга, обе они соединены последовательно в конструкции сердечника.

Это увеличивает среднюю длину сердечника и обеспечивает хорошую магнитную связь между обеими обмотками. Магнитный поток движется по непрерывному пути и создает ЭДС.

Конструкция трансформатора с сердечником подходит для высоковольтных трансформаторов. Они распространены среди обоих типов конструкций и легко ремонтируются благодаря простоте устройства, в случае каких-либо повреждений.

Кожуховая конструкция 

Кожуховая конструкция позволяет сердечнику окружать первичную и вторичную обмотки. Железный сердечник имеет три грани: левую, центральную и правую. Первичная и вторичная катушки закреплены на центральной поверхности железного сердечника. Сердечник охватывает обе обмотки, а средняя длина сердечника меньше.

Несмотря на электрическую изоляцию друг от друга, первичная и вторичная катушки генерируют разные напряжения V1 и V2. Это распределяет магнитный поток на две части. Кожуховая конструкция Трансформатора пригодна для низковольтных трансформаторов, но ее трудно ремонтировать из-за сложности их устройства, в случае повреждения.

Принцип работы трансформатора 

Трансформатор состоит из сердечника с общими входной и выходной сторонами. В этот сердечник встроены две индуктивные обмотки, которые электрически изолированы друг от друга. Входная катушка, на которую подается электрическое напряжение, называется первичной обмоткой. Выходная катушка, с которой снимается электрическое напряжение, называется вторичной обмоткой.

Вы можете посмотреть подробное видео о том, как работает трансформатор.

Конструкция трансформатора и обмотка

При подаче входного переменного напряжения V1 на первичную обмотку трансформатора генерируется переменный ток I1. В сердечнике создается переменная электродвижущая сила ЭДС e1.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея,

Через первичную катушку проходит ЭДС e1 электродвижущей силы.

Где,

• ЭДС представляет собой производную электромагнитного потока первого порядка по времени.
• e1= Электродвижущая сила
• N 1 = количество витков в первичной обмотке

ЭДС электромагнитного потока e1 косвенно равна и противоположна входному переменному напряжению V1.

Если предположить, что поток рассеяния пренебрежимо мал и потерь в трансформаторе нет.

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея во вторичной катушке создается ЭДС e2 ЭДС.

Электродвижущая сила ЭДС e2 проходит через вторичную обмотку.

Где,

• ЭДС является производной электромагнитного потока первого порядка по времени.
• e2= Электродвижущая сила
• N 2 = Количество витков вторичной обмотки

Согласно законам Фарадея, ЭДС e 1 является электродвижущей силой самоиндукции, а ЭДС e2 является электродвижущей силой взаимного индуцирования.

Передача энергии происходит через первичную обмотку во вторичную с взаимной индукцией. Вторичная обмотка замыкается через нагрузку по току I2. протекает по цепи.

В зависимости от количества витков в первичной и вторичной обмотках мы можем разработать повышающий или понижающий трансформатор.

Повышающий и понижающий трансформаторы

Повышающий трансформатор

Если 

N 1 < N 2

e 1 < e2  

A Step-up Transformer is defined as a device that receives an electrical alternating voltage and converts it into a higher voltage. Это трансформатор, у которого во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной. Используется на входном терминале линии передачи.

Понижающий трансформатор

Если 

N 1 > N 2

e 1 > e 2  

A Step-down Transformer is defined as a device that receives an electrical переменное напряжение и преобразует его в более низкое напряжение. Это трансформатор, у которого в первичной обмотке больше витков, чем во вторичной. Используется на выходном терминале линии передачи.

Изолирующий трансформатор

N 1 = N 2

Это называется изолирующим трансформатором, в котором количество витков в первичной и вторичной обмотках одинаково. Это означает, что индуцированные значения напряжения и тока для первичной и вторичной катушек равны. Этот тип трансформатора используется для обеспечения гальванической развязки, снижения шума и защиты от поражения электрическим током между проводниками и землей.

Проектирование трансформатора

Уравнение ЭДС трансформатора

Уравнение ЭДС трансформатора важно для проектирования повышающей или понижающей конфигурации.

Переменное напряжение синусоидальной формы подается на вход через первичную обмотку. В соответствии с работой трансформатора переменное напряжение создает поток в железном сердечнике. Этот переменный поток изменяется синусоидально через трансформатор.

Уравнение переменного потока в железном сердечнике трансформатора

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС e 1 самоиндуцируется, а ЭДС e2 взаимно индуцирована.

The self-induced EMF e 1 of the primary winding is given by

By putting the values ​​of equation 1 in equation 2

Differentiating with respect to t,

Путем сравнения уравнений i и iii , можно сделать вывод, что ЭДС самоиндукции e 1 отстает от электрического потока на 900. По

по уравнению IV,

ЭМФ E 1 в первичной обмотке дается:

Аналогичным образом, мутоильно-построенный EMF 9031 9034

Аналогично, мутоильно-построенный EMF 9016 2 9034

, аналогично, Mutlo-inded-Emended EMF

2 9034

.0163 во вторичной обмотке определяется как:

Где f — частота питания, а m — максимальный поток.

Эти уравнения (уравнения vi и vii) известны как уравнения ЭДС трансформатора .

Плотность потока ( B M )

Максимальная плотность потока B M в поперечном сечении выражена в Теслах .

Катушка с большим количеством витков будет иметь обмотку с более высоким напряжением, а катушка с меньшим количеством витков будет иметь обмотку с меньшим напряжением.

Коэффициент трансформации (K)

Коэффициент трансформации (K) является решающим фактором при конструировании трансформатора при проектировании повышающего и понижающего трансформатора.

Рассмотрение уравнений ЭДС трансформатора с помощью (уравнения vi и vii),

Разделение уравнения vii на уравнение vi,

Этот коэффициент известен как коэффициент трансформации (K).

Если первичное и вторичное падение напряжения считать равным 0,

V1= E1 — уравнение viii

V2= E2 — уравнение ix

= V2/V1

Если считать, что потери трансформатора равны 0,

V1I1= V2I2 — уравнение x

Преобразование уравнения x,

K = I1/I2 = V2/V1 

Формула коэффициента трансформации принимает вид

K = N2/N1 = E2/E1 = V2/V1 = I1/I2

,

N1

K> 1

Пошаговые трансформаторы ,

N1> N2

K <1

Изоляционные трансформаторы ,

Изоляционные трансформаторы ,

Изоляционные трансформаторы ,

. Идеальные и практичные трансформаторы

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор — это теоретический трансформатор, в котором отсутствуют потери. Описанный выше трансформатор является идеальным трансформатором, в котором отсутствуют потери в сердечнике по обе стороны линии передачи. Но в системах реального времени идеального преобразователя не существует. Вместо этого используется практичный трансформатор с потерями.

Практичный трансформатор

В практическом трансформаторе первичная и вторичная обмотки не идеальны, так как они имеют малое сопротивление. Это приводит к некоторым потерям мощности в обмотках, эти потери известны как потери в меди.

Переменный поток создает определенные токи внутри трансформатора, известные как вихревые токи. Потери на вихревые токи и потери на гистерезис вместе составляют потери в сердечнике. Кроме того, было замечено, что вблизи обмоток происходит утечка электрического потока.

Сравнение идеального трансформатора и практичного трансформатора

Потери в сердечнике и меди трансформатора с любыми другими утечками как таковые составляют практический трансформатор. Регулировка напряжения Практического Трансформатора никогда не составляет 0%, а эффективность колеблется между 93-97%.

В идеальном трансформаторе отсутствует сопротивление первичной и вторичной обмоток. Отсутствие сопротивления не вызывает падения напряжения или потери мощности. Утечки электрического потока вблизи обмоток в идеальном трансформаторе отсутствуют. Кроме того, в обмотках отсутствуют вихревые токи и потери на гистерезис.

Следовательно, идеальный трансформатор не имеет медных потерь и потерь в сердечнике, а также утечки электрического потока. Регулировка напряжения идеального трансформатора составляет 0%, а эффективность составляет 100%. Но это невозможно построить и существует в гипотетических экспериментах.

Использование трансформаторов

Вход и выход линии электропередачи

В традиционной энергосистеме входное напряжение обычно составляет 11 кВ/22 кВ.