Воздушный трансформатор: принцип работы и применение

Воздушный трансформатор представляет собой прибор для преобразования параметров электрического тока при отсутствии непосредственного контакта между составными частями. Другими словами, передача энергии производится беспроводным способом, через воздух.

Принцип действия

Поскольку воздушная среда при обычных условиях (нормальная влажность, отсутствие разнозаряженных ионов) – плохой проводник тока, то использование воздушных трансформаторов в качестве источников повышенного тока или напряжения малоэффективно. Иное дело – преобразование частоты переменного тока, где не требуются значительные энергетические затраты. Поэтому рассматриваемые устройства предназначаются для передачи токов разной частоты во время трансляции радиосигналов.

По схеме действия воздушный трансформатор – это устройство с условным воздушным «сердечником» – зазором, который разделяет первичную и вторичную обмотки. Для стабильности такого зазора проволочные обмотки наматываются на прямоугольную основу из конденсаторного картона или другого изолятора, ввиду чего основной токопроводящей средой является воздух.

Классификация разновидностей

Все виды воздушных трансформаторов сводятся к двум группам:

• Импедансные, используемые для согласования значений падения напряжения у источника и потребителя нагрузки с целью обеспечения наиболее эффективной передачи энергии;
• Изолирующие, которые применяются по соображениям безопасности для изоляции части оборудования от источника энергии.

В воздушных трансформаторах все токи считаются возбуждающими. Они индуцируют вторичное напряжение, значение которого сравнимо с общей индуктивностью электрической системы. Поэтому материал основы сердечника отличается наивысшими показателями магнитной проницаемости. К таким материалам относят также стекло, фарфор, слюда, некоторые виды пластмассы.

Однако только электроизоляционный картон ГОСТ 2824-86 отличается благоприятным сочетанием показателей прочности (электрической и механической), плотности и стойкости к перепадам влажности окружающей среды.

Устройство

В трансформаторах сердечник используется с целью ограничения магнитного потока и усиления связи между первичной и вторичной обмотками.

Во всех конструкциях воздушных трансформаторов применение диамагнитных материалов обеспечивает отсутствие гистерезисных и вихревых потерь и искажений электромагнитного поля, поскольку это приводит к ухудшению качества радиосигнала.

В дополнение к бесшумной работе беспроводные трансформаторы отличаются ещё и малым весом. Именно поэтому этот тип трансформатора подходит для портативных, легких электронных и высокочастотных устройств.

По исполнению сердечника воздушные трансформаторы подразделяют на цилиндрические и тороидальные. Правильный выбор материала сердечника обеспечивает изделиям:

1. Усиление магнитного поля.
2. Высокий КПД устройства.
3. Отсутствие потерь мощности при трансформации.
4. Стабильность соотношения первичного напряжения ко вторичному.

Как изготовить и собрать воздушный трансформатор

Предварительно определяются с материалом сердечника. Используя электротехнический картон, необходимо, чтобы его рабочие характеристики соответствовали следующим нормам ГОСТ 2824-86:

• Толщине, мм, не менее – 2,0…2,5.
• Плотности, г/см³, не менее – 1,0…1,15.
• Пределу прочности на растяжение, МПа, не менее – 105…110.
• Пределу прочности на изгиб, МПа, не менее – 35…40.
• Электрической прочности, кВ/мм, не менее – 11…12.
• Относительной влажности, % – 8±2.

В случае использования других материалов их физико-механические характеристики должны быть не ниже перечисленных выше.

Катушки изолированной медной проволоки наматываются на пластиковую трубку или полый тор. Для принятой конфигурации сердечника его момент сопротивления принимают наибольшим при заданном внешнем размере поперечного сечения: это обеспечивает обмотке необходимую механическую поддержку.  Медная обмотка вокруг тора или цилиндра может, при необходимости, выноситься на разные точки, откуда и снимается вторичное напряжение.

Иногда, с целью поддержания в схеме настройки постоянного резонанса, к обмотке дополнительно подключается конденсатор.  Магнитный поток протекает через воздух, окружающий обмотку, и воздух, имеющийся внутри полого сердечника.

Для правильного согласования значений падения напряжения поверх основной медной обмотки наматывается еще и защитная обмотка. Ее соединяют с антенными приемниками и должным образом заземляют.

Тороидальные сердечники имеют преимущество перед цилиндрическими, поскольку влияние блуждающей связи здесь минимально. Воздушные трансформаторы такого исполнения используются в особо высокочастотных приложениях.

РЧ-трансформаторы: принцип работы, разновидности, применение

В статье описывается принцип работы трансформатора, рассматриваются основные типы трансформаторов и сферы их применения.

Трансформатор представляет собой две или более проводящих линии, соединенные между собой магнитным полем. При появлении в сердечнике переменного магнитного потока, обусловленного изменением тока в первичной обмотке, во вторичной обмотке возникает ЭДС, величина которой напрямую зависит от количества витков в обмотках.

У трансформатора могут иметься дополнительные выводы и обмотки, у которых в общем случае – разные коэффициенты трансформации. Благодаря такой гибкости РЧ-трансформаторы обладают разными характеристиками и широко используются в СВЧ-технике.

Одна из широко применяемых конфигураций трансформатора представляет собой два или более проводов, обмотанных вокруг магнитного сердечника (в приложениях с более высокой частотой используется воздушный сердечник). Одним из наиболее важных параметров трансформаторов является отношение количества витков. Среди приложений, в которых применяются РЧ-трансформаторы, можно выделить:

• преобразование импеданса для согласования;
• повышение или понижение напряжения или тока;
• соединение симметричной и несимметричной схем;
• большее ослабление синфазного сигнала;
• обеспечение развязки по постоянному сигналу между схемами;
• обеспечение постоянного тока в некоторых сегментах схемы.

Существует несколько технологий исполнения трансформаторов, к которым относятся сердечник с обмоткой; трансформаторы на линиях передачи; трансформаторы, изготовленные из низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC), монолитные устройства (MMIC). Все они выпускаются в разных корпусах и с разными характеристиками.

 

Принцип работы

На рисунке 1 показана модель идеального трансформатора. Порты 1 и 2 являются входами первичной обмотки, порты 3 и 4 – выходами вторичной обмотки.

Рис. 1. Структура идеального трансформатора

По закону Фарадея ток в первичной обмотке создает магнитный поток через сердечник, который наводит пропорциональный ток и напряжение во вторичной обмотке. Напряжение и ток пропорциональны отношению витков в обмотках или магнитной связи между обмотками и сердечником. Следовательно, вторичный импеданс определяется квадратом отношения обмоток, умноженным на импеданс первичной обмотки:

где I₁, V₁ и Z₁ – ток, напряжение и импеданс в первичной обмотке; I₂, V₂ и Z₂ – те же параметры вторичной обмотки; N₁ и N₂

– количество витков в первичной и вторичной обмотках, соответственно.

Рис. 2. Модель трансформатора с паразитными элементами

В реальном трансформаторе также имеется несколько паразитных элементов. Оно могут быть и собственными, и взаимными. На рисунке 2 показана модель неидеального трансформатора с сосредоточенными параметрами, а также паразитное сопротивление, индуктивность обмоток, резистивные потери в сердечнике и активная индуктивность намоток. Из-за паразитных связей полоса пропускания трансформатора сокращается, возрастают вносимые потери (см. рис. 3). Характеристики трансформатора также зависят от частоты, температуры и мощности. Нижняя частота среза определяется активной индуктивностью намотки, верхняя – емкостью намотки и емкостной связью между намотками.

Рис. 3. Теоретический частотный отклик трансформатора (а), результаты измерения (б)

Вносимые потери в рабочей полосе складываются из омических потерь в первичной, вторичной намотках и энергии, рассеянной в сердечнике. Поскольку омические потери зависят от частоты и температуры, они ограничивают показатели работы трансформатора. В некоторых трансформаторах присутствует также индуктивность рассеяния, обусловленная неполной связью между обмотками. Поскольку реальная часть этой индуктивности пропорциональна частоте, эти паразитные элементы приводят к возникновению обратных потерь на высоких частотах и увеличению вносимых потерь в нижней границе диапазона.

Более сложные трансформаторы, например с несколькими намотками, дополнительными выводами и элементами, могут обладать динамическими характеристиками. Например, согласующий трансформатор служит для соединения симметричной (с дифференциальным сигналом) и несимметричной схемы. Он обеспечивает согласование импедансов.

В то же время трансформаторы применяются для соединения двух несимметричных схем. С этой целью заземляется один конец первичной обмотки. Несимметричные сигналы, поступающие в первичную несимметричную обмотку, вызывают дифференциальный выходной сигнал во вторичной обмотке.

При использовании магнитного сердечника, обычно ферромагнитного, появляется еще несколько паразитных элементов: индуктивность намагничивания сердечника ограничивает нижнюю частоту работы трансформатора и приводит к увеличению обратных потерь. Она зависит от магнитной проницаемости, поперечного сечения сердечника и количества обмоток. Магнитная проницаемость сердечника зависит от температуры. Если зависимость прямая, вносимые потери на низких частотах увеличиваются.

 

Виды трансформаторов

Двумя основными типами трансформаторов на дискретных компонентах являются трансформаторы, выполненные в виде сердечника с обмоткой или на линиях передачи. Кроме того, широко применяются компактные трансформаторы LTCC и MMIC.

Трансформаторы с сердечником и обмоткой изготавливаются путем наматывания проводника, как правило, медного провода с изоляцией, вокруг магнитного сердечника (тороида).

Вторичных обмоток может быть несколько. Иногда также имеется вывод средней точки для дополнительных функций. На рисунке 4 показан трансформатор с тороидальным магнитным сердечником и медной обмоткой с изоляцией. Благодаря природе индуктивных связей между обмоткой и сердечником трансформаторы меньшего размера работают быстрее. Например, путем подбора длины линии передачи обеспечивается согласование импедансов между двумя несогласованными нагрузками.

Рис. 4. Внешний вид трансформатора с проволочной обмоткой, намотанной на магнитный сердечник

Некоторые трансформаторы в линиях передачи представляют собой проводник с изоляцией, намотанный на ферритный сердечник. Они относятся к типу трансформаторов с обмоткой.

Трансформатор в линии передачи состоит из линии передачи с двумя проводниками. Первый подключен к генератору и нагрузке, второй – к выходу первой линии и земле (см. рис. 5). Протекающий через нагрузку ток в два раза превышает ток через генератор; напряжение V₀ равно половине V₁.

Рис. 5. Функциональная схема идеального трансформатора на линии передачи

Когда сопротивление нагрузки равно четверти сопротивления, видимого со стороны генератора, коэффициент преобразования равен 1:4:

Наиболее распространенной формой трансформатора на линиях передачи является четвертьволновой. В этой топологии характеристическое сопротивление обеспечивает согласование входного импеданса и импеданса нагрузки. Длина четвертьволнового трансформатора определяется рабочей частотой, а полоса пропускания ограничена октавой вокруг центральной частоты. На рисунке 6 показана линия передач без потерь с характеристическим импедансом Z₀ и длиной L.

Рис. 6. Трансформатор на четвертьволновой линии передачи

Эта линия находится между входным импедансом Z_IN и импедансом нагрузки Z_L. Характеристический импеданс четвертьволновой линии передачи Z₀, обеспечивающий согласование Z_IN и Z_L, рассчитывается следующим образом:

Одним из преимуществ трансформаторов на линиях передачи является широкая полоса частот по сравнению с трансформаторами с сердечником и проволочной обмоткой. Это преимущество обеспечивается за счет меньшей паразитной емкости между витками и меньшей индуктивностью рас­сеяния.

 

Трансформаторы LTCC

Трансформаторы LTCC представляют собой многослойные компоненты, изготовленные на керамической подложке. В них используются емкостные связанные линии, работающие как линии передачи, которые обеспечивают преобразование импеданса и сигнала из несимметричного в симметричный. Трансформаторы данного типа могут работать на более высоких частотах, чем ферромагнитные. Тем не менее они могут проигрывать в низкочастотном диапазоне. Достоинствами керамических трансформаторов являются малый размер, продолжительный срок службы, высокая надежность (см. рис. 7).

Рис. 7. LTCC-трансформатор

 

Трансформаторы MMIC

Как и керамические, MMIC-трансформаторы изготавливаются в планарном виде. Как правило, спиральные индуктивные элементы печатаются на подложке в конфигурации с двумя параллельными линиями передачи.

Рис. 8. Монолитный трансформатор

Монолитные трансформаторы изготавливаются также из арсенида галлия (см. рис. 8). Литографический процесс обеспечивает высокую воспроизводимость устройств, отличные показатели работы и тепловой КПД.

 

Применение РЧ-трансформаторов

Сфера применения РЧ-трансформаторов широка. Согласующие трансформаторы предназначены для согласования импедансов, повышения или понижения напряжения питания. При отсутствии согласования затрудняется передача энергии, возникают отражения сигнала (см. рис. 9).

Рис. 9. Схема согласующего трансформатора на 75 Ом

Вторым важным назначением является соединение между собой симметричной и несимметричной цепей. Для согласования импедансов несимметричных линий применяется автотрансформатор. Еще одной важной функцией РЧ-трансформаторов является сдвиг уровня и развязка цепей. Они обеспечивают развязку по постоянному сигналу между первичной и вторичной обмотками в схемах, где требуется защитить отдельные сегменты от постоянного сигнала. Если в части схемы требуется постоянный сигнал, следует воспользоваться двумя трансформаторами с центральной точкой (см. рис. 10).

Рис. 10. Использование трансформатора с центральной точкой для замены инжекторов постоянного тока

Наконец, трансформаторы позволяют удалить постоянную составляющую в дифференциальных схемах, а также широко применяются для фильтрации ВЧ-компонентов сигнала.

Назначение и принцип действия трансформатора напряжения | ТТ и ТН

Трансформаторы напряжения  двух- или трехобмоточные предназначены как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередач от замыкания на землю. Трансформаторы напряжения имеют два назначения: изолировать вторичную обмотку НН и, тем самым, обезопасить обслуживающий персонал; понизить измеряемое напряжение до стандартного значения 100; 100ν3; 100/3 В.
Трансформаторы напряжения различают: по числу фаз — однофазные и трехфазные; по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные; по классу точности — 0,2; 0,5; 1,0; 3; по способу охлаждения — с масляным охлаждением, с воздушным охлаждением; по способу установки — для внутренней установки, для наружной установки и для КРУ.
На рис. 1 представлена схема включения трансформаторов напряжения с обозначениями первичной и вторичной обмоток. Однофазный двухобмоточный трансформатор напряжения применяется в установках как однофазного, так и трехфазного тока. В последнем случае он включается на линейное напряжение. Один из выводов вторичной обмотки для обеспечения безопасности при обслуживании заземляется.
Основными параметрами трансформаторов напряжения являются:
номинальные напряжения обмоток, т.е. напряжения первичной и вторичной обмоток, указанные на щитке;
номинальный коэффициент трансформации, т. е. отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному
погрешность по напряжению %
угловая погрешность, т. е. угол между вектором первичного напряжения и повернутым на 180° вектором вторичного напряжения, выраженный в угловых градусах (минутах).

Рис. 1. Однофазный двухобмоточный трансформатор напряжения: а — присоединение трансформатора напряжения к трехфазной сети без нулевого провода; б — расположение выводов (Л-X — выводы ВН; а-х — выводы НН)
На рис. 2 приведен пример изменения погрешности трансформатора напряжения при изменении мощности Бг вторичной нагрузки. Коррекцией напряжения называется преднамеренное изменение коэффициента трансформации в сторону повышения вторичного напряжения, выраженное в процентах. Это достигается уменьшением числа витков первичной обмотки.

Рис. 2. Погрешность по напряжению и угловая погрешность однофазного трансформатора напряжения (сплошные линии с коррекцией числа витков, штриховые линии — без коррекции)
Особо следует сказать о трансформаторах напряжения высокого и сверхвысокого напряжения. Как было отмечено, трансформаторы напряжения передают очень малую мощность, поэтому практически в таких трансформаторах напряжения определяющим является вопрос обеспечения изоляции между первичной и вторичной цепями. Поэтому при напряжениях выше 500 кВ используются так называемые емкостные трансформаторы напряжения, состоящие из емкостного делителя напряжения (двух последовательно соединенных конденсаторов С1 и С2) и понижающего трансформатора, показанных на рис. 3. В современных РУ устанавливаются колонны конденсаторов высокочастотной связи для цепей автоматики и сигнализации. Поэтому, если использовать эту колонку связи CJ и добавить некоторый конденсатор отбора мощности С2, получим емкостной делитель. К конденсатору подключается трансформатор напряжения обычно на 12-15 кВ первичного напряжения. Для устойчивой работы в первичную цепь включается дополнительный реактор LR и высокочастотный заградитель 3. Таким образом, это устройство имеет существенно меньшую стоимость, чем трансформатор напряжения на полное первичное напряжение.

Рис. 3. Практическая схема емкостного трансформатора напряжения

Трансформатор. Методические материалы

Цифровой ресурс может использоваться для обучения в рамках программы средней школы (профильного и углубленного уровней).

Компьютерная программа иллюстрирует принцип действия трансформатора.

Краткая теория

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы. Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы из магнитомягкого материала, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Различают два режима работы трансформатора.

1. Трансформатор на холостом ходу (нагрузка отсутствует)

При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.

Если полную ЭДС индукции, возникающую в первичной обмотке (имеющей N₁ витков) обозначить как ε₁, а полную ЭДС индукции, возникающую во вторичной обмотке (N₂ витков) как ε₂, то имеет место следующее соотношение:

Активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.

Величина K называется коэффициентом трансформации. При K > 1 трансформатор является понижающим, а при K < 1 – повышающим.

2. Работа нагруженного трансформатора

Если к концам вторичной обмотки присоединить нагрузку, потребляющую электроэнергию, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно уменьшить и ЭДС индукции в первичной обмотке. Но это невозможно, так как модуль напряжения на зажимах первичной катушки по прежнему приблизительно равен модулю ЭДС индукции. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:

Отсюда:

Таким образом, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

Работа с моделью

Компьютерная программа моделирует два режима работы трансформатора.

• Трансформатор на холостом ходу (ненагруженный).
• Нагруженный трансформатор.

В режиме холостого хода модель позволяет проводить эксперимент, изменяя число витков первичной и вторичной обмотки трансформатора, напряжение на первичной обмотке (напряжение на вторичной обмотке изменяется автоматически, в соответствии с выбранными пользователем параметрами).

В режиме нагруженного трансформатора можно изменять число витков первичной и вторичной обмотки, напряжение на первичной обмотке, сопротивление нагрузки. Выводятся значения напряжения на вторичной обмотке, а также силы тока в первичной и вторичной обмотках.

Рекомендации по применению модели

Данная модель может быть применена в качестве иллюстрации на уроках изучения нового материала в 11 классе по теме «Трансформатор». На примере этой модели можно рассмотреть с учащимися принцип действия трансформатора, его работу на холостом ходу и с нагрузкой.

Пример планирования урока с использованием модели

Тема «Трансформатор»

Цель урока: рассмотреть принцип действия трансформатора, ввести понятие холостого хода трансформатора, коэффициента трансформации.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы 1 Организационный момент 2 2 Повторить основные понятия из темы «Электромагнитная индукция» 10 Фронтальный опрос 3 Объяснение нового материала по теме «Трансформатор» 20 Объяснение нового материала с использованием модели «Трансформатор» 4 Решение задач по теме «Трансформатор» 10 Фронтальная работа с использованием модели «Трансформатор» 5 Объяснение домашнего задания 3

Таблица 1.

Примеры вопросов

• Что можно сказать о магнитном потоке, пронизывающем первичную и вторичную обмотки трансформатора? Какая часть трансформатора это обеспечивает?
• За счет чего трансформатор изменяет величину напряжения?
• По данным модели определить коэффициент трансформации.
• Определить повышающий трансформатор или понижающий.

Трансформаторы, устройство и принцип действия, назначение различных типов

Трансформатор это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования напряжения электрической энергии переменного тока. Основной принцип работы трансформатора состоит в использовании явления электромагнитной индукции.

К основным частям, из которых состоит трансформатор, относятся магнитный сердечник (магнитопровод) и намотанные на нём обмотки.

Принцип действия трансформатора напряжения заключается в следующем. Одна из обмоток подключается к источнику электрического напряжения. Эту обмотку называют первичной, она служит источником энергии, трансформируемой устройством.

Ток переменного направления, протекающий по первичной обмотке, создаёт знакопеременный магнитный поток в трансформаторном магнитопроводе.

Под воздействием магнитного потока сердечника во вторичных обмотках (их может быть несколько) наводится электродвижущая сила (ЭДС) индукции. Наведённая ЭДС индукции вызывает во вторичных обмотках появление некоторого напряжения, а при подключении к ним нагрузки — вторичного тока.

Форма магнитного трансформаторного сердечника может быть различной, главное условие — магнитный поток должен образовывать замкнутые контуры (один или несколько).

Наибольшее распространение получили следующие формы трансформаторных магнитопроводов:

• Ш – образные;
• П – образные;
• тороидальные (по аналогии с предыдущими типами сердечников их можно назвать О – образными).

В процессе трансформации электрической энергии, часть её теряется вследствие наличия потерь. Трансформаторные потери подразделяются на две категории — потери в меди и в стали. Данные определения требуют разъяснения.

Потери в меди.

Под этим термином подразумеваются омические потери при протекании токов в обмотках трансформаторов. Теряемая в обмотках энергия уходит на их нагрев.

Интересный факт. Нередко встречаются трансформаторы, обмотки которых выполнены из алюминиевых проводников. Теряемую в таких обмотках мощность логично было бы назвать «потери в алюминии», однако такой термин не употребляется. Словосочетание «потери в меди» вероятно можно отнести к профессиональному жаргону.

Потери в стали.

Данный вид теряемой мощности состоит из двух компонентов:

• потери, возникающие вследствие образования в сердечнике вихревых токов;
• мощность, затрачиваемая на перемагничивание.

Вихревые токи (токи Фуко) возникают в любом электропроводящем материале под воздействием переменного магнитного поля. Трансформаторный сердечник, являющийся проводником, не является исключением.

Для уменьшения влияния вихревых токов, магнитопроводы трансформаторов обычно изготавливают не цельными изделиями, а набираются из тонких пластин специальной электротехнической стали. Каждая пластина перед сборкой покрывается электроизоляционным лаком.

Такая технология позволяет избежать возникновения глобальных вихревых токов по всей толщине сердечника, что значительно снижает потери энергии и соответственно, нагрев магнитопровода.

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОКОВ ФУКО

Для того чтобы оценить масштабы энергии, которая может выделяться при протекании вихревых токов, полезно вспомнить принцип работы индукционных плавильных печей. В ёмкость печи, выполненную из огнеупорной керамики, помещают лом стали, чугуна или железную руду.

Плавильная ёмкость окружена мощной спиральной обмоткой, по которой пропускается ток высокой частоты. Содержимое ёмкости в данном случае играет роль магнитного сердечника.

Под воздействием возникающих вихревых токов происходит интенсивный разогрев и расплавление загруженного железосодержащего материала. Электроплавильное производство относится к одному из самых энергоёмких.

Потери на перемагничивание обусловлены следующими факторами:

1. Макроструктура магнитных материалов имеет зернистый характер. Образование структурных зёрен происходит на стадии застывания расплавленного металлического сплава вследствие возникновения множества очагов кристаллизации.

2. В результате образуются зёрна структуры, которые представляют собой монокристаллические образования — домены. Каждый домен магнитного материала имеет некоторое результирующее направление вектора магнитной индукции.

При отсутствии внешнего магнитного поля векторы индукции доменов направлены хаотически. Но если поместить такой материал в магнитное поле, векторы доменов становятся однонаправленными.

Применительно к процессу трансформации происходит следующее. Ток первичной обмотки создаёт в сердечнике магнитное поле, направление индукции которого меняется с частотой 50 герц (при подключении к обычной электросети).

С такой же частотой происходит переориентация векторов магнитной индукции доменов магнитопровода. Энергия, затрачиваемая на циклическое перемагничивание, выделяется в виде тепла, нагреваемого сердечник.

Энергию, затраченную на перемагничивание сердечника, называют также потерями на гистерезис. Величина этих потерь зависит от свойств материала трансформаторного сердечника, а если более конкретно, от вида их кривой намагничивания — петли гистерезиса.

Наименьшими потерями характеризуются магнитомягкие материалы — электротехническая сталь и пермаллой, которые и используются при изготовлении трансформаторных магнитопроводов.

ВИДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

В зависимости от специфических функций, выполняемых трансформаторами, они подразделяются на несколько основных типов:

• силовые, предназначенные для трансформации мощности;
• измерительные, к которым относятся трансформаторы тока и напряжения;
• разделительные, служащие для разделения электрических цепей.

Силовые трансформаторы используются на электрических станциях, в распределительных сетях и в точках потребления электроэнергии. Основная их функция — трансформирование передаваемой электрической энергии с одной ступени напряжения в другую.

Смысл смены ступеней напряжения заключается в том, что выработка, транспортировка и потребление электрической энергии происходит на разных уровнях напряжения.

Мощные турбогенераторы электрических станций вырабатывают электроэнергию напряжением 20 кВ. Передача энергии на большие расстояния осуществляется по воздушным линиям (ЛЭП), имеющим напряжение сотни киловольт — 110, 220, 500 кВ.

Более высокое напряжение (750 и 1150 кВ) применяется реже ввиду дороговизны оборудования и ряда технических сложностей. Повышение напряжения транспортировки электроэнергии позволяет снизить её потери.

Потребляется же большая часть электричества с напряжением 0,4 кВ. Максимальное напряжение конечных электрических устройств составляет не более нескольких киловольт. К таким устройствам относятся высоковольтные приводные двигатели мощных производственных механизмов, тяговые двигатели электровозов, питающихся от контактных электрических сетей.

Таким образом, электрическая энергия на своём пути от её производства до поступления к конечному потребителю несколько раз изменяет уровень напряжения. Эту работу выполняют силовые трансформаторы, установленные на электрических станциях и подстанциях распределительных сетей.

Измерительные трансформаторы используются в цепях измерения, защиты и контроля. Устройства этого типа осуществляют преобразование первичных значений тока и напряжения в пропорциональные им вторичные величины, необходимые для работы измерительных приборов, устройств защиты и автоматики.

Преобразование токовых величин осуществляется трансформаторами тока, для контроля уровня напряжения служат трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы относятся к средствам измерений и подлежат периодической метрологической поверке, так же как все измерительные приборы.

Разделительные трансформаторы используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить гальваническую развязку между отдельными участками электросетей.

Необходимость такого разделения может диктоваться требованиями электробезопасности. Например, таким способом осуществляется питание некоторых видов медицинского оборудования. В данном случае используется одно из основных свойств, присущих трансформатору — отсутствие гальванической связи между его обмотками.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Принцип работы трансформатора: этапы работы

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.

Как видите, принцип работы трансформатора у всех устройств практически одинаковый. Существуют некоторые особенности, но все зависит от его модели.

Вам будет интересно: типы трансформаторов тока.

Трансформаторы масляные

Масляные трансформаторы предназначены для работы с электросетями на крупных производственных комплексах, где требуется преобразование энергии с целью защиты оборудования от резких скачков напряжения. Новейшие масляные устройства отличаются надежностью, стойкостью к перепадам температурных режимов. Масляные трансформаторы предполагают внутреннюю и наружную установку.

Параметры использования и принцип работы

Масляный трансформатор — это агрегат силового типа с масляным охлаждением магнитного провода и обмоток. Во время работы механизма производится нагревание магнитного провода с обмотками из-за потери внутренней энергии. Максимальный нагрев прибора ограничивается с помощью теплоизоляции, срок эксплуатации которой напрямую зависит от предельной температуры. Чем мощнее установка, тем с большими оборотами должна работать охлаждающая система. Охлаждающим средством в трансформаторе является масло, которое к тому же служит изолирующим компонентом.
 .
 Чтобы устройство функционировало без перебоев, ему необходимо создать оптимальные условия:

• в окружающей среде не должно содержаться взрывоопасных веществ;
• уровень пыли и других примесей должен соответствовать допустимым нормам.

Кроме этого, при нагреве масло не должно образовывать осадок на обмотках в результате разложения. Иначе нормальный теплообмен будет нарушен.

Конструктивной особенностью масляных трансформаторов является наличие в них специального расширителя, предназначенного для масла, за счет которого происходит возмещение температурных перепадов и всего объема масла.

В маслорасширитель входит воздухоосушитель. Он является своеобразным фильтром, препятствующим попаданию внутрь оборудования инородных тел, всевозможных загрязнений, а также влаги. В конструкции предусмотрена специальная гильза, необходимая для жидкостного термометра, который применяют для точного измерения температуры в верхних слоях масляного носителя.

Достоинства

У масляных трансформаторов немало преимуществ, особенно в сравнении с устройствами сухого охлаждения:

• защита обмоток от негативных внешних воздействий;
• способность выдерживать колебания температурного режима от -60 до +40 градусов;
• низкий уровень реактивного сопротивления;
• отсутствие необходимости проведения профилактических и ремонтных работ.

Чтобы аппарат служил долго и без проблем, нужно соблюдать правила его эксплуатации. Большое значение имеет качество масла. Коэффициент различных примесей и пыли не должен превышать значения, указанного в инструкции прибора. Вдобавок надо регулярно следить за возможными утечками масла. Также нельзя допускать расположения вблизи трансформатора взрывоопасных элементов, способных повлиять на целостность конструкции.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор масляных трансформаторов от известных российских производителей.

Принцип работы трансформатора

| Как работает трансформатор

Определение трансформатора

Устройство, состоящее из двух или более обмоток, соединенных магнитным сердечником, которое используется для преобразования сбалансированного набора трехфазных напряжений с одного уровня напряжения на другой без изменения частоты.

Трансформатор является важным элементом системы электроснабжения. Это одна из основных причин широкого использования энергосистем переменного тока.Это делает возможным производство электроэнергии при наиболее эффективном напряжении, систему передачи и распределение при наиболее экономичных уровнях напряжения и использование электроэнергии при наиболее подходящем напряжении. Электрический трансформатор также широко применяется для измерения очень высоких напряжений с использованием трансформаторов напряжения или потенциала и очень больших токов с использованием трансформатора тока). Дополнительные важные применения трансформаторов включают согласование импеданса, изоляцию одной электрической цепи от другой.

Принцип работы трансформатора

Однофазный трансформатор в основном состоит из двух основных обмоток, соединенных магнитным сердечником.Когда одна из обмоток (обычно называемая первичной) подключена к источнику питания переменного тока, в сердечнике создается изменяющийся во времени поток, который связывает вторую обмотку (обычно называемую вторичной обмоткой). Следовательно, во вторичной обмотке индуцируется напряжение. Когда к вторичной обмотке подключена электрическая нагрузка, начинает течь вторичный ток.

Однофазный трансформатор показан на рис. 1. Первичная и вторичная обмотки имеют N1 и N2 витков соответственно.Напряжения и токи, связанные с каждой обмоткой, указаны в форме фароса.

Рис.1: Схема трансформатора

Характеристики идеального трансформатора

Идеальный трансформатор характеризуется следующим:

1. НЕТ утечки потока, что означает, что потоки, связанные с первичной обмоткой и вторичные токи ограничены внутри сердечника.

2. Первичная и вторичная обмотки не имеют сопротивления, что означает, что приложенное напряжение (напряжение источника) v ₁ такое же, как наведенное первичное напряжение e ₁ ; то есть v ₁ = e ₁ .Аналогично v ₂ = e ₂ .

3. Магнитопровод имеет бесконечную проницаемость, что означает, что сопротивление сердечника равно нулю. Следовательно, для создания магнитного потока требуется очень небольшое количество тока.

4. Магнитопровод без потерь, что означает, что гистерезис, а также потери на вихревые токи незначительны.

Как работает трансформатор

Пусть взаимный поток, связывающий обе обмотки, будет синусоидальным, то есть

$ \ begin {matrix} {{\ phi} _ {m}} = {{\ Phi} _ {m}} \ sin \ omega t & {} & (1) \\\ end {matrix} $

Тогда согласно закону электромагнитной индукции Фарадея.Индуцированная ЭДС может быть выражена как

\ [\ begin {matrix} {{e} _ {1}} = \ frac {d {{\ lambda} _ {1}}} {dt} = {{N} _ {1}} \ frac {d {{f} _ {m}}} {dt} = \ omega {{\ Phi} _ {p}} {{N} _ {1}} \ cos \ omega t & { } & (2) \\\ end {matrix} \]

\ [\ begin {matrix} {{e} _ {2}} = \ frac {d {{\ lambda} _ {2}}} {dt } = {{N} _ {2}} \ frac {d {{f} _ {m}}} {dt} = \ omega {{\ Phi} _ {p}} {{N} _ {2}} \ cos \ omega t ~ & {} & (3) \\\ end {matrix} \]

Действующие значения наведенных напряжений равны

\ [\ begin {matrix} {{E} _ {1}} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ omega {{\ Phi} _ {p}} {{N} _ {1}} = 4.44f {{\ Phi} _ {p}} {{N} _ {1}} & {} & (4) \\\ end {matrix} \]

\ [\ begin {matrix} {{E} _ {2}} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ omega {{\ Phi} _ {p}} {{N} _ {2}} = 4.44f {{\ Phi} _ {p} } {{N} _ {2}} & {} & (5) \\\ end {matrix} \]

Где $ f = {\ omega} / {2 \ pi} \; $ циклов в секунду или герц .

Полярность наведенных напряжений определяется законом Ленца; то есть ЭДС создают токи, которые имеют тенденцию противодействовать изменению потока. Отношение наведенных напряжений можно записать как:

\ [\ begin {matrix} \ frac {{{E} _ {1}}} {{{E} _ {2}}} = \ frac {{{ N} _ {1}}} {{{N} _ {2}}} = a & {} & (6) \\\ end {matrix} \]

Где a называется отношением витков, поскольку трансформатор идеально, индуцированные напряжения равны соответствующим им напряжениям на клеммах; то есть E ₁ = V ₁ и E ₂ = V ₂ .Следовательно,

\ [\ begin {matrix} \ frac {{{E} _ {1}}} {{{E} _ {2}}} = \ frac {{{V} _ {1}}} { {{V} _ {2}}} = a & {} & (7) \\\ end {matrix} \]

Постулат о том, что магнитная цепь идеального трансформатора не имеет потерь, указывает на то, что МДС, создаваемые обмотками уравновешивают или отменяют друг друга; то есть первичный MMF равен вторичному MMF. Что касается токов обмоток, это может быть указано как

$ \ begin {matrix} {{N} _ {1}} {{I} _ {1}} = {{N} _ {2}} {{ I} _ {2}} & {} & (8) \\\ end {matrix} $

Уравнение (8) показывает, что токи в обмотках синфазны друг с другом и что их величины связаны соотношением

\ [ \ begin {matrix} \ frac {{{I} _ {1}}} {{{I} _ {2}}} = \ frac {{{N} _ {2}}} {{{N} _ { 1}}} = \ frac {1} {a} & {} & (9) \\\ end {matrix} \]

Первичное напряжение и ток могут быть выражены через их вторичные аналоги следующим образом:

$ \ begin {matrix} {{V} _ {1}} = a {{V} _ {2}} & {} & (10) \\\ end {matrix} $

$ \ begin {matrix} { {I} _ {1}} = \ left (\ frac {1} {a} \ right) {{I} _ {2}} & {} & (11) \\\ end {matrix} $

Умножение уравнения (10) и (11) дают

$ \ begin {matrix} {{V} _ {1}} {{I} _ {1}} = {{V} _ {2}} {{I} _ {2}} & {} & (12) \\\ end {matrix} $

Уравнение (12) устанавливает закон инвариантности мощности для идеального трансформатора.{2}} {{Z} _ {2}} & {} & (14) \\\ end {matrix} $

Эквивалентная схема идеального трансформатора проиллюстрирована на рисунке 2, где все величины относятся к с той же стороны. { о}}} {10 + j10} = 7.{2}} (10) = 605W $

Характеристики трансформатора описываются с точки зрения регулирования напряжения и эффективности. Рабочие характеристики трансформатора можно предсказать по результатам двух испытаний, известных как испытание на обрыв цепи и испытание на короткое замыкание.

Принцип работы трансформатора | Диаграмма состояния холостого хода и нагрузки под нагрузкой

Первичная и вторичная обмотки и магнитный сердечник трансформатора неподвижны по отношению друг к другу. Первичная обмотка подключена к переменному источнику питания, вызывая создание переменного магнитного потока в магнитопроводе (т.е.е. величина потока меняется во времени).

Присутствуют три фактора, необходимые для создания наведенного напряжения: проводники, магнитный поток и относительное движение. Работа трансформатора основана на принципе взаимной индукции , то есть изменяющийся ток в первичной обмотке вызывает изменяющийся поток в обеих обмотках, вызывая противо-ЭДС в первичной обмотке и индуцированное напряжение во вторичной обмотке, что составляет по сути то же самое, что и наведенная ЭДС.

Небольшой трансформатор показан на Рис. 1 (a) , а стандартный символ схемы для однофазного трансформатора с железным сердечником показан на Рис. 1 (b) . Обратите внимание, что две обмотки обычно наматываются отдельно и размещаются рядом.

Рисунок 1 Трансформатор и символ чертежа

Условия холостого хода

В условиях холостого хода напряжение питания подается на высокоиндуктивную первичную обмотку.Постоянный ток вызовет протекание большего тока, вероятно, сгорит трансформатор за очень короткое время. Однако переменный ток создает самоиндуцированное напряжение В ₁ ^‘, лишь немного меньшее, чем приложенное напряжение, и противоположное приложенному напряжению.

Единственные потери — это потери, необходимые для создания магнитного поля и тока, протекающего через сопротивление первичной обмотки.

Ток холостого хода или возбуждения обычно очень мал по сравнению с током полной нагрузки.Во многих случаях ток возбуждения может составлять от 1 до 3 процентов от тока полной нагрузки.

Ток возбуждения вызывает создание переменного потока, называемого «взаимным потоком», в сердечнике, соединяющем первичную и вторичную обмотки, как показано на Рис. 2 . Взаимный поток вызывает индуцирование напряжения во вторичной обмотке — вторичное напряжение В ₂ ^‘ — но ток не может течь до тех пор, пока не будет подключена нагрузка.

Рисунок 2 Незагруженный трансформатор

Ток возбуждения можно разделить на две прямоугольные составляющие, называемые составляющими энергии и намагничивания, как показано на векторной диаграмме ненагруженного трансформатора на Рисунке 3 .

Параллельные цепи используют напряжение в качестве опорного вектора, а последовательные цепи используют ток , поскольку в каждом случае опорный вектор является общим для всех компонентов в схеме. В трансформаторах взаимный поток, создаваемый намагничивающим компонентом, является общим для обеих обмоток и используется в качестве опорного вектора при построении векторных диаграмм для трансформаторов.

Рисунок 3 Векторная диаграмма для холостого трансформатора

Соотношения векторов показаны на Рисунок 3 .Поток Φ показан как эталонный вектор, и намагничивающая составляющая тока возбуждения находится в фазе с ним. И Φ, и I _м представляют собой чисто индуктивную часть цепи, и поэтому они будут отставать на 90 ° E от приложенного напряжения В ₁ .

Это означает, что с магнитным потоком в качестве опорного вектора напряжение будет опережать поток на 90 ° E. Энергетическая составляющая тока I _e , которая представляет потери в цепи железа и небольшие потери в меди, является резистивной и будет представлена ​​вектором, совпадающим по фазе с напряжением.

Ваттметр , подключенный в первичной цепи, покажет мощность, используемую для покрытия этих потерь. Сумма векторов I _m и I _e складывается с током холостого хода I ₀ . Большой угол (возможно, приближающийся к 90 °) между V ₁ и I ₀ указывает на очень низкий коэффициент мощности трансформатора на холостом ходу.

Самоиндуцированное напряжение В ₁ ^′ в первичной обмотке, поскольку оно противостоит приложенному напряжению, находится на 180 ° E не в фазе с В ₁ .

Условия под нагрузкой

Когда нагрузка приложена к вторичным клеммам, будет течь вторичный ток I ₂ , и определяется его величина и соотношение фаз с вторичным напряжением на клеммах В ₂ по типу нагрузки.

Закон Ленца говорит нам, что направление этого вторичного тока I ₂ всегда будет таким, чтобы противодействовать любому изменению потока Φ. На рис. 4 , W ₁ — это первичная обмотка, начало которой обозначено сплошной точкой «•».

Рисунок 4 Нагруженный трансформатор

Предположим, что в определенный момент времени первичный ток I ₁ течет от начала до конца обмотки, создавая магнитный поток с магнитной полярностью по часовой стрелке. направление вокруг железного сердечника, как показано. Этот поток является взаимным для обеих катушек.

Взаимный поток вызывает ток реакции в обеих катушках, который препятствует установлению взаимного потока.Это можно рассматривать как противоположный реактивный поток, но общий эффект заключается в уменьшении взаимного потока, тем самым уменьшая самоиндуцированное напряжение В ₁ ^‘ в первичной обмотке и позволяя большему току течь в обеих первичных и вторичный.

Все эти события происходят вместе. Приложение нагрузки вызывает ток во вторичной обмотке; вызывая размагничивающий поток; уменьшение взаимного потока. Самоиндуцированное напряжение в первичной обмотке уменьшается; увеличивается первичный ток; взаимный поток возрастает до исходного значения.На практике взаимный поток в железном сердечнике трансформатора остается постоянным для всех нагрузок.

Таким образом, увеличение вторичного тока нагрузки вызывает увеличение первичного тока линии.

Векторная диаграмма в Рисунок 5 показывает общий случай трансформатора под нагрузкой. Предположим для целей диаграммы, что вторичное напряжение равно первичному напряжению, а подключенная нагрузка является индуктивной, так что вторичный ток I ₂ отстает от индуцированного напряжения В ₂ ^′ на фазовый угол Φ

Рисунок 5 Фазорная диаграмма для трансформатора под нагрузкой

Эквивалентным током для питания этой нагрузки будет значение I ₁ ^′ .Если бы трансформатор был на 100% эффективен, это значение первичного тока было бы фактическим током, протекающим в трансформатор от источника питания. Поскольку ток возбуждения I ₀ уже протекает в первичных обмотках для покрытия потерь в сердечнике, общий первичный ток будет векторной суммой этих двух токов ( I ₁ ^′ + I ₀ ).

Сумма векторов I ₁ ^′ и I ₀ дает фактический первичный ток I ₁ , протекающий с запаздывающим фазовым углом Φ ₁ .Следует отметить, что ток возбуждения был увеличен для наглядности, и потери меди в обмотках считаются незначительными.

Значение наведенного напряжения

Значение наведенного напряжения в трансформаторе зависит от трех факторов: частоты, количества витков и максимального мгновенного потока.

При условии, что форма волны тока и, следовательно, распределение магнитного потока синусоидальное, уравнение для действующего значения наведенного напряжения определяется следующим образом:

Поскольку сердечники трансформаторов обычно проектируются на основе допустимых значений. Для плотности потока приведенное выше уравнение может быть выражено как:

Примечание: Φ = BA

Устройство и принцип действия трехфазного трансформатора

Силовой трансформатор — важное оборудование в электрической системе.Он используется для передачи и распределения электроэнергии для потребления. У вас должна быть машина с достаточно большой мощностью, чтобы удовлетворить потребности в передаче энергии на большие расстояния. Вот почему родился трехфазный трансформатор.

Так что же такое трехфазный трансформатор? И что это за структура? Давайте рассмотрим статью ниже.

Содержание

1. Что такое трехфазный трансформатор?

2. Устройство и принцип действия трехфазного трансформатора

а.Устройство 3-х фазного трансформатора

г. Принцип действия 3-х фазного трансформатора

3. Некоторые типы 3-х фазных трансформаторов

а. Трансформатор трехфазный закрытый

г. Трансформатор трехфазный открытый

г. Сухой трансформатор

4. Прейскурант на трансформаторы трехфазные

1. Что такое трехфазный трансформатор?

Трехфазный трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для передачи энергии или передачи переменных электрических сигналов между цепями посредством явления электромагнитной индукции Фарадея .

Трехфазные трансформаторы играют важную роль в системе передачи электроэнергии. Это оборудование в основном используется в промышленных целях для выработки, передачи и распределения электроэнергии. Трехфазные трансформаторы используются и устанавливаются в местах, потребляющих очень большое количество электроэнергии, таких как здания, квартиры, больницы, электростанции и т. Д.

2. Устройство и принцип действия трехфазного трансформатора

а.Конструкция трехфазного трансформатора

В состав трехфазного трансформатора входят 3 основных компонента:

• Стальной сердечник — один из основных компонентов трехфазного трансформатора. Стальной сердечник трехфазного трансформатора имеет три магнитных столба для наматывания провода и магнит для замыкания магнитной цепи. Стальной сердечник машины изготовлен из листов электротехнической стали, с двух сторон покрыт изоляционной краской и собран вместе в цилиндрическую форму.
• Трехфазная обмотка машины имеет шесть изолированных медных обмоток, намотанных вокруг цилиндра. Обмотка используется для приема и передачи энергии во время работы машины.
Кожухи трансформатора
• также очень важны, помогая защищать и поддерживать срок службы трансформатора. Обычно корпус трехфазного трансформатора изготавливается из пластика, железа, стали и т. Д., В зависимости от конструкции машины и каждого производителя трехфазного трансформатора, они будут иметь разную конструкцию.

Внутри трехфазного трансформатора

б. Принцип действия трехфазного трансформатора

Принцип работы трехфазного трансформатора очень прост, трехфазные трансформаторы будут работать на основе двух физических явлений:

+ Электрический ток течет через генерируемый провод Магнитное поле

+ Изменение магнитного потока в катушке проводника создает индуцированное напряжение
Когда вы поймете принцип работы машины, вы быстро поймете порядок работы и принципы, обеспечивающие эффективную работу трехфазных трансформаторов и правильную мощность устройства.

3. Некоторые типы трехфазных трансформаторов

Обычно трансформаторы классифицируются по классам напряжения, используемому сердечнику, компоновке и расположению обмотки. Ниже мы перечисляем наиболее часто используемые трехфазные трансформаторы на рынке сегодня:

• Трехфазный трансформатор герметичного типа
• Трехфазный трансформатор открытого типа
• Сухой трехфазный трансформатор

а.Трехфазный трансформатор закрытого типа

Трехфазный трансформатор герметичного типа, охлаждаемый расширительными лопастями. Когда температура в VH высока, эти лопасти расширяются; воздух, идущий непосредственно через лопасти, помогает машине охладиться.

Трехфазный трансформатор закрытого типа

б. Трехфазный трансформатор открытого типа

Трехфазный трансформатор открытого типа имеет цикл охлаждения через вспомогательный масляный бак и лопасти вентилятора.Разница между открытым и герметичным типом заключается в дополнительном масляном баке.

Трехфазный трансформатор открытого типа MBT

г. Сухой трансформатор

Сухие трансформаторы, также известные как трансформаторы из литого пластика, представляют собой трансформаторы с катушками, покрытыми эпоксидной смолой. В отличие от обычных трансформаторов, обмотки и магнитопроводы сухого трансформатора находятся под давлением воздуха. Сухие трансформаторы были созданы, чтобы преодолеть недостатки масляных трансформаторов.Сухие трансформаторы используются в особых условиях, таких как сильное загрязнение окружающей среды, влажность воздуха выше 95%, температура окружающей среды до — 25 ºC.

MBT — Сухой 3-х фазный трансформатор

Статьи по теме:

Что такое силовой трансформатор? https://diasureplus.com/

Назначение трансформатора

4.Прейскурант на трехфазные трансформаторы

Трехфазный трансформатор является флагманским продуктом Акционерного общества электротехнического оборудования MBT (MBT) . Наша компания гордится тем, что является ведущим производителем и поставщиком престижных распределительных трансформаторов во Вьетнаме с более чем 20-летним опытом в области исследований и производства трансформаторов с командой сотрудников. Сотрудники компании обладают высокой квалификацией; рынок высоко оценил современное технологическое оборудование и станки, продукцию и услуги компании.

Имея четыре завода площадью более 20000 м2, MBT предлагает полную линейку продукции, включая однофазные трансформаторы, 3-фазные масляные трансформаторы закрытого типа, трансформаторы открытого типа, сухие трансформаторы и т. Д. На сегодняшний день количество трансформаторов объем экспортированных на рынок ОБТ достиг более 50 000 единиц. Кроме того, существуют другие продуктовые линейки, такие как распределительные щиты среднего и низкого напряжения, киоски, одноколоночные интегрированные электростанции, стабилизаторы напряжения, реакторы переменного и постоянного тока и т. Д…

С девизом бизнеса: «Качество питает надежность». Приходя в MBT, клиенты всегда получат высококачественную продукцию, разумные цены, самые быстрые сроки доставки и лучшее гарантийное обслуживание.

Немедленно свяжитесь с +84913 006 538 или по электронной почте: [адрес электронной почты защищен] для бесплатной консультации и поддержки и получения наиболее выгодного предложения.

Порядок работы с трансформаторами

Что является основным компонентом в источниках питания постоянного или переменного тока? Конечно же, электрический трансформатор.Вы когда-нибудь задумывались, как работают трансформаторы? Если этот вопрос часто приходит вам в голову, вы определенно попали в нужное место.

Но прежде чем я начну, позвольте мне кратко рассказать о трансформаторах и различных типах

Что такое электрический трансформатор?

Электрический трансформатор

Электрический трансформатор — это статическое устройство, которое используется для преобразования электрического сигнала переменного тока в одной цепи в электрический сигнал той же частоты в другой цепи с небольшой потерей мощности.Напряжение в цепи можно увеличивать или уменьшать, но с пропорциональным увеличением или уменьшением номинального тока.

Различные типы трансформаторов

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

Классификация в соответствии с функцией :

Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор

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

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор используется для понижения напряжения. Трансформатор типа

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

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

СООТНОШЕНИЕ ОБОРОТОВ = (Vp / Vs) = (Np / Ns) Где, Vp = первичное (входное) напряжение Vs = вторичное (выходное) напряжение Np = количество витков на первичной катушке Ns = количество витков на вторичной катушке Ip = первичный (входной) ток Is = вторичный (выходной) ток.

Классификация по сердечнику

1. Тип сердечника 2. Тип оболочки

Тип сердечника Трансформатор

В этом типе трансформатора обмотки относятся к значительной части схемы в типе сердечника. трансформатор. Используются катушки фасонно-намотанные и цилиндрические на сердечнике. Имеет одиночный магнитопровод.

Трансформатор с сердечником

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

Трансформатор кожухового типа

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

Трансформатор кожухового

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

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

Другие типы трансформаторов

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

• В зависимости от обмотки трансформатор может быть трех типов

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

• По расположению катушек трансформаторы классифицируются как:

1. Цилиндрический тип 2. Дисковый тип

• Согласно применению

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

Измерительный трансформатор можно разделить на два типа:

a) Трансформатор тока b) Потенциальный трансформатор

• В зависимости от типа охлаждения трансформатора может быть двух типов

1.Естественное охлаждение 2. Погружное масло с естественным охлаждением 3. Погружное в масло с естественным охлаждением с принудительной циркуляцией масла

Работа трансформатора

Давайте теперь обратим наше внимание на наше основное требование: как работают трансформаторы? Трансформатор в основном работает по принципу взаимной индуктивности двух цепей, связанных общим магнитным потоком. Трансформатор в основном используется для преобразования электрической энергии.

Работа трансформатора

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

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

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

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

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

e = M di / dt Где e индуцируется ЭДС M — взаимная индуктивность

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

Идеальное уравнение мощности трансформатора

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

Уравнение идеальной мощности трансформатора

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

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

Уравнение идеального трансформатора

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

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

Например, если полное сопротивление Z _с присоединено к клеммам вторичной обмотки, для первичной цепи будет установлено полное сопротивление ( Н _p / N _с ) ² Z _s . Это соотношение является обратным, так что полное сопротивление Z _p первичной цепи кажется вторичной как ( N _s / N _p ) ^2Zp .

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

Пожалуйста, предоставьте свои ответы в разделе комментариев ниже.

Фото:

Электрический трансформатор от wikimedia
Повышающий трансформатор от imimg
Понижающий трансформатор от mpja
Трансформатор типа сердечника по электрической информации
Трансформатор типа оболочки по электрической информации
Работа трансформатора с помощью зашифрованного

потенциального трансформатора : Строительство и его применение

В недавнем прошлом электрические системы и их генерация, передача и распределение занимали более существенную часть технологического, административного, экономического механизма и промышленного сектора.Основные области его использования включают коммерческий сектор, промышленность, транспорт, рыболовство и т. Д., Где более высокое напряжение от подстанции производства электроэнергии и систем распределения должно быть преобразовано в номинальное напряжение устройства. Он включает в себя повышенную сложность и несколько изнашиваемых устройств. В сценариях, когда и домашнее хозяйство, и промышленность находятся в одном сообществе, распределенное напряжение должно быть увеличено или уменьшено в соответствии с электрическими стандартами. В этих случаях несколько устройств, такие как повышающий трансформатор, понижающий трансформатор и трансформаторы напряжения, используются для снижения напряжения и эффективной и безопасной передачи на следующий блок электрической связи.В этой статье краткое описание трансформатора напряжения, принципиальная схема и конструкция трансформатора напряжения, принцип работы, типы трансформаторов напряжения или напряжения, ошибки и их применение обсуждаются вместе с соответствующими графическими диаграммами.

Что такое трансформатор напряжения?

Определение: Трансформатор потенциала, также известный как трансформатор напряжения, представляет собой статическое электрическое устройство, используемое в системе электроснабжения для снижения напряжения в соответствии с номинальными характеристиками системы, счетчиками и реле.Требование уменьшения входного напряжения приведет к безопасному использованию имеющихся в продаже реле и счетчиков, используемых для защиты и измерения, которые предназначены для низкого напряжения.

Принцип работы

Принцип работы трансформатора напряжения в основном зависит от взаимной индукции. Первичная и вторичная обмотки трансформатора электрически изолированы друг от друга, но магнитно связаны между собой через путь сердечника с минимальным сопротивлением.Первичная обмотка трансформатора подключена к входному напряжению, в результате чего в многослойном сердечнике генерируется переменный магнитный поток. Согласно закону Фарадея, магнитная связь через первичную обмотку индуцирует ЭДС через вторичную обмотку, и ток начинает течь через нагрузку.

Таким образом, закон Фарадея пропорционален свойствам сердечника и высокой магнитной проницаемости. Уравнения для расчета проницаемости и индуцированного потока внутри цепи следующие:
∅ = N * I—– (1)

Где ∅ = индуцированный поток

N = количество витков

I = ток, протекающий через цепь

∅ ∝ A / L—- (2)

∅ = Измеренный поток в сердечнике

A = Потенциальная площадь поперечного сечения трансформатора

L = Длина магнитного пути сердечника
R = l / мкА —- (3)

Где R = сопротивление

μ = проницаемость материала сердечника

Приведенное выше уравнение (3) показывает, что значение сопротивления увеличивается с увеличением магнитного пути и уменьшается с увеличением площадь поперечного сечения и проницаемость керна.

Конструкция трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения спроектирован и изготовлен с использованием первоклассных материалов сердечника с минимальной магнитной индукцией. Это помогает добиться низкого тока намагничивания. Конечные точки трансформатора являются основным блоком реальной модели и спроектированы таким образом, что фазовый сдвиг между выходным и входным напряжением минимален, а различия между нагрузкой и соотношением напряжений меньше.

Вторичная обмотка содержит меньше витков трансформатора, в то время как большое количество витков на первичной стороне.Коаксиальная обмотка трансформатора напряжения снижает реактивное сопротивление утечки. Кроме того, за счет погружения первичная обмотка на основные секции снижает стоимость установки и снижает изоляцию между слоями.

Принципиальная схема трансформатора потенциала

Поскольку выходной сигнал испытательной схемы рассчитывается в виде импульса напряжения, трансформатор напряжения подключается параллельно первичной цепи. Принцип работы аналогичен понижающему трансформатору. Входная фаза и земля подключены к первичной обмотке трансформатора.

принципиальная схема трансформатора потенциала

Выходной сигнал клемм второго потенциала рассчитывается с помощью различных измерительных инструментов, таких как ваттметр и вольтметр. Подобно понижающему трансформатору, высокое напряжение переменного тока подается на первичную обмотку, а наведенное низкое напряжение наблюдается на вторичных обмотках. Вторичная и первичная обмотки трансформатора связаны по принципу магнитной связи.

Трансформаторы напряжения типов подразделяются на два типа, а именно: с обычными обмотками (электромагнитные) и конденсаторные трансформаторы напряжения.По сравнению с последними, первые (конденсаторные трансформаторы напряжения) являются намотанными и дорогими из-за дополнительных требований к изоляции. Емкостной трансформатор потенциала включает в себя трансформатор магнитного потенциала и схему делителя потенциала емкостного типа.

Ошибки в трансформаторе потенциала

На приведенном ниже рисунке изображена векторная диаграмма трансформатора напряжения.

векторная диаграмма трансформатора потенциала

Ключевые слова следующие:

I _с = вторичный ток
E _с = ЭДС на вторичной обмотке
В _с = напряжение на вторичной клемме
R _с = Сопротивление вторичной обмотки X _с — Реактивное сопротивление вторичной обмотки
I _p = Первичный ток
E _p = Индуцированная ЭДС на первичной обмотке
В _p = Первичное напряжение на клеммах
R _p = Сопротивление первичной обмотки
X _p = Реактивное сопротивление первичной обмотки
K _t = Передаточное число
I _o = Ток возбуждения
I _м = намагничивающий компонент I0
I _w = Io Компонент потерь в сердечнике
Φ _м = Основной поток
β = Фазовая погрешность

Основной поток (φ _м ) рассматривается как опорный сигнал.Ток возбуждения I _o и обратный вторичный ток I _s с коэффициентом умножения 1 / k _t определяют первичный ток. Пусть Vp будет первичным напряжением на клеммах трансформатора напряжения.

Значения I _pXp и I _pRp отображают падение напряжения первичной обмотки из-за сопротивления и реактивного сопротивления. Первичная наведенная ЭДС на клеммах может быть рассчитана путем вычитания падения напряжения из первичного напряжения.

Взаимная индукция, возникающая из-за преобразования первичной ЭДС во вторичную обмотку, фиксирует значение вторичной индуцированной ЭДС.Влияние сопротивления вторичной обмотки и реактивного сопротивления приводит к появлению вторичного выходного напряжения на клемме вторичной обмотки.
Ошибка соотношения или ошибка напряжения трансформатора потенциала — это разница между фактическим значением и идеальным значением (V _p / K _t ). Это выражается как:

Погрешность напряжения (%) = (В _P — K _T * V _S ) / В _P * 100% —– (4)

При На начальном этапе внутреннее сопротивление первичной обмотки вызывает падение напряжения.На более поздних стадиях он преобразуется во вторичную обмотку через соотношение витков. Здесь снова возникает падение напряжения из-за импеданса вторичной обмотки. Это важные причины падения напряжения на трансформаторе.

Приложения

Приложения трансформатора напряжения включают следующие

• Трансформаторы потенциала используются в измерительных приборах для измерения счетов за электроэнергию и других расчетных целей.
• Используется в качестве устройства управления защитой, которое может быть использовано для защиты системы или реле защиты
  .
• Он используется в качестве инструмента исследования нагрузки для измерения промышленных нагрузок и управления экономикой.
• В электросети как устройство для синхронизации напряжения

Таким образом, все это касается общего обзора трансформатора напряжения, такого как принцип работы, конструкция, принципиальная схема и его применения. Вот вам вопрос, в чем преимущества трансформатора напряжения?

Импульсный трансформатор

— Принципы работы

Магнитный поток в типичном A.C. сердечник трансформатора меняет положительные и отрицательные значения. Магнитного потока в типичном импульсном трансформаторе нет. Типичный импульсный трансформатор работает в униполярном режиме (плотность потока может совпадать, но не пересекать ноль).

Фиксированный постоянный ток можно использовать для создания смещающего постоянного магнитного поля в сердечнике трансформатора, тем самым заставляя поле пересекать нулевую линию. Импульсные трансформаторы обычно (не всегда) работают на высокой частоте, что требует использования сердечников с низкими потерями (обычно ферритов).

На рисунке 1А показана электрическая схема импульсного трансформатора. На рисунке 1B показано эквивалентное представление высокочастотной схемы трансформатора, применимое к импульсным трансформаторам. В схеме паразитные элементы, индуктивности рассеяния и емкость обмотки рассматриваются как элементы с сосредоточенными параметрами, но на самом деле они являются распределенными элементами. Импульсные трансформаторы можно разделить на два основных типа: силовые и сигнальные.

Примером применения силового импульсного трансформатора может быть точное управление нагревательным элементом от фиксированного D.C. источник напряжения. Напряжение может повышаться или понижаться в зависимости от коэффициента трансформации импульсного трансформатора. Питание импульсного трансформатора включается и выключается с помощью переключателя (или переключающего устройства) с рабочей частотой и длительностью импульса, которые обеспечивают необходимое количество энергии. Следовательно, температура также контролируется. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом. Трансформаторы, используемые в источниках питания прямого преобразователя, в основном представляют собой импульсные трансформаторы силового типа.Существуют конструкции мощных импульсных трансформаторов, мощность которых превышает 500 киловатт.

Конструкция импульсного трансформатора сигнального типа ориентирована на выдачу сигнала на выходе. Трансформатор выдает импульсный сигнал или серию импульсов. Коэффициент трансформации импульсного трансформатора можно использовать для регулировки амплитуды сигнала и обеспечения согласования импеданса между источником и нагрузкой. Импульсные трансформаторы часто используются при передаче цифровых данных и в схемах управления затвором транзисторов F.E.T.s, S.C.R.s и т. Д. В последнем случае импульсные трансформаторы могут называться «затворными трансформаторами» или трансформаторами управления затвором ». Импульсные трансформаторы сигнального типа работают с относительно низкими уровнями мощности. Для передачи цифровых данных трансформаторы сконструированы так, чтобы минимизировать искажение сигнала. Трансформаторы могут работать с постоянным током смещения. Многие импульсные трансформаторы сигналов также относятся к широкополосным трансформаторам. Импульсные трансформаторы сигнального типа часто используются в системах связи и цифровых сетях.

Конструкции импульсных трансформаторов сильно различаются по номинальной мощности, индуктивности, уровню напряжения (от низкого к высокому), рабочей частоте, размеру, сопротивлению, полосе пропускания (частотная характеристика), упаковке, емкости обмотки и другим параметрам. Разработчики стараются минимизировать паразитные элементы, такие как индуктивность рассеяния и емкость обмотки, используя конфигурации обмоток, которые оптимизируют связь между обмотками.

Butler Winding может изготавливать (и уже произвела) импульсные трансформаторы самых разных форм и размеров.Это включает в себя; различные стандартные типы сердечника со структурой бобины (E, EP, EFD, PQ, POT, U и другие), тороиды и некоторые нестандартные конструкции. Наши верхние пределы — 40 фунтов веса и 2 киловатта мощности. У нас есть опыт работы с обмотками из фольги, обмоток из тонкой проволоки и безупречного наслаивания. Что касается тороидов, мы можем (и уже сделали) секторную обмотку, прогрессивную обмотку, намотку в ряд и намотку в ряд. Обмотка Батлера имеет множество намоточных машин, бобин / трубку и тороид. Сюда входят две программируемые автоматизированные машины и машина для заклейки тороидов.Обмотка Батлера имеет вакуумную камеру (камеры) для вакуумной пропитки, а также может герметизировать. Для обеспечения качества компания Butler Winding приобрела две программируемые автоматизированные испытательные машины. Большая часть нашей продукции проходит 100% тестирование на этих машинах.

Принцип работы трансформатора | ElectricMen

Если попытаться объяснить принцип работы трансформатора с помощью эксперимента, то можно приступить к объяснению со следующего. Как показано на рисунке 1, две катушки помещены рядом, каждая в одинаковом количестве повязок (например,грамм. 600 повязок). Первая катушка через настроенное сопротивление (реоста) подключена к полюсам генератора. Концы второй катушки соединены с полюсами милливольтметра, который находится в середине вкладыша «О» . Когда ток увеличивается с помощью отрегулированного реоста, наблюдается отклонение стрелки вольтметра, подключенной ко второй катушке, стрелка возвращается к нулю, когда ток остается постоянным, а когда ток уменьшается, стрелка отклоняется в противоположном направлении.

Рисунок-1. Принцип работы трансформатора

Магнитное поле формируется в первой катушке, которая проходит через ток. Некоторые из силовых линий сформированного магнитного поля проходят через вторую катушку. При уменьшении и воспроизведении тока, проходящего через первую катушку, изменение магнитного поля, и это изменение магнитного поля создает индукционное напряжение во второй катушке.

Если количество линий магнитного поля, которые проходят через катушку, изменяется, внутри этой катушки индуцируется напряжение.

Когда железный сердечник вставляется в обе ступицы катушки и повторяется испытание, показанное на рисунке 1, отклонения показаний вольтметра значительно возрастают. Фактически, магнитное поле усиливается железной втулкой, и изменение поля увеличивается.

На этот раз, когда изменения тока были повторены с отрегулированным сопротивлением в той же экспериментальной схеме, сделав больше последовательностей и включив и выключив переключатель, было замечено, что напряжения, индуцированные во второй катушке, довольно сильно увеличились.Во второй катушке индуцируются большие напряжения, особенно в цепях размыкания и замыкания переключателя.

Чем раньше изменится магнитный ток, тем больше индуцированное напряжение.

На Рисунке 2 алюминиевый браслет, свисающий сверху, протянулся к брюху железной катушки. Когда на катушку подается ток, будет видно, что 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 0

Рисунок-2. Толкаем алюминиевый поддон

Во время прохождения тока области, образованные в катушке с алюминиевым браслетом, имеют противоположное направление (закон Ленца), и браслет выталкивается.Однако магнитные поля, возникающие во время прерывания тока, имеют одинаковое направление. Поэтому браслет натянут.

Если одна из двух катушек, подключенных к одному и тому же концентратору, закорочена, а другая подключена к переменному напряжению, возникнут очень серьезные силы. Эти силы работают, чтобы удалить катушки друг от друга. По этой причине катушки трансформатора следует размещать плотно на месте. В противном случае трансформатор может разойтись при коротком замыкании.

Если испытание, показанное на Рисунке 1, повторить на этот раз, приложив переменное напряжение к первой катушке и подключив вольтметр ко второй катушке, которая измеряет переменное напряжение, будет контролироваться, что вольтметр постоянно показывает определенное значение.Если эти катушки в одном и том же количестве обмоток пропущены через одну и ту же железную ступицу, понятно, что напряжение, индуцированное во второй катушке, будет таким же, как напряжение, подаваемое с первой катушки.

В катушке, находящейся под воздействием переменного магнитного поля, индуцируется переменное напряжение с изменяющейся частотой.

Таким образом, возникает принцип работы трансформатора.

Что такое трансформатор

Он распознается как плоский трансформатор, состоящий из двух катушек на одной железной втулке .Катушка входа катушки или первичная катушка из , в которую подается ток; Катушка тока называется выходной катушкой или вторичной катушкой .

Трансформаторы работают только на переменном токе. Напряжения в трансформаторе прямо пропорциональны количеству намоток катушек, которые они наведены.

U ₁ / U ₂ = N ₁ / N ₂

U ₁ : Первичное напряжение U ₂ : Первичное напряжение N ₁ : Количество первичных обмоток N ₂ : Вторичные обмотки 9000

В трансформаторе отношение напряжений друг к другу (U ₁ / U ₂₎ называется передачей скоростью или скоростью передачи.

Пример : Входное напряжение трансформатора составляет 220 В, а входная обмотка — 660 витков. Поскольку с выхода запрашивается напряжение 6 В, сколько кругов должно быть на выходной обмотке.

U ₁ / U ₂ = N ₁ / N ₂

(6/220). 660 = 18 кругов

Токи в трансформаторе обратно пропорциональны обмоткам катушек, через которые они проходят.

I ₁ / I ₂ = N ₂ / N ₁

_I1 : Первичный ток I ₂ : Первичный ток _{N N 1} : Первичные бандажи N ₂ : Вторичные обмотки

Типы трансформаторов

Сегодня трансформаторы часто используются в измерительной технике и электронных схемах.Трансформаторы, используемые для измерения целей, называются измерительными трансформаторами . Трансформаторы, используемые в электронике, классифицируются как промежуточные трансформаторы , выходные трансформаторы, трансформаторы полного сопротивления в соответствии с их назначением. Например: для того, чтобы генератор сигналов выдавал сигнал на пол усилителя с максимальной мощностью, выходное сопротивление генератора и входное сопротивление пола усилителя должны быть одного размера.