Виды трансформаторов и их применение

В электротехнике постоянно требуется преобразование тока из одного состояния в другое. В этих процессах активно участвуют различные виды трансформаторов, представляющие собой электромагнитные статические устройства, без каких-либо подвижных частей. В основе их действия лежит электромагнитная индукция, посредством которой переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. При этом частота остается неизменной, а потери мощности совсем незначительные.

Содержание

Общее устройство и принцип работы

Каждый трансформатор оборудуется двумя или более обмотками, индуктивно связанными между собой. Они могут быть проволочными или ленточными, покрытыми изоляционным слоем. Обмотки наматываются на сердечник, он же магнитопровод, выполненный из мягких ферромагнитных материалов. При наличии одной обмотки, такое устройство называется автотрансформатором.

Принцип действия трансформатора довольно простой и понятный. На первичную обмотку устройства подается переменное напряжение, что приводит к течению в ней переменного тока. Этот переменный ток, в свою очередь, вызывает создание в магнитопроводе переменного магнитного потока. Под его воздействием в первичной и вторичной обмотках происходит наведение переменной электродвижущей силы (ЭДС). Когда вторичная обмотка замыкается на нагрузку, по ней также начинает течь переменный ток. Этот ток во вторичной системе отличается собственными параметрами. У него индивидуальные показатели тока и напряжения, количество фаз, частота и форма кривой напряжения.

Энергетические системы, осуществляющие передачу и распределение электроэнергии, пользуются силовыми трансформаторами. С помощью этих устройств изменяются величины переменного тока и напряжения. Однако частота, количество фаз, кривая тока или напряжения, остаются в неизменном виде.

В конструкцию простейшего силового трансформатора входит магнитопровод, изготавливаемый из ферромагнитных материалов, преимущественно из листовой электротехнической стали. На стержнях магнитопровода – сердечника располагаются первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка соединяется с источником переменного тока, а вторичная подключается к потребителю.

В силовых трансформаторах при протекании через витки обмотки также создается переменный магнитный поток, возникающий в магнитопроводе. Под его влиянием в обеих обмотках индуктируется ЭДС. Выходное напряжение может быть выше или ниже первоначального, в зависимости от того, какой тип трансформатора используется – повышающий или понижающий. Значение ЭДС в каждой обмотке различается в соответствии с количеством витков. Таким образом, если создать определенное соотношение витков в обмотках, можно создать трансформатор с требуемым отношением входного и выходного напряжений.

Типы трансформаторов

В соответствии со своими параметрами и характеристиками, все трансформаторы разделяются на следующие виды:

• По количеству фаз могут быть одно- или трехфазными.
• В соответствии с числом обмоток, трансформаторы бывают двух- или трехобмоточными, а также двух- или трехобмоточными с расщепленной обмоткой.
• По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н).
• По видам охлаждения – с естественным масляным охлаждением (М), с масляным охлаждением и воздушным дутьем (Д), принудительная циркуляция масляного охлаждения (Ц), сухие трансформаторы с воздушным охлаждением (С). Кроме того, существуют устройства без расширителей, для защиты которых используется азотная подушка.

Условные обозначения трансформаторов

Каждый трансформатор имеет собственные условные обозначения, расшифровывающие основные технические характеристики и параметры устройства.

Буквенные символы обозначают следующее:

• А – конструкция автотрансформатора.
• О – однофазная модификация.
• Т – трехфазное устройство, с наличием или отсутствием расщепления обмоток.

В соответствии с системой охлаждения, трансформаторы маркируются следующим образом:

• Сухого типа: «С» — с естественным воздушным охлаждением, открытого исполнения; «СЗ» — то же самое, защищенного исполнения; «СГ» — то же самое, герметичного исполнения; «СД» — воздушное охлаждение с дутьем.
• Масляное охлаждение: «М» — естественное; «МЗ» — естественное, с защитной азотной подушкой без расширителя; «Д» — дутье и естественная циркуляция масла; «ДЦ» — дутье и принудительная циркуляция масла; «Ц» — масляно-водяное охлаждение и принудительная циркуляция масла.
• С использованием негорючего жидкого диэлектрика: «Н» и «НД» — естественное охлаждение и с применением дутья.

Существует множество других буквенных и цифровых обозначений. Правильно расшифровать их помогут специальные справочники и таблицы.

Масляные трансформаторы

Данный тип трансформаторов считается наиболее экономичным. Они лучше всего подходят для наружной установки. Внутри помещений они могут устанавливаться на уровне первого этажа, в специальных камерах с двумя наружными дверьми.

Эксплуатация масляных трансформаторов отличается специфическими особенностями. Они должны обязательно оборудоваться маслоприемными устройствами в виде ям или приямков, способных к сбору примерно 20-30% общего количества масла, залитого в трансформатор. Глубина таких ям должна быть не менее 1 м. Следует помнить, что масляные установки запрещается размещать в подвалах и на вторых этажах зданий.

Устройства с негорючим диэлектриком

Мощность таких установок составляет до 2500 кВА. Трансформаторы этого типа применяются в тех случаях, когда технические условия не допускают использования других устройств. Чаще всего это связано с условиями окружающей среды и недопустимостью открытой установки масляных трансформаторов.

Применение устройств с негорючим диэлектриком имеет серьезные ограничения в связи с высокой токсичностью совтола, используемого для охлаждения. Данная жидкость, обладая противопожарными и взрывобезопасными свойствами, может нанести серьезный вред человеческому организму, привести к раздражению носовых и глазных слизистых оболочек.

Основное преимущество этих устройств заключается в возможности их ввода в эксплуатацию без проведения предварительной ревизии. В процессе дальнейшей работы они не требуют обслуживания и ремонта.

Сухие трансформаторы

Максимальная мощность этих устройств также находится в пределах 2500 кВА. Они применяются в тех местах, где условия среды делают масляные трансформаторы пожароопасными, а трансформаторы с негорючей жидкостью – токсичными. Установка сухих трансформаторов производится в административные, общественные и другие здания, где возможно значительное скопление людей.

Рассматривая основные виды трансформаторов, следует отметить, что устройства сухого типа с небольшой мощностью могут размещаться внутри помещений и других закрытых местах. Это связано с тем, что им не требуются маслосборники и охлаждающая жидкость. Серьезным недостатком сухих трансформаторов считается наличие повышенного шума во время работы. Этот фактор нужно обязательно принимать во внимание при выборе места установки данных устройств.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Трансформатор в электрических цепях

Как проверить электродвигатель мультиметром: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя

Система запуска асинхронного двигателя: устройство и принцип работы, схема,

Что является определением понятия трансформаторная подстанция

Понижающий трансформатор в электротехнике

Трансформатор.

Виды трансорматоров. Использование

Тема проекта: «Трансформатор»

по предмету: физика

г. Таганрог 2022г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………..…………………………………….………3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРЕ…………4

1.1. История возникновения трансформатора……………………………………4

1.2. Устройство трансформатора. Работа трансформатора…………………………….5

1.3. Типы трансформаторов………………………………………………………6

1.4 Виды трансформаторов……………………………………………………….8

1.5 Применения в источниках электропитания…………………………………11

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………….15

1.1.Сборка конструкции и проверка работы……………………………………15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………….……………………….…………………….……17

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………..18

ВВЕДЕНИЕ

В нашей жизни есть большое количество различных устройств: мобильные телефоны, компьютеры, акустические системы, телевизор и много других. Когда мы пользуемся каким либо девайсом мы порой не задумываемся как он работает и из чего он состоит. На самом деле есть много электрических компонентов без которых работа их была бы невозможной. Одной из таких частей является трансформатор. Это универсальное устройство одно из главных в аппаратуре. То же питание от розетки 220В, так же работа трансформатора. Трансформатор действительно гениальное устройство придуманное человеком.

Цель работы:

-рассказать об устройстве трансформатора;

— провести эксперименты, демонстрирующие наглядно работу трансформатора.

Задачи исследования:

-узнать виды трансформаторов;

-показать принцип работы трансформатора в домашних условиях

Объект исследования: трансформатор

Методы исследования: наблюдение, проведение опыта, анализ, изучение теоретических материалов

Актуальность: трансформаторы окружают нас во многих местах в повседневной жизни, поэтому расширение знаний и изучение их будет актуально.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРЕ
1.1 История возникновения трансформатора

Для создания трансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества. 29 августа 1831 года Фарадей описал в своём дневнике опыт, в ходе которого он намотал на железное кольцо диаметром 15 см и толщиной 2 см два медных провода длиной 15 и 18 см. При подключении к зажимам одной обмотки батареи гальванических элементов начинал отклоняться гальванометр на зажимах другой обмотки. Так как Фарадей работал с постоянным током, при достижении в первичной обмотке его максимального значения, ток во вторичной обмотке исчезал, и для возобновления эффекта трансформации требовалось отключить и снова подключить батарею к первичной обмотке.
30 ноября 1876 года, дата получения патента Павлом Николаевичем Яблочкиным, считается датой рождения первого трансформатора переменного тока. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон [2,41].

В 1885 г. венгерские инженеры фирмы «Ганц и К°» Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери изобрели трансформатор с замкнутым магнитопроводом, который сыграл важную роль в дальнейшем развитии конструкций трансформаторов.

Братья Гопкинсон разработали теорию электромагнитных цепей. В 1886 году они научились рассчитывать магнитные цепи.

Эптон, сотрудник Эдисона, предложил делать сердечники наборными, из отдельных листов, чтобы снизить потери на вихревые токи.

Большую роль для повышения надёжности трансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д. Свинберн). Свинберн помещал трансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надёжность изоляции обмоток[1,6].

1.2. Устройство трансформатора. Работа трансформатора

Трансформатор — это главнейший элемент всей энергосистемы, который позволяет преобразовывать напряжение и за счет этого передавать энергию на значительное расстояние.

На рисунках 1.1., 1.2., 1.3. представлены 3 вида трансформаторов [8,65].

Рис. 1.1. Трансформатор, состоящий из одной катушки

Рис 1.2. Трёхфазный масляный генератор

Рис. 1.3. Трансформатор трёхфазный сухой

Трансформатор предназначен для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины.

В большинстве случаев трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) с расположенными на нем двумя катушками (обмотками) электрически не связанных между собой. Магнитопровод изготавливают из ферромагнитного материала, а обмотки мотают медным изолированным проводом и размещают на магнитопроводе[3,15].

Одна обмотка подключается к источнику переменного тока и называется первичной (I), с другой обмотки снимается напряжение для питания нагрузки и обмотка называется вторичной (II). Схематичное устройство простого трансформатора с двумя обмотками показано на рисунке1.4.

Рис.1.4. Устройство трансформатора

1.3. Типы трансформаторов

Напряжение вторичной обмотки зависит от соотношения количества витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке будет приблизительно равно напряжению, подаваемому на первичную обмотку, и такой трансформатор называют разделительным (рисунок 1.5).

Рис. 1.5. Устройство разделительного трансформатора

Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и такой трансформатор называют повышающим (рисунок 1. 6)[7,22-25].

Рис. 1.6. Устройство повышающего трансформатора
Если же вторичная обмотка содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее будет меньше, чем напряжение подаваемое на первичную обмотку, и такой трансформатор называют понижающим.
Трансформаторы такого тип чаще всего применяются в быту они стоят для питания каких-либо приборов (рисунок 1.7.).

Рис.1.7. Устройство понижающего трансформатора

1.4. Виды трансформаторов

Силовой трансформатор переменного тока  — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Слово «силовой» отражает работу данного вида трансформаторов с большими мощностями. Необходимость применения силовых трансформаторов обусловлена различной величиной рабочих напряжений ЛЭП (35-750 кВ), городских электросетей (как правило 6,10 кВ), напряжения, подаваемого конечным потребителям (0,4 кВ, они же 380/220 В) и напряжения, требуемого для работы электромашин и электроприборов (самые различные от единиц вольт до сотен киловольт)[6,43]. Силовой трансформатор переменного тока используется для непосредственного преобразования напряжения в цепях переменного тока. Термин «силовой» показывает отличие таких трансформаторов от измерительных и специальных трансформаторов.

Рис. 1.8. Автотрансформатор

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую, представлен на рисунке 1.8. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно[10].

Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземлённых сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4. Существенным достоинством является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Рис. 1.9. Трансформатор тока

Трансформатор тока — трансформатор, первичная обмотка которого питается от источника тока, представлен на рисунке 1.9. Типичное применение — для снижения тока первичной обмотки до удобной величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации, кроме того, трансформатор тока осуществляет гальваническую развязку (в отличие от шунтовых схем измерения тока). Обычно номинальное значение тока вторичной обмотки распространённых трансформаторов 1 А или 5 А. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с нагрузкой, переменный ток в которой необходимо контролировать, а во вторичную обмотку включаются измерительные приборы или исполнительные и индикаторные устройства, например, реле[13].

Вторичная обмотка токового трансформатора должна работать в режиме, близком к режиму короткого замыкания. При случайном или умышленном разрыве цепи вторичной обмотки на ней наводится очень высокое напряжение, которое может вызвать пробой изоляции, повреждение подключённых устройств.

При работе вторичной обмотки в режиме короткого замыкания отношение токов обмоток близко к (в идеальном случае равно) коэффициенту трансформации.

Рис. 1.10. Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения  — трансформатор, питающийся от источника напряжения, рисунок 1.10. Типичное применение — преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения[12].

Рис. 1.11. Импульсный трансформатор
Импульсный трансформатор — это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса (рисунок 1.11.). Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности [4,10].

Сварочный трансформатор – прибор, служащий для выполнения электродуговой сварки, схема устройства данного трансформатора представлена на рисунке 1.12. Существуют различные подвиды данного трансформатора, которые между собой различаются техническими характеристиками[11].

Рис. 1.12. Схема устройства сварочного трансформатора
1.5. Применение в источниках электропитания
Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины, содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы. Например, в телевизоре с помощью трансформаторов получают напряжения от 5 вольт (для питания микросхем и транзисторов) до нескольких киловольт (для питания анода кинескопа через умножитель напряжения).

В прошлом в основном применялись трансформаторы, работающие с частотой электросети, то есть 50-60 Гц. В схемах питания современных радиотехнических и электронных устройств (например в блоках питания персональных компьютеров) широко применяются высокочастотные импульсные трансформаторы. В импульсных блоках питания переменное напряжение сети сначала выпрямляют, а затем преобразуют при помощи инвертора в высокочастотные импульсы. Система управления с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) позволяет стабилизировать напряжение. После чего импульсы высокой частоты подаются на импульсный трансформатор, на выходе с которого, после выпрямления и фильтрации получают стабильное постоянное напряжение[9,25].

В прошлом сетевой трансформатор (на 50-60 Гц) был одной из самых тяжёлых деталей многих приборов (рис. 1.14). Дело в том, что линейные размеры трансформатора определяются передаваемой им мощностью, причём оказывается, что линейный размер сетевого трансформатора примерно пропорционален мощности в степени 1/4. Размер трансформатора можно уменьшить, если увеличить частоту переменного тока. Поэтому современные импульсные блоки питания при одинаковой мощности значительно легче.

Трансформаторы 50-60 Гц, несмотря на их недостатки, продолжают использовать в схемах питания, в тех случаях, когда надо обеспечить минимальный уровень высокочастотных помех, например при высококачественном звуковоспроизведении [5,32].

Самые мощные трансформаторы используют на высоковольтных ЛЭП (рисунок 1.13.).

Рис.1.13. Высоковольтная ЛЭП

Рис. 1.14. Трансформатор, состоящий из ферромагнитного магнитомягкого материала

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1.Сборка конструкции и проверка работы

В качестве примера использования трансформатора, я использовал трансформатор от микроволновой печи (СВЧ).

Рис. 2.1. Проведение эксперимента

На данном рисунке 2.1., мы можем рассмотреть высоковольтный трансформатор от микроволновой печи который мы подключили по данной схеме, которая представлена на рисунке 2.2.

Рис. 2.2. Схема понижающего тестового трансформатора

Таким образом мы наглядно можем увидеть работу трансформатора, и обнаружили насколько большое напряжение проходит через 2 контакта.

Рис. 2.3. Трансформатор для микроволновой печи

В СВЧ печи, для питания магнетрона высоким напряжением, есть трансформатор МОТ-трансформатор для микроволновой печи. Это силовой трансформатор весом около 4кг,мощностью до 1500Вт. Его отличие от других силовых транс. в том что он работает на пределе, в режиме близком к насыщению .Чтобы передать большую мощность, его сетевая обмотка имеет ток холостого хода 2-4А,поэтому магнитопровод МОТа нагревается через несколько десятков минут, для отвода тепла применяют обдув вентилятором.

Рис. 2.4. Устройство трансформатора

Главная формула трансформатора (1) выглядит так:

, (1)

где

U₂  — напряжение на вторичной обмотке

U₁ — напряжение на первичной обмотке

N₁ — количество витков первичной обмотки

N₂ — количество витков вторичной обмотки

k — коэффициент трансформации

В трансформаторе соблюдается также закон сохранения энергии, то есть какая мощность заходит в трансформатор, такая мощность выходит из трансформатора, формула (2):

(2)

Эта формула справедлива для идеального трансформатора. Реальный же трансформатор будет выдавать на выходе чуть меньше мощности, чем на его входе. КПД трансформаторов очень высок и порой составляет даже 98%.

Таким образом, исходя из данных формул мы можем рассчитать следующие величины трансформатора (рисунок 2.1.):

P = 1500Вт
I (на высоковольтной обмотке) = 0,75 A
U = 2000В

Выполняя данную проектную работу, я рассмотрел и изучил литературу по трансформаторам, а также на практике показал его работу. С помощью формул я смог рассчитать мощность, силу тока, а также напряжение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной мною работы был проведён сбор и анализ литературных источников. Также на практике я продемонстрировал эксперимент с изменением трансформатора, изучением и измерением получившихся данных о нём, и вероятных ситуациях и делах, в которых этот трансформатор может быть использован.

В проектной работе, были выполнены все цели: рассказано об устройстве трансформатора; провёл опыты и эксперименты, показывающие работу трансформатора в домашних условиях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Афанасьев В. В. — Трансформаторы тока//1989.

2. Вдовин С.С — Проектирование импульсных трансформаторов//1971.

3. Закс М.И.,Каганский Б.А.,Печенин А.А — Трансформаторы для электродуговой сварки//1988.

4. Куневич А.В. — Трансформаторы для быловой и офисной аппаратуры.djvu

5. Малинин Р.М. — Выходные трансформаторы//1963

6. Мартынихин Г. — Расчет тороидальных трансформаторов

7. Матханов П.Н. — Расчет импульсных трансформаторов// 1980

8. Москатов Е. — Теория расчётов импульсных трансформаторов двухтактных ИИП и её подтверждение практ.

9. Подъяпольский А.Н. — Как намотать трансформатор//1953

10. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%800
11. https://zen.yandex.ru/media/elektroradio/transformator-mot-iz-svchpechi-pochemu-on-moscnyi-i-dlia-chego-magnitnye-shunty-5d551f89a2d6ed00adfa79d6
12. https://www. ruselectronic.com/ustrojstvo-transformatora/
13. https://kachestvolife.club/bytovaya-tehnika-2/transformator-ot-mikrovolnovki-kharakteristiki-i-primenenie

Типы электрических трансформаторов и их применение

Содержание

Что такое трансформатор?

Чтобы узнать больше об этом, обратитесь к предыдущему сообщению о трансформаторе, конструкции, работе, типах применения и ограничениях.

Типы электрических трансформаторов

Существует различных типов трансформаторов в зависимости от их использования, дизайна, конструкции и т. д. Мы обсудим некоторые из этих типов в этой статье ниже;

Основано на ядре;

Классификация трансформатора на основе материала, используемого для его сердечника,

В этом типе трансформатора в качестве сердечника используется пластик или воздух. Обмотки либо намотаны вокруг пластикового сердечника, либо физического сердечника нет. Воздух имеет очень низкую магнитную проницаемость. Таким образом, между катушками нет потокосцепления, поскольку они связаны через воздух между ними.

Отсутствие ферромагнитного сердечника (например, железного сердечника) снижает потери в сердечнике, так как эти потери увеличиваются с увеличением частоты. Ферромагнитный материал также вызывает искажение высокочастотного сигнала. Таким образом, трансформатор с воздушным сердечником подходит для радиочастотного тока. Еще одним положительным моментом трансформаторов с воздушным сердечником является то, что они легкие и подходят для мобильных электронных устройств, таких как радиопередатчики и т. д.

Как следует из названия, сердечник этих трансформаторов изготовлен из ферромагнитного материала. Ферромагнитный сердечник используется в трансформаторе для увеличения его магнитного поля. Сила магнитного поля зависит от магнитной проницаемости используемого материала. Железо является распространенным ферромагнитным материалом, используемым в таких трансформаторах.

Трансформаторы с железным сердечником используются для тяжелых нагрузок с низкой частотой, таких как источники питания. Железный сердечник включает в себя зависящие от частоты потери в сердечнике, такие как потери на вихревые токи и потери на гистерезис.

Они используются для увеличения или уменьшения уровня напряжения переменного тока.

• Связанный пост: КПД трансформатора, КПД в течение всего дня и условия для максимальной эффективности

На основе преобразования напряжения:

Трансформаторы также классифицируются на основе преобразования уровня переменного напряжения.

Повышающий трансформатор

В таком трансформаторе напряжение вторичной обмотки больше, чем первичной обмотки. Это связано с тем, что количество витков в первичной обмотке меньше, чем количество витков во вторичной обмотке.

Выходное напряжение трансформатора зависит от коэффициента трансформации, который определяется выражением;

Коэффициент поворота = N _s

/N _p

Коэффициент поворота повышающего трансформатора больше 1.

Как мы знаем, входная и выходная мощность трансформатора остается неизменной. Это означает, что повышающий трансформатор увеличивает напряжение, но также уменьшает ток от первичной обмотки к вторичной. Таким образом, он поддерживает постоянную мощность.

Повышающий трансформатор в основном используется при передаче электроэнергии на большие расстояния для снижения потерь в линии (I ² R). Потери в линии зависят от тока, поэтому уменьшение тока (при повышении напряжения) с помощью повышающего трансформатора уменьшает потери и обеспечивает эффективную передачу мощности.

В микроволновой печи также используется повышающий трансформатор для повышения напряжения в домашнем хозяйстве (110/220) до 2000 вольт.

• Сообщение по теме: Как узнать мощность однофазного и трехфазного трансформатора в кВА?

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока, т. е. выходное напряжение ниже входного. Количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке.

Коэффициент трансформации понижающего трансформатора меньше 1.

Наиболее распространенные понижающие трансформаторы используются для снижения напряжения 11 кВ от линий электропередач до стандартного потребительского напряжения, используемого для бытовых приборов.

Каждое зарядное устройство для мобильных телефонов использует понижающий трансформатор для снижения напряжения домашней сети для выпрямления.

• Запись по теме: Почему мощность трансформатора измеряется в кВА, а не в кВт?

В зависимости от использования:

Существует четыре типа трансформаторов в зависимости от их использования.

Силовой трансформатор

Эти трансформаторы используются при передаче электроэнергии путем повышения и понижения напряжения на электростанции для эффективной передачи.

Как известно, потери в линии (I

2 R) зависят от тока. Чтобы уменьшить линейный ток, мы увеличиваем линейное напряжение с помощью повышающего силового трансформатора.

Их рабочее напряжение очень высокое, свыше 33 кВ при номинальной мощности более 200 МВА. Они огромны по размеру и работают на максимальной нагрузке со 100% КПД.

Похожие сообщения:

• Использование и применение трансформатора
• Соединения трансформаторов с открытым треугольником

Распределительный трансформатор

Эти трансформаторы используются для распределения электроэнергии в бытовых или коммерческих целях. Они понижают высокое линейное напряжение (>

11 кВ) до стандартного внутреннего напряжения (120/240 вольт).

Они меньше по размеру по сравнению с силовым трансформатором и просты в установке. Они имеют низкое напряжение и номинальную мощность, обычно ниже 200 МВА. Их КПД остается ниже 70%, поскольку они никогда не работают с полной нагрузкой.

• Похожие сообщения:
  • Разница между силовыми и распределительными трансформаторами?
  • Разница между однофазным и трехфазным трансформатором
  • Разница между идеальным и реальным или практическим трансформатором

Изолирующий трансформатор :

Эти типы трансформаторов используются для электрической изоляции устройства от сети питания с целью предотвращения поражения электрическим током.

Один конец первичной обмотки изолирующего трансформатора заземлен. В случае, если кто-то коснется оголенного проводника на вторичной стороне, тока не будет. Цепь неполная, потому что земля будет иметь тот же потенциал, что и этот человек.

Трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:1 в основном используются в качестве разделительных трансформаторов, но они могут быть выполнены как повышающие или понижающие трансформаторы.

Они изготовлены из специального изоляционного материала между обмотками, который может выдерживать высокие напряжения переменного тока, а благодаря своей емкостной связи он полностью блокирует любую составляющую постоянного тока.

Между обмотками имеется экран Фарадея с заземлением, подавляющий любые шумы и помехи.

Они используются для измерения безопасности, чтобы предотвратить поражение электрическим током или соединение двух цепей, которые не должны быть соединены электрически.

• Запись по теме: Защита и неисправности силового трансформатора

Измерительные трансформаторы:

Такой тип трансформатора используется для измерения высокого напряжения и силы тока.

Эти трансформаторы понижают напряжение и ток до безопасного диапазона, который легко измерить с помощью обычных измерительных приборов.

Существует два типа измерительных трансформаторов: Трансформатор тока и Трансформатор напряжения .

Трансформатор тока

Трансформатор тока, ТТ используется для измерения очень больших токов. . Прочтите подробный пост о трансформаторах тока (ТТ) — типы, характеристики и области применения

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения также известен как трансформатор напряжения. Он используется для измерения высоких напряжений. Для этого первичная обмотка трансформатора подключается к линиям высокого напряжения. На вторичной стороне подключены все измерительные приборы и приборы, такие как счетчики, для измерения и анализа уровня напряжения.

Первичная обмотка заземлена или заземлена там, где трансформатор напряжения повышает значение напряжения до безопасного уровня.

Ниже приведены различные типы трансформаторов напряжения

• Электромагнитный : Трансформатор с проволочной обмоткой
• Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT) : используется конденсаторный делитель напряжения
• Оптический трансформатор : основан на электрических свойствах оптических материалов.

Приборный трансформатор изолирует цепь измерения от цепи высокой мощности, чтобы снизить риск поражения электрическим током.

• Сообщение по теме: Потери в трансформаторе — типы потерь энергии в трансформаторе

На основе обмоток;

Трансформаторы делятся на типы в зависимости от конструкции их обмоток.

Трансформатор такого типа имеет две отдельные обмотки для каждой фазы, т. е. первичную и вторичную обмотки.

Первичная обмотка питается от входа переменного тока, а вторичная подключается к нагрузке.

Эти две обмотки электрически изолированы, но магнитно связаны.

ЭДС, индуцируемая во вторичной обмотке, возникает из-за изменяющегося магнитного потока, вызванного переменным током в первичной обмотке, также известной как взаимная индукция. Таким образом, выходное напряжение чисто из-за индукции.

Выходное напряжение зависит от коэффициента трансформации обеих обмоток и может увеличивать или уменьшать входное напряжение.

• Запись по теме: Уравнение ЭДС трансформатора

Автотрансформатор:

Автотрансформатор имеет только одну обмотку на фазу, которая разделена на две части: первичную и вторичную обмотки.

Обмотка автотрансформатора имеет 3 точки отвода, две из них фиксированные, а третья точка отвода переменная.

Переменную точку отвода можно перемещать, чтобы увеличить или уменьшить количество вторичных витков. Таким образом увеличивая или уменьшая выходное напряжение.

Может использоваться в любой конфигурации для увеличения или уменьшения входного тока и напряжения.

Выходное напряжение может уменьшаться (понижаться), если питание подключено к фиксированным клеммам. В обратной конфигурации, то есть, если источник питания подключен к регулируемой точке ответвления, выходное напряжение будет превышать входное (повышение).

Вторичная обмотка электрически соединена с первичной, поэтому отсутствует электрическая изоляция, но уменьшается магнитный поток рассеяния.

ЭДС в обмотке также наводится за счет самоиндукции. Таким образом, выходное напряжение является результатом проводимости и индукции.

• Связанная статья: Техническое обслуживание трансформатора — техническое обслуживание, диагностика и мониторинг силовых трансформаторов

В зависимости от используемой изоляции;

Трансформатор сухого типа:

Этот тип трансформатора не содержит системы жидкостного охлаждения. Обмотки покрыты эпоксидной смолой для защиты от влаги. Таким образом, единственной охлаждающей средой является воздух.

Поскольку воздух не является хорошим изолятором, в сухом трансформаторе используются большие катушки и материал обмотки для компенсации высоких температур и номинальных значений. Вот почему трансформаторы сухого типа не доступны с номиналом выше 33 кВ.

Из-за плохой системы охлаждения они склонны к перегреву, что сокращает срок их службы.

Кроме того, для обеспечения циркуляции воздуха требуется регулярный осмотр для поддержания его рабочего состояния.

Они используются внутри помещений, потому что они менее опасны для возгорания. Их легко установить.

• Запись по теме: Производительность трансформатора и электрические параметры

Масляный трансформатор :

В трансформаторах такого типа для охлаждения используется горючее масло. Масла обеспечивают лучшее охлаждение, чем трансформаторы сухого типа, поэтому они используются для трансформаторов с высокими характеристиками в суровых условиях окружающей среды.

Недостатком этого типа трансформаторов является то, что они большие по размеру из-за масляного бака и датчиков, необходимых для контроля влажности и т. д. Он содержит легковоспламеняющееся масло, поэтому они не подходят для внутренней среды.

• Связанный пост: Изоляционные материалы трансформаторов масляного и сухого типа T/F

В зависимости от фазы

Однофазный трансформатор:

Однофазный трансформатор представляет собой двухобмоточный трансформатор, имеющий одну первичную обмотку и одну вторичную обмотку. Трансформатор используется для однофазных приложений, таких как микроволновая печь, зарядное устройство для мобильного телефона и т. д.

Они имеют две входные клеммы, соединенные с первичной обмоткой, и две выходные клеммы, соединенные со вторичной обмоткой.

• Сообщение по теме: Система противопожарной защиты трансформаторов – причины, типы и требования

Трехфазный трансформатор:

Трехфазный трансформатор имеет 6 обмоток, из которых 3 первичные и 3 вторичные для каждой фазы. Он имеет 12 клемм, равномерно распределенных по обеим сторонам (по 2 на каждую фазу) с учетом соединения по схеме «звезда-треугольник». Вы можете использовать 3 однофазных трансформатора вместе вместо 3-фазного трансформатора.

Используются для передачи и распределения электроэнергии в жилых и коммерческих целях.

• Сообщение по теме: Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора по сравнению с однофазным трансформатором.

В зависимости от конструкции сердечника:

В зависимости от конструкции сердечника трансформаторы делятся на два типа;

Трансформатор с сердечником:

Такой сердечник трансформатора имеет две ветви, каждая из которых содержит отдельные обмотки, то есть первичную и вторичную обмотки. Обмотки покрывают большую часть площади и окружают сердечник. Сердцевина состоит из L-образных пластин почти квадратной формы.

Их техническое обслуживание удобнее по сравнению с корпусными из-за отдельных обмоток.

• Связанная запись: Фазировка трансформатора: точечная запись и точечное обозначение

Трансформатор корпусного типа:

Его сердечник состоит из пластин E и I прямоугольной формы с 3 ответвлениями. Обе обмотки располагаются вокруг центрального стержня друг над другом. Сердечник оболочкового типа покрывает большую часть площади и окружает обмотки.

Трансформатор типа «ягода»

На самом деле это трансформатор типа оболочки, но название связано с его конструкцией и цилиндрической формой. Трансформатор типа Берри имеет более двух независимых магнитопроводов, т.е. имеет распределенные магнитопроводы. Конструкция сердечника трансформатора ягодного типа похожа на спицы волдыря. Магнитопровод и цилиндрические обмотки показаны на рис. ниже.

Похожие сообщения:

• Типы резисторов
• Типы конденсаторов
• Типы катушек индуктивности
• Типы диодов
• Типы переключателей
• Типы предохранителей

URL-адрес скопирован

13 Различные типы трансформаторов

Возможно, вы сознательно или неосознанно сталкивались с различными типами трансформаторов в своей повседневной жизни. В этой статье показаны различные типы трансформаторов. Прежде чем приступить к классификации, кратко расскажем об основном принципе работы трансформаторов.

Трансформаторы — это устройства, используемые для передачи энергии между двумя цепями переменного тока. Он работает по закону электромагнитной индукции Фарадея. Во всех трансформаторах, кроме автотрансформаторов, электрическая мощность передается от одной цепи к другой за счет создаваемого общего магнитного поля.

При подаче переменного тока на вход трансформатора создается магнитное поле. Из-за синусоидального характера источника переменного тока создаваемое магнитное поле должно меняться. Когда это переменное магнитное поле пересекает катушку на выходной стороне трансформатора, в ней индуцируется ЭДС. Нажмите, чтобы узнать больше о принципе работы электрического трансформатора. В этой статье кратко описаны различные типы трансформаторов.

Трансформаторы можно классифицировать по нескольким признакам. В этой статье мы классифицировали их в зависимости от их применения. Ниже приведены различные типы трансформаторов .

Помимо типов трансформаторов, упомянутых выше, существуют различные другие типы трансформаторов, такие как радиочастотные трансформаторы, звуковые трансформаторы, полупроводниковые трансформаторы и т. д., которые не рассматриваются в этом разделе.

Силовой трансформатор s

Трансформаторы, которые используются на генерирующих станциях для повышения вырабатываемого напряжения, обычно называются силовыми трансформаторами. Эти трансформаторы обычно имеют номинальную мощность выше 500 кВА и находятся между генератором и распределительными цепями. Эти трансформаторы также известны как повышающие трансформаторы. Их конструкция зависит от рейтинга и места установки. Для наружного использования они обычно погружены в масло, тогда как силовые трансформаторы, предназначенные для использования внутри помещений, в основном сухие.

В зависимости от номинальной мощности кВА силовые трансформаторы подразделяются на маломощные: от 500 до 7500 кВА, средней мощности: от 7500 кВА до 100 МВА и большие силовые трансформаторы: свыше 100 МВА. Трансформаторы средней и большой мощности оснащены дополнительными устройствами для охлаждения, устройствами переключения ответвлений и реле Бухгольца для защиты от внутренних повреждений. Кроме того, для всех силовых трансформаторов предусмотрен маслорасширительный бак. Приведенное выше изображение силового трансформатора наружного типа может быть вам знакомо.

Распределительный трансформатор s

Распределительные трансформаторы выполняют ту же работу по доставке электроэнергии потребителям при требуемом уровне напряжения. Эти типы трансформаторов являются понижающими трансформаторами, что означает, что их функция заключается в снижении приложенного напряжения до более низких уровней, чтобы удовлетворить требования потребителей или центров нагрузки. Несмотря на то, что промышленные стандарты ограничивают мощность распределительных трансформаторов до 500 кВА, производятся и более высокие мощности.

Конструктивные особенности этих трансформаторов аналогичны силовым трансформаторам, но иногда отсутствуют реле Бухгольца, маслорасширитель и охлаждающие устройства. Распределительные трансформаторы доступны как в однофазном, так и в трехфазном исполнении.

Измерительный трансформатор s

Измерительные трансформаторы используются для обеспечения изоляции между цепями высокого напряжения или сильного тока и измерительными, а также защитными устройствами. Измерительные трансформаторы подразделяются на Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения (PT) и трансформаторы тока (CT).

Различия между трансформатором напряжения и трансформатором тока.

Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения используются для понижения напряжения системы до более низких уровней, чтобы можно было подключить измерительный прибор. Их нельзя использовать для подачи необработанной мощности на нагрузку. Они используются с вольтметрами, ваттметрами, измерителями коэффициента мощности, частотомерами, синхроноскопами, цепями отключения автоматического выключателя и т. д. Первичная сторона трансформатора подключается к цепи высокого напряжения, а приборная или другие цепи подключаются к вторичной обмотке. . Ко вторичной обмотке можно подключить любое количество приборов до тех пор, пока общий импеданс не превысит номинальную нагрузку ПТ.

Трансформатор тока

Вместе с трансформаторами напряжения трансформаторы тока или трансформаторы тока используются для изоляции измерительных и сенсорных устройств от сильноточных цепей. Первичная часть ТТ подключается последовательно в контролируемой цепи, а цепи защиты и измерительные устройства подключаются к его вторичной обмотке. Физические аспекты и соединения могут варьироваться от одного трансформатора тока к другому в зависимости от его типа.

Трансформаторы тока в основном делятся на два типа: ТТ стержневого типа и ТТ кольцевого типа в зависимости от их конструкции. Как указано выше, ТТ стержневого типа пропускает полный ток через свою первичную обмотку, тогда как ТТ кольцевого типа устанавливаются над токоведущими проводниками.

Трансформатор сухого типа

Трансформатор сухого типа не содержит жидкой среды, окружающей его обмотки. Изолирующей средой, окружающей обмотку, является газ или сухой компаунд. По сравнению с масляными трансформаторы сухие легче и негорючие. Обмотки покрыты смолой или лаком для защиты от неблагоприятных условий окружающей среды. Они подходят как для внутреннего, так и для наружного применения, но рекомендуются только для сухих условий окружающей среды. Некоторые из них также оборудованы принудительным охлаждением. Они рассчитаны на мощность до 30 МВА или 30000 кВА. Требуемое для их установки пространство намного меньше, чем у масляных трансформаторов.

Трансформаторы масляные

Все силовые и распределительные трансформаторы, кроме сухих, являются масляными трансформаторами. Как обсуждалось ранее, сердечник и обмотки этих трансформаторов полностью погружены в масло. Трансформаторное масло обеспечивает лучшую изоляцию и охлаждает сердечник и обмотку.

Изолирующий трансформатор

Изолирующий трансформатор — это тип трансформатора, используемый для изоляции устройства или цепи от источника питания. Он обеспечивает гальваническую развязку устройства. Он имеет соотношение витков 1:1, что означает, что первичная и вторичная обмотки изолирующего трансформатора содержат одинаковое количество обмоток. Он способен уменьшать постоянную составляющую сигнала от одной цепи к другой. Этот тип трансформатора можно найти в источниках питания постоянного тока и цепях связи.

Трансформатор постоянного напряжения

Трансформаторы постоянного напряжения или вариаторы в основном используются в качестве шумоподавляющих устройств. Это выходной трансформатор постоянного напряжения, что означает, что большие изменения входного напряжения приводят к очень небольшим изменениям выходного напряжения. Эти трансформаторы основаны на насыщении ферромагнитным материалом и феррорезонансе. Бесступенчатые вариаторы способны уменьшать провалы напряжения и широко используются в источниках питания постоянного тока, контакторах, реле, электромагнитных клапанах, импульсных источниках питания и схемах ПЛК (программируемый логический контроллер). Возможность регулирования выходного напряжения трансформатора постоянного напряжения определяется пусковым и установившимся рабочими токами подключенной нагрузки. Вариаторы работают с низким напряжением (макс. 260 В) и доступны до 1500 ВА.

Фазосдвигающий трансформатор s

Фазосдвигающие трансформаторы (PST) используются для повышения эффективности передачи мощности в сетях переменного тока. PST создает фазовый сдвиг между первичной и вторичной сторонами. Этот фазовый сдвиг влияет на протекание тока по цепи. Он также известен как квадратурный усилитель. Квадратурный усилитель состоит из двух отдельных трансформаторов. Один из них подключается последовательно к основной цепи, а другой – поперек фаз. Затем выход шунтирующего трансформатора подается на вход последовательного трансформатора. Величину напряжения и фазовый сдвиг можно регулировать, меняя отводы на вторичной обмотке шунтирующего трансформатора.

Ступенчатые регуляторы напряжения

Поддержание уровня напряжения в допустимых пределах необходимо для поддержания качества электроэнергии. Ступенчатый регулятор напряжения является одним из таких устройств, которое удерживает величину напряжения в определенных пределах. Он состоит из автотрансформатора, переключателя ответвлений и схемы управления для автоматического переключения ответвлений. Ступенчатые регуляторы могут использоваться в однофазной, трехфазной или любой однофазной трехфазной системе, соединенной звездой или треугольником.

Автотрансформатор s

Автотрансформатор представляет собой однообмоточный трансформатор. Он состоит из одной обмотки, которая действует как первичная обмотка и вторичная обмотка. Передача энергии между первичной и вторичной сторонами автотрансформатора происходит в основном за счет проводимости, а небольшое количество энергии передается за счет индукции. Их преимущество перед двухобмоточными трансформаторами заключается в том, что при той же номинальной мощности автотрансформаторам требуется меньшее количество медных проводников для обмоток. Кроме того, он имеет меньшие потери и более высокий КПД, чем обычные трансформаторы.

Автотрансформаторы широко используются в качестве пускателей двигателей переменного тока и в лабораториях для непрерывного изменения напряжения. Они доступны для однофазных и трехфазных цепей. Трехфазные трансформаторы имеют по три отдельные обмотки на каждую фазу. Автотрансформаторы коммерчески известны как вариаторы и доступны до 2 МВА.

Заземляющий трансформатор s

В распределительном трансформаторе со вторичной обмоткой, соединенной треугольником, или незаземленной вторичной обмоткой по схеме звезда, заземляющий трансформатор используется для обеспечения пути заземления или нейтрали. Это может помочь уменьшить скачки напряжения при повторных замыканиях на землю. Зигзагообразные трансформаторы также можно использовать для заземления.

Подробнее о заземляющих трансформаторах: Заземляющий трансформатор или заземляющий трансформатор

Тороидальный трансформатор

Это небольшие трансформаторы, устанавливаемые внутри электронных плат, особенно в источниках питания, усилителях, телевизорах, радиоприемниках, инверторах и т.