Site Loader

Содержание

Понижающие трансформаторы. Виды и работа. Особенности

Большинство электрических бытовых устройств работает от сети питания 220 В. Иногда необходимо понизить это напряжение до определенного значения, чтобы подключить низковольтные потребители нагрузки. Такими потребителями могут быть галогенные светильники, низковольтные нагреватели, светодиодные ленты и множество других.

Такое снижение напряжение могут выполнить понижающие трансформаторы, которые приобретают в магазине, или изготавливают самостоятельно. Такие трансформаторы популярны в электротехнике и радиоэлектронике, а также в бытовых условиях.

Особенности конструкции

Основной частью трансформатора выступает ферромагнитный сердечник, на котором расположены две обмотки, намотанные медным проводником. Эти обмотки разделяют на первичную и вторичную, в зависимости от принципа действия. На первичную обмотку подается сетевое напряжение, а с вторичной – снимается пониженное напряжение для потребителей нагрузки.

Обмотки связаны между собой переменным магнитным потоком, который наводится в ферромагнитном сердечнике. Между обмотками нет электрического контакта. Первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная. Поэтому напряжение на выходе понижено.

Обычно понижающие трансформаторы со всеми элементами находятся в корпусе. Однако не все модели его имеют. Это зависит от фирмы изготовителя, а также назначения трансформатора.

Обозначение на схеме

Принцип действия

Работу понижающего трансформатора можно описать следующим образом. Действие трансформатора основывается на принципе электромагнитной индукции. Напряжение, подключенное на первичную обмотку, образует в ней магнитное поле, которое пересекает витки вторичной обмотки. В ней образуется электродвижущая сила, под действием которой возникает напряжение, отличное от входного напряжения.

Разница в количестве витков первичной и вторичной обмоток определяет разницу между входным и выходным напряжением понижающего трансформатора. В процессе функционирования трансформатора возникают некоторые потери электроэнергии, которые неизбежны, и составляют около 3% мощности.

Чтобы вычислить точные величины параметров трансформатора, нужно сделать определенные расчеты его конструкции. Электродвижущая сила может возникать при подключении трансформатора только к переменному току. Поэтому большинство бытовых электрических устройств работает от сети переменного тока.

Понижающие трансформаторы входят в состав многих блоков питания, стабилизаторов и других подобных устройств. Некоторые модели трансформаторов могут содержать несколько выводов на вторичной обмотке для разных групп соединений. Такие виды приборов стали популярными, так как являются универсальными, и обладают многофункциональностью.

Разновидности
Понижающие трансформаторы имеют различные исполнения, в зависимости от конструкции и принципа действия:

  • Тороидальные. Такой вариант модели трансформатора (рисунок «а») также применяется для незначительных мощностей, имеет сердечник формы в виде тора. Он отличается от других моделей малым весом и габаритами. Применяется в радиоэлектронных устройствах. Его конструкция позволяет достичь более высокой плотности тока, так как обмотка хорошо охлаждается на всем сердечнике, показатели тока намагничивания самые низкие.
  • Стержневые. На рисунке «б» изображен стержневой вид трансформатора, в конструкции которого обмотки охватывают сердечники магнитопровода. Такие модели чаще всего выполняют для средней и большой мощности приборов. Их устройство довольно простое и дает возможность легче изолировать и ремонтировать обмотки. Их преимуществом является хорошее охлаждение, вследствие чего требуется меньше проводников для обмоток.
  • Броневые. В этом виде трансформатора (рисунок «в») магнитопровод охватывает обмотки в виде брони. Остальные параметры идентичны стержневому виду, за исключением того, что броневые трансформаторы в основном выполняют маломощными, так как они имеют меньший вес и цену в сравнении с предыдущим вариантом, из-за простой сборки и меньшего количества катушек.
  • Многообмоточные. Наиболее популярными являются двухобмоточные 1-фазные понижающие трансформаторы.

Для получения нескольких различных величин напряжений от одного трансформатора применяют несколько вторичных обмоток на сердечнике. Эти обмотки разные по числу витков и выдаваемому напряжению.

  • Трехфазные. Такая модель применяется для понижения напряжения трехфазной сети. Такие понижающие трансформаторы применяются не только в промышленности, но и для бытовых нужд.

Они могут быть изготовлены из 3-х однофазных трансформаторов на общем сердечнике. Магнитные потоки всех фаз в сумме равны нулю. Промышленные образцы проходят испытания по определенным параметрам. Результаты испытаний сравнивают с документацией. Если нет соответствия, то трансформатор подлежит выбраковке. 3-фазный трансформатор имеет соединение обмоток по схеме треугольника или звезды. Схема звезды характерна общим узлом выводов всех фаз. Соединение треугольником выполняется последовательной схемой фаз в кольцо.

  • Однофазные. Такие трансформаторы имеют подключение питания от однофазной сети, фаза и ноль поступают на одну первичную обмотку. Принцип их работы аналогичен всем остальным видам трансформаторов. Это наиболее популярный вид устройств.

Основные свойства
Маркировка трансформаторов зависит от его свойств. Основными свойствами понижающих трансформаторов являются:
  • Мощность.
  • Напряжение выхода.
  • Частота.
  • Габаритные размеры.
  • Масса.

Частота тока для разных моделей трансформаторов будет одинаковой, в отличие от других перечисленных характеристик. Габаритные размеры и масса будут больше при повышении мощности модели. Максимальная величина мощности у промышленных образцов понижающих трансформаторов, так же как габаритные размеры и масса.

Напряжение на выходе вторичных обмоток может быть различным, и зависит от назначения прибора. Модели трансформаторов для бытовых нужд имеют малые габариты и вес. Их легко устанавливать и перевозить.

Обмотки трансформатора

Обмотки находятся на магнитопроводе прибора. Ближе к сердечнику располагают низковольтную обмотку, так как ее легче изолировать. Между обмотками укладывают изоляционные прокладки и другие диэлектрики, например электротехнический картон.

Первичная обмотка соединяется с сетью питания переменного напряжения. Вторичная обмотка выдает низкое напряжение и подключается к потребителям электроэнергии.  К одному трансформатору можно подключать сразу несколько бытовых устройств.

Для намотки катушек применяют изолированные провода, с изоляцией каждого слоя кабельной бумагой. Проводники бывают различных форм сечения:
  • Круглая.
  • Прямоугольная (шина).
По способу намотки обмотки делят:
  • Концентрические, на стержне.
  • Дисковые, намотанные чередованием.
Достоинства и недостатки
Достоинства
  • Применение понижающих трансформаторов, как в промышленности, так и в домашних условиях можно объяснить необходимостью уменьшения рабочего напряжения до 12 вольт для создания безопасности человека.
  • Другой причиной применения низкого напряжения является нетребовательность трансформаторов к значению входного напряжения, так как они могут функционировать, например, при 110 В, при этом обеспечивая стабильное напряжение на выходе.
  • Компактные размеры.
  • Малая масса.
  • Удобство транспортировки и монтажа.
  • Отсутствие помех.
  • Плавная регулировка напряжения.
  • Незначительный нагрев.
Недостатки
  • Недолгий срок службы.
  • Незначительная мощность.
  • Высокая цена.
Как выбрать понижающие трансформаторы
При выборе конкретного устройства, рекомендуется воспользоваться следующими критериями выбора:
  • Величина напряжения на входе. На корпусе устройства обычно есть маркировка входного напряжения 220, либо 380 вольт. Для бытовой сети подходит модель на 220 В.
  • Величина напряжения выхода. Зависит от назначения и применения устройства. Обычно это 12 или 36 вольт, о чем также должна быть маркировка.
  • Мощность устройства. Чтобы правильно подобрать стабилизатор по мощности, нужно сложить мощности всех планируемых к подключению потребителей, и добавить резервное значение 20%.
Эксплуатация и ремонт

Основным условием правильной и надежной эксплуатации понижающего трансформатора является специально оборудованное место для его монтажа и функционирования.

Понижающие трансформаторы необходимо содержать в чистоте, сухом виде, защищать от пыли и влаги. В домашних бытовых условиях для трансформатора используют специальный шкаф или металлический корпус. Заземление для понижающего трансформатора является обязательным условием.

Трансформатор требует периодического обслуживания и ухода, в зависимости от выполняемых им задач и условий эксплуатации.

Чаще всего обслуживание включает в себя следующие работы:
  • Наружный осмотр, очистка от пыли и грязи.
  • Осмотр деталей уплотнения, колец, прокладок, подтяжка клемм.
  • Проверка изоляции на пробой.

В трансформаторе могут появиться неисправности и повреждения обмоток в виде трещин секций катушек. При этом не требуется демонтировать трансформатор. На поврежденную изоляцию накладывают лакоткань. При серьезных неисправностях, связанных с обрывом или коротким замыканием, осуществляют снятие трансформатора и его ремонт в электромастерской.

Похожие темы:

принцип работы, как выбрать, схема подключения

Без этого электротехнического устройства потребители электроэнергии не смогли бы заряжать автомобильные аккумуляторы, подключать энергосберегающие источники света. Электротехническое изделие понижает стационарное напряжение до требуемого уровня. Прибор изготовлен на базе электромагнитной индукции. Продается в специализированных стационарных торговых предприятиях, интернет-магазинах.

Общее устройство и принцип работы

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт покупают водители, дачники, владельцы загородных домов, коттеджей для устройства внутридомовой низковольтной осветительной сети. Временами использование электрического питания 220 вольт в домашнем обиходе экономически нерационально.

Изделие состоит из четырех главных деталей: двух стержней-сердечников и двух катушек из медной проволоки требуемого сечения и длины. Называются обмотками, содержащими неравное количество витков. Стержни-сердечники изготавливают из специальной стали, используемой в электротехнической отрасли. На трансформатор 220 подают ток стационарной электросети.

В первичной обмотке начинается интенсивное движение электронов, создается электродвижущая сила. Образуется магнитное поле, пересекаемое второй обмоткой. В ней появляются электрические потенциалы, поскольку магнитное поле первой катушки вызывает во второй самоиндукцию (движение электронов). Возникает разность электрических уровней, стремящихся уравнять потенциальные значения до нуля.

Перелив электронов с высокого потенциала на конечный нулевой рождает электрический ток. Напряжение во вторичной обмотке зависит от того, во сколько раз в ней меньше витков, чем в первой. Следует помнить, что понижающее электротехническое устройство генерирует в концевой обмотке переменное напряжение с изменением полярности 50 раз в секунду. Получают и постоянный ток, подключая в систему выпрямитель, чтобы на выходе иметь 12 вольт прямого тока.

Существует большой ассортимент электронных понижающих изделий, не содержащих сердечников, катушек.

Понижающими устройствами являются микроскопические электронные схемы в соединении с конденсаторами, резисторами и другими важными элементами. Перед традиционными преобразователями тока имеют неоспоримые преимущества, заключающиеся:

  • в компактности;
  • в весе;
  • в ручной регулировке пониженного напряжения;
  • в бесшумной работе;
  • в высоком КПД.

Покупатель может выбирать тот трансформатор, в котором нуждается. Это его право.

Изготовленный собственными руками трансформатор рекомендуется эксплуатировать, спрятав его за стенками металлического или деревянного корпуса, имеющего естественную вентиляцию.

Как выбрать понижающий трансформатор

В продаже появились импортные электроприборы, работающие от сети 110 вольт. Отечественные электросети подают ток напряжением в 220 вольт. Использовать иностранный бытовой или другого назначения прибор проблематично. Но есть выход. Можно приобрести трансформатор 220 с понижающими клеммами на 110 вольт.

Выбирая понижающее изделие, важно высчитать максимальную нагрузку, на которую оно рассчитано. Результат получают следующим методом. Умножают вольты на силу тока и получают мощность. Формула выглядит так: V x A=W. Выбирают мощный потребитель электрической энергии, высчитывают пиковую нагрузку по формуле, прибавляют к ее значению 20%.

Приведем пример. Домохозяйка приобрела импортный кухонный комбайн, работающий от сети 110 вольт, рассчитанный на силу тока 3 А. Умножаем показатели. Получим мощность 330 W. Это нормативная мощность, при которой работает комбайн. Но во время приготовления заправки, например для борща, в комбайн попала косточка, которую прибор должен измельчить. За секунду мощность подскочит до 1400 W. Производитель электроприборов в техническом паспорте указывает максимальную мощность.

Устройство, понижающее ток, несложно сделать самому. Алгоритм действий следующий: ассчитывают количество витков металлической проволоки на катушках. Расчет первичной начинают с обмотки на 220 вольт. После вычислений определяют число витков. Получают 2200 витков при сечении провода 0.3 мм и площади стержня в 6 кв. см.

После рассчитывают количество витков для катушки на 12 вольт. Вторая катушка, вырабатывая напряжение в 12 вольт, будет иметь 120 витков при сечении провода в 1 мм. Витки одной обмотки по количеству не должны равняться другой. В идеале могут, если медная проволока разного сечения.

Напряжением в двенадцать вольт питаются светодиодные ленты, лампы, освещение галогенное. Галогенным лампам требуется небольшая мощность. Важным моментом является изготовление сердечника. От его качества зависит мощность трансформатора.

Если под рукой нет специальной электротехнической стали, используют металлические емкости из-под пива, хлебного кваса, других жидких продуктов. Из банок нарезают полосы длиной 3 дм и шириной 0.2 дм. Заготовки подвергают обжигу, после удаляют налет окалины. Лакируют, обворачивают бумагой с одной стороны.

Вторую обмотку заполняют провода сечением 1 мм. Катушечную основу изготавливают из картонного материала повышенной прочности. Обворачивают картонную заготовку бумагой, пропитанной парафином. На приготовленные сердцевины наматывают проволоку, не забывая намотанные витки разделять бумагой. Готовые к использованию обмотки закрепляют на компактном деревянном или металлическом каркасе. Фиксируют скобами или другим крепежом.

Схема подключения понижающего трансформатора

Как подключить трансформатор 220 на 12 вольт, интересует многих. Делается все просто. Подсказывает алгоритм действий маркировка в местах подключения. Выведенные клеммы на панель соединения с контактными проводами потребительского прибора обозначены латинскими буквами. Клеммы, к которым подключают нулевой провод, помечены символами N или 0. Силовая фаза — обозначение L или 220. Выходные клеммы обозначены цифрами 12 или 110. Остается не перепутать клеммы и практическими действиями ответить на вопрос, как подключить понижающий трансформатор 220.

Заводская маркировка клемм обеспечивает безопасное подключение человеком, не знакомым с подобными действиями. Импортные трансформаторы проходят отечественный сертификационный контроль и не представляют опасности при эксплуатации. Подключают изделие на 12 вольт по описанному выше принципу.

Теперь понятно, как подключают понижающий трансформатор заводского изготовления. Сложнее определиться с самодельным устройством. Сложности возникают, когда при монтаже прибора забывают промаркировать клеммы. Чтобы совершить подключение без ошибки, важно научиться визуально определять толщину проводов. Первичная катушка изготовлена из проволоки меньшего сечения, чем обмотка концевого действия. Схема подключения простая.

Надо усвоить правило, согласно которому можно получать повышающее электрическое напряжение, прибор подключают в обратном порядке (зеркальный вариант).

Принцип работы понижающего трансформатора понять легко. Эмпирически и теоретически установлено, что связь на уровне электронов в обоих катушках следует оценивать как разность магнитного потокового воздействия, создающего контакт с обоими катушками, к электронному потоку, который возникает в обмотке с меньшим числом витков. Подключая концевую катушку, обнаруживают, что в цепи появляется ток. То есть получают электроэнергию.

И здесь возникает электротехническая коллизия. Подсчитано, что подаваемая энергия от генератора на первичную катушку равна энергии, направленной в созданную цепь. И это происходит, когда между обмотками нет металлического, гальванического контакта. Передается энергия путем создания мощного магнитного потока, имеющего переменные характеристики.

В электротехнике есть термин «рассеивание». Магнитный поток на пути следования теряет мощность. И это плохо. Исправляет положение конструктивная особенность устройства трансформаторов. Созданные конструкции металлических магнитных путей не допускают рассеивания магнитного потока по цепи. В результате магнитные потоки первой катушки равны значениям второй или почти равны.

 

Понижающие трансформаторы где и для чего применяются, особенности работы понижающих трансформаторов

20.05.2019

Трансформатор — это аппарат без подвижных частей, который преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую с изменением напряжения тока и без изменения частоты. Существует два типа трансформаторов, классифицируемых по их функции: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор, про принцип работы которого мы и расскажем.


Понижающий трансформатор преобразует высокое напряжение (ВН) и низкий ток с одной стороны в низкое напряжение (НН) и высокое значение тока на другой стороне. Этот тип трансформатора имеет широкое применение в электронных устройствах и электрических системах.

Когда доходит до операций с напряжением, применение трансформатор можно разделить на 2 вида: НН (напряжение тока ниже 1кВ) и ВН (напряжение тока выше 1 кВ).

Первый способ НН относится к трансформаторам в электронных устройствах. Электронные схемы требуют поставки низкого значения напряжения (например, 5В или ещё ниже).

Понижающий трансформатор используется для того чтобы обеспечить соответствие поставляемого низкого напряжения требованиям электроники. Оно преобразовывает бытовое напряжение тока (220/120 В) из первичного в напряжение более низкое на вторичной стороне, которая используется для снабжения электронных приборов.

Если электронные устройства рассчитаны на более высокую номинальную мощность, то используются трансформаторы с высокой рабочей частотой (кГц). Трансформаторы с более высоким номинальным значением мощности и номинальной частотой 50/60 Гц были бы слишком большими и тяжелыми. Также, ежедневно-используемые зарядки используют понижающий трансформатор в своей конструкции.


Понижающие трансформаторы имеют очень большое значение в энергосистеме. Они понижают уровень напряжения и адаптируют его для систем-потребителей энергии. Трансформация выполняется в несколько шагов, описанных ниже:
  1. Система передачи энергии на большие расстояния должна иметь максимально высокий уровень напряжения. С высоким напряжением и низким током, потеря мощности передачи будет значительно уменьшена. Электрическая сеть сконструирована таким образом, что должна соединяться с системой передачи с различными уровнями напряжения тока.
  2. Понижающие трансформаторы используются в соединении систем передачи с различным уровнем напряжения. Они уменьшают уровень напряжения тока от максимального к более низкому значению (например,  765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/ 110 кВ). Эти трансформаторы огромны и имеют очень высокую  мощность (даже 1000 МВА). В том случае, когда коэффициент оборотов трансформатора не высок, обычно устанавливаются автоматические трансформаторы.
  3. Следующим шагом преобразования уровня напряжения является адаптация напряжения передачи к уровню распределения. Характерные отношения напряжений в этом случае 220/20 кВ, 110/20 кВ (также можно найти вторичные напряжения ЛВ 35 кВ и 10 кВ). Номинальная мощность этих трансформаторов составляет до 60 мВА (обычно 20 мВА). Переключатель  изменения нагрузки почти всегда установлен в таких трансформаторах.
  4. Заключительный шаг преобразования напряжения — адаптация напряжения к уровню домашнего напряжения. Эти трансформаторы называемые малыми распределительными трансформаторами имеют номинальную силу до 5 мВА (чаще всего 1 мВА) и с номинальными значениями напряжения тока 35, 20, 10 кВ на стороне ВН и 400/200 В на стороне НН. Такие трансформаторы имеют высокий коэффициент оборота.

Виды понижающих трансформаторов

В нашем каталоге понижающих трансформаторов есть разные модели и виды.

Однофазный трансформатор


Самый популярный и распространенный вид. Как правило, используется в быту. Подключается от однофазной сети. Фазный и нулевой провод подключены на первичную обмотку.

Трехфазный трансформатор


По большей части применяется в промышленности, но есть случаи применения и в быту. Призван понижать более высокое напряжение около 380 В до необходимого в трехфазной сети.

Многообмоточный трансформатор

Трансформатор, имеющий две или более обмотки. Устанавливается несколько вторичных обмоток для получения нескольких различных показателей  напряжения тока от одного источника.

Тороидальный трансформатор

По сравнению с другими трансформаторами имеет легкий вес и малые габариты. Используется в радиоэлектронике для получения высокой плотности тока, из-за хорошего охлаждения обмотки. Стоит недорого, так как длина обмотки значительно короче других из-за сердечника в форме тора. Может выдерживать более высокие температуры, чем остальные виды прибора.

Броневой трансформатор


На нем установлена одна катушка, из-за чего очень агрегат прост и дешев в производстве. Броневым он называется из-за того что обмотки покрывают стержень как броня. Однако из-за плотности той же обмотки его трудно осматривать и ремонтировать.

Стержневой трансформатор

Этот вид трансформаторов используется для обработки высоких и средних значений напряжения. Также имеет хорошее охлаждение. Устроен это вид прибора довольно просто, что позволяет легко осматривать и ремонтировать его.

Преимущества

  • Понижает напряжение, что делает передачу энергии проще и дешевле.
  • Более 99% эффективности.
  • Обеспечивает различные требования к напряжению.
  • Бюджетный.
  • Высокая надежность.
  • Высокая длительность работы.

Недостатки

  • Требует внимательного обслуживания, ошибки в котором могут привести к поломке аппарата.
  • Устранение неисправностей занимает много времени.

Мощность в понижающих трансформаторах

Мощность в любом трансформаторе неизменяема, т. е. мощность, поступающая на вторичную обмотку трансформатора такая же как мощность на первичной  обмотке трансформатора. Это применимо и к понижающему трансформатору. Но, поскольку вторичное напряжение в понижающем трансформаторе меньше, чем первичное, сила тока на вторичном будет увеличена, чтобы сбалансировать общую мощность в трансформаторе.


Принцип работы


В большинстве домов ток проходит под напряжением в 220 В. Однако для правильной работы многие приборы подключаются к трансформатору. Но что делать, если вы купили прибор, который работает при более низком напряжении. Если вы подключите прибор к розетке без трансформатора, то, скорее всего, как только вы его включите, он сломается.

Как работает трансформатор? Первый комплект катушки, который называется первичной катушкой или первичной обмоткой, подключен к источнику переменного напряжения, называемому первичным напряжением.

Другая катушка, которая называется вторичной катушкой или вторичная обмотка, соединена с нагрузкой и нагрузка показывает измеренное напряжение (повышенное или пониженное).

Из источника ток проходит через витки первичной обмотки, вызывая появление магнитного потока, он проходит по виткам второй обмотки. Во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила) в результате чего образуется напряжение, отличающееся от первичного напряжения. Разница между начальным и конечным напряжением определяется разницей числа витков на первичной и вторичной обмотке.

Если на вторичной витков меньше, чем на первичной  – напряжение понизится, если витков больше – повысится. Напряжение тока меняется без изменения его частоты.

Где используется понижающий трансформатор?


Все уличные трансформаторы, которые мы видим возле наших домов, — это понижающие трансформаторы. Они принимают переменное напряжение 11 кВ на первичной обмотке и преобразуют его в напряжение 220 В для распределения в наших домах.


До широкого использования импульсных источников питания почти все низковольтные настенные адаптеры использовали понижающие трансформаторы.

Как определиться с выбором понижающего трансформатора?


Пользоваться трансформатором в бытовых целях очень легко. Подключите трансформатор к розетке, а устройство к трансформатору. Однако чтобы пользоваться трансформатором, нужно выбрать правильный трансформатор. При выборе подходящего прибора нужно учитывать следующие пять критериев.

Какова средняя мощность, потребляемая приборами, подключаемыми к трансформатору?

Выберите свой аппарат в зависимости от того, сколько ватт потребляет ваше устройство. Например: Playstation 3 потребляет 380 Вт, поэтому вам необходим понижающий трансформатор на 500 Вт. Убедитесь в том, что ваше устройство не превышает мощность выбранного типа трансформатора.

Есть ли в вашем устройстве мотор?
Если мотор присутствует, то добавьте 20% к необходимой мощности.

В каких условиях вы будете работать?
В условиях низких температур, например, вам понадобится тороидальный трансформатор.

Знаете ли вы амперы вашего устройства?

Так вы можете рассчитать необходимые ватты = Ампер х 110 В (например, 5 А х 110 = 550 Вт)

Вы хотите использовать один трансформатор для нескольких устройств? Проверьте общую мощность всех устройств, она должна быть меньше, чем значение ВА трансформатора.

Заключение


Понижающие напряжение трансформаторы применяются повсеместно. В зависимости от типа, прибор может применяться как в бытовых условиях, так и в промышленных, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять очень тщательно, предварительно посоветовавшись с профессионалом и учитывать все, даже малозначительные, факторы для каждой конкретной ситуации.


Принцип работы понижающего трансформатора напряжения и его устройство

Большинство электрических инструментов, приборов, оборудования работает от сетевого напряжения переменного тока, равного 220 В. Но для низковольтных электропотребителей – галогенных осветительных приборов, низковольтных обогревателей, светодиодных светильников и других – его значение снижают до определенной величины. Для решения этой задачи применяются аппараты без подвижных компонентов – понижающие трансформаторы, которые понижают величину напряжения до нужного значения, оставляя частоту неизменной. Различные модели этих аппаратов могут использоваться в энергетической отрасли, промышленности, а также в быту для получения значения напряжения, безопасного для пользователя.

Устройство и принцип работы понижающего трансформатора

В состав аппарата входит ферромагнитный сердечник с двумя обмотками – первичной и вторичной. На обмотки наматываются проводники, каждый слой которых изолируется кабельной бумагой. Поперечное сечение проводника может быть круглым или прямоугольным (шина).

Первичная и вторичная обмотки между собой электрически не контактируют. Отсутствие электроконтакта обеспечивают изоляционные прокладки, изготовленные из электрокартона или других изоляторов. Большинство аппаратов со всеми компонентами заключается в защитный корпус.

Принцип действия:

  • На первичную обмотку, имеющую большее количество витков по сравнению с вторичной, поступает сетевой ток. Он образует магнитное поле, пересекающее вторичную обмотку.
  • Во вторичной обмотке образуется ЭДС, под воздействием которой генерируется выходное напряжение со значением, необходимым для электропитания электронных приборов. Отношение входного (высокого, ВН) напряжения к выходному (низкому, НН) равно отношению количества витков первичной обмотки к числу витков вторичной. Конструкция понижающего трансформатора может предусматривать одновременное подключение нескольких низковольтных потребителей.
  • В ходе трансформации происходят потери мощности, равные примерно 3 %.


Понижающие трансформаторы не меняют частоту тока. Для ее изменения, в том числе для получения постоянного тока, в схему включают выпрямители. Чаще всего они представляют собой диодные мосты. Современные приборы могут дополняться другими полупроводниковыми и интегральными схемами, которые улучшают эксплуатационные характеристики аппаратов.

Чтобы определить, какой перед вами трансформатор – понижающий или повышающий, необходимо посмотреть маркировки обмоток. В понижающем аппарате первичной является высоковольтная обмотка, которая маркируется буквой «Н», вторичной – низковольтная обмотка, обозначаемая буквой «Х». В повышающем устройстве первичной является низковольтная обмотка «Х», вторичной – высоковольтная «Н».

Виды понижающих трансформаторов

В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия выделяют следующие типы устройств:

  • Стержневые. Эти модели, в которых обмотки располагаются вокруг сердечников магнитопровода, обладают средней или высокой мощностью. Стержневые понижающие трансформаторы имеют простую конструкцию, их обмотки легко изолировать, обслуживать и осуществлять ремонт. Их разновидность – броневые аппараты, в которых обмотки «броней» охватывают магнитопровод. Это простой и дешевый аппарат, но его трудно обслуживать и ремонтировать.
  • Тороидальные. Сердечник в таких аппаратах имеет форму тора. Тороидальные модели применяются в маломощных радиоэлектронных устройствах. Они легкие, имеют небольшие размеры, позволяют достигать высокой плотности тока. Ток намагничивания – минимальный. Аппараты могут выдерживать достаточно высокие температуры.
  • Многообмоточные. Имеют две или более вторичных обмоток. Позволяют получать несколько значений выходного напряжения, то есть обеспечивают питание нескольких потребителей.

По роду тока, с которым работают трансформаторы, их разделяют на:

  • Однофазные. Наиболее распространенный тип, имеющий профессиональное и бытовое применение. Фазный и нулевой провода электропроводки подсоединяются к первичной обмотке.
  • Трехфазные. Востребованы в энергетике, на производственных предприятиях, реже – в бытовых условиях. Служат для трансформации трехфазного напряжения.


Для чего нужен понижающий трансформатор

Разнообразие конструкций, имеющихся в продаже, позволяет выбрать оптимальную модель для конкретной области применения:

  • В энергетической индустрии используют понижающие аппараты высокой мощности – до 1000 МВА. Выпускаемые модели – 765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/110 кВ.
  • Для адаптации высокого напряжения к параметрам бытовой электросети используют малые распределительные трансформаторы, мощность которых достигает 1-5 МВА. На стороне высокого напряжения могут быть предусмотрены значения 10, 20, 35 кВ, на низкой – 400 или 230 В.
  • Для бытовой техники обычно применяют трансформаторы, изменяющие напряжение с 220-230 В до 42, 36, 12 В. Конкретная величина Uвых определяется требованиями потребителя.

При подборе оптимальных устройств учитывают суммарную мощность потребителей, напряжение на входе и выходе, необходимость (или ее отсутствие) изменения частоты, габариты и массу.


Схема подключения трансформатора, как правильно подсоединить трансформатор к цепи.

Применение силовых понижающих (реже повышающих) трансформаторов имеет большое распространение. Они являются достаточно простым и недорогим решением для функции преобразования электрической энергии, а именно напряжения и тока. Для тех, кто не особо знаком с электротехникой уточню — трансформаторы представляют собой электрическую машину, состоящую из магнитопровода определенной формы, на котором содержаться намотки изолированного провода (медного чаще всего). В зависимости от количества витков на трансформаторе и его сечения зависит напряжение и ток, который преобразуется.

Самый простой вариант трансформатора содержит на себе две обмотки. Входная обмотка называется первичной, а выходная — вторичной. Изначально каждый трансформатор рассчитывается на свою мощность, напряжение, ток, частоту. Чаще всего можно встретить обычный понижающий трансформатор, у которого входная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт, а вторичная на то напряжение, которое используется тем или иным устройством (наиболее ходовыми являются 3, 5, 9, 12, 24 вольта). От количества витков зависит напряжение, а от диаметра провода обмотки — сила тока.

Схема подключения трансформатора достаточно проста. На вход подается питание (переменное напряжение). Если это обычный понижающий транс, рассчитанный на стандартное сетевое напряжение, то подключаем 220 вольт. Полярность тут не имеет значения. Обычно на самом электротехническом устройстве пишется, где у него, какая обмотка, на сколько вольт она рассчитана. Входные провода (или выводы, клеммы) как правило делаются хорошо изолированными, расположенные отдельно от выходных. В принципе легко понять, какие выводы соответствуют входу.

Если вам попался силовой трансформатор, у которого нет четкого указания, надписи, где у него входные клеммы, выводы, провода, а вы точно знаете, что он на 220 вольт, то можно первичную обмотку просто вызвонить тестером, мультиметром. Итак, сначала зрительно определяем, какие выводы наиболее похожи на вход. Далее начинаем измерять сопротивление обмоток. Так как первичная обмотка рассчитана на большее напряжение (220 вольт), значит она будет иметь наибольшее сопротивление относительно всех остальных. Для примера, у большинства понижающих трансформаторов размерами примерно с кулак взрослого человека сопротивление входной, первичной обмотки будет лежать в пределах 10-1000 ом. Чем больше трансформатор, тем меньше сопротивление на его входной обмотки.

Вторичная обмотка силового понижающего трансформатора в простом варианте имеет два вывода (провода, клеммы). Она наматывается проводом большего диаметра, в сравнении с первичной обмоткой. На ее выводах будет пониженное переменное напряжение (когда на вход подадим питание). Для большинства устройств нужно постоянное низковольтное напряжение, а поскольку со вторичной обмотки выходит переменное напряжение, то ее в большинстве случаев подключают к диодному, выпрямительному мосту, который и преобразует переменное напряжение в постоянное.

Для некоторых электротехнических устройств нужно несколько различных низковольтных напряжений. В этом случае ставятся силовые понижающие трансформаторы, у которых имеется одна входная обмотка (первичная), рассчитанная на 220 или 380 вольт, и несколько выходных (вторичные). Либо может быть вторичная обмотка со средней точкой. То есть, у выходной обмотки электрической машины (транса) выходит 3 провода (один провод общий для двух одинаковых обмоток, ну и по проводу, идущие от других концов этих обмоток). У таких понижающих трансформаторов относительно общего провода будет два одинаковых низковольтных напряжения, а общее напряжение будет равно сумме этих двух напряжений.

В промышленности широко используются также напряжения величиной в 380 вольт. Следовательно, те трансформаторы, что там используются могут быть рассчитаны как на входное переменное напряжение 220 вольт, так и на 380 вольт. Если на таких трансах есть надпись (входного и выходного напряжения), значит хорошо. Если же непонятно, на какое входное напряжение рассчитан трансформатор, то — если на транс, рассчитанный на 380 вольт подать 220 вольт, на выходе мы всего лишь получим меньшее напряжение, чем он изначально должен выдавать, если же наоборот, транс рассчитан на 220 вольт, а мы на него подадим 380 вольт, то он быстро начнет греться и в скором времени просто выйдет из строя.

P.S. Трансформаторы рассчитаны на работу именно с переменным током, от постоянного они будут просто греться, не выдавая на выходе никакого напряжения. Также стоит учесть, что в большинстве случаев (когда обмотки между собой не связаны, к примеру две первичные, которые подключаются последовательно) полярность подключения к выводам трансформатора не имеет значения. Главное, чтобы вы были уверены в том, что само устройство рассчитано на то напряжение, которое вы на него собираетесь подавать и получать. Ну, и не забываем — мощность имеет значение! Подбирайте именно такой трансформатор, который без перегрузки может обеспечить ваше устройство нужным напряжением и током.

Понижающий трансформатор: устройство, принцип действия, разновидности

В силу ряда причин электрический ток, транспортируемый по проводам высоковольтных ЛЭП, не может быть использован напрямую. Главная из этих причин – высокое напряжение, достигающее десятков, а то и сотен киловольт. Поэтому перед подачей электроэнергии потребителям используют понижающий трансформатор, преобразующий напряжение 380 вольт в привычные нам 220 вольт.

Во многих случаях даже это напряжение слишком высокое для питания современной электротехники. Данную проблему решают путем повторного понижения напряжения, часто с выпрямлением тока. До недавнего времени каждый бытовой прибор был оборудован собственным понижающим трансформатором. Сегодня уже существуют бестрансформаторные блоки питания, но они не могут в полной мере заменить трансформаторы из-за малой выходной мощности. В электротехнике понижающий трансформатор еще долго будет востребован.

Конструкция и принцип действия

Устройство всех типов (за исключением электронных трансформаторов) мало чем отличается. Главными рабочими элементами понижающих аппаратов являются магнитопроводы и катушки. Различия наблюдаются в конфигурации сердечников и в способах соединения обмоток.

Рис. 1. Схематичное изображение понижающего устройства

Геометрические формы ферромагнетиков производитель выбирает исходя из целесообразности производства. Тип остова существенно не влияет на трансформацию. Критерии преобразования тока больше зависят от состава ферромагнетика и параметров обмоток.

Магнитная система понижающего трансформатора может иметь разные формы, определяемые способом расположения стержней:

  • плоскую;
  • пространственную;
  • симметрическую форму;
  • несимметрическую.

Напомним вкратце принцип действия понижающих трансформаторов.

Переменным током, попадающим на первичную катушку, возбуждается электромагнитная индукция. Переменное электромагнитное поле распространяется по всему магнитопроводу. Во вторичной катушке силами переменных магнитных полей возбуждается ЭДС.

Величина электродвижущей силы (а значит и разница потенциалов между катушками) определяется соотношением: U2/U1 = W2/W1 = k , где U – напряжение, аW – количество витков. Коэффициент трансформации k находится в пределах от 0 до 1. Чем ближе к нулю находится значение k, тем меньшее значение выходных напряжений. Конфигурация сердечника не влияет на работу трансформатора.

Напоследок заметим, что понижающий прибор легко превратить в повышающий трансформатор. Для этого достаточно изменить способ подключения понижающего аппарата: поменять местами первичную и вторичную катушки.Разумеется, нельзя вторичную катушку рассчитанную на 12 В подключать к сети на 220 В. 

Назначение

Основное применение понижающего трансформатора – получение низкого напряжения для питания электрического прибора. Очень часто эти устройства являются главным элементом схем блоков питания бытовых электрических приборов. Так как большинство бытовой электроники потребляет постоянный ток, то после понижения напряжения до приемлемого уровня, полученную электрическую синусоиду еще и выпрямляют.

С целью повышения качества электрического питания применяют стабилизирующие и фильтрующие схемы, отсекающие нежелательные искажения. В ряде случаев в бытовой технике используется переменное напряжение, преобразованное понижающим трансформатором, без выпрямления тока.

Для получения пониженного импульсного напряжения существуют модели импульсных трансформаторов. На выходе этих устройств изменяется не только амплитуда колебаний, но и форма кривой.

Разновидности

Производители поставляют на рынок множество различных моделей. Среди них различают конструкции однофазных трансформаторов броневого типа (рис. 2), модели с сердечниками стержневого или тороидального типа (рис. 3).

Рис. 2. Конструкция броневого типаРис. 3. Тороидальный понижающий трансформатор

В трехфазных конструкциях (рис. 4) один из выводов первичной обмотки подключается к фазе, а другие соединены звездой или треугольником. Аналогичным образом соединяются выводы вторичных обмоток. Такие же схемы применяются для соединения обмоток промышленных силовых трансформаторов.

Рис. 4. Трехфазный понижающий трансформатор

Существуют многообмоточные конструкции, имеющие боле двух вторичных обмоток, с которых можно снимать напряжения различной величины. Это удобно для питания устройств, цепи которых требуют нескольких, различающихся по величине напряжений.

Отдельно упомянем конструкции электронных понижающих моделей, набирающие популярность сегодня (см. рис. 5). К классу трансформаторных устройств их можно отнести весьма условно, так как принцип преобразования переменных напряжений кардинально отличается от классической трансформации. В этих электронных устройствах ток сначала выпрямляется, проходя через диодный мост, потом снова преобразуется в переменное напряжение, но уже с другой частотой.

Рис. 5. Электронный понижающий трансформатор

Зависимость частоты от нагрузки и ограниченная мощность являются недостатком трансформаторов электронного типа. Главное их достоинство – экономичность. Они работают только при подключении нагрузки, все остальное время находятся в режиме ожидания. Данное свойство полезно, например, для питания систем светодиодного освещения.

Разновидности по признакам применения:

  • ТСЗИ – трехфазные конструкции в специальном защитном кожухе;
  • OCM – конструкции для систем сигнализации и освещения. Монтируются на дин-рейку;   
  • TTп, TC-180, ЯTП – применяются для бытовых нужд. Рассчитаны на небольшие нагрузки;  
  • OCOB, OCO – модели, применяемые для работы в бытовых сетях.

Технические характеристики

Понижающие трансформаторы характеризуются следующими важными показателями:

  • величиной входного напряжения;
  • коэффициентом трансформации;
  • параметрами выходного тока;
  • мощностью устройства;
  • частотой.

Такие технические характеристики как габариты, тип системы охлаждения, вес устройств учитываются исходя из конкретных условий применения. Основные данные о трансформаторе указываются на корпусе или в паспорте изделия.

Как выбрать?

Критериев выбора может быть несколько, исходя из условий эксплуатации и назначения прибора. Главные же критерии – это параметры выходного тока. Именно от этих параметров зависит стабильность и корректность работы подключаемых электротехнических устройств.

Если мы выбираем понижающий трансформатор для бытовой техники – первичная катушка должна быть рассчитана на сетевое напряжение дома. Для однофазных конструкций это, как правило, 220 В. Трехфазные модели подключаются к сети, напряжением 380 В.

Тип сердечника, его конфигурация не имеет особого значения. Выбор по этому параметру осуществляйте исходя из требований по размеру или предпочтений к форме устройства.

Важно правильно подобрать выходную мощность. Особенное внимание обращайте на то, чтобы мощность нагрузки не превышала возможностей трансформатора. Иначе обмотки будут перегреваться, а если мощности не хватит, то подключаемый электроприбор вообще не будет работать.

Превышать запас мощности также не желательно из-за перерасхода электроэнергии. К тому же, изделие будет иметь большие габариты, соответственно больший вес, а значит и стоимость его будет выше. Однако, если вы планируете подключать к одному трансформатору несколько устройств, тогда запас мощности оправдан.

Если вы планируете использовать трансформатор в качестве переносного источника тока – обратите внимание на модели с защитным кожухом (рис. 7). Среди этих моделей можно встретить изделия с регулируемым выходным напряжением.

Переносные трансформаторы

Для оборудования светодиодного освещения приобретите экономичный электронный трансформатор. Существуют изделия, выдающие на выходе постоянный ток, необходимый для питания светодиодов.

Правильный выбор понижающих устройств обеспечит вам бесперебойную и безопасную эксплуатацию бытовой техники.

Список использованной литературы

  • Кислицын А.Л. «Трансформаторы» 2001
  • Брандина Е.П. «Электрические машины» 2004
  • Кацман М. М. «Электрические машины и трансформаторы.»  1971

Схема подключения понижающего трансформатора 220 24. Разделительный трансформатор в мастерской домашнего электрика

Есть много разных типов электрических преобразователей тока. В бытовых условиях часто используются высоковольтные и низковольтные понижающие трансформаторы напряжения.

Мы представили подробную информацию об этом виде трансформаторных устройств. При необходимости вы также можете изучить фото и видео.

Понижающие трансформаторы и их принцип работы


Трехфазовые и двухфазовые устройства выполняют такие функции:

  1. Электрическую изоляцию. Это является обязательным условием, если у вас повышенный уровень опасности и поражения током.
  2. Распределение тока между потребителями.
  3. Могут использоваться для измерения ампер т вольт.

Обязательно нужно помнить, что для трехфазной сети нужно подбирать двух фазный преобразователь, а для двухфазной – однофазный.


Трансформатор тока ТОГ-110 кВ

Трансформатор 220 24 ватт может использоваться в сети 445 вольт (иногда 385). То есть коэффициент трансформации понижающего трансформатора не изменяется от условий использования. Но нужно помнить, что нельзя применять устройство в цепи с высокими максимальными показаниями, нежели указано в паспорте.


Понижающие силовые трансформаторы обычно состоят из двух или более катушек из изолированного провода. Они намотаны вокруг сердечника, который сделан из железа. Когда напряжение подается на первичную обмотку, то происходит намагничивание железного сердечника. А он в свою очередь индуцирует напряжение в другой катушке.


Технические характеристики

Если вы планируете купить этот трансформатор, тогда вам следует изучить его технические характеристики:

  1. ОСМ. Они нужны для контроля систем сигнализации освещения. Монтировать их можно только в защищенных ящиках. Обязательно нужно учесть, что к ним не должна попадать пыль и влага. Эти трансформаторы нужно установить на din-рейку.
  2. ТСЗИ. Это понижающие трехфазовые трансформаторы. Вмонтированы они в защитном кожухе. Он защищает прибор от внешних агрессивных факторов.
  3. ОСО и ОСОВ. Это приборы сухого класса. Используют их при напряжении сети до 380 кВт.
  4. ТТП, ЯТП, ТС-180-2 ГОСТ 14254 отличается от всего небольшого напряжения, которое образуется на вторичной обмотке. Их используют в бытовых целях. Он очень удобный тем, что его можно установить своими руками.

Это характеристики этого трансформатора. Если их изучить детально, тогда можно понять, что устройство работает качественно. При необходимости можете прочесть про .

Виды трансформаторов

На данный момент можно встретить огромное количество понижающих трансформаторов. К основным видам можно отнести:

  1. Сухие
  2. Масляные

Сухие модели применяют в повседневном использовании для распределения поступающей энергии на клеммы галогеновых ламп. Их преимуществом является то, что они невелики в размерах и обладают высоким классом защиты. Такие трансформаторы часто используют на химических заводах или нефтеперерабатывающих производствах. Схема их работы нечем не отличается от стандартной.

Еще их применяют для бытовых и производственных цепей, для контроля работы галогенных ламп и других приборов.

Обзор цен

Купить ящик с понижающим трансформатором и прибор на 220, 12, 180 можно найти в специализированном магазине. При необходимости вы также можете обратиться на завод к производителю и найти этот товар у него. Ниже мы представили информацию, которая представлена на фото:


Это основные цены, которые представлены на трансформаторы. Если вы желаете получить импортные модели, тогда их стоимость будет значительно выше.

Как видите, на видео представлена основная информация о понижающих трансформаторах. Надеемся, что эта информация будет полезной.

Все обыватели сталкиваются в повседневной жизни с понижающими трансформаторами. К примеру, с трансформатором 220 на 110 вольт или 380/220 В, или с другим понижающим показателем. Они нам необходимы только потому, что многие бытовые приборы могут работать на низком напряжении. Все детали телевизоров работают только под напряжением 12 вольт. Правда, в телевизионном аппарате трансформатор установлен, как встроенный элемент, и делают это на заводе. Но не все знают, что существуют так называемые разделительные устройства. Это трансформатор 220 на 220 вольт. Для чего необходим данный прибор, какие функции на него возложены? Об этом и другом в данной статье.

Устройство распределительного трансформатора

Перед тем как определить, для чего необходим трансформатор данного типа, необходимо разобраться в его конструкции и принципе работы. Итак, начнем с того, что однофазная сеть, которая подает электричество в наши дома и квартиры, это по конструктивным особенностям два провода: один фаза, через нее и поступает электричество, второй – ноль. Если дотронуться до двух проводов одновременно, то произойдет короткое замыкание, соединяющей цепью которой будет сам человек. То есть, через него пройдет ток большой силы, что может привести к летальному исходу.

Так вот в распределительном трансформаторе, как и в любом понижающем, есть две обмотки. Но есть в конструкции прибора одна хитрость – вторичная обмотка (катушка) не имеет заземляющего контура. И если человек дотронется до бытового прибора с оголенной обмоткой или до самих проводов, идущих после трансформатора, то потенциал электричества через человека не пройдет. Получается так, что трансформатор этого типа – это, по сути, подушка безопасности. Но учитывать придется тот момент, что если на вторичной обмотке присутствует потенциал тока, то при соприкосновении одновременно с обмоткой и заземляющим устройством, замыкание произойдет обязательно. Кстати, вот схема распределительного устройства, которое отличается от трансформатора 220 на 110 отсутствием заземления.


Но это не единственная причина, по которой эти приборы используются в быту. Давайте не будем забывать тот факт, что отечественные линии электропередач – это постоянные скачки напряжения, от которых портятся чувствительные детали бытовых приборов. Так вот этот трансформатор предназначается именно для выравнивания выходящего из него напряжения. То есть, электроприбор постоянно будет получать ровно 220 вольт. Вот почему специалисты рекомендуют всю бытовую технику в доме подключать только через трансформатор 220/220 вольт.

К тому же разделительные электрические установки надо обязательно устанавливать во влажных помещениях, и в комнатах, где присутствуют открытые металлические конструкции. Потому что влага и металл – два самых мощных проводника электрического тока. Именно в таких помещениях может произойти короткое замыкание в первую очередь.

Но тут возникает один очень серьезный вопрос. Если трансформатор 220/220 В создает преграды образования утечки потенциала, то, наверное, есть возможность не устанавливать УЗО в систему электрической подачи. Теоретически, так оно и есть, но не стоит рисковать. Ведь потенциал может оказаться на корпусе бытовой техники из-за повреждений изоляции внутри прибора. А от этого может спасти только УЗО.

Понижающие трансформаторы

Итак, с распределительным видом разобрались. Теперь можно переходить к понижающим. Это самая распространенная категория, которая используется в быту. Начнем, как всегда, с конструктивных особенностей и принципа работы.

Устройство (к примеру, трансформатора 220 на 110 вольт) – это две катушки с обмоткой из медной проволоки. На первую катушку подается напряжение из сети (это 220 вольт), выходное напряжение со второй обмотки – 110 вольт. В принципе, это и есть схема работы прибора.

Принцип же действия основан на том, что электрический ток первой катушки создает магнитное поле, оно должно вращаться в определенную сторону. Оно же создает на вторичной катушке точно такое же магнитное поле. Именно второе поле образует на катушке ток. Как же уменьшается величина напряжения? Все дело в количестве витков на вторичной катушке. Чем их меньше, тем меньше напряжение выдается на выходе. Небольшой расчет поможет правильно собрать или подобрать сам трансформатор под необходимую величину напряжения на выходе.

Внимание! Изменение количества витков можно провести в ту или другую сторону. К примеру, повышающий прибор можно собрать, если увеличить число витков на вторичной обмотке, чтобы этот показатель был больше, чем на первичной.

Обратите внимание также на тот факт, что переменный ток, прошедший через трансформатор, будет только переменным. Можно получить и ток постоянного действия, только придется к трансформатору 220/110 В присоединить выпрямитель.

Какие трансформаторы 220/110 вольт предлагают производители сейчас, ведь понятно, что научно-технический прогресс движется вперед. Новые модели – это приборы, в которых отсутствуют катушки и сердечники. Вся их конструктивная электрическая схема основана на микросхемах, резисторах и конденсаторах, отсюда и достоинства электронных образцов.


  • Компактность и небольшая масса.
  • Высокий КПД.
  • При работе не шумит и не греется.
  • Внутри устройства установлены дополнительные приборы, с помощью которых можно регулировать выходное напряжение.
  • Система защиты от короткого замыкания.

То есть, по всем показателям это современный и очень безопасный аппарат.

Критерии выбора

Если разговор идет о трансформаторе 220/110 вольт, то на корпусе прибора должны стоять соответственно эти цифры. Конечно, этими позициями устройство не ограничено, ведь есть и устройства такого типа: 220/36 вольт, 220/24, 220/12. Поэтому подбираем под условия эксплуатации самого технического бытового прибора или типа освещения. Кстати, аппараты 220/36 вольт и на 24 В обычно используются для освещения, сигнализации, видеонаблюдения, 220/12 только для освещения.

Второй критерий выбора – это мощность. Во-первых, определяется суммарная мощность всех потребителей, которые трансформатор будет обеспечивать током. Во-вторых, к полученной величине придется добавить еще 20%. Только таким образом выбирается понижающий прибор по мощности.

Как правильно подключить

В принципе, процесс подключения трансформатора 220/110 В или любого другого не очень сложный. Если это заводской вариант, то производитель клеммы соединения обозначает, так что ошибиться здесь трудно.

  • Входные и выходные клеммы для нулевого контура обозначаются или нулем, или латинской буквой «N».
  • Для фазного контура входная клемма обозначается или латинской буквой «L», или числом 220 (величина входного напряжения). Выходная клемма обозначается той же латинской буквой или числом, соответствующим выходному напряжению (это может быть 220, 110, 36 и так далее).

И последняя рекомендация, которую можно использовать, как предупреждение, это правильная установка и эксплуатация трансформаторов. Место для монтажа должно быть сухим, герметичным, чтобы не просочилась пыль, поэтому под этот прибор обычно монтируют специальный ящик, который навешивается на стены или крепится к полу. И в дополнение – трансформатор должен быть заземлен в обязательном порядке.

Похожие записи:

В процессе хозяйственной деятельности человек применяет понижающие или повышающие трансформаторы. Они обеспечивают оборудование электроэнергией с заданными показателями. Встречаются в продаже модели, обладающие на входе и выходе одинаковым напряжением. Трансформатор 220/220В имеет в своем составе две одинаковые обмотки. Они не соприкасаются между собой. Это обеспечивает повышенный уровень защиты электроники, работающего с ней персонала.

Устройство

Трансформатор промышленный или бытовой 220 на 220 вольт называется распределительным устройством. Его применяют для дома, квартиры. Конструкция имеет две обмотки. Вторичная катушка не имеет заземления. Этот принцип позволяет избежать поражения током при касании обмотки, проводов, идущих от агрегата.

Устройство позволяет минимизировать риск удара током пользователя. Полностью его вероятность не исключается. Если человек одновременно дотронется до подключенной вторичной обмотки и металлического предмета (заземления), произойдет замыкание.

Катушки аппарата имеют дополнительную изоляцию. Они не соприкасаются друг с другом. Это позволяет вторичной катушке работать автономно.

Применение

Разделительный бытовой трансформатор 220/220 В применяется не только для дополнительной защиты от короткого замыкания. Он способен компенсировать скачки напряжения сети, часто встречающиеся в городах, небольших поселках. Агрегат, развязывающий систему, выравнивает входящее напряжение. Это обеспечивает длительную эксплуатацию всех бытовых приборов в доме.

Следует устанавливать преобразователь в помещении, где есть точка запитки электроинструмента, машин и прочего оборудования. Особенно это важно для приборов, осуществляющих операции сверления и резания. При случайном повреждении элементов токопроводящей системы наличие дополнительной защиты позволит избежать опасной ситуации.

Подключение

Подключить аппарат своими руками получится даже у начинающего электрика. Монтаж оборудования предполагает подключать электрические приборы без соединения с заземляющим контуром. Этого не потребуется благодаря возникновению во вторичном заземляющем контуре собственной электрической цепи. Она должна быть изолирована от сети.

Разность потенциалов будет образовываться только между клеммами прибора. Электричество будет протекать по контуру только при подключении к ним. Приведенная схема позволяет при пробое изоляции на корпусе подключенного оборудования избежать травмирования человека.

Чтобы избежать появления потенциала на корпусе различных бытовых приборов, требуется дополнительно включать в схему УЗО. Этот элемент системы позволяет предотвратить поражение электричеством, если человек одновременно коснется металлического (или заземленного) предмета, корпуса с повышенным потенциалом.

Когда правила подключения не выполняются, в аварийной ситуации через тело человека может пройти ток. Даже его величины в 0,1 А, соответствующая лампочке обыкновенного фонарика, способно приводит к остановке сердца. По этой причине требуется обязательно устанавливать УЗО.

Правила безопасности

Применение разделительного агрегата позволяет предотвратить несчастные случаи. При невыполнении правил безопасности, вероятность аварии есть. Чтобы избежать поражения электрическим током при возникновении непредвиденной ситуации, необходимо придерживаться определенных правил:

  • Запрещается дотрагиваться к двум клеммам аппарата на выходе одновременно.
  • Первичная обмотка должна иметь защиту (УЗО). Она работает в составе однофазной цепи.
  • Нельзя заземлять корпус инструмента, машин и прочих агрегатов, если они подключаются к разделительному агрегату.
  • К защитному устройству допускается подключить только один прибор. Если требуется включить в сеть несколько потребителей, придется использовать дополнительное оборудование для контроля изоляции. Техника будет сигнализировать при возникновении нарушений в изоляционных слоях.

Особенности эксплуатации

При работе бытового защитного устройства разделительного типа будет теряться часть энергии. Для разных моделей характерно наличие КПД на уровне 70-85%. Экономить на оплате электроэнергии не получится. Этой особенностью пренебрегают. Безопасность, здоровье пользователей являются важнейшим фактором при принятии решения об установке защитной аппаратуры.

Рекомендуется устанавливать аппаратуру внутри подвальных помещений или кабельных колодцев. Разделительные конструкции обязательно применяют во влажных помещениях, при работе с инструментом I класса безопасности.

Существуют универсальные и специализированные модели. Например, медицинские учреждения устанавливают особые разновидности конструкций. Они обеспечивают стабильную, безопасную работу электрических аппаратов стационарных отделений, операционной.

Чтобы аппаратура работала долго и надежно, ее необходимо устанавливать в герметичном, сухом месте. Внутрь не должна просачиваться пыль и загрязнения. Поэтому перед подключением рекомендуется смонтировать под него ящик. Его вешают на стену или крепят к полу.

Применение трансформатора позволит минимизировать риски удара током. Наличие защитного устройства сети позволит продлить срок эксплуатации электроприборов. Зачастую применение подобных агрегатов крайне необходимо.

Повышающие и понижающие трансформаторы

| Трансформеры

До сих пор мы наблюдали моделирование трансформаторов, в которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, что давало примерно равные уровни напряжения и тока в обеих цепях. Однако равенство напряжения и тока между первичной и вторичной сторонами трансформатора не является нормой для всех трансформаторов.

Если индуктивности двух обмоток не равны, происходит кое-что интересное:

трансформатор
 v1 1 0 ac 10 грех
 rbogus1 1 2 1e-12
 rbogus2 5 0 9e12
 l1 2 0 10000
 l2 3 5 100
 К l1 l2 0.999
 vi1 3 4 ac 0
 rload 4 5 1k
 .ac lin 1 60 60
 .print ac v (2,0) i (v1)
 .print ac v (3,5) i (vi1)
 .конец
 
частота v (2) i (v1)
6.000E + 01 1.000E + 01 9.975E-05 Первичная обмотка

частота v (3,5) i (vi1)
6.000E + 01 9.962E-01 9.962E-04 Вторичная обмотка
 

Обратите внимание, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт по сравнению с 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз больше (0.9962 мА по сравнению с 0,09975 мА).

У нас есть устройство, которое понижает напряжение на в десять раз, а ток на вверх на в десять раз:

Коэффициент трансформации 10: 1 дает отношение первичного напряжения к вторичному напряжению 10: 1 и соотношение первичного тока к вторичному току 1:10.

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы?

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножить или разделить напряжение и ток в цепях переменного тока.Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния реальностью, поскольку напряжение переменного тока может быть «повышено», а ток «понижен» для снижения потерь мощности сопротивления проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками.

На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) уровни напряжения снижаются трансформаторами для более безопасной работы и менее дорогого оборудования.

Трансформатор, который увеличивает напряжение от первичной до вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

Напротив, трансформатор, предназначенный для работы с точностью до наоборот, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз рассмотрим фотографию, показанную в предыдущем разделе:

Поперечное сечение трансформатора с первичной и вторичной обмотками составляет несколько дюймов (приблизительно 10 см).

Это понижающий трансформатор, что подтверждается большим числом витков первичной обмотки и малым числом витков вторичной обмотки.В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную мощность.

Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть изготовлена ​​из провода меньшего сечения.

Обратимость работы трансформатора

Если вам интересно, — это возможно работать с любым из этих типов трансформаторов в обратном направлении (питание вторичной обмотки от источника переменного тока и передача питания первичной обмотке нагрузки) для выполнения противоположной функции: может функционировать повышающий как понижение и виза-верса.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были спроектированы для конкретных рабочих диапазонов напряжения и тока, поэтому, если трансформатор должен использоваться «в обратном направлении», как это должны использоваться в пределах исходных проектных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы они не оказались неэффективными (или чтобы не повредило чрезмерным напряжением или током!).

Этикетки для изготовления трансформаторов
Трансформаторы

часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие — к вторичной.В электроэнергетике, чтобы избежать путаницы, в электроэнергетике используется обозначение «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения низковольтной обмотки.

Следовательно, у простого силового трансформатора будут провода с маркировкой «H 1 », «H 2 », «X 1 » и «X 2 ». Обычно это имеет значение для нумерации проводов (H 1 по сравнению с H 2 и т. Д.), который мы рассмотрим немного позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «скачкообразно меняются» в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вспомнить, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и понять, что трансформаторы не могут производить мощность, а только преобразовывать ее. .

Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем потребляло, нарушило бы закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована.Как и в случае с первым рассмотренным нами примером трансформатора, эффективность передачи энергии от первичной к вторичной стороне устройства очень хорошая.

Практическое значение этого становится более очевидным, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения / тока могло быть достигнуто только за счет использования двигателей / генераторных установок.

Чертеж двигателя / генераторной установки показывает основной принцип: (рисунок ниже)

=

Двигатель-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.

В такой машине двигатель механически соединен с генератором, причем генератор предназначен для выработки требуемых уровней напряжения и тока при скорости вращения двигателя.

Хотя и двигатели, и генераторы являются довольно эффективными устройствами, использование обоих таким образом усугубляет их неэффективность, так что общий КПД находится в диапазоне 90% или меньше. Кроме того, поскольку для двигателей / генераторных установок, очевидно, требуются движущиеся части, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность.

С другой стороны, трансформаторы

способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высоким КПД без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради следует отметить, что электродвигатели / генераторные установки не обязательно были заменены трансформаторами для всех приложений .

Хотя трансформаторы явно превосходят двигатели / генераторные установки для преобразования переменного напряжения и уровня тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую или (сами по себе) преобразовывать постоянный ток в переменный или наоборот.

Электродвигатели / генераторные установки могут выполнять все эти задачи с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механических факторов.

Мотор-генераторные установки также обладают уникальным свойством накопления кинетической энергии: то есть, если подача питания двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора на короткое время. длительность, таким образом изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «сбоев» в основной энергосистеме.

Анализ работы повышающего и понижающего трансформатора

Присмотревшись к числам в анализе SPICE, мы должны увидеть соответствие между коэффициентом трансформации трансформатора и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная катушка индуктивности (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная катушка индуктивности (10000 Гн против 100 Гн), и что измеренный коэффициент понижения напряжения составлял от 10 до 1.

Обмотка с большей индуктивностью будет иметь более высокое напряжение и меньший ток, чем другая.

Поскольку две катушки индуктивности намотаны вокруг одного и того же материала сердечника в трансформаторе (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на индуктивность двух катушек, равны, за исключением количества витков в каждой катушке.

Если мы еще раз посмотрим на нашу формулу индуктивности, мы увидим, что индуктивность пропорциональна квадрату числа витков катушки:

Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности в последней примерной схеме трансформатора SPICE — с отношениями индуктивности 100: 1 — должны иметь отношение витков катушки 10: 1, поскольку 10 в квадрате равняется 100.

Это получается то же соотношение, которое мы нашли между первичным и вторичным напряжениями и токами (10: 1), поэтому мы можем сказать, как правило, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками. .

Понижающий трансформатор: (много витков: несколько витков).

Эффект повышения / понижения передаточных чисел катушки в трансформаторе аналогичен передаточным числам зубчатых колес в механических зубчатых передачах, преобразуя значения скорости и крутящего момента почти таким же образом:

Редуктор крутящего момента понижает крутящий момент, одновременно увеличивая скорость.

Повышающие и понижающие трансформаторы для целей распределения энергии могут быть гигантскими по сравнению с показанными ранее силовыми трансформаторами, причем некоторые блоки имеют высоту дома. На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около двенадцати футов:

Подстанция трансформаторная.

ОБЗОР:

  • Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичной и вторичной обмоток.

  • Трансформатор, предназначенный для увеличения напряжения от первичной до вторичной, называется повышающим трансформатором . Трансформатор, предназначенный для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется понижающим трансформатором .
  • Коэффициент трансформации трансформатора будет равен квадратному корню из отношения его первичной индуктивности к вторичной индуктивности (L).

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Все, что нужно знать о понижающем трансформаторе

Трансформатор — это устройство, которое способствует изменению напряжения в электронной цепи переменного тока.Они используются во многих электрических и электронных устройствах. Эти трансформаторы различаются по конструкции и принципу действия. Существует два очень общих типа трансформаторов: повышающие и понижающие трансформаторы. Из этих двух типов понижающие трансформаторы — одни из самых популярных. Итак, что такое понижающий трансформатор напряжения? Этот пост познакомит вас с этим трансформатором и принципами его работы.

Понижающий трансформатор напряжения Обсуждается в Бриф

Это просто устройство, которое понижает или понижает входное напряжение на заданный коэффициент, так что вторичное напряжение становится ниже первичного.Это важно в случае распределения электроэнергии, когда напряжение от электростанции подается на подключенные электрические станции и сеть. Понижающий трансформатор работает синхронно с системой распределения электроэнергии, принимая гораздо более высокое напряжение электростанции и понижая его до напряжений, которые могут использоваться во всех видах электрических устройств. Снижение уровней напряжения важно при распределении энергии, поставляемой электростанциями и распределяемой между конечными пользователями.

Как работает Понижающий трансформатор напряжения работает?

В первую очередь понижающий трансформатор работает по основному принципу электромагнитной индукции. Согласно первому закону электромагнитной индукции Фарадея, проводник, помещенный в изменяющееся электромагнитное поле, будет испытывать индуцированный ток в зависимости от скорости изменения потока. Поскольку трансформатор состоит из двух катушек, первичной и вторичной обмоток, они имеют высокую взаимную индукцию и общее магнитное поле.Таким образом, первичная обмотка может индуцировать ток во вторичной обмотке.

Что включает в себя понижающий трансформатор напряжения?

Понижающий трансформатор напряжения состоит из первичной и вторичной обмоток и магнитопровода. Первичная обмотка имеет большее количество обмоток, чем вторичная обмотка. Эти катушки в основном изготавливаются из медных или алюминиевых проводников. Вот несколько советов, которые вы должны учитывать:

  • Первичная обмотка подключена к первичному напряжению, а вторичная обмотка — к нагрузке, которая потребляет результирующее пониженное напряжение / ток.
  • Приложенное переменное напряжение дает толчок первичной обмотке. Переменный ток в первичной обмотке индуцирует поток в магнитопроводе, вокруг которого наматывается первичная обмотка.
  • Общий переменный магнитный поток, который теперь также проходит через центр вторичной обмотки, теперь индуцирует ток в проводе вторичной обмотки.
  • Уровень напряжения вторичной обмотки зависит от количества обмоток, через которые проходит магнитный поток. Число витков первичной обмотки и число витков вторичной обмотки дают результирующее соотношение витков, при котором напряжение понижается.
  • Мы знаем, что ток прямо пропорционален напряжению. Таким образом, ток во вторичной катушке обычно выше из-за более низкого напряжения (при том же уровне мощности). Это означает, что ток в первичной обмотке обычно меньше.

Трансформаторы широко используются в производстве, передаче и распределении электроэнергии. Кроме того, они используются для обеспечения гальванической развязки в таких устройствах, как дверной звонок, в целях безопасности. Они также помогают управлять двигателем в различных электрических и электронных приборах.

Custom Coils — известный производитель трансформаторов мирового класса всех типов. Компания предлагает понижающие трансформаторы напряжения в различных конфигурациях, чтобы помочь вам удовлетворить ваши требования.

Все, что вам нужно знать о понижающем трансформаторе, последнее изменение: 21 августа 2020 г., автор: gt stepp

О gt stepp

GT Stepp — инженер-электрик с более чем 20-летним опытом работы, опытный в исследованиях, оценке, тестирование и поддержка различных технологий.Посвящен успеху; включая сильные аналитические, организационные и технические навыки. В настоящее время работает менеджером по продажам и операциям в Custom Coils, разрабатывая стратегии продаж и маркетинга, которые увеличивают продажи, чтобы сделать Custom Coils более узнаваемыми и уважаемыми на рынке.

Что такое понижающий трансформатор?

Загрузите эту статью в формате PDF.

Трансформаторы — это статические электрические устройства без движущихся частей, преобразующие электрическую мощность из одного значения напряжения и тока в другое.Частота электрического тока остается постоянной.

Трансформаторы классифицируются по функциям: повышающие или понижающие. Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение входящего тока, а понижающие трансформаторы уменьшают напряжение входящего тока. Входящее напряжение называется первичным напряжением, а исходящий поток — вторичным.

Обычно повышающие трансформаторы располагаются на электростанциях, повышая напряжение, поступающее от электростанции в распределительные сети дальнего следования.Понижающие трансформаторы, с другой стороны, уменьшают напряжение потоков мощности, получаемых на уровне местного распределения. Поток на большие расстояния сначала понижается до уровня, приемлемого для местного распределения, а затем снова понижается в каждом потребительском узле (жилых домах и офисах).

Необходимость трансформаторов

При передаче мощности как на большие, так и на короткие расстояния в системе возникают внутренние потери. Эти потери больше, когда ток выше (при более низком напряжении), чем при низком токе.По этой причине для передачи на большие расстояния необходимо, чтобы у электричества было высокое напряжение и низкий ток. Однако высокое напряжение небезопасно для потребителей и не подходит для большинства электроприборов. Потребительские электроприборы обычно рассчитаны на напряжение 220 В.

Трансформаторы преобразуют электроэнергию между высоковольтным малотоком, необходимым для распределения на большие расстояния, и низковольтным, сильным током, необходимым для использования потребителями.

Кроме того, линии электропередачи обычно изготавливаются из меди, чтобы минимизировать потери, связанные с передачей.Медь имеет самое низкое электрическое сопротивление из всех проводящих материалов.

Применение понижающего трансформатора

Электростанции вырабатывают электроэнергию с напряжением 20 кВ, которое затем повышается до 440 кВ для распределения на большие расстояния. При приеме на местной распределительной станции напряжение понижается до 11 кВ с помощью понижающего трансформатора. Отсюда для распределения отдельным потребителям другой понижающий трансформатор снижает напряжение до стандартных 220 В, пригодных для использования потребителями.

Бытовое напряжение в большинстве районов составляет 220 В. Однако бытовые розетки работают от 110 или 120 В в США и соседних странах. Подключение устройства 220 В к розетке 110 В может привести к повреждению устройства. К счастью, недорогие адаптеры (рис. 1) легко доступны для полного решения проблемы. В большинстве магазинов электроники они продаются менее чем за 20 долларов. Многие из этих устройств европейского производства прямо заявляют, что их можно использовать в Соединенных Штатах.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5f46b1c84649410c738b45e1» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «1.Это фотография типичного преобразователя адаптера повышающего трансформатора, который работает от 110 до 220 В. «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020 /08/Fig_1_Step_up_transformer.5f46b1c856b0d.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» 1. Это фотография типичного переходного преобразователя повышающего трансформатора, который работает от 110 до 220 В. «]}%

Работа трансформатора

Трансформаторы работают по принципу взаимной индукции.Изменяющееся магнитное поле в одном витке провода индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседнем витке провода, индуктивно связанном с первым. Проще говоря, трансформатор состоит из двух катушек с проволокой с высокой взаимной индуктивностью. Эти катушки электрически разделены, в то время как они имеют общую магнитную цепь (рис. 2).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5f46b18b46494130748b45c0» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «2 2. Понижающий трансформатор имеет больше первичных обмоток, чем вторичная.»data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/08/Fig_2_Step_Down_Transformer.5f46b18a417c8.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed- caption = «2. Понижающий трансформатор имеет больше первичных обмоток, чем вторичная. «]}%

Для понижающего трансформатора вторая катушка имеет меньше обмоток, чем первая, что позволяет снизить напряжение в выходных электрических цепях. поток

Первичная обмотка, которая представляет собой первый набор катушек, подключается к источнику переменного напряжения или притоку первичного напряжения.Вторичная обмотка подключается к нагрузке или вторичному выходу напряжения, распределяя электрическую мощность от трансформатора.

Переменный ток, протекающий при первичном напряжении, создает переменный магнитный поток. Это индуцирует аналогичный ток во вторичной катушке, создавая вторичное напряжение. Здесь уменьшенное количество обмоток вторичной катушки эффективно снижает результирующее напряжение, следовательно, «понижая» напряжение до более низкого значения при сохранении постоянной частоты.

Обратите внимание, что при уменьшении напряжения ток увеличивается, чтобы частота оставалась постоянной. По этой причине вторичная обмотка понижающих трансформаторов обычно имеет провод большего сечения для вторичной обмотки, чем для первичной обмотки. Поскольку ток первичного напряжения низкий, для подключения первичной катушки не требуется слишком толстый провод. И наоборот, повышенный ток, протекающий через вторичную катушку, требует увеличения толщины провода. Если провод во вторичной катушке слишком тонкий, он плавится из-за резистивного накопления тепла, вызывая катастрофический отказ.

Изменение направления потока

В обратном направлении можно использовать как повышающие, так и понижающие трансформаторы. Путем переключения притока и оттока направление электрического потока меняется на противоположное. Таким образом, повышающий трансформатор может выполнять функцию понижающего трансформатора и наоборот.

Производственные соображения

Трансформаторы — дорогой, но важный элемент цепочки поставок электроэнергии. Для приобретения трансформаторов требуются большие капитальные затраты, и ожидается, что они будут работать в течение всего прогнозируемого срока службы.В действительности, однако, эти трансформаторы обычно выходят из строя примерно на половине ожидаемого срока службы. Неправильно отремонтированные обмотки, переключатели ответвлений и вводы часто являются первопричиной.

Однако виноваты не только неадекватные планы обслуживания. Трансформаторы часто не соответствуют предполагаемым условиям использования, что создает ненужную нагрузку на устройство после его использования. Несмотря на то, что трансформаторы полностью статичны и не имеют движущихся частей, сила тока, протекающего через катушки с проволокой, вызывает износ самих катушек.То же самое и с переключателями ответвлений и втулками. Со временем целостность этих материалов нарушается, что приводит к легкому или катастрофическому отказу.

Чтобы предотвратить этот преждевременный выход из строя, трансформаторы следует выбирать с осторожностью. После установки следует также осторожно выполнять ввод в эксплуатацию. Условия эксплуатации должны тщательно контролироваться, а планы технического обслуживания должны выполняться регулярно и тщательно. При наличии этих положений трансформаторы, вероятно, будут обеспечивать оптимальную производительность в течение всего прогнозируемого срока службы.

Сердечник

Кроме того, будьте осторожны при выборе марки материала, используемого для сердечника трансформатора. Хотя материал более высокого качества, как правило, дороже, он обычно приводит к более длительному ожидаемому сроку службы. Подберите сорт материала в соответствии с нормальными условиями использования и желаемым сроком службы трансформатора.

Обмотки

Тщательно выбирайте тип металла, который используется в обмотках трансформатора.Здесь цель состоит в том, чтобы минимизировать сопротивление проводов при максимальном увеличении электрической проводимости. В этом случае лучше всего подходит медь, хотя она обычно дороже алюминия, который является альтернативой.

В долгосрочной перспективе медь, как правило, является наиболее экономичным вариантом, поскольку она обеспечивает меньшее сопротивление электрическому току, чем альтернативные материалы. Это уменьшенное сопротивление приводит к меньшим потерям электроэнергии, повышая долговременную эффективность оборудования.Дополнительным преимуществом является снижение тепловыделения в системе, поскольку при использовании альтернативных материалов из-за электрического сопротивления выделяется тепло.

Важно понимать физическое расположение катушек. Такое расположение должно соответствовать ожидаемым условиям эксплуатации.

Изоляция

Изоляция имеет решающее значение для правильного функционирования трансформатора, а также для безопасности персонала на месте. Совместите это с ожидаемыми условиями эксплуатации, обеспечив оптимальный выбор изоляционного материала и конфигурации.

Заключение

Трансформаторы необходимы для эффективного функционирования национальной энергосистемы. Эти устройства позволяют преобразовывать электрическую мощность в правильное соотношение напряжения к току как для передачи на большие расстояния, так и для местного распределения. Из-за их стоимости трансформатор следует выбирать с осторожностью. Правильная эксплуатация и надлежащее обслуживание продлевают ожидаемый срок службы трансформаторного блока.

Киран Давэр — младший инженер-электрик в Nicore India Pvt.Ltd.

Понижающий трансформатор — принцип работы, уравнения, типы, преимущества и недостатки

Понижающий трансформатор снижает напряжение и, следовательно, используется почти во всех бытовых электроприборах. Наша сегодняшняя электроника сильно зависит от этого. В этом посте мы постараемся разобраться, что это такое, принцип его работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки.

Что такое понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — это устройство, которое преобразует высокое первичное напряжение в низкое вторичное напряжение.В понижающем трансформаторе первичная обмотка катушки имеет больше витков, чем вторичная обмотка. На рисунке 1 ниже показано изображение обмотки типичного понижающего трансформатора.

Рис. 1: Изображение обмоток понижающего трансформатора

Принцип работы понижающего трансформатора

Трансформатор работает по принципу «закона Фарадея электромагнитной индукции». Взаимная индукция между обмотками отвечает за передачу сигнала в трансформаторе.

Закон Фарадея гласит, что «когда магнитный поток, связывающий цепь, изменяется, в цепи индуцируется электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения магнитной связи».

ЭДС (электродвижущая сила), индуцированная между двумя обмотками, определяется количеством витков в первичной и вторичной обмотках соответственно. Это отношение называется передаточным числом .

Возможность снижения напряжения понижающих трансформаторов зависит от соотношения витков первичной и вторичной обмоток.Поскольку количество обмоток во вторичной обмотке меньше по сравнению с количеством обмоток в первичной обмотке, количество магнитной связи со вторичной обмоткой трансформатора также будет меньше по сравнению с первичной обмоткой.

Соответственно, наведенная ЭДС во вторичной обмотке будет меньше. Из-за этого напряжение на вторичной обмотке снижается по сравнению с первичной обмоткой

Уравнение понижающего трансформатора

Формула, используемая для расчета понижающего трансформатора:

, где

  • Ns = количество витков во вторичной обмотке
  • Np = количество витков первичной обмотки
  • Vs = напряжение вторичной обмотки
  • Vp = напряжение первичной обмотки

Число витков вторичной обмотки всегда должно быть меньше числа витков первичной обмотки трансформатора i.e Np > Ns для работы трансформатора в качестве «понижающего трансформатора».

Поскольку количество витков во вторичной обмотке будет меньше, общая наведенная ЭДС будет и, следовательно, выходное напряжение во вторичной обмотке также будет меньше, чем входное напряжение первичной обмотки.

Давайте разберемся, рассмотрев ситуацию с понижающим трансформатором, в котором количество витков вторичной обмотки [Ns] равно 250, число витков первичной обмотки [Np] составляет 5000, а входное напряжение [Vp] составляет 240. Затем напряжение на вторичной обмотке [Vs] можно рассчитать по формуле:

Купить перестроив уравнение, получим:

Следовательно, напряжение на вторичной обмотке трансформатора составляет 12 В, что меньше, чем на первичной обмотке.Таким образом, трансформатор называется понижающим трансформатором.

Типы понижающих трансформаторов

Понижающие трансформаторы

можно разделить на три категории на основе ответвлений во вторичной обмотке. Это:

  • Однофазный понижающий трансформатор
  • Понижающий понижающий трансформатор с центральным ответвлением
  • Многоступенчатый понижающий трансформатор

Однофазный понижающий трансформатор

Используется для понижения номинальных значений тока и входного напряжения, дает низкое значение выходное напряжение и ток.

Ex: 12 В перем. Тока.

Рис. 2 — Символ и физический вид однофазного понижающего трансформатора

Понижающий понижающий трансформатор с центральным ответвлением

Понижающие трансформаторы этого типа будут иметь одну первичную обмотку и центральное разделение вторичной обмотки. по которому он дает выходное напряжение с центральной пинтой.

Пример: 12в-0-12в.

Рис. 3 — Символ и физический вид понижающего трансформатора с центральным отводом

Многоканальный понижающий трансформатор

Этот тип понижающих трансформаторов имеет несколько ответвлений во вторичной обмотке.Множественные отводы используются для получения желаемого переменного выхода с вторичными обмотками.

Пример: 0-12 В, 0-18 В.

Рис. 4 — Символ и физический вид многозадачного понижающего трансформатора

Применения понижающего трансформатора

Различные применения понижающего трансформатора включают:

  • В основных адаптерах и зарядных устройствах для сотовых телефонов, стереосистемы и проигрыватели компакт-дисков
  • Для понижения уровня напряжения в линии передачи
  • В сварочных аппаратах путем снижения напряжения и увеличения тока.
  • В телевизорах, стабилизаторах напряжения, инверторах и т. Д.

Преимущества понижающего трансформатора

Преимущества понижающего трансформатора следующие:

  • Полезно для понижения напряжения, что упрощает и удешевляет передачу энергии
  • КПД более 99%
  • Обеспечивает различные требования к напряжению
  • Низкая стоимость
  • Высокая надежность
  • Высокая долговечность

Недостатки понижающего трансформатора

Недостатки понижающего трансформатора следующие:

  • Требуется количество отказов при техническом обслуживании, которые могут повредить трансформатор
  • Неустойчивость затрат на сырье
  • Устранение неисправности требует больше времени

Роль понижающего трансформатора в передаче напряжения

Рис.5 — Цепь распределения напряжения с использованием трансформатора

На электростанциях электричество переменного тока генерируется при почти низком пиковом напряжении около 440 В. Обычный конечный пользователь использует напряжение от 220 В до 240 В для дома и бизнеса. Сгенерированное выходное напряжение электростанции передается на повышающий трансформатор, который увеличивает его пиковое напряжение с нескольких сотен вольт до нескольких киловольт.

Выход повышающего трансформатора подается на линию передачи высокого напряжения, которая транспортирует мощность / электричество на большие расстояния.Это сделано для уменьшения падения напряжения. Как только эта мощность достигает точки потребления / конечной подстанции, с помощью понижающего трансформатора она снижается до желаемого значения, то есть 220-240 В.

  Также читают:
  Однопереходный транзистор (UJT) - конструкция, работа, характеристики и применение
Технология сотовой сети для телефонов 5G - рабочая архитектура, характеристики, преимущества и недостатки 

Megha — это MTech, созданный для разработки СБИС и встроенных систем.У нее есть опыт проектирования ПЛИС и бывший доцент инженерного колледжа KSIT, Бангалор. Она — автор, редактор и партнер Electricalfundablog.

Понижающий трансформатор: определение, схема и принцип работы

Что такое понижающий трансформатор?

Понижающий трансформатор — это тип трансформатора, который преобразует высокое напряжение (HV) и низкий ток с первичной стороны трансформатора в низкое напряжение (LV) и высокое значение тока на вторичной стороне трансформатора. .Обратное явление известно как повышающий трансформатор.

Трансформатор — это тип статического электрического оборудования, которое преобразует электрическую энергию (от первичной обмотки) в магнитную энергию (в магнитном сердечнике трансформатора) и снова в электрическую энергию (на вторичной стороне трансформатора). Понижающий трансформатор находит широкое применение в электрических системах и линиях передачи.

Что касается рабочего напряжения, применение повышающего трансформатора можно условно разделить на две группы: низковольтные (напряжения до 1 кВ) и высоковольтные приложения (напряжения выше 1 кВ).

Точно так же, как трансформаторы могут понижать напряжение — переходя от более высокого напряжения первичной стороны к более низкому напряжению вторичной стороны — они также могут повышать напряжение, переходя от более низкого напряжения первичной стороны к более высокому напряжению вторичной стороны. Они известны как повышающие трансформаторы.

Коэффициент трансформации трансформатора (n) для понижающего трансформатора приблизительно пропорционален соотношению напряжений:

Где V P, S — напряжения, а N P, S — номера витков на первичной обмотке. (LV) и вторичная (HV) стороны соответственно.Первичная сторона понижающего трансформатора (сторона ВН) имеет большее количество витков, чем вторичная сторона (сторона НН).

Это означает, что энергия перетекает от ВН к стороне НН. Напряжение понижается от первичного (входное) до вторичного (выходное) .

Это уравнение можно преобразовать в формулу для выходного напряжения (т.е. вторичного напряжения). Это иногда называют формулой понижающего трансформатора :

Калькулятор трансформатора может помочь вам легко рассчитать коэффициент трансформации трансформатора и определить, является ли устройство понижающим или повышающим трансформатором.

Первое низковольтное приложение относится к трансформаторам в электронных устройствах. Для питания электронных схем требуется низкое значение напряжения (например, 5 В, в настоящее время даже более низкие значения).

Понижающий трансформатор используется для обеспечения этого низкого значения напряжения, которое подходит для питания электроники. Он преобразует домашнее напряжение (230/120 В) из первичного в низкое напряжение на вторичной стороне, которое используется для питания электроники.

Если электронные устройства рассчитаны на более высокую номинальную мощность, используются трансформаторы с высокой рабочей частотой (кГц-с).Трансформаторы с более высоким значением номинальной мощности и номинальной частотой 50/60 Гц будут слишком большими и тяжелыми. Также в повседневно используемых зарядных устройствах для аккумуляторов используется понижающий трансформатор.

Применения понижающего трансформатора

Понижающие трансформаторы выполняют очень важную функцию в энергосистеме. Они понижают уровень напряжения и адаптируют его к потребителям энергии. Это выполняется в несколько этапов, описанных ниже:

Понижающий трансформатор

: работа, применение и номинальные характеристики

Трансформатор представляет собой статическое устройство без движущихся частей, которое преобразует электрическую мощность из одной цепи в другую с изменениями напряжения и тока и без изменения частоты.Существует два типа трансформаторов, классифицируемых по функциям: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор.

Повышающий трансформатор — это устройство, которое преобразует низкое первичное напряжение в высокое вторичное, то есть увеличивает входное напряжение. С другой стороны, понижающий трансформатор понижает входное напряжение, то есть вторичное напряжение меньше первичного.

На следующих изображениях показана простая демонстрация использования трансформаторов (повышающих и понижающих трансформаторов) в типичной системе передачи.

Применение понижающего трансформатора в реальном времени

Напряжение на электростанции или генерирующей станции составляет около 20 кВ. Для передачи этого напряжения на большие расстояния его повышают до 440 кВ с помощью повышающего трансформатора. Это напряжение с повышенными уровнями затем передается на распределительную станцию.

На распределительной станции напряжение 440 кВ снижается до 11 кВ с помощью понижающего трансформатора. Затем напряжение с пониженным уровнем готовится к использованию потребителем.

Прежде чем перейти к деталям понижающего трансформатора, мы сначала рассмотрим принцип работы трансформатора в целом.

Также прочтите Введение в трансформаторы

Принцип работы трансформатора

Электрический трансформатор работает по принципу взаимной индукции, согласно которому равномерное изменение тока в одной катушке вызывает ЭДС в другой. катушка, которая индуктивно связана с первой катушкой.

В основном трансформатор состоит из двух катушек с высокой взаимной индуктивностью, которые электрически разделены, но имеют общую магнитную цепь. На следующем изображении показана основная конструкция трансформатора.

Как работает трансформатор?

Первый набор катушек, который называется первичной катушкой или первичной обмоткой, подключен к источнику переменного напряжения, называемому первичным напряжением.

Другая катушка, которая называется вторичной катушкой или вторичной обмоткой, подключена к нагрузке, и нагрузка потребляет результирующее переменное напряжение (повышенное или пониженное напряжение).

Переменное напряжение на входе возбуждает первичную обмотку, переменный ток циркулирует по обмотке. Переменный ток приведет к появлению переменного магнитного потока, который проходит через железный магнитопровод и завершает свой путь.

Поскольку вторичная обмотка также связана с переменным магнитным потоком, согласно закону Фарадея, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС. Сила напряжения на вторичной обмотке зависит от количества обмоток, через которые проходит поток.

Таким образом, без электрического контакта переменное напряжение в первичной обмотке передается на вторичную обмотку.

ПРИМЕЧАНИЕ : В зависимости от конструкции трансформатора, напряжение на вторичной обмотке трансформатора может быть равным, выше или ниже, чем на первичной обмотке трансформатора, но период времени напряжения, т.е. его частота, будет не изменить.

Связь между напряжением и витками

Пусть N P будет числом витков катушки в первичной обмотке, а N S будет числом витков катушки во вторичной обмотке.

Если переменное напряжение на первичной стороне трансформатора составляет V P , а переменное напряжение на вторичной стороне трансформатора составляет V S , то соотношение между напряжениями на первичной и вторичной обмотках и количеством витков катушка в первичной и вторичной обмотках выглядит следующим образом.

В P / В S = N P / N S

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — это тип трансформатора, который преобразует высокое напряжение на первичной стороне в низкое напряжение на вторичной стороне.

Если говорить об обмотках катушки, первичная обмотка понижающего трансформатора имеет больше витков, чем вторичная обмотка. На следующем изображении показан типичный понижающий трансформатор.

Пример понижающего трансформатора

Например, рассмотрим следующую ситуацию. Количество витков в первичной обмотке трансформатора составляет 3000, а во вторичной обмотке — 150. Если переменное напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет 240 В, то напряжение на вторичной обмотке трансформатора можно рассчитать по следующей формуле: уравнение.

V P / V S = N P / N S

Здесь N P — витки первичной обмотки = 30000

N S — витки вторичной обмотки = 150

В P — напряжение на первичной обмотке трансформатора = 240 В

В S — напряжение на вторичной обмотке трансформатора =?

Используя приведенное выше уравнение, V S = (V P * N S ) / N P = 240 * 150/3000 = 12 В

Следовательно, напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно 12 В, что меньше, чем у первичной обмотки.Следовательно, трансформатор в этой теме — понижающий трансформатор.

Прочтите этот интересный пост на ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Мощность понижающего трансформатора

Мощность в трансформаторе измеряется как произведение напряжения и тока. Мощность трансформатора измеряется в вольт-амперах ВА (или киловольт-амперах кВА для больших трансформаторов).

В идеале мощность в любом трансформаторе постоянна, т.е. мощность, доступная на вторичной обмотке трансформатора, такая же, как мощность на первичной обмотке трансформатора.

Это применимо даже к понижающему трансформатору. Но поскольку напряжение на вторичной обмотке понижающего трансформатора меньше, чем на первичной обмотке, ток на вторичной обмотке будет увеличиваться, чтобы сбалансировать общую мощность трансформатора.

Соотношение тока и напряжения в понижающем трансформаторе

Теперь посмотрим, как это работает. Пусть V P будет напряжением на первичной обмотке, I P будет током на первичной обмотке и P P будет мощностью на первичной стороне трансформатора.

Мы знаем, что мощность можно рассчитать, просто умножив напряжение и ток. Следовательно, мощность на первичной стороне трансформатора равна

P P = V P * I P

Аналогично, пусть V S будет напряжением на вторичной обмотке, I S — это ток на вторичной обмотке, а P S — мощность на вторичной обмотке трансформатора.

Мощность на вторичной обмотке трансформатора равна

P S = V S * I S

Поскольку мощность в трансформаторе постоянна, P P = P S .

Это означает, что V P * I P = V S * I S

Поскольку V S меньше, чем V P в понижающем трансформаторе, I S должно быть больше I P . Следовательно, выходное напряжение в понижающем трансформаторе меньше, чем у первичного напряжения, а выходной ток больше, чем входной ток.

Исходя из приведенного выше анализа, мы можем определить понижающий трансформатор как устройство, которое преобразует переменный источник высокого напряжения и низкого тока в переменный источник низкого напряжения и высокого тока.

ПРИМЕЧАНИЕ : Приведенный выше расчет мощности предназначен для идеального трансформатора без потерь. Фактически, это будут потери в виде потерь в стали и потерь в меди, которые следует учитывать (даже если потери небольшие).

Где используется понижающий трансформатор?

  • Все уличные трансформаторы, которые мы видим возле своих домов, — это понижающие трансформаторы. Они берут переменное напряжение 11 кВ на первичной обмотке и преобразуют его в 230 В для распределения по нашим домам.
  • До широкого использования импульсных источников питания почти все настенные низковольтные адаптеры использовали понижающие трансформаторы.

Что такое повышающий и понижающий трансформаторы? Определение и приложения

Повышающий трансформатор

Трансформатор, в котором выходное (вторичное) напряжение больше, чем его входное (первичное) напряжение, называется повышающим трансформатором. Повышающий трансформатор снижает выходной ток для поддержания одинаковой входной и выходной мощности системы.

Считается повышающим трансформатором, показанным на рисунке ниже. E 1 и E 2 — это напряжения, а T 1 и T 2 — количество витков на первичной и вторичной обмотке трансформатора.

Число витков на вторичной обмотке трансформатора больше, чем на первичной, т. Е. T 2 > T 1 . Таким образом, отношение витков напряжения повышающего трансформатора составляет 1: 2. Первичная обмотка повышающего трансформатора сделана из толстой изолированной медной проволоки, поскольку через нее протекает ток небольшой величины.

Применения — Повышающий трансформатор используется в линиях передачи для преобразования высокого напряжения, производимого генератором переменного тока. Потери мощности в линии передачи прямо пропорциональны квадрату тока, протекающего через нее.

Мощность = I 2 R

Выходной ток повышающего трансформатора меньше, поэтому он используется для уменьшения потерь мощности. Повышающий трансформатор также используется для запуска электродвигателя, в микроволновой печи, рентгеновских аппаратах и ​​т. Д.

Понижающий трансформатор

Трансформатор, в котором выходное (вторичное) напряжение меньше входного (первичного) напряжения, называется понижающим трансформатором. Число витков на первичной обмотке трансформатора больше, чем число витков на вторичной обмотке трансформатора, то есть T 2 1 . Понижающий трансформатор показан на рисунке ниже.

Коэффициент передачи напряжения понижающего трансформатора составляет 2: 1. Коэффициент трансформации напряжения определяет величину преобразования напряжения от первичной до вторичной обмоток трансформатора.

Понижающий трансформатор состоит из двух или более катушек, намотанных на железный сердечник трансформатора. Он работает по принципу магнитной индукции между катушками. Напряжение, приложенное к первичной обмотке катушки, намагничивает железный сердечник, который индуцирует вторичные обмотки трансформатора.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.