Може би някой смята, че трансформаторът е нещо средно между трансформатор и терминатор. Тази статия има за цел да унищожи подобни идеи.

Трансформаторът е статично електромагнитно устройство, предназначено да преобразува променлив електрически ток с едно напрежение и определена честота в електрически ток с друго напрежение и същата честота.

Работата на всеки трансформатор се основава на явлението, открито от Фарадей.

Предназначение на трансформаторите

Различни видове трансформатори се използват в почти всички вериги за захранване на електрически устройства и при пренос на електричество на големи разстояния.

Електрическите централи произвеждат ток с относително ниско напрежение - 220 , 380 , 660 B. Трансформатори, повишаващи напрежението до стойности от поръчката хиляди киловолта, правят възможно значително намаляване на загубите при пренос на електроенергия на дълги разстояния и в същото време намаляват площта на напречното сечение на проводниците на електропреносната линия.

Непосредствено преди да достигне потребителя (например обикновен домашен контакт), токът преминава през понижаващ трансформатор. Така получаваме това, с което сме свикнали 220 волт.

Най-често срещаният тип трансформатори е силови трансформатори . Те са предназначени за преобразуване на напрежение в електрически вериги. В допълнение към силови трансформатори, различни електронни устройства използват:

• импулсни трансформатори;
• силови трансформатори;
• токови трансформатори.

Принцип на работа на трансформатора

Трансформаторите биват еднофазни и многофазни, с една, две или повече намотки. Нека разгледаме схемата и принципа на работа на трансформатора, използвайки примера на прост еднофазен трансформатор.

От какво се състои трансформаторът? В най-простия случай от един метал сърцевина и две намотки . Намотките не са електрически свързани една с друга и представляват изолирани проводници.

Една намотка (наречена първичен ) е свързан към източник на променлив ток. Втората намотка, наречена втори , се свързва към крайния консуматор на ток.

Когато трансформаторът е свързан към източник на променлив ток, има поток в завоите на неговата първична намотка. променлив токразмер I1 . Това създава магнитен поток Е , който прониква в двете намотки и индуцира ЕМП в тях.

Случва се вторичната намотка да не е под товар. Този режим на работа на трансформатора се нарича режим празен ход. Съответно, ако вторичната намотка е свързана към който и да е потребител, през нея протича ток I2 , възникващи под въздействието на ЕМП.

Големината на ЕМП, възникваща в намотките, директно зависи от броя на завъртанията на всяка намотка. Съотношението на ЕМП, индуцирано в първичната и вторичната намотка, се нарича коефициент на трансформация и е равно на отношението на броя на завъртанията на съответните намотки.

Избирайки броя на завъртанията на намотките, можете да увеличите или намалите напрежението на текущия консуматор от вторичната намотка.

Идеален трансформатор

Идеален трансформатор е трансформатор, в който няма загуби на енергия. В такъв трансформатор текущата енергия в първичната намотка се преобразува напълно първо в енергия магнитно поле, а след това - в енергията на вторичната намотка.

Разбира се, такъв трансформатор не съществува в природата. Въпреки това, в случай, че топлинните загуби могат да бъдат пренебрегнати, е удобно да се използва формулата за идеален трансформатор в изчисленията, според която токовите мощности в първичната и вторичната намотка са равни.

Между другото! За нашите читатели вече има 10% отстъпка от

Загуби на енергия в трансформатора

Ефективността на трансформаторите е доста висока. Въпреки това, в намотката и сърцевината възникват загуби на енергия, което води до повишаване на температурата по време на работа на трансформатора. За трансформаторите не голяма мощТова не представлява проблем и цялата топлина се губи в околната среда - използва се естествено въздушно охлаждане. Такива трансформатори се наричат ​​сухи.

При по-мощните трансформатори въздушното охлаждане не е достатъчно, а се използва маслено. В този случай трансформаторът се поставя в резервоар с минерално масло, през който топлината се пренася към стените на резервоара и се разсейва в околната среда. В трансформаторите с висока мощност се използват допълнително изпускателни тръби - ако маслото кипи, получените газове се нуждаят от изход.

Разбира се, трансформаторите не са толкова прости, колкото може да изглеждат на пръв поглед - в края на краищата разгледахме накратко принципа на работа на трансформатора. Тест по електротехника с проблеми при изчисляване на трансформатор може внезапно да се превърне в истински проблем. винаги готов да помогне при решаването на всякакви проблеми с обучението ви! Свържете се с Zaochnik и научете лесно!

Обикновените промишлени, използвани за отчитане на продуктите и суровините, са стокови, автомобилни, вагонни, тролейбусни и др. Технологичните се използват за претегляне на продуктите по време на производството в технологично непрекъснати и периодични процеси. Лабораторните тестове се използват за определяне на съдържанието на влага в материалите и полуфабрикатите, провеждане на физико-химичен анализ на суровини и други цели. Има технически, примерни, аналитични и микроаналитични.

Те могат да бъдат разделени на няколко типа в зависимост от физическите явления, на които се основава принципът на тяхното действие. Най-често срещаните устройства са магнитоелектрични, електромагнитни, електродинамични, феродинамични и индукционни системи.

Диаграмата на устройството на магнитоелектрическата система е показана на фиг. 1.

Фиксираната част се състои от магнит 6 и магнитна верига 4 с полюсни накрайници 11 и 15, между които е монтиран строго центриран стоманен цилиндър 13. В пролуката между цилиндъра и полюсните накрайници, където е концентрирана равномерната радиална посока, поставена е рамка 12 от тънък изолиран меден проводник.

Рамката е монтирана на две оси със сърцевини 10 и 14, лежащи върху лагери 1 и 8. Насрещните пружини 9 и 17 служат като токопроводи, свързващи намотката на рамката към електрическа схемаи входните клеми на устройството. На оста 4 има стрелка 3 с балансиращи тежести 16 и противоположна пружина 17, свързана с лоста на коректора 2.

01.04.2019

1. Принципът на активния радар.
2. Импулсен радар. Принцип на действие.
3. Основни времеви зависимости на работа на импулсен радар.
4. Видове радарна ориентация.
5. Формиране на размах на PPI радара.
6. Принципът на действие на индукционния лаг.
7.Видове абсолютни лагове. Хидроакустичен доплеров логаритъм.
8. Регистратор на данни за полета. Описание на работата.
9. Предназначение и принцип на действие на АИС.
10.Предадена и получена AIS информация.
11.Организация на радиокомуникациите в АИС.
12. Състав на бордовото AIS оборудване.
13. Структурна схема на АИС на кораба.
14. Принцип на работа на SNS GPS.
15. Същност на диференциалния GPS режим.
16. Източници на грешки в GNSS.
17. Блокова схема на GPS приемник.
18. Концепция на ECDIS.
19.Класификация на ЕНК.
20. Предназначение и свойства на жироскопа.
21. Принципът на действие на жирокомпас.
22. Принципът на действие на магнитния компас.

Свързващи кабели — технологичен процесполучаване на електрическа връзка между две секции на кабела с възстановяване на всички защитни и изолационни обвивки на кабела и екранните оплетки на кръстовището.

Преди свързване на кабелите се измерва съпротивлението на изолацията. За неекранирани кабели, за по-лесно измерване, един терминал на мегаомметъра е свързан на свой ред към всяко ядро, а вторият - към останалите, свързани помежду си. Изолационното съпротивление на всяко екранирано ядро ​​се измерва при свързване на проводниците към ядрото и неговия екран. , получена в резултат на измерванията, трябва да бъде не по-малка от стандартизираната стойност, установена за дадена марка кабел.

След измерване на изолационното съпротивление се преминава към установяване или на номерирането на жилата, или на посоките на полагане, които са обозначени със стрелки върху временно прикрепени етикети (фиг. 1).

След като завършите подготвителната работа, можете да започнете да режете кабелите. Геометрията на изрязване на краищата на кабела е модифицирана, за да се осигури удобство при възстановяване на изолацията на жилата и обвивката, а при многожилни кабели и за получаване на приемливи размери на кабелната връзка.

МЕТОДИЧЕСКО РЪКОВОДСТВО ЗА ПРАКТИЧЕСКА РАБОТА: „ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ОХЛАДИТЕЛНИ СИСТЕМИ SPP“

ПО ДИСЦИПЛИНА: " ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ИНСТАЛАЦИИ И БЕЗОПАСНА СТРАЖА В МАШИННОТО ОТДЕЛЕНИЕ»

РАБОТА НА ОХЛАДИТЕЛНАТА СИСТЕМА

Предназначение на охладителната система:

• отвеждане на топлината от главния двигател;
• отвеждане на топлина от спомагателно оборудване;
• топлоснабдяване на ОС и друго оборудване (GD преди пускане, поддържане на VDG в „горещ“ резерв и др.);
• приемане и филтриране на морска вода;
• Продухване на кутиите на Kingston през лятото, за да се предотврати запушването им с медузи, водорасли и мръсотия, и през зимата, за да се премахне ледът;
• осигуряване работата на ледени сандъци и др.

Структурно охладителната система е разделена на системи за охлаждане с прясна вода и всмукателна вода. Системите за охлаждане на ADF се изпълняват автономно.

Ориз. 1. Дизелова охладителна система

1 - охладител на гориво; 2 - маслен охладител на турбокомпресора; 3 - разширителен резервоар на главния двигател; 4 - воден охладител на главния двигател; 5 - основен маслен охладител на двигателя; 6 - кутия Kingston; 7 - филтри за морска вода; 8 - кутия Kingston; 9 - VDG приемни филтри; 10 - VDG помпи за морска вода; 11 - помпа за прясна вода; 12 - основни и резервни главни водни помпи; 13 - маслен охладител VDG; 14 - воден охладител VDG; 15 - VDG; 16 - разширителен резервоар VDG; 17 - опорен лагер на линията на вала; 18 - основен опорен лагер; 19 - главен двигател; 20 - охладител на зареждащия въздух; 21 - вода за охлаждане на компресори; 22 - пълнене и допълване на системата за прясна вода; 23 - свързване на системата за отопление на двигателя с вътрешно горене; 1оп - прясна вода; 1oz - морска вода.

23.03.2019

По време на работа намотката му постепенно се проваля, поемайки влиянието на различни негативни фактори. Можете да възстановите функционалността на двигателя, като го превъртите назад. Процедурата трябва да се извърши, когато се появят признаци на увреждане.

Причини и признаци на износване на намотката

Намотката на двигателя се пренавива, когато се появят такива „симптоми“ като външен шум и почукване, придружени от нарушаване на целостта и загуба на еластичност на изолацията. Това се случва по няколко причини. Основните са:

• излагане на природни явления, включително висока влажност, температурни колебания;
• проникване на машинно масло, прах и други замърсители;
• неправилна работа на захранващия блок;
• влияние на вибрационни натоварвания върху двигателя.

Температурните проблеми са често срещана причина за износване, разтягане и загуба на цялост. При прегряване възниква прекомерно пренапрежение, което прави намотката чувствителна към външни влияния. Най-малките удари и вибрации водят до повреди.

Друга често срещана причина за повреда на намотките на електродвигателя е повредата на лагерите, които поради претоварване или временно износване могат да се разпаднат на малки парченца, което води до изгаряне на намотките.

В процеса на използване на енергийни системи често има случаи, когато е необходимо да се трансформират някои електрически величини в техни аналози и индикаторите трябва да бъдат съответно променени в желаното съотношение, за което обикновено се използва настоящ трансформатор. С помощта на токов трансформатор можете да симулирате някои процеси в електрически инсталации, а също така правят процеса на измерване по-безопасен.

Операция настоящ трансформаторсе основава на закона за електромагнитната индукция. Този закон работи в електрически и магнитни полета, които варират във формата на хармониците на променливи синусоидални величини.

Настоящ трансформатортрансформира първоначалната стойност на вектора на тока, който протича в силовата верига, в крайна, по-малка стойност, като същевременно поддържа желаното съотношение на стойността на модула и поддържа точната стойност на ъгъла.

Как е конструиран токов трансформатор?

Следващата фигура схематично показва процесите, протичащи в настоящ трансформаторпри преобразуване на електроенергия.

Ток I1 протича през първичната силова намотка с брой навивки ω1 и преодолява нейното общо съпротивление Z1. Около бобината се появява магнитен поток F1, той се фиксира с помощта на магнитна верига, разположена перпендикулярно на вектора I1. Това устройство ви позволява да преобразувате електрическата енергия в магнитна енергия с минимални загуби.

Когато перпендикулярните завъртания на намотката ω2 се пресичат, потокът F1 създава електродвижеща сила E2 в тях, под действието му във вторичната намотка се появява ток I2, който преодолява общото съпротивление на намотката Z2 и товара Zn, свързан на изхода . По време на процеса напрежението U2 на клемите на вторичната верига пада.

Коефициентът на трансформация K1 може да се изчисли чрез разделяне на вектор I1 на вектор I2. Това е един от основните параметри токови трансформатори, се определя преди да започнат да проектират устройството и се измерва в работещи трансформатори. Въпреки това, както при всеки инструмент, реалните показания се различават от теоретичните. За да се вземат предвид такива грешки, има специална метрологична характеристика или клас на точност на токовия трансформатор.

За разлика от изчисленията, когато работа на токов трансформаторв живота величините на токовете в намотките не са постоянни, така че коефициентът на трансформация се изчислява въз основа на номиналните стойности. Например, ако коефициентът на трансформация е 1000/5, това означава, че в първичната намотка протича ток от 1 kA, а във вторичните намотки действа товар от 5 A. Въз основа на тези стойности можете да разберете колко дълго токовият трансформатор ще издържи.

Магнитният поток F2, възникващ поради вторичния ток I2, намалява стойността на потока F1 в магнитната верига. Възникващи в процеса трансформаторен поток ft се изчислява като геометричната сума на векторите Ф1 и Ф2.

Къде и как се използват токови трансформатори?

Разнообразие видове токови трансформаториизползвани в електронни устройства, вариращи от малки до устройства с размери няколко метра. Те обикновено се класифицират според техните характеристики на употреба.

Класификация на токови трансформатори:

По предназначение:

• за измервания (с тяхна помощ се подава електрически ток към измервателните устройства);
• за защита (те са свързани към защитни вериги);
• за лабораторни приложения (такива токови трансформатори имат висок клас на точност);
• за повтарящи се трансформации (междинни).

При работата на съоръженията се използват следните токови трансформатори:

• за външен монтаж (на открито);
• за вътрешен монтаж (за затворени инсталации);
• монтиран вътре в тялото на устройството;
• режийни фактури (те се поставят върху втулката);
• преносим (за измерване на различни места).

Според работното напрежение на оборудването токовите трансформатори се разделят на:

• високо напрежение (с напрежение над 1000 V);
• с номинално напрежение не повече от 1 kV.

Има и други отделения за токови трансформаторина видове, включително метода на изолационните материали, броя на етапите на трансформация и други характеристики.

За какво се използват токови трансформатори?

Най-често токовите трансформатори се използват във веригите за измерване на електроенергия; преносимите токови трансформатори обикновено се използват за измерване и защита на линии или силови автотрансформатори.

Следното изображение показва местоположение на токови трансформаториза всяка фаза на линията и монтаж на вторични вериги в клемна кутия на ОРУ 110 kV за силов автотрансформатор.

Токовите трансформатори за ОРУ-330 kV служат за същата цел, но те са много по-големи по размер поради сложността на дизайна, тъй като са предназначени за оборудване с по-високо напрежение.

Силовото оборудване често използва вградено проекти на токови трансформатори, те се поставят директно върху корпуса на силовия обект.

Техният дизайн включва вторични намотки с проводници, които са разположени около входа за високо напрежение в запечатан корпус. Кабели от токови трансформаторни клемисвързани към клемни кутии, фиксирани там.

IN токови трансформаториХарактеризиращо се с високо напрежение, трансформаторното масло обикновено се използва като изолатор. Следното изображение показва вариант на тази конструкция за токови трансформатори от серията TFZM за работа при напрежение 35 kV.

При напрежения, които не надвишават 10 kV, при производството на тялото на устройството се използват твърди диелектрични материали за изолация между намотките.

Например, настоящ трансформатормарка TPL-10, използвана в KRUN, затворена разпределителна уредба и други видове разпределителна уредба.

Следващата опростена диаграма показва пример за свързване на вторичната токова верига на едно от защитните ядра REL 511 за прекъсвач на линия 110 kV.

Как да разберем, че токовият трансформатор е повреден и да намерим грешки?

Кога настоящ трансформаторе под товар, електрическото съпротивление на изолацията на намотките или тяхната проводимост може да бъде нарушено. Това се случва поради излагане на термично прегряване, случайни механични повреди или неправилно сглобяване.

По време на работа на токов трансформатор е най-вероятно да възникнат проблеми с изолацията, което води до късо съединение на намотките между завоите и намаляване на предаваната мощност. Това също може да причини изтичане през произволно създадени вериги, което от своя страна може да доведе до късо съединение.

За да откриете точки, където конструкцията е сглобена неправилно, настоящ трансформатортрябва да се проверява редовно с помощта на термовизионна камера. Тогава ще бъде възможно своевременно да се открият и коригират дефекти под формата на, например, счупени контакти и да се намали прегряването на устройството.

За отсъствието на късо съединение между обороти устройствата се проверяват от специалисти от лаборатории за релейна защита, като се използват:

• четене на ток-напрежение характеристики;
• натоварване на токовия трансформатор от външен източник;
• измервания на основните характеристики на устройството в работната схема.

Те също така анализират стойността на коефициента на трансформация.

По време на цялата работа съотношението между векторите на първичния и вторичния ток се измерва в големина. Техните ъглови отклонения в този случай не се измерват, тъй като високопрецизните фазомерни устройства за тестване токови трансформаторине съществува в метрологичните лаборатории.

Високоволтовите изпитвания на диелектричните свойства се извършват от специалисти от лабораторията за изолационни услуги.

Добавете сайт към отметките

Как работи трансформаторът?

Трансформаторът е статично (т.е. без движещи се части) електромагнитно устройство, еднофазно или трифазно, в което явлението взаимна индукция се използва за преобразуване на електрическа енергия. Трансформатор преобразува променлив ток с едно напрежение в променлив ток със същата честота, но различно напрежение.

Трансформаторът има няколко изолирани една от друга електрически намотки: еднофазни - най-малко две, трифазни - най-малко шест.

Намотките, свързани към източника на електричество, се наричат ​​първични; останалите намотки, които доставят енергия на външни вериги, се наричат ​​вторични. Фигурата по-долу схематично показва първичната и вторичната намотка на еднофазен трансформатор; те са оборудвани с обща затворена сърцевина, сглобена от листова електротехническа стомана.

Феромагнитната сърцевина служи за укрепване на магнитното свързване между намотките, т.е. за да се гарантира, че по-голямата част от магнитния поток на първичната намотка се свързва с навивките на вторичната намотка. отдясно е сърцевината и шестте намотки на трифазен трансформатор. Тези намотки са свързани в конфигурация звезда или триъгълник.

За да се подобрят условията на охлаждане и изолация, трансформаторът се поставя в резервоар, пълен с минерално масло (продукт от дестилацията на петрол). Това е така нареченият маслен трансформатор.

При честота на променлив ток над приблизително 20 kHz, използването на стоманена сърцевина в трансформаторите е непрактично поради големи загуби в стоманата от хистерезис и вихрови токове.

За високи честоти се използват трансформатори без феромагнитни сърцевини - въздушни трансформатори.

Ако напрежението на клемите на първичната намотка, първичното напрежение U1, е по-малко от вторичното напрежение U2, тогава трансформаторът се нарича повишаващ трансформатор. Ако първичното напрежение е по-голямо от вторичното, тогава това е понижаващо напрежение (U1>U2). В съответствие с относителната стойност на номиналното напрежение е обичайно да се прави разлика между намотката за високо напрежение (HV) и намотката за ниско напрежение (LV).

Нека да разгледаме накратко работата на еднофазен трансформатор с две намотки със стоманена сърцевина. Неговият работен процес и електрически връзки могат да се считат за характерни основно за всички видове трансформатори.

Напрежението U1, приложено към клемите на първичната намотка, създава променлив ток i1 в тази намотка.Токът възбужда променлив магнитен поток F в ядрото на трансформатора.Поради периодичната промяна на този поток, ЕМП се индуцира в двете намотки на трансформатора.

e1= - w1 (?ф: ?t) и e2= - w2 (?ф:?t), където

w1 и w2 - броят на завоите на двете намотки.

По този начин съотношението на EDE, индуцирани в намотките, е равно на съотношението на броя на завъртанията на тези намотки:

e1: e2 = w1: w2

Това е коефициентът на трансформация на трансформатора.

Коефициентът на полезно действие на трансформатора е относително много висок, средно около 98%, което прави възможно при номинално натоварване първичната мощност, получена от трансформатора, и вторичната мощност, подадена към тях, да бъдат приблизително равни, т.е. p1? p2 или u1i1? u2i2, въз основа на което

i1:i2? u2: u1? w 2: w 1

Това съотношение на моментните стойности на токовете и напреженията е валидно както за амплитудите, така и за ефективните стойности:

L1:l2? w 2: w 1?u2: u1,

т.е. съотношението на токовете в намотките на трансформатора (при товар, близък до номиналния товар) може да се счита за обратно на съотношението на напреженията и броя на завъртанията на съответните намотки. Колкото по-малък е товарът, толкова повече влияе токът на празен ход и даденото приблизително съотношение на тока се нарушава.

Когато трансформаторът работи, ролята на ЕМП в неговите първични и вторични намотки е напълно различна.ЕМП, предизвикана от него в първичната намотка, възниква като противопоставяне на веригата на промяната на тока i1 в нея. Фазата на това ЕМП е почти противоположна на напрежението.

Както във верига, съдържаща индуктивност, токът в първичната намотка на трансформатор

i1=(u1 + e1) : r1,

където g 1 е активното съпротивление на първичната намотка.

От тук получаваме уравнението за моментната стойност на първичното напрежение:

u1 = -e1 + i1r1 = w t(?ф: ?t) + i1r1,

което може да се прочете като условие за електрическо равновесие: напрежението u1, приложено към клемите на първичната намотка, винаги се балансира от ЕДС и спада на напрежението в активното съпротивление на намотката (вторият член е относително много малък).

Други условия възникват във вторичната верига. Тук токът i2 се създава от emf e1, който играе ролята на emf на източника на ток, а при активен товар r/n във вторичната верига този ток

i2= l2: (r2 +r/n),

където r2 е активното съпротивление на вторичната намотка.

При първо приближение ефектът на вторичния ток i2 върху първичната верига на трансформатора може да се опише по следния начин.

Токът i2, преминаващ през вторичната намотка, се стреми да създаде магнитен поток в сърцевината на трансформатора, определен от силата на намагнитване (MF) i2w2. Според принципа на Ленц този поток трябва да е в посока, обратна на посоката на основния поток. В противен случай можем да кажем, че вторичният ток има тенденция да отслабва индуциращия го магнитен поток. Въпреки това, подобно намаляване на главния магнитен поток F t би нарушило електрическото равновесие:

u 1 = (-е 1) + i1r1,

тъй като e1 е пропорционално на магнитния поток.

Създава се преобладаване на първичното напрежение U1, следователно, едновременно с появата на вторичния ток, първичният ток се увеличава, освен това, толкова, че да компенсира демагнетизиращия ефект на вторичния ток и по този начин да поддържа електрическо равновесие. Следователно всяка промяна във вторичния ток трябва да доведе до съответната промяна в първичния ток, докато токът на вторичната намотка, поради сравнително малката стойност на компонента i1r1, няма почти никакъв ефект върху амплитудата и характера на промените във времето в главния магнитен поток на трансформатора. Следователно амплитудата на този поток Ft може да се счита за почти постоянна. Това постоянство на Ft е типично за трансформаторния режим, при който напрежението U1, приложено към изводите на първичната намотка, се поддържа постоянно.

Трансформаторът е незаменимо устройство в електротехниката.

Без него енергийната система в сегашния си вид не би могла да съществува.

Тези елементи присъстват и в много електрически уреди.

Желаещите да ги опознаят по-добре са поканени в тази статия, чиято тема е трансформаторът: принципът на работа и видовете устройства, както и тяхната цел.

Това е името, дадено на устройство, което променя стойността на променлива електрическо напрежение. Има разновидности, които могат да променят честотата си.

Много устройства са оборудвани с такива устройства и се използват и самостоятелно.

Например инсталации, които повишават напрежението за предаване на ток по електрически магистрали.

Те повишават напрежението, генерирано от електроцентралата до 35 - 750 kV, което дава двойна полза:

• намаляват загубите в проводниците;
• необходими са по-малки проводници.

В градските електрически мрежи напрежението отново се намалява до 6,1 kV, като отново се използва.В разпределителните мрежи, които разпределят електричество към потребителите, напрежението се намалява до 0,4 kV (това е обичайното 380/).

Принцип на действие

Работата на трансформаторно устройство се основава на явлението електромагнитна индукция, което се състои в следното: когато параметрите на магнитното поле, преминаващо през проводник, се променят, в последния възниква ЕМП (електродвижеща сила). Проводникът в трансформатора присъства под формата на намотка или намотка и общата едс е равна на сумата от едс на всеки завой.

За нормална работа е необходимо да се изключи електрически контакт между завоите, поради което те използват проводник в изолационна обвивка. Тази намотка се нарича вторична.

Магнитното поле, необходимо за генериране на ЕМП във вторичната намотка, се създава от друга намотка. Той е свързан към източник на ток и се нарича първичен. Работата на първичната намотка се основава на факта, че когато токът протича през проводник, около него се образува електромагнитно поле и ако се навие в намотка, то се усилва.

Как работи трансформаторът?

При преминаване през намотката параметрите на електромагнитното поле не се променят и то не може да предизвика ЕМП във вторичната намотка. Следователно трансформаторите работят само с променливо напрежение.

Характерът на преобразуването на напрежението се влияе от съотношението на броя на намотките в намотките - първични и вторични. Означава се “Kt” - коефициент на трансформация. Законът е в сила:

Kt = W1 / W2 = U1 / U2,

• W1 и W2 - брой навивки в първичната и вторичната намотка;
• U1 и U2 - напрежение на клемите им.

Следователно, ако има повече навивки в първичната намотка, тогава напрежението на клемите на вторичната намотка е по-ниско. Такова устройство се нарича понижаващо устройство, неговият Kt е по-голям от единица. Ако във вторичната намотка има повече навивки, трансформаторът повишава напрежението и се нарича повишаващ трансформатор. Неговият Kt е по-малък от едно.

Голям силов трансформатор

Ако пренебрегнем загубите (идеален трансформатор), тогава от закона за запазване на енергията следва:

P1 = P2,

където P1 и P2 са текущата мощност в намотките.

Тъй като P=U*I, получаваме:

• U1 * I1 = U2 * I2;
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / Kt.

Това означава:

• в първичната намотка на понижаващото устройство (Kt > 1) протича ток с по-малка сила, отколкото във вторичната верига;
• с повишаващи трансформатори (Kt< 1) все наоборот: сила тока в первичной катушке выше, чем в цепи вторичной.

Това обстоятелство се взема предвид при избора на напречното сечение на проводниците за намотките на устройствата.

Дизайн

Намотките на трансформатора се поставят върху магнитопровод - част от феромагнитна, трансформаторна или друга мека магнитна стомана. Той служи като проводник на електромагнитното поле от първичната намотка към вторичната намотка.

Под въздействието на променливо магнитно поле в магнитната верига се генерират и токове - те се наричат ​​вихрови токове. Тези токове водят до загуба на енергия и нагряване на магнитната верига. Последният, за да се намали това явление до минимум, е изграден от множество изолирани една от друга плочи.

Намотките се поставят върху магнитната верига по два начина:

• близо до;
• навийте една върху друга.

Намотките за микротрансформатори са направени от фолио с дебелина 20 - 30 микрона. В резултат на окисляването повърхността му става диелектрик и играе ролята на изолация.

Дизайн на трансформатор

На практика е невъзможно да се постигне съотношението P1 = P2 поради три вида загуби:

1. разсейване на магнитното поле;
2. нагряване на проводници и магнитна верига;
3. хистерезис.

Загубите от хистерезис са разходите за енергия за обръщане на намагнитването на магнитната верига.Посоката на линиите на електромагнитното поле непрекъснато се променя. Всеки път трябва да се преодолява съпротивлението на диполи в структурата на магнитната верига, подредени по определен начин в предишната фаза.

Загубите от хистерезис се стремят да бъдат намалени чрез използване на различни дизайнимагнитни ядра.

Така че в действителност стойностите на P1 и P2 са различни и съотношението P2 / P1 се нарича ефективност на устройството. За измерването му се използват следните режими на работа на трансформатора:

• празен ход;
• късо съединение;
• с товар.

В някои видове трансформатори, работещи с високочестотно напрежение, няма магнитна верига.

Режим на неактивност

Първичната намотка е свързана към източник на ток, а вторичната верига е отворена. При тази връзка в бобината протича ток на празен ход, който представлява главно реактивния ток на намагнитване.

Този режим ви позволява да определите:

• Ефективност на устройството;
• коефициент на трансформация;
• загуби в магнитната верига (на езика на професионалистите - загуби в стомана).

Трансформаторна верига в режим на празен ход

Режим на късо съединение

Клемите на вторичната намотка са затворени без товар (свързани накъсо), така че токът във веригата е ограничен само от нейното съпротивление. Напрежението се прилага към първичните контакти, така че токът във веригата на вторичната намотка да не надвишава номиналния.

Тази връзка ви позволява да определите топлинните загуби на намотките (загуби на мед). Това е необходимо при внедряване на схеми, използващи активно съпротивление вместо истински трансформатор.

Режим на натоварване

В това състояние към клемите на вторичната намотка е свързан консуматор.

Охлаждане

По време на работа трансформаторът се нагрява.

Използват се три метода на охлаждане:

1. естествено: за модели с ниска мощност;
2. принудителен въздух (обдухване с вентилатор): модели със средна мощност;
3. мощните трансформатори се охлаждат с течност (главно масло).

Устройство с маслено охлаждане

Видове трансформатори

Устройствата се класифицират според предназначението, вида на магнитната верига и мощността.

Силови трансформатори

Най-многобройната група. Това включва всички трансформатори, работещи в електрическата мрежа.

Автотрансформатор

Този тип има електрически контакт между първичната и вторичната намотка. При навиване на жицата се правят няколко извода - при превключване между тях се използва различен брой навивки, което променя коефициента на трансформация.

• Повишена ефективност. Това се обяснява с факта, че само част от мощността се преобразува. Това е особено важно, когато разликата между входното и изходното напрежение е малка.
• Ниска цена.Това се дължи на по-ниската консумация на стомана и мед (автотрансформаторът има компактни размери).

Тези устройства са изгодни за използване в мрежи с напрежение от 110 kV или повече с ефективно заземяване при Kt не по-високо от 3-4.

Настоящ трансформатор

Използва се за намаляване на тока в първичната намотка, свързана към източника на захранване. Устройството се използва в системи за защита, измерване, сигнализация и управление. Предимството в сравнение с шунтовите измервателни вериги е наличието на галванична изолация (без електрически контакт между намотките).

Първичната намотка е свързана към веригата за променлив ток - изпитвана или контролирана - с товара последователно. Към клемите на вторичната намотка е свързано задействащо индикаторно устройство, например реле или измервателно устройство.

Настоящ трансформатор

Допустимото съпротивление във веригата на вторичната намотка е ограничено до оскъдни стойности - почти късо съединение. За повечето токови намотки номиналният ток в тази намотка е 1 или 5 A. При отваряне на веригата в нея се генерира високо напрежение, което може да пробие изолацията и да повреди свързаните устройства.

Импулсен трансформатор

Работи с кратки импулси, чиято продължителност се измерва в десетки микросекунди. Формата на импулса практически не се изкривява. Използва се главно във видео системи.

Заваръчен трансформатор

Това устройство:

• намалява напрежението;
• проектиран за номинален ток във веригата на вторичната намотка до хиляди ампера.

Можете да регулирате заваръчния ток, като промените броя на завъртанията на намотките, участващи в процеса (те имат няколко терминала). В този случай се променя стойността на индуктивното съпротивление или вторичното напрежение на отворена верига. С помощта на допълнителни клеми намотките са разделени на секции, поради което заваръчният ток се регулира на стъпки.

Размерите на трансформатора до голяма степен зависят от честотата на променливия ток. Колкото по-високо е, толкова по-компактно ще бъде устройството.

Заваръчен трансформатор TDM 70-460

Дизайнът на съвременните инверторни заваръчни машини се основава на този принцип.При тях променливият ток се обработва, преди да се подаде към трансформатора:

• изправено с помощта на диоден мост;
• в инвертора - микропроцесорно управляван електронен блок с бързо превключващи ключови транзистори - отново става променлив, но с честота 60 - 80 kHz.

Ето защо тези заваръчни машини са толкова леки и малки.

Импулсните захранващи устройства също се използват, например, в персонални компютри.

Изолационен трансформатор

Това устройство задължително има галванична изолация (няма електрически контакт между първичната и вторичната намотка), а Kt е равно на едно. Тоест, изолационният трансформатор оставя напрежението непроменено. Необходимо е да се подобри сигурността на връзката.

Докосването на живи елементи на оборудване, свързано към мрежата чрез такъв трансформатор, няма да доведе до тежък токов удар.

В ежедневието този метод за свързване на електрически уреди е подходящ във влажни помещения - в бани и др.

В допълнение към силовите трансформатори има трансформатори за изолация на сигнала. Монтират се в електрическа верига за галванична изолация.

Магнитопроводи

Има три вида:

1. прът.Изработена под формата на прът със стъпаловидно сечение. Характеристиките оставят много да се желае, но те са лесни за изпълнение.
2. Бронирани.Те провеждат магнитното поле по-добре от прътовите и освен това предпазват намотките от механични влияния. Недостатък: висока цена (изисква много стомана).
3. Тороидален.Най-ефективният тип: създават равномерно концентрирано магнитно поле, което спомага за намаляване на загубите. Трансформаторите с тороидална магнитна сърцевина имат най-висока ефективност, но те са скъпи поради сложността на производството.

Мощност

Мощността обикновено се обозначава във волт-ампери (VA). Според този критерий устройствата се класифицират, както следва:

• ниска мощност: по-малко от 100 VA;
• средна мощност: няколкостотин VA;

Има инсталации с висока мощност, измерена в хиляди VA.

Трансформаторите се различават по предназначение и характеристики, но принципът им на действие е един и същ: променливо магнитно поле, генерирано от една намотка, възбужда ЕМП във втората, чиято величина зависи от броя на завоите.

Необходимостта от преобразуване на напрежение възниква много често, поради което трансформаторите се използват широко. Това устройство може да бъде направено самостоятелно.