Трансформатор повышающий это – Как сделать повышающий трансформатор 🚩 повышающие трансформаторы напряжения 🚩 Комплектующие и аксессуары

Содержание

конструктивные особенности приборов, способных повышать и понижать напряжение

Трансформатор преобразовывает мощность в сетях и установках, предназначенных для приема электричества и работы с ним. Повышающий трансформатор — это статический агрегат, получающий питание от источника напряжения для трансформирования высокой мощности в низкие показатели. Его применяют для обособления логических защитных контуров и измерительных линий от высокого напряжения.

Понятие трансформатора

Электромагнитное устройство с двумя или больше обмотками, связанными индукцией на магнитопроводе, называется трансформатором. Оно разработано для изменения напряжения переменного тока с сохранением частоты и используется при производстве, трансляции на расстояние и приемке электроэнергии.

Агрегат, повышающий напряжение, содержит проволочную катушку, охваченную магнитными линиями, располагающуюся на сердечнике для проведения потока. Материалом стержня служат ферромагнитные сплавы. Агрегат работает с большими мощностями, его применение обусловлено разными показателями напряжений городских линий (около 6,2 кВ), потребительского контура (0,4 кВ) и мощности, необходимой для функционирования электроприборов и машин (от единичных показаний до нескольких сотен киловольт).

Применение в сетях

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Магнитная система

Магнитопровод представляет собой комплекс пластин или других элементов из электротехнической стали, составленных в выбранной геометрической конфигурации. В конструкции сосредоточены поля агрегата. Магнитопровод в сборе вместе с узлами и соединительными элементами образует остов трансформатора. Деталь, на которую намотаны обмотки, является стержнем. Область системы, предназначенная для замыкания цепи и не несущая витков контура, называется ярмом. Расположение в пространстве стержней служит для разделения системы на следующие виды:

  • плоская конструкция, в которой все сердечники располагаются на единой поверхности;
  • пространственный способ — продольные стержни или сердечники и ярма находятся в различных плоскостях;
  • симметричный порядок — стержни одной длины и формы располагаются так, что их пространственная установка одинаково относится ко всем элементам и сердечникам;
  • несимметричный строй предполагает разные по виду и размерам стержни, расположенные отлично от аналогичных деталей.

Обмотки агрегата

Обмотка состоит из отдельных витков, являющихся проводниками, или комплекса таких передатчиков (жилы из нескольких проводов). Оборот однократно обходит стержень, ток которого совместно с токами других сердечников и систем воспроизводит магнитное поле. В результате возникает электродвижущая сила (ЭДС).

Обмотка представляет собой упорядоченный комплекс витков. Она образует цепь, в которой складываются силы, наведенные в оборотах. Обмотка трехфазного агрегата состоит из нескольких объединенных обвивок трех фаз с одинаковым напряжением.

Стержни обмоток понижающего и повышающего трансформатора делают квадратной конфигурации для наилучшего использования пространства (повышения коэффициента наполнения в окне стержня). Если требуется увеличить поперечное сечение сердечника, то его делят на несколько проводников. Это применяется для уменьшения вихревых токов в обвивке. Проводник квадратного поперечного сечения называется жилой. По функционированию обмотки делят на несколько типов:

  • основные — обвивки, предназначенные для приема или отвода преобразуемой или трансформированной энергии переменного тока;
  • регулирующие — те, что предусматривают выводы для изменения коэффициента преобразования напряжения при небольшом токе обмотки и маленьком диапазоне нормализации;
  • вспомогательные витки обеспечивают питание собственных нужд, при этом используется малая мощность, гораздо меньшая, чем аналогичный номинальный показатель повышающего трансформатора.

Изоляцией жилы служит слой бумаги или эмалевый лак. Два параллельно проходящих защищенных провода, расположенные рядом, отгораживаются общей бумажной оберткой и называются транспонированным кабелем. Его отдельный вид составляет непрерывное продолжение, складывающееся при перемещении жилы одного слоя к следующему пласту с одинаковым шагом в единой изоляции. Бумажная защита делается из тонких полос шириной 2—4 см, нанесенных вокруг кабеля. Для получения требуемого пласта заданной толщины бумага накладывается в несколько слоёв. В зависимости от конструкции обмотка бывает:

  1. Рядовая. Обороты на сердечнике кладут в направлении оси по всей протяженности обвивки. Последующие витки располагают плотно один к другому, не допуская промежутка между ними.
  2. Винтовая. Является одним из вариантов многослойного нанесения. Между каждым заходом оборота оставляется расстояние.
  3. Дисковая. Последовательно объединяется ряд накопителей. В них обороты кладут в радиальном направлении по спиральной форме. На первичной прослойке обвивка ведется внутрь, а на соседних кругах делается наружу.
  4. Фольговая. Вместо прямоугольного кабеля ставят медные или алюминиевые пластины. Они широкие, их толщина составляет от 0,1 до 2,5 мм.

Охладительный резервуар

Является емкостью для масла и одновременно защищает активные компоненты агрегата от перегрева. В конструкции исполняет роль опоры для дополнительных и управляющих устройств. Перед наполнением из бака удаляют воздух, подвергающий разрушению изоляцию и уменьшающий ее защитные свойства. Из-за этого резервуар работает в условиях низкого атмосферного давления.

Для уменьшения шума от функционирования трансформатора должны совпадать звуковые частоты, воспроизводимые стержнем агрегата, и аналогичные показатели резонанса конструктивных элементов. Для сброса при увеличении объема жидкости в баке от нагревания устанавливается отдельно расположенная расширительная емкость.

Повышение номинальных значений мощности увеличивает скорость движения электронов снаружи и внутри трансформатора, что разрушает конструкцию. Аналогично действует рассеивающее магнитное течение в баке. Применяют вкладыши из материала, не подверженного намагничиванию. Их располагают вокруг изоляторов сильного потока, что уменьшает риск нагревания. Внутреннюю отделку бака выполняют так, чтобы она не пропускала магнитный поток через ограждения емкости. Материал с малым сопротивлением магнетизму поглощает течение перед его проникновением через наружные стенки.

Количество полуокружностей почти соответствует числу оборотов обвивки. С увеличением витков делается больше дуг, но строгая пропорциональность отсутствует. Возле выхода жирной точкой указывают начало обмоток (на двух катушках и больше). Ставят обозначения мгновенно возникающей ЭДС, они на выходах обычно одинаковы.

Такой подход используется при показе промежуточности агрегатов в преобразовательных цепочках для наметки синхронности или противофазности. Обозначение актуально и при нескольких катушках, если для их эффективного функционирования требуется соблюдать полярность. Отсутствие явного обозначения обвивок говорит о том, что они идут в одном направлении, то есть конец предыдущей соответствует началу последующей.

Особенности эксплуатации

Для определения времени службы используют понятие экономического и технического срока работы. Экономический отрезок заканчивается, когда цена трансформации мощности с помощью искомого трансформатора превышает удельную стоимость таких же услуг в соответствующей рыночной нише. Технический срок службы прекращается с выходом из строя большого числа элементов, требующих капитального ремонта агрегата.

Использование в параллельном режиме

Такой регламент применяется из-за того, что при небольшой нагрузке силовой понижающий агрегат допускает значительные потери на холостом ходу. Для исправления ситуации он заменяется группой устройств небольшой мощности, которые при необходимости отключают поодиночке. Требования к такому подсоединению:

  • к параллельному использованию допускаются агрегаты с равной угловой погрешностью между вторичным и первичным показателем напряжения;
  • параллельно связываются одинаково полярные полюса из областей низкой и высокой мощности;
  • объединяемые устройства должны показывать аналогичный коэффициент передачи по напряжению;
  • сопротивление при коротком замыкании должно отличаться в сторону уменьшения или увеличения не более 10%;
  • соотношение мощности задействованных трансформаторов не должно превышать 1:3.

Агрегаты, входящие в группу, используют с одинаковыми техническими параметрами.

Частота и регулирование мощности

В случаях равного напряжения на первичных обмотках агрегаты с определенной частотой могут эксплуатироваться при увеличенных показателях сети с рекомендованной заменой навесного оборудования. При частоте меньше номинальной индукция повышает значения в магнитном приводе, что ведет к скачку тока при холостой работе и изменению его вида.

Регулирование напряжения трансформатора применяется в сети из-за того, что нормальная работа потребителей возможна только при мощности определенных параметров и минимальных от них отклонениях.

Изоляция и перенапряжение

Специалисты проводят регулярные испытания и ремонты защитного слоя трансформатора, так как он теряет свои свойства от высоких температур. Это касается агрегатного масла в охладительном баке и изоляции активных элементов. После проверки сведения о состоянии защитных материалов вписываются в паспорт агрегата.

Иногда устройства работают в условиях повышенной мощности. Перенапряжение подразделяется на два вида:

  • кратковременное действие сильного фактора продолжается от одной секунды до 2—4 часов;
  • переходное перенапряжение длится от 2—5 наносекунд до 3—5 миллисекунд, оно бывает колебательным или неколебательным, но всегда имеет одинаковое направление.

Иногда при перегрузке комбинируются оба вида перенапряжения. Причинами их возникновения могут быть грозовые разряды, при этом токовый показатель импульса зависит от расстояния между трансформатором и местом удара. Второй причиной являются изменения условий работы, сформированные внутри системы. Они заключаются в поломках, нарушениях проводимости, коротких замыканиях, возгораниях, частых подключениях и отключениях.

При контроле качества в заводских условиях агрегаты проверяют и выдают сведения о возможности бесперебойной работы в соответствии со стандартами.


220v.guru

Что такое понижающий трансформатор и принцип его работы. Трансформатор повышающий напряжение

Повышающий трансформатор напряжения для дома — больше минусов, чем плюсов.

Главная › Решения › Статьи › Повышающий трансформатор для дачи или частного дома

Преобразование напряжения присутствует повсеместно в любой области нашей жизни и деятельности. Самые яркие и понятные примеры: зарядные устройства для аккумуляторов, блоки питания, инверторы для автономного электроснабжения и т.д. Есть много устройств, решающих эту задачу тем или иным способом, одно из них — это трансформатор напряжения. Рассмотрим его немного подробнее, не погружаясь в излишние сложности.

Трансформатор напряжения

Изменяет величину напряжения в большую или меньшую сторону в зависимости от соотношения числа его обмоток:

  • первичной, на которую подаётся исходное напряжение;
  • вторичной, с которой снимается его преобразованное значение.

Все обмотки намотаны на общем сердечнике (магнитопроводе). Если число витков у вторичной обмотки больше, чем у первичной, то это повышающий трансформатор, если меньше — понижающий.

Трансформатор напряжения

Мощность трансформатора напряжения зависит от сечения проводов обмоток, а габариты и вес — от типа сердечника и материала проводов (медь или технический алюминий). По исполнению он может быть одно- и трёхфазным. Самым компактным и лёгким является автотрансформатор, в котором всего одна обмотка.

Повышающий трансформатор

Первая мысль, которая приходит на ум, когда напряжение в сети всё чаще и чаще становится низким, поставить повышающий трансформатор. На первый взгляд кажется, что это — простое и отличное решение, и теперь, наконец-то, будет нормальное напряжение, яркое освещение и стабильно работающие электроприборы.

Но не всё так просто в сказочном королевстве, и прежде чем купить повышающий трансформатор напряжения, цена на который уж очень привлекательна, задумайтесь об одной особенности его работы: он имеет постоянный коэффициент повышения напряжения (коэффициент трансформации). Рассмотрим это на примере.

Повышающий трансформатор

Предположим, что у вас сетевое напряжение порядка 170 вольт. Чтобы повысить его до 220, нужен трансформатор с коэффициентом трансформации 1.29 (220/170). Вроде бы всё хорошо и логично получается, за исключением одного: если напряжение в сети станет нормальным 220 вольт, то на выходе трансформатора будет уже очень высокое напряжение 285 вольт (220*1.29)! Не все электрические приборы способны выдержать такое перенапряжение в течение даже небольшого времени. Так и до пожара недалеко!

Как вариант, можно приобрести регулируемый автотрансформатор, т.н. ЛАТР, в котором предусмотрен ручной регулятор выходного напряжения. Но и он не будет являться надёжным решением, т.к. придётся постоянно контролировать значение выходного напряжения по индикатору и корректировать его вручную, особенно во время максимальной нагрузки электросети со стороны соседей. Если вовремя этого не делать, то при первом же скачке в электросети напряжение на выходе ЛАТРа тоже резко повысится, и подключенные электроприборы вполне могут перегореть.

Поэтому повышающие трансформаторы напряжения применимы лишь тогда, когда в сети ВСЕГДА существенно меньше 220 вольт, а такого практически никогда и не бывает.

ЛАТР

Рейтинг статьи: 5 3050 Бесперебойное Электроснабжение (www.td-m.ru)08.01.2016

РЕШЕНИЯ

Адрес: 105264, г. Москва, Верхняя Первомайская ул., дом 49, корп.2График: Пн-Пт 9:00-20:00Телефон: +7 495 232-93-22Эл.почта: [email protected]
© 1999—2018 Бесперебойное Электроснабжение (ООО «ТД-М»)Представленная на сайте информация не является публичной офертой.Все материалы сайта, включая дизайн, тексты, схемы, фотографии,охраняются законодательством об интеллектуальной собственности.Мы в социальных сетях — Конфиденциальность и ограничениеинформационной ответственности

www.td-m.ru

Как сделать повышающий трансформатор 🚩 повышающие трансформаторы напряжения 🚩 Комплектующие и аксессуары

Еще несколько лет назад даже самодельная модель трансформаторного сварочного аппарата вызывала у его обладателя законную гордость. Но теперь особый интерес у сварщиков вызывают сварочные инверторы. На специализированных форумах в интернете разворачиваются жаркие дискуссии относительно преимуществ и недостатков того и другого вида аппаратов. Чтобы сделать правильный выбор, нужно разбираться в особенностях трансформатора и инвертора.

Чем специалистов не устраивает трансформатор? Прежде всего, он отличается недостаточной устойчивостью дуги и невысокой стабильностью режима работы. Последний параметр существенно зависит от колебаний напряжения в сети. В этом отношении инвертор обладает неоспоримыми преимуществами. Он гарантирует наличие стабилизированного тока, который не зависит от колебаний напряжения. При работе инвертором наблюдается малое разбрызгивание и устойчивая дуга.

От обычного трансформатора инвертор отличается тем, что работает по принципу сварочного выпрямителя. Если частота напряжения высока, общие габариты и вес устройства для обеспечения одной и той же энергии будут минимальными. Для этого в схему инвертора включаются выпрямители и управляющие элементы. Специалисты утверждают, что сама работа с инвертором намного приятнее, чем обращение с трансформатором.

Чем определяется такое уважение потребителей к инвертору? С инвертором удобнее работать, поскольку он дает возможность плавно регулировать ток сварки. Некоторые модели имеют дополнительные функции управления этим рабочим параметром. Например, чтобы начать сварку без всяких задержек и вспомогательных касаний изделия электродом, используется функция «горячий старт», которая увеличивает ток на начальной фазе сварочных работ.

Для тех, кому приходится использовать сварку не от случая к случаю, а регулярно, очень важно, что инвертор, в отличие от трансформатора, потребляет значительно меньше электрической энергии. По этой причине его без лишних хлопот можно подключать к бытовой сети или к автономному источнику питания, например, к дизельной установке.

На выбор сварочного агрегата, несомненно, влияют и физические параметры. Большим преимуществом инвертора становятся его малые размеры и незначительный вес. Достичь этого удается, повышая частоту напряжения. Некоторые модели инвертора вполне можно переносить на плече, ведь весит такая «малютка» не бо

xn—-7sbeb3bupph.xn--p1ai

2. Повышающие и понижающие трансформаторы | 9. Трансформаторы | Часть2

2. Повышающие и понижающие трансформаторы

Повышающие и понижающие трансформаторы

До сих пор мы с вами рассматривали трансформаторы, у которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, давая примерно одинаковые уровни напряжения и тока в обоих цепях. Однако, равенство напряжений и токов между первичной и вторичной обмотками трансформатора не является нормой для всех трансформаторов. Если индуктивности двух обмоток имеют разную величину, происходит нечто интересное:

 

transformer   
v1 1 0 ac 10 sin
rbogus1 1 2 1e-12       
rbogus2 5 0 9e12
l1 2 0 10000    
l2 3 5 100      
k 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) 
.end    
freq          v(2)        i(v1)       
6.000E+01     1.000E+01   9.975E-05    Primary winding

freq          v(3,5)      i(vi1)      
6.000E+01     9.962E-01   9.962E-04    Secondary winding

Обратите внимание на то, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт против 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз превышает первичный (0,9962 мА против 0,09975 мА). В этом SPICE моделировании описано устройство, которое в десять раз понижает напряжение и в десять раз повышает ток.

 

Трансформатор — это очень полезное устройство. С его помощью мы легко можем повысить или понизить напряжение и ток в цепях переменного тока. Появление трансформаторов сделало практической реальностью передачу электроэнергии на большие расстояния. Трансформаторы позволяют уменьшить потери на проводах линий электропередач (соединяющих генерирующие станции с нагрузками) путем повышения переменного напряжения и понижения переменного тока. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) трансформаторы понижают уровни напряжения до более безопасных значений и снижают стоимость применяемого оборудования. Трансформатор, который на выходе (во вторичной обмотке) вырабатывает более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке), называется повышающим трансформатором (его вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная). И наоборот, понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем подается на его вход, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.

Посмотрите еще раз на фотографию, показанную в предыдущей статье:

 

На поперечном разрезе трансформатора хорошо видно первичную и вторичную обмотки.

 

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое число витков вторичной обмотки. Он преобразует высокое напряжение и маленький ток в низкое напряжение и большой ток. Благодаря большому току вторичной обмотки, в ней используется провод большого сечения. Первичная обмотка, ток в которой имеет небольшую величину, может быть выполнена из провода меньшего сечения.

Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать по противоположному назначению (подключить вторичную обмотку к источнику переменного напряжения, а первичную обмотку — к нагрузке). В этом случае трансформатор будет выполнять противоположную функцию: понижающий трансформатор будет функционировать как повышающий, и наоборот. Однако, для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из его обмоток должны быть спроектированы под конкретные рабочие диапазоны напряжения и тока (этот вопрос рассматривался в предыдущей статье). Поэтому, при использовании трансформатора по «противоположному» назначению, напряжения и токи его обмоток должны оставаться в исходных конструктивных параметрах. Только в этом случае трансформатор будет эффективен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).

Трансформаторы часто имеют такую конструкцию, что не очевидно, какие провода принадлежат к первичной обмотке, а какие к вторичной. Во избежание путаницы, на многих трансформаторах (в основном импортного производства) используется обозначение «Н» для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), и обозначение «X» для низковольтной обмотки. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с надписью «h2», «h3», «X1» и «X2».

Если вы вспомните, что мощность равна произведению напряжения и тока, то поймете почему напряжение и ток всегда движутся в «противоположных направлениях» (если напряжение увеличивается, то ток уменьшается, и наоборот). Вы так же поймете, что трансформаторы не могут производить энергию, они могут только преобразовывать ее. Любое устройство, которое могло бы произвести больше энергии, чем потребило, нарушило бы Закон сохранения энергии (энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована).

Практическая значимость вышесказанного становится более очевидной, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов, преобразование уровней напряжения и тока могло быть достигнуто только за счет использования установок, содержащих моторы и генераторы:

 

Установка мотор/генератор иллюстрирует основной принцип трансформатора

 

В этой установке мотор механически соединен с генератором. Генератор предназначен для получения желаемых уровней напряжения и тока за счет скорости вращения мотора. В то время, как и мотор и генератор являются достаточно эффективными устройствами, использование их в связке не обладает достаточной эффективностью, так что общий КПД установки находится в диапазоне 90% или менее. Кроме того, движущиеся части данных установок подвержены трению и механическому износу, а это, в свою очередь, влияет как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы же, с другой стороны, способны преобразовывать переменное напряжение и ток с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради стоит сказать, что установки мотор/генератор не обязательно являются устаревшими в сравнении с трансформаторами во всех сферах применения. Если трансформаторы явно превосходят моторы/генераторы в преобразовании переменного напряжения и тока, то они не могут преобразовать одну частоту переменного тока в другую, а также преобразовать (сами по себе) постоянное напряжение в переменное или наоборот. Установки мотор/генератор могут все это делать относительно просто, хотя и с некоторыми ограничениями эффективности, описанными выше. Эти установки также обладают уникальным свойством сохранения кинетической энергии: то есть, если по какой-либо причине источник питания мотора мгновенно отключается, его угловой момент (инерция вращательного движения) будет еще некоторое время поддерживать вращение генератора, изолируя тем самым нагрузку (питаемую генератором) от «сбоев» в основной энергосистеме.

При внимательном просмотре цифр в SPICE анализе вы должны увидеть соотношение между коэффициентом трансформации и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная обмотка (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная (10000 Гн против 100 Гн), и что напряжение было понижено с 10 В до 1 В (в 10 раз). Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток. Поскольку обе обмотки трансформатора намотаны вокруг одного и того же сердечника (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на их индуктивность равны, за исключением количества витков в каждой из обмоток. Если мы еще раз взглянем на формулу индуктивности, то увидим, что индуктивность катушки пропорциональна квадрату числа ее витков:

 

 

Таким образом, должно быть очевидно, что две обмотки трансформатора в вышеприведенном SPICE моделировании при соотношении их индуктивностей 100 : 1 должны иметь соотношение витков провода 10 : 1, так как 10 в квадрате равно 100. Поскольку соотношение витков соответствует соотношению между первичным и вторичным напряжениями и токами (10 : 1), мы можем сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен соотношению витков провода между первичной и вторичной обмотками.

 

 

Повышающее / понижающее действие соотношения витков обмоток в трансформаторе аналогично соотношениям шестеренок в механических редукторных системах, которые преобразуют значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:

 

 

Повышающие и понижающие трансформаторы, применяющиеся для распределения электроэнергии, могут иметь гигантские размеры (сопоставимые с размером дома). На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около четырех метров:

 

 

Обзор:

  • Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношениями витков первичных и вторичных обмоток.

  • Коэффициент трансформации напряжения равен квадратному корню из отношения индуктивности первичной обмотки к индуктивности вторичной обмотки.

www.radiomexanik.spb.ru

Трансформатор

Трансформатор состоит из двух отдельных обмоток, называемых первичной и вторичной обмотками. Входное напряжение переменного тока прикладывается к первичной обмотке и создает изменяющееся магнитное поле. Это магнитное поле взаимодействует со вторичной обмоткой, индуцируя в ней напряжение переменного тока (точнее, ЭДС). Напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, имеет ту же частоту, что и входное напряжение, но его амплитуда определяется соотношением числа витков вторичной и первичной обмоток.

Если входное напряжение на выводах первичной обмотки = V1
выходное напряжение на выводах вторичной обмотки = V2
число витков первичной обмотки = T1
число витков вторичной обмотки = T2

то

Кроме того, I1/ I2 = T1/ T2, где I1 и I2 – токи первичной и вторичной обмоток соответственно.

 

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

Приведенные выше соотношения предполагают, что трансформатор имеет 100%-ный КПД, т. е. полностью отсутствуют какие-либо потери мощности. Следовательно,
Входная мощность I1•V1 = Выходная мощность I2•V2.
На практике трансформаторы имеют КПД около 96-99%. Для увеличения КПД трансформатора его первичная и вторичная обмотки наматываются на одном магнитном сердечнике (рис. 7.10).

 

Повышающий и понижающий трансформаторы

Повышающий трансформатор вырабатывает на выходе (во вторичной обмотке) более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке). Для этого число витков вторичной обмотки делается больше числа витков первичной обмотки.
Понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем на входе, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.

 

Коэффициент приведения сопротивления

Трансформатор, изображенный на рис. 7.11, имеет в цепи вторичной обмотки нагрузочный резистор r2. Сопротивление r2 можно пересчитать или, как говорят, привести к первичной обмотке, т. е. к сопротивлению трансформатора r1 со стороны первичной обмотки. Отношение r1/ r2 называется коэффициентом приведения сопротивления. Этот коэффициент можно рассчитать следующим образом. Поскольку r1 = V1 / I1 и r2 = V2 / I2, то

Рис. 7.10. Трансформатор.

Рис. 7.11. Коэффициент приведения
сопротивления

r1/ r2 = Т12/ Т22 = n2.

Рис. 7.12. Автотрансформатор.

 

Рис. 7.13. Автотрансформатор с несколькими отводами.

 

Но V1 / V2 = T1 / T2 = n и I2 / I1 = T1 / T2 = n, поэтому

r1 / r2 = n2

Например, если сопротивление нагрузки r2 = 100 Ом и отношение числа витков обмоток (коэффициент трансформации) T1 / T2 = п = 2 : 1, то со стороны первичной обмотки трансформатор можно рассматривать как резистор с сопротивлением r1 = 100 Ом • 22 = 100 • 4 = 400 Ом.

 

Автотрансформатор

Трансформатор может иметь одну-единственную обмотку с одним отводом от части витков этой обмотки, как показано на рис. 7.12. Здесь T1 — число витков первичной обмотки и T2 — число витков вторичной обмотки. Напряжения, токи, сопротивления и коэффициент трансформации определяются теми же формулами, которые применимы к обычному трансформатору.
На рис. 7.13 показан еще один трансформатор с единственной обмоткой, в котором сделано несколько отводов от этой обмотки. Все соотношения для напряжений, токов и сопротивлений по-прежнему определяются коэффициентом трансформации (V1/Va = Т1/Тa, V1/Vb = Т1/Тb и т. д.).

 

Трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки

На рис. 7.14 изображен трансформатор с отводом от середины его вторичной обмотки. С верхней и нижней половин вторичной обмотки снимаются выходные напряжения Va и Vb, Отношение входного напряжения (на первичной обмотке) к каждому из этих выходных напряжений определяется отношением числа витков, причем

V1/Va = Т1/Тa V1/Vb = Т1/Тb

где Т1, Тa и Тb — число витков первичной, вторичной а и вторичной b обмоток соответственно. Поскольку отвод сделан от середины вторичной обмотки, напряжения Va и Vb равны по амплитуде. Если средняя точка заземлена, как в схеме на рис. 7.14, то выходные напряжения, снимаемые с двух половин вторичной обмотки, находятся в противофазе.

Пример

Обратимся к рис. 7.15. (а) Рассчитайте напряжение между выводами В и С трансформатора, (б) Если между выводами А и В намотано 30 витков, то сколь¬ко всего витков имеет вторичная обмотка трансформатора?
Решение
a) VBC = VAD – VAB – VCD = 36 В – 6 В – 12 В = 18 В.
Число витков между А и В
b) VAB / VAD == ———————————————
Число витков между А и D

Следовательно, 6 В/36 В = 30/ TAD, отсюда TAD = 30 • 36/6 = 180 витков.

Рис. 7.14. Трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки.

Рис. 7.15. VAD = 36 В, VAB = б В,
VCD = 12 В.

 

Магнитная цепь

Принято говорить, что в магнитной цепи магнитный поток (или магнитное поле), измеряемый в теслах, создается силой, называемой магнитодвижущей силой (МДС). Магнитная цепь обычно сравнивается с электрической цепью, причем магнитный поток сопоставляется с током, а магнитодвижущая сила с электродвижущей силой. Точно так же, как говорят о сопротивлении R электрической цепи, можно говорить о магнитном сопротивлении S магнитной цени; эти понятия имеют аналогичный смысл. Например, такой магнитомягкий материал, как ковкое железо, обладает низким магнитным сопротивлением, т. е. низким сопротивлением для магнитного потока.

 

Магнитная проницаемость

Магнитная проницаемость материала это мера легкости его намагничивания. Например, ковкое железо и другие электромагнитные материалы, такие, как ферриты, обладают высокой магнитной проницаемостью. Эти материалы применяются в трансформаторах, катушках индуктивности, реле и ферритовых антеннах. В отличие от них немагнитные материалы имеют очень низкую магнитную проницаемость. Магнитные сплавы, такие, как кремнистая сталь, обладают способностью сохранять состояние намагниченности в отсутствие магнитного поля и поэтому применяются в качестве постоянных магнитов в громкоговорителях (динамических головках), магнитоэлектрических измерительных приборах с подвижной катушкой и т. д.

 

Экранирование

Рассмотрим полый цилиндр, помещенный в магнитное поле (рис. 7.16). Если этот цилиндр изготовлен из материала с низким магнитным сопротивлением (магнитомягкого материала), то магнитное поле будет концентрироваться в стенках цилиндра, как показано на рисунке, не попадая в его внутреннюю область.

Рис. 7.16. Магнитное экранирование.

Рис. 7.17. Электростатическое экранирование в трансформаторе.

Следовательно, если в эту область поместить какой-либо предмет, он будет защищен (экранирован) от влияния магнитного поля в окружающем пространстве. Такое экранирование, называемое магнитным экранированием, применяется для защиты от внешних магнитных полей электронно-лучевых трубок, магнитоэлектрических измерительных приборов с подвижной катушкой, динамических головок громкоговорителей и т. п.
В трансформаторах иногда применяется другой тип экранирования, называемый электростатическим или электрическим экранированием. Между первичной и вторичной обмотками трансформатора размещается экран из тонкой медной фольги, как показано на рис. 7.17. При заземлении такого экрана сильно уменьшается влияние емкости между обмотками, которая возникает из-за разности потенциалов этих обмоток. Электростатическое экранирование применяется также в коаксиальных кабелях и всюду, где проводники имеют разные потенциалы и находятся в непосредственной близости друг от друга.

В этом видео рассказывают о том, что такое трансформатор:

Добавить комментарий

radiolubitel.net

Как работает трансформатор

Подробности

Подробности


Опубликовано 16.09.2016 12:27


Просмотров: 989

Трансформаторы используются в основном для изменения напряжения переменного тока и передачи электроэнергии из одной части цепи в другую. Они имеют первичную и вторичную обмотку вокруг сердечника.

Трансформатор — это устройство, которое преобразует переменный ток от заданного уровня требуемому. Он используется для увеличения или уменьшения переменного напряжения. Трансформатор состоит из мягкого железа и обмоток на первичной и вторичной стороне. Сердечник сделан из материала такого как, мягкое железо и сталь. Он передает энергию от первичной обмотки к вторичной. Эти обмотки намотаны на железном стержне, но они не связаны друг с другом. Часть обмотки, которая получает входной сигнал переменного напряжения, называется первичной обмоткой, а там, где образуется необходимый уровень напряжения известен как «вторичная» обмотка.

Давайте посмотрим, как трансформатор работает, более подробно…

 

Работа трансформатора

Работа трансформатора основана на связи между магнетизмом и электричеством. Когда переменный ток подается на первичную обмотку, он создает магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле по закону индукции, индуцирует переменный ток на вторичной стороне. Напряжение, полученное на вторичной обмотке, зависит от числа витков вторичной катушки.

Первичная катушка и вторичная катушка индуктивно связанных друг с другом. Обычно используется железный сердечник, потому что он обеспечивает высокую проницаемость для магнитного потока. Магнитный поток — это величина магнитного поля, проходящего через заданную площадь. Проницаемость — это свойство железа пропускать магнитный поток через сердечник. Выше проницаемость, меньше сопротивление для магнитного потока, проходящего через сердечник. В случае металлического стержня, большая часть магнитного потока ограничивается только ядром. Из-за этого ограничения магнитного потока, существует высокая степень связи между первичной и вторичной катушками.

Для построения первичной и вторичной обмоток, используется определенное значение витков. Напряжение, которое поступает на вторичную обмотку может быть выше или ниже в зависимости от количества витков катушки. Если требование напряжения на выходе выше, чем входное напряжение, то используется повышающий трансформатор. Однако, если требование напряжение на выходе меньше входного напряжения, то используется понижающий трансформатор.

 

Повышающий трансформатор

Число витков вторичной обмотки больше числа витков на первичной стороне. Таким образом, напряжение вторичной обмотки больше, чем первичной. Например, если число вторичных витков 10 и вторичных витков 100, то вторичное напряжение будет в 10 раз выше, чем первичной. Повышающие трансформаторы используются в системах распределения электроэнергии на большие расстояния.

 

Понижающий трансформатор

Понижающие трансформаторы понижают напряжение до нужного значения. Входное напряжение, которое подается к первичной обмотке создает переменное магнитное поле. Это поле индуцирует переменный ток на вторичной стороне. Так как число витков вторичной катушки меньше, чем на первичной стороне, напряжение, которое наводится тоже меньше. Например, если число витков на первичной стороне 100, а на вторичной стороне равна 10, выходное напряжение будет равно в 10 раз ниже, чем входное.

 

Идеальный трансформатор

Идеальными трансформаторами являются те, что работают вообще без потерь. Входное и выходное сопротивление равно нулю, поэтому все напряжение, подаваемое на катушки, поступает на выход. Нет утечек или потерь на вихревые токи в трансформаторе.

 

Вторичное напряжение пропорционально первичному напряжению, и оно равно отношению числа витков вторичной обмотки к первичной обмотке.

Не все трансформаторы имеют только одну катушку на выходе. Одна первичная обмотка и один источник напряжения могут быть использованы для получения напряжения разных значений на выходе. Это делается с помощью отдельной вторичной обмотки, в зависимости от требуемого выходного напряжения. Это делается для обеспечения требуемого спроса на напряжение за счет использования одного источника.

В современных системах питания, трансформаторы используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электричество, передаваемое от электростанции, имеет очень высокое напряжение, так что он может перемещаться на большие расстояния. Текущие и потенциальные трансформаторы используются в генерации и дистрибуции. Трансформаторы также находят свое применение в аудио-усилителях и радиоприемных устройствах. Но при подключении радио к батарейке вам понадобится электропривод постоянного тока.

Читайте также

Добавить комментарий

electrowelder.ru

Хорошо известный повышающий трансформатор…

Каждая область техники имеет свои знаковые устройства, глядя на которые однозначно понимаешь что, куда, откуда. Парус – это море, яхты, корабли. Пропеллер – авиация, самолеты, колесо – велосипед, автомобиль и т.д. И не всегда мы задумываемся над тем, что когда-то эти ныне простые и такие понятные устройства были очередным, иногда трудным, шагом в становлении целой отрасли техники или машиностроения.

Такая история и у хорошо известного представителя электротехники – трансформатора. В далеком уже 1831 году Фарадей вошел в историю открытием электромагнитной индукции – основного принципа работы трансформатора. Только через 45 лет русскому ученому П. Н. Яблочкову был выдан патент на изобретение трансформатора. Две обмотки, расположенные на незамкнутом сердечнике, подтвердили возможность трансформировать, т.е. преобразовывать, изменять токи и напряжения. Самым первым был изготовлен повышающий трансформатор. Современные трансформаторы имеют размеры от сооружений в несколько этажей до крохотных изделий меньше 1 см, а их производство – это ведущая отрасль электротехнической промышленности.

В технике применяется огромное число трансформаторов различного назначения и каждый из них имеет свое специфичное название. Например, широкое применение в электролабораториях имеет повышающий трансформатор напряжения, который при выходном напряжении в несколько киловольт имеет напряжение питания 220 В.

Итак, трансформатор — что же это такое? Классическое определение звучит так: трансформатор – это электрическая машина, преобразующая ток входного источника питания в ток вторичной обмотки с другим напряжением. Трансформатор работает с напряжением переменного тока, т.к. эффект индукции проявляется только при изменении электромагнитного поля. Передача (трансформация) энергии проходит через преобразование электрической энергии в обмотках сначала в магнитное поле, и далее — переход обратно в электрическую энергию тока, но уже во вторичной обмотке. Если вторичная обмотка по числу витков превышает первичную, то имеем повышающий трансформатор, а если подключить обмотки наоборот, то и трансформатор будет «наоборот» — понижающий.

Допустим, что необходимо в гараже, имеющем электрическую сеть 36В, подключить электропотребитель, например, блок зарядки аккамулятора с питанием 220В — типичный случай для того, чтоб применить повышающий трансформатор. Решение такой практической задачи рассмотрим пошагово.

1. Мощность зарядного устройства возьмем из паспорта – скорее всего это будет что-то около 100 Вт. Понимая, что всегда нужно иметь запас на будущее и с учетом КПД будущего трансформатора примерно 0,9, принимаем мощность первичной обмотки 150 Вт.

2. Выбираем магнитопровод. Легче всего достать О-образный магнитный сердечник (от старого телевизора). Для нас подойдет любой, у которого сечение не меньше, чем следует из соотношения: Р1= S*S/1,44 , где Р1 и S – мощность трансформатора в Ваттах и поперечное сечение сердечника в см кв. Расчет дает значение S=10,2 см2.

3. Следующий шаг самый важный при «строительстве» трансформатора – определяется количество витков на 1В: N= 50/S = 50/10,2 = 4,9 витков/В. Теперь совсем легко рассчитать количество витков(или, как говорят, «намоточные данные»), первичной и вторичной обмоток: W1=36*N=176 витков и W2=220*5= 1078 витков.

4. Определим токи обмоток. Исходим из того, что мощность каждой из обмоток примерно 150 Вт. В таком случае, рабочие токи обмоток: J1 = 150/36=4,2А и J2 = 150/220=0,7А.

5. Теперь есть все данные для определения диаметров проводов обмоток. Так и сделаем: для первичной обмотки d1=0,8*√J1=0,8*2,05=1,64мм кв. ;

аналогично для вторичной обмотки d2=0,8*√J2 = 0,8*0,84=0,67 мм кв.

Для намотки обмоток выбираем диаметры, ближайшие из стандартных.

Все! Расчет окончен, но можно ли изготовить повышающий трансформатор своими руками? Как говорится — нет ничего проще, если сильно нужно. Реальная потребность — это основная движущая самоделкинами сила, так что дальше ручками, ручками.

6. Изготавливают два каркаса по выбранному магнитопроводу.

7. На каркасы плотной укладкой наматывают по половине первичной обмотки и изолируют ее стекло- или лакотканью .

8. Далее укладывают на каждый каркас по половине вторичной обмотки и также покрывают их лакотканью.

9. Сборка магнитопровода, стяжка его частей хомутом – проблема не очень сложная. При сборке магнитопровода желательно его половинки склеить любым составом с применением ферропорошка – это позволит исключить «гудение» устройства при работе.

Вот и все! Наша самоделка, стоит думать, будет работать долго и в радость. А кто бы сомневался!

fb.ru

Как сделать повышающий трансформатор 🚩 повышающие трансформаторы напряжения 🚩 Комплектующие и аксессуары

Автор КакПросто!

Переменное напряжение, в отличие от постоянного, легко поддается не только понижению, но и повышению. Для этого еще с конца девятнадцатого века используются трансформаторы различных конструкций.

Статьи по теме:

Инструкция

Возьмите любой готовый трансформатор, поддающийся разборке. Его характеристики могут быть такими, которые для ваших целей совершенно не подходят. Главное, чтобы он подходил по всего одному параметру — мощности, а также обязательно был рассчитан на частоту в 50 Гц.

Разберите трансформатор. Намотайте поверх имеющихся на нем обмоток еще одну, содержащую ровно сто витков. Снова соберите его.

На ту из обмоток трансформатора, о которой вам гарантированно известно, что она является сетевой, подайте напряжение сети через предохранитель, номинал которого рассчитайте, поделив мощность трансформатора на напряжение сети. Подключите к временной обмотке вольтметр. Поделите число 100 на измеренное напряжение, и вы получите важный параметр трансформатора — количество витков на вольт. Запишите его и обозначьте как N.

Отключите и разберите трансформатор. Смотайте с него не только временную обмотку, но и все остальные обмотки, кроме сетевой (она намотана последней). Изоляцию, отделяющую ее от остальных обмоток, ни в коем случае не удаляйте. Примите к сведению, что теперь сетевая обмотка трансформатора считается не первичной, а вторичной.

Переменное напряжение, которое вы собираетесь подавать на первичную обмотку, умножьте на N. Частота этого напряжения также должна быть равна 50 Гц. Получить переменное напряжение с такими параметрами, скажем, от аккумулятора можно, используя самодельный двухтактный ключевой инвертор любой конструкции. Намотайте поверх изоляции новую первичную обмотку, число витков которой равно результату умножения. Используйте для этого провод такого сечения, чтобы он выдержал ток через обмотку. Чтобы узнать этот ток, поделите мощность на первичное напряжение.

Изолируйте первичную обмотку. Подключите к вторичной нагрузку, после чего подайте на первичную низкое переменное напряжение. Нагрузка должна заработать.

Видео по теме

Обратите внимание

Помните, что трансформатор является повышающим, и даже при низком питающем напряжении вырабатывает высокое. А самоиндукция может привести к возникновению всплесков высокого напряжения даже на первичной обмотке.

Примите меры по предотвращению сквозного тока в инверторе.

Никогда не пытайтесь питать трансформатор постоянным напряжением.

Полезный совет

Перед расчетами все единицы переводите в систему СИ.

Источники:

  • повышающий трансформатор напряжения

Трансформатор – это электрический аппарат, который преобразует одно переменное напряжение в другое, например из 220 В. в 12 В. – это понижающий трансформатор. Простейший трансформатор состоит из магнитопровода и намотанных на нем обмоток: первичной и вторичной. На первичную обмотку подается переменное напряжение, к примеру, 220 вольт от сети, а во вторичной обмотке, посредством индуктивной связи создается другое переменное напряжение. Выходное напряжение, зависит от разности витков первичной и вторичной обмоток.

Инструкция

Расчет примитивного Ш-образного трансформатора лучше всего показать на примере. Допустим, вам нужно рассчитать трансформатор с параметрами: сетевое напряжение U1=220В; выходное напряжение (напряжение на вторичной обмотке) U2=12В; ток нагрузки i2=0,5А. Сначала определите выходную мощность: P2=U2*i2=12*0,5=6Вт. Для такой мощности можно взять магнитопровод сечением примерно четыре квадратных сантиметра (S=4) Далее рассчитайте, сколько требуется витков для одного вольта. Для Ш-образного трансформатора есть формула: К=50/S=50/4=12,5 витков на вольт.

Затем, рассчитайте количество витков первичной обмотки: W1=U1*K=220*12,5=2750 витков. И количество витков вторичной обмотки: W2=U2*K=12*12,5=150 витков.

После этого, определите ток в первичной обмотке: i1=(1,1*P2)/U1=(1,1*6)/220=30мА. А затем удастся посчитать диаметр провода первичной обмотки без изоляции. Дело в том, что максимальный ток для медного провода составляет 5 ампер на квадратный миллиметр, поэтому: d1=5А/(1/i1)=5A/(1/0,03А)=0,15мм.

И последнее, рассчитайте диаметр провода вторичной обмотки по формуле, d2=0,025*корень квадратный из i2, значение i2 в этой формуле подставляйте в миллиамперах: d2=0,025*22,4=0,56мм.

Полезный совет

Измерить диаметр провода при подборке можно и без использования точных измерительных приборов. Намотайте плотно измеряемый провод на карандаш, замерьте один сантиметр намотки и разделив его на количество витков вы получите диаметр провода.

В большинстве случаев причиной неисправности трансформаторов может быть короткое замыкание, нарушение изоляции провода при длительной тяжелой нагрузке или по стихийным причинам. В любом случае, трансформатор подвергается ремонту. А для этого его необходимо уметь правильно разобрать и заменить неисправные составляющие.

Инструкция

Проверьте, есть ли на трансформаторе предохранитель, перед тем, как его разбирать. Для этого снимите защитную изоляцию у первичной обмотки и проверьте его тестером на предмет обрыва. Если проблема заключается именно в предохранителе, замените неисправный участок провода и восстановите целостность конструкции. Освободите трансформатор от всей арматуры. Если пластины не сварены, попытайтесь аккуратно выбить их из каркаса. Если они склеены, ни в коем случае не гните и не ломайте их. В этом случае хорошенько нагрейте сердечник — тогда его будет легко разобрать. Сделать это можно на перевернутом утюге или электроплите, а если трансформатор малогабаритный, то можно положить его на паяльник минут на 15-20. За каркас не бойтесь – выдержит. Опустите пластины в специальный раствор, который можно приобрести на радио-рынке или в автомобильных магазинах. Но в некоторых случаях подобные растворы избавляются и от изоляции проводов, так что следует быть осторожным.

Если у вас сварной трансформатор, то сделайте пропилы по шву электросварки ножовкой по металлу. Если после того, как распилены сварочные швы, катушка сердечника не снимается, немного прогрейте трансформатор, как было описано выше. Проще всего будет вытащить сначала одну-две Ш пластины, потом остальные будут вытаскиваться проще. Иногда нужно пожертвовать Ш пластиной, чтобы вытащить остальные.

Размотайте первичную и вторичную обмотку катушки трансформатора. Внимательно сосчитайте витки, чтобы потом после замены проводящего материала можно было все в точности восстановить. Помните один важный момент – если вы делали обмотку в два провода, воспользуйтесь принципом «семь раз отмерь, один раз отрежь». Удостоверьтесь, что начало одного проводника соединено с другим. Только после этого можно испытывать трансформатор.

Совет полезен?

Распечатать

Как сделать повышающий трансформатор

Похожие советы

www.kakprosto.ru