Как сделать из понижающего трансформатора повышающий: Как из понижающего трансформатора сделать повышающий

Как работает трансформатор?

Уже сегодня создано огромное количество преобразователей тока, существуют модели низковольтные и высоковольтные. Принцип работы трансформатора достаточно прост — понижающий трансформатор отвечает за снижение поступающего тока, повышающий наоборот — увеличивает напряжение до высшего значения.

В бытовых целях это очень важное устройство, обеспечивает стабильную работу и полную безопасность домашних электрических приборов.

Приведем простой пример. Во многих домах от сети поступает ток 385 Вольт, а стандартные бытовые приборы работают только от 220В. В таком случае без понижающего трансформатора не обойтись, поэтому придется купить однофазный или трехфазный преобразователь.

Важно! Если у вас в помещении трехфазная сеть, к ней подбирается только двухфазный преобразователь. Если же сеть двухфазная, преобразователь должен использоваться только однофазного типа.

Преобразователь 380 Вольт — промышленного типа, трехфазный. Преобразователь 220 Вольт — стандартный бытовой, однофазный.

При использовании стандартного бытового трансформатора, его задача будет более простая, ведь в зависимости от модели он меняет ток на показатель 12, 36, 42 Вольта (зависит от требования бытовых приборов).

Понижающий трансформатор тока имеет несложную конструкцию. В основе лежит медная обмотка, которая намотана на стальные пластины рамки магнитопровода.

Принцип действия конструкции прост — большее значение тока проходит через одну обмотку, после этого со второй обмотки выдается меньший ток. Это стало возможно благодаря тому, что на одной обмотке расположено больше витков, а на второй меньшее количество. Если говорить на научном языке, то такой процесс называется электромагнитная индукция.

Как выбрать понижающий трансформатор?

Если вы мало разбираетесь в электрике, выбрать понижающий трансформатор будет сложно, и доверить это придется специалистам. Но при решении самостоятельно подобрать нужное устройство, обращайте внимание на такие показатели:

• Указанная мощность бытовых или промышленных приборов должна быть меньшей, чем указанная на трансформаторе;
• Должно подходить входное напряжение, в которое будет устанавливаться устройство;
• Выходное напряжение должно соответствовать трансформатору.

Старайтесь не выбирать дешевые модели, ведь качественный современный преобразователь должен выдерживать аварийные ситуации и стабильно работать после их обнаружения. Например, часто случаются короткие замыкания, перенапряжение сети, перегрузка сети.

Выбирается устройство конкретно под ваши требования, главным параметром является величина входного напряжения. При визуальном осмотре на изделии пишут входное напряжение. Например, понижающий трансформатор с 220 V или 380 V. Также на корпусе должна указываться маркировка выходного напряжения, например 12 или 36 Вольт.

Обязательно обращайте внимание на мощность устройства, ведь при подборе стабилизатора напряжения придется прибавить мощность всех будущих используемых приборов и прибавить еще 20% от полученного показателя.

Особенности установки

Правила техники безопасности регламентируют правильную установку понижающих трансформаторов для их стабильной долгой работы. Важно устанавливать устройство в местах, максимально защищенных от попадания воды, пыли и различных масел. Большинство мастеров монтируют трансформаторы в защитные кожухи или шкафы.

Также важно убедиться, что человек не сможет дотронуться к трансформатору во время его работы. В обязательном порядке специалист должен заземлить трансформатор медным проводом. Старайтесь выбирать провод с минимальным сечением 2,5 мм. Также во избежание серьезных поломок время от времени придется осматривать и чинить устройство.

Разновидности трансформаторов

Существует несколько разновидностей преобразователей, которые представлены различными характеристиками и конструкцией. Даже представленные фото понижающих трансформаторов дают понять, насколько мощная и современная модель.

Однофазные — подключаются от однофазной сети, довольно простые и часто используемые в бытовых целях. Фаза и ноль устанавливается на первичную обмотку трансформатора. Считаются самыми популярными трансформаторами.

Трехфазные — более сложное устройство, ведь его задача понизить напряжение от трехфазной сети. Чаще всего используют в промышленных целях, но встречаются трансформаторы в бытовых отраслях.

Отличие от однофазной модели в том, что конструкция предполагает 3 трансформатора в одном. Также отличаются соединением обмоток, ведь могут применяться схемы в виде треугольника или звезды. Качество трехфазных моделей на высоком уровне, ведь на производстве их тщательно тестируют.

Тороидальные — довольно популярная разновидность трансформатора, особенно актуальна при работе с небольшими мощностями.

Изделие имеет круглую форму, небольшие размеры и малый вес. Чаще встречается в различных радиоэлектронных приборах. Преимущество модели в лучшей плотности тока, которая обеспечивается хорошим охлаждением обмотки на сердечнике.

Броневые — основное отличие внешнее, ведь магнитопровод устройства полностью охватывает обмотку, расположенную внутри. Такие показатели как размер, вес и цена на порядок ниже аналогов, также изделия считаются маломощными.

Стержневые — являются противоположной разновидностью броневым трансформаторам, ведь в стержневых моделях обмотка охватывает магнитопровод. Можно встретить понижающий трансформатор с 380 Вольт в подобном исполнении, ведь стержневые модели создаются средней и высокой мощности.

Особенность конструкции позволяет быстро проводить ремонт, а также быть уверенным в лучшем охлаждении трансформатора.

Преимущества понижающих трансформаторов

Понижающие трансформаторы используются в промышленности и бытовых целях уже много лет, благодаря простоте конструкции и различным требованиям электрических приборов, преобразователи играют важную роль для обеспечения безопасной работы.

К другим преимуществам устройства можно отнести:

• Малый нагрев и безопасная длительная работа;
• Небольшие размеры;
• Возможность работать с различным входным напряжением, то есть трансформатор на 220 вольт будет так же стабильно работать и выдавать на выходе стабильное необходимое напряжение;
• Монтаж и обслуживание устройства довольно простое;
• Возможность плавной регулировки напряжения.

К сожалению, существует множество моделей сомнительного качества, по отзывам владельцев трансформаторы имеют небольшой срок службы и требуют частой замены. Также некоторые преобразователи не соответствуют указанной мощности и могут работать нестабильно.

Фото понижающих трансформаторов

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.

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.

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.

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 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

• 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.

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%.

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:

Можно ли использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего?

Да, вы можете это сделать, но должны соблюдать некоторые меры предосторожности: обмотка низкого напряжения, которая по проекту должна быть вторичной обмоткой, будет служить первичной, и значение пускового тока намагничивания фактически будет больше, чем ожидалось. Когда трансформатор питается в обратном направлении, отводы перемещаются на выходную сторону, и поэтому их работа меняется на противоположную. Отводы будут контролировать выходное напряжение, поэтому есть вероятность перевозбуждения.Это не является серьезной проблемой до тех пор, пока изменение входного напряжения находится в допустимых пределах. Напряжение ОС обмотки, которая должна быть вторичной, будет выше номинального напряжения. Это сделано для того, чтобы учесть падение напряжения в обмотке, чтобы при полной нагрузке трансформатора присутствовало номинальное напряжение. Степень изменения вторичного напряжения выражается в регулировке трансформатора; чем ниже цифра, тем лучше. Используя трансформатор в обратном направлении, вам необходимо увеличить подаваемое напряжение на вторичную обмотку, которая будет действовать как первичная при обратном питании.

Первый : Вам необходимо убедиться, что новое входное напряжение такое же, как и исходное, приложенное к обмотке катушки, чтобы убедиться, что плотность потока в сердечнике соответствует исходным характеристикам, и чтобы система изоляции по-прежнему падала. в пределах проектных спецификаций, таких как удар, ползучесть, виток к витку и слой изоляции.

Второй : Возьмите исходные характеристики индуктивности холостого хода и короткого замыкания и рассчитайте новые значения индуктивности, чтобы гарантировать, что новые значения индуктивности не повлияют на приложение xfmr (линия и нагрузка).2 площади поверхности должна быть ниже 0,5–0,2 для заполненных маслом.

Наконец, : Учтите, что пусковой ток будет либо увеличиваться, либо уменьшаться в зависимости от геометрии и расположения исходной первичной (линейной) стороны. Это может привести к срабатыванию выключателя, пробою или другим аномальным событиям в приложении (на стороне нагрузки).

Можно ли использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего?

Введение

Можно ли использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего трансформатора ? Это касается не только принципа трансформатора, но и конкретных компонентов и их функций в цепи.По принципу работы трансформатор может понижать и повышать. Означает ли это, что они могут быть преобразованы? Но стоит отметить, что класс напряжения, характеристики импеданса, характеристики напряжения импеданса, ток обмотки и т. д. определяют, можно ли использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего. Итак, здесь мы объясним это подробно.

Повышающие и понижающие трансформаторы Работа и применение

Каталог

Ⅰ Принцип работы электрического трансформатора

Трансформатор — это обычное электрическое оборудование , которое можно использовать для преобразования определенного значения переменного напряжения в другое с тем же частота.Повышающий трансформатор — это устройство, используемое для преобразования низкого переменного напряжения в другое, более высокое, с той же частотой. В то время как понижающий трансформатор является очень важным оборудованием в системе передачи и преобразования электроэнергии. То есть его нормальная работа связана не только с собственной безопасностью и надежным электроснабжением пользователей, но и напрямую влияет на стабильность работы энергосистемы. Трансформаторы
обычно имеют две функции: одна — функция повышения-понижения, а другая — функция согласования импеданса.Поговорим о первом. Обычно мы используем различные напряжения в приложениях. Например, мощность аварийного освещения составляет 110 В, промышленного защитного освещения — 36 В, а напряжение сварочного аппарата необходимо отрегулировать. Они неотделимы от трансформатора. Например, по принципу взаимной индуктивности трансформатор проходит через основную и вспомогательную катушки для снижения напряжения до нужного нам напряжения.

Рисунок 1. Формула ЭДС

Основными частями трансформатора являются железный сердечник и обмотки на нем.Две обмотки связаны только магнитно, но не связаны электрически. Добавьте переменное напряжение к первичной обмотке, чтобы создать переменный магнитный поток, который связывает первичную и вторичную обмотки, и индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в двух обмотках соответственно. Поскольку количество витков первичной и вторичной обмоток различно, цель преобразования напряжения может быть достигнута с помощью трансформатора.

Ⅱ Различия между понижающим и повышающим трансформаторами

1) Понижающий трансформатор преобразует более высокое напряжение на входе источника питания в более низкое напряжение для нашего обычного использования для достижения цели понижающего .
2) Повышающий трансформатор может преобразовывать низкое напряжение в более высокое. (Кроме того, инверторный трансформатор также является своего рода повышающим трансформатором).

В принципе, понижающий трансформатор и повышающий трансформатор одинаковы, специфическая разница заключается в индуктивности, расходе меди и емкости обмотки стороны высокого и низкого напряжения. Один и тот же трансформатор, независимо от того, используется ли он для повышения или понижения, потери в железе одинаковы. В условиях холостого хода высоковольтная боковая обмотка понижающего трансформатора имеет много витков, большое полное сопротивление, большую индуктивность, малый ток и малые потери в меди, кроме того, высоковольтная боковая обмотка имеет большую емкость.В это время он становится повышающим трансформатором, потери в железе такие же, но боковая обмотка низкого напряжения имеет небольшое количество витков и малый импеданс. Индуктивность мала, а потери в меди малы, а емкость на первичной стороне меньше, чем на вторичной.
Но есть вопрос. При преобразовании понижающего трансформатора в повышающий могут ли номинальные параметры обмотки низковольтной стороны выдержать потери на холостом ходу? Если да, то какая мощность остается на стороне высокого напряжения.
Увеличивать или уменьшать напряжение зависит от соотношения количества витков первичной обмотки и вторичной обмотки. 1:1 только для изоляции. Поэтому понижающий трансформатор можно использовать как повышающий, но на практике он может не работать.

Рисунок 2. Преобразование напряжения трансформатора

Ⅲ Пример анализа

Как упоминалось выше, повышающий и понижающий трансформаторы не могут использоваться для обратного преобразования. Потому что повышающий трансформатор эквивалентен преобразованию низковольтной мощности в высоковольтную.Для системы ее низковольтная сторона эквивалентна поглощению электрической энергии, а высоковольтная сторона, передающая электрическую энергию, эквивалентна источнику питания. То есть нагрузка системы принимает стандартное номинальное напряжение, а выходное напряжение на стороне источника питания учитывает падение напряжения цепи и самого трансформатора, около 10%. Чтобы гарантировать, что напряжение, подаваемое пользователю, точно соответствует номинальному напряжению, выходное напряжение на стороне высокого напряжения на 10 % выше номинального напряжения.
Например, если номинальное напряжение низковольтной стороны повышающего трансформатора составляет 20 кВ, а высоковольтной стороны — 110 кВ, то принимаемое напряжение низковольтной стороны составляет 20 кВ, а высоковольтной стороны — 20 кВ. на 10% выше, около 121кВ. Если рассматривать коэффициент трансформации, предположим, что на стороне низкого напряжения 20 витков, а на стороне высокого напряжения не 110 витков, а 121 виток. Если этот повышающий трансформатор используется как понижающий, то его высоковольтная сторона может рассматриваться как нагрузка от системы и может получать только номинальное напряжение 110 кВ, а выходное напряжение низковольтной стороны не может достигать 20 кВ, что не может нормально работать.Точно так же понижающий трансформатор нельзя использовать в качестве повышающего трансформатора. В реальном процессе применения структура и защитная часть понижающего трансформатора отличаются от повышающего. Таким образом, это действие будет медленно снижать стабильность трансформатора и может повлиять на срок его службы.
Конечно, возможен и случай, когда понижающий трансформатор можно использовать как повышающий, главное, чтобы напряжение не превышало первичное и вторичное напряжение.

Рис. 3.Трансформатор с изменением фазы

Ⅳ Теоретический анализ

В настоящее время очень часто нестабильность напряжения колеблется при обычном использовании электроэнергии в сети. Поэтому каждой семье необходимо установить устройство электропитания для собственной линии электропередач. Учитывая, что некоторые люди часто используют низкое напряжение, а у некоторых людей домашнее напряжение всегда высокое, поэтому существуют повышающие трансформаторы и понижающие трансформаторы.
Сначала смотрим на выпрямительный трансформатор. Мы обнаружили, что вторичный провод на его поверхности особенно толстый, что связано с большим током во вторичной цепи.Отсюда можно представить, что если вторичная цепь используется как первичная, ее полное сопротивление должно быть очень маленьким, а источник питания должен обеспечивать большой ток для получения требуемого напряжения на вторичной стороне трансформатора, что приводит к низкому эффективность преобразования. Обычные трансформаторы имеют такую ​​возможность. Например, электрическая энергия, вырабатываемая низковольтным генератором, предоставленным пользователем, может передаваться силовому трансформатору (понижающему) обратно в сеть. Итак, как только самостоятельный генератор запустится, вам нужно разомкнуть выключатель, подключенный к сети.Даже при такой возможности электрическая энергия не может быть возвращена обратно в сеть через трансформатор.
Посмотрим на выражение напряжения переменного тока: . Обратите внимание, что U справа от знака равенства — действующее значение напряжения, и это напряжение должно соответствовать указанному номинальному значению, f — частота (которая также должна соответствовать условию нормативного значения), Φ — разность фаз.
Мы называем эти три параметра на первичной стороне трансформатора соответствующими требованиям сети на вторичной стороне трансформатора, что называется синхронной работой.Это необходимая операция, которую необходимо выполнить для объединения источника питания и электросети. И одно и то же значение периода должно полностью соответствовать конкретному значению спецификации, указанному в стандарте спецификации.
Поскольку параметры синхронизации энергосистемы фиксированы, генератор должен настроить собственное значение синхронизации. Процесс корректировки того же периода не очень прост. Синхронный период может быть удовлетворен только в одно мгновение. Мы можем добиться только максимально близкого, то есть квазисинхронного.Если обнаружено, что квазисинхронизация завершена, немедленно замкните автоматический выключатель, и электрическая энергия, вырабатываемая генератором, может быть усилена трансформатором и отправлена ​​в сеть. Видно, что это непросто, и добиться этого можно только поддерживая синхронный измерительный прибор или реле.
Обратите внимание на проблему с проводкой трансформатора, то есть на группу подключения трансформатора. Как правило, фаза высоковольтной стороны трансформатора отклоняется от фазы низковольтной стороны.Стандарты и спецификации ярко выражены с помощью часов. Например, Y11 и Y0, соответственно, указывают на соединение в 11 часов и 0 часов (11 часов означает, что разница между ними составляет 30 градусов по электрическому углу, а 0 часов не имеет отклонения). Поэтому при выполнении синхронных операций мы также должны учитывать, какое время проводки трансформатора. В США во многих домохозяйствах есть устройства для выработки солнечной энергии в качестве вспомогательных источников питания для выработки электроэнергии для собственных нужд.Когда электричества достаточно, его можно вернуть в сеть и получить выгоду. Очевидно, здесь есть устройства синхронизации и силовые трансформаторы.

Рисунок 4. Отклонение фазы

Ⅴ Часто задаваемые вопросы

1. Для чего используется повышающий трансформатор?
В Национальной энергосистеме повышающий трансформатор используется для увеличения напряжения и уменьшения тока . Напряжение увеличивается примерно с 25 000 В до 400 000 В, что приводит к уменьшению тока.Меньший ток означает, что меньше энергии теряется при нагреве провода.

2. В чем разница между повышающим и понижающим трансформатором?
Основное отличие между повышающим и понижающим трансформатором заключается в том, что повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение, а понижающий трансформатор снижает выходное напряжение.

3. Как работает повышающий трансформатор?
Как правило, повышающий трансформатор имеет большее количество витков провода во вторичной обмотке, что увеличивает принимаемое напряжение во вторичной обмотке…. Следовательно, говоря простыми словами, повышающий трансформатор увеличивает электрическое напряжение от более низкого до более высокого во вторичной обмотке в соответствии с требованиями или применением.

4. Пример повышающего трансформатора?
В качестве примера повышающий трансформатор 10:1 требует в десять раз больше витков вторичной обмотки: В этой формуле мы преобразовали напряжение с 5 В в 50 В (повышающее) в трансформаторе с десятью витками первичную обмотку и 100 витков на вторичную обмотку.

5. В каких приборах используется повышающий трансформатор?
Хотя это сделано для того, чтобы сделать его пригодным для общего использования, существуют определенные приборы, такие как электродвигатели , микроволновые печи , рентгеновские аппараты и т. д., для запуска которых требуется высокое напряжение. Повышающий трансформатор используется для преобразования существующего источника питания в требуемое напряжение.

6. Какова формула повышающего трансформатора?
С помощью этой формулы P = E x I и ее прямых производных I = P / E и E = P / I можно рассчитать все атрибуты трансформатора.Например, если мощность трансформатора составляет 10 кВА, а выходное напряжение составляет 240 вольт, его допустимая сила тока составляет 41,67 ампер (10 000 ватт / 240 вольт = 41,67 ампер).

7. Какова основная функция понижающего трансформатора?
Трансформаторы классифицируются по их функции: повышающей или понижающей. Повышающие трансформаторы повышают напряжение входящего тока, а понижающие трансформаторы уменьшают напряжение входящего тока.

8.Как работает понижающий трансформатор?
В первую очередь, понижающий трансформатор работает по основному принципу электромагнитной индукции . Согласно первому закону электромагнитной индукции Фарадея, проводник, помещенный в переменное электромагнитное поле, будет видеть индуцированный ток, зависящий от скорости изменения потока.

9. Почему мы используем понижающий трансформатор?
Чем выше ток, тем больше тепла теряется. Чтобы уменьшить эти потери , Национальная энергосистема передает электроэнергию с низким током.Для этого нужно высокое напряжение. … Эти высокие напряжения слишком опасны для использования в домашних условиях, поэтому локально используются понижающие трансформаторы для снижения напряжения до безопасного уровня.

10. Где мы используем повышающие и понижающие трансформаторы?
Повышающие и понижающие трансформаторы используют электромагнитную индукцию для преобразования напряжения между двумя цепями. Мы используем оба типа при распределении питания от станций снабжения к конечному потребителю, а также для обеспечения подачи соответствующего напряжения в цепь на многих персональных устройствах.

11. Зачем нужно понижать напряжение?
Повышенное напряжение позволяет снизить ток, что значительно снижает потери мощности . Как только электричество завершает свое путешествие, мы уменьшаем его напряжение с помощью понижающего трансформатора, чтобы сделать его более безопасным и удобным для использования по соседству.

12. Что такое трансформатор объяснить повышающий и понижающий трансформатор?
Трансформатор, повышающий напряжение от первичной обмотки к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .И наоборот, трансформатор, предназначенный для противоположного действия, называется понижающим трансформатором .

13. Как понижает напряжение трансформатор?
Концепция понижающего трансформатора на самом деле довольно проста. У передачи больше витков провода на первичной катушке по сравнению с витками на вторичной катушке. Этот уменьшает наведенное напряжение , проходящее через вторичную катушку, что в конечном итоге снижает выходное напряжение.

14.Понижающий трансформатор потребляет электроэнергию?
Таким образом, если вы подключите нагрузку мощностью 300 Вт к понижающему трансформатору (при условии, что трансформатор рассчитан на более чем 300 Вт), ожидайте, что он будет потреблять немного больше, возможно, 325–375 Вт в зависимости от качества конструкции.

15. Увеличивает ли понижающий трансформатор ток?
Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток, тогда как понижающий трансформатор уменьшает напряжение и увеличивает ток .

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 нечто интересное:

трансформатор
 v1 1 0 ac 10 грех
 rbogus1 1 2 1e-12
 rbogus2 5 0 9e12
 л1 2 0 10000
 л2 3 5 100
 к л1 л2 0.999
 vi1 3 4 ac 0
 rload 4 5 1k
 .ac лин 1 60 60
 .print переменный v (2,0) я (v1)
 .print ac v(3,5) i(vi1)
 .конец
 

частота v(2) i(v1)
6.000Э+01 1.000Э+01 9.975Э-05 Первичная обмотка

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

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

Здесь у нас есть устройство, которое понижает напряжение до в десять раз и ток до в десять раз:

Соотношение витков 10:1 дает соотношение первичных и вторичных напряжений 10:1 и соотношение первичных и вторичных токов 1:10.

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы?

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножать или делить напряжение и ток в цепях переменного тока.Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния практической реальностью, поскольку напряжение переменного тока можно «увеличить», а ток «понизить» для уменьшения потерь мощности на сопротивление проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками.

На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузке) уровни напряжения снижаются с помощью трансформаторов для более безопасной работы и менее дорогого оборудования.

Трансформатор, повышающий напряжение от первичной обмотки к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

И наоборот, трансформатор, предназначенный для противоположного действия, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз посмотрим на фотографию, показанную в предыдущем разделе:

Поперечное сечение трансформатора с первичными и вторичными обмотками имеет высоту несколько дюймов (примерно 10 см).

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое количество витков вторичной.В качестве понижающего устройства этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную.

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

Реверсивность работы трансформатора

В случае, если вам интересно, можно использовать любой из этих типов трансформаторов в обратном направлении (запитывая вторичную обмотку от источника переменного тока и позволяя первичной обмотке питать нагрузку) для выполнения противоположной функции: может работать повышающий как шаг вниз и виза наоборот.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были рассчитаны на определенные рабочие диапазоны напряжения и тока, поэтому, если трансформатор будет использоваться «наоборот», как здесь, должны использоваться в пределах первоначальных расчетных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы она не оказалась неэффективной (или чтобы она не была повреждена 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.Одним из соглашений, используемых в электроэнергетике для облегчения путаницы, является использование обозначений «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения обмотки низшего напряжения.

Следовательно, простой силовой трансформатор будет иметь провода с маркировкой «H ₁ », «H ₂ », «X ₁ », и «X ₂ ». Обычно имеет значение нумерация проводов (H ₁ по сравнению с H ₂ и т. д.), который мы рассмотрим чуть позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «шагают» 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 преобразовывают ее. .

Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем оно потребляло, нарушило бы Закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергия не может быть создана или уничтожена, только преобразована.Как и в случае с первым примером трансформатора, который мы рассмотрели, эффективность передачи мощности от первичной обмотки к вторичной стороне устройства очень высока.

Практическая значимость этого становится более очевидной при рассмотрении альтернативы: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения/тока могло быть достигнуто только за счет использования моторно-генераторных установок.

Чертеж моторно-генераторной установки раскрывает основной принцип работы: (рисунок ниже)

=

Мотор-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.

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

Хотя и моторы, 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 двигатель-генераторные установки, очевидно, требуют движущихся частей, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность.

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

Справедливости ради следует отметить, что мотор-генераторные установки не обязательно устарели благодаря трансформаторам для всех приложений .

Несмотря на то, что трансформаторы явно превосходят электродвигатели/генераторы в отношении 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.

могут выполнять все эти функции с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механическими факторами.

Моторно-генераторные установки также обладают уникальным свойством накопления кинетической энергии: то есть, если питание двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора в течение короткого времени. продолжительность, тем самым изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «глюков» в основной энергосистеме.

Анализ работы повышающего и понижающего трансформатора

Присмотревшись к числам в анализе SPICE, мы должны увидеть соответствие между коэффициентом трансформации и двумя индуктивностями. Обратите внимание, 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 составляет 10:1.

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, одинаковы, 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 две наши катушки индуктивности в последней примерной схеме трансформатора SPICE — с коэффициентами индуктивности 100:1 — должны иметь коэффициенты витков 10:1, потому что 10 в квадрате равно 100.

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

Понижающий трансформатор: (много витков :мало витков).

Повышающий/понижающий эффект передаточного числа витка катушки в трансформаторе аналогичен передаточному отношению зубьев шестерни в механических зубчатых передачах, преобразовывая значения скорости и крутящего момента почти таким же образом:

Редуктор крутящего момента снижает крутящий момент при увеличении скорости.

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

Трансформатор подстанции.

ОБЗОР:

• Трансформаторы «повышающие» или «понижающие» напряжение в зависимости от соотношения витков первичного и вторичного проводов.

• Трансформатор, предназначенный для повышения напряжения с первичной обмотки на вторичную, 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 и вторичной индуктивностей (L).

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Как сделать повышающий трансформатор

Что такое трансформатор?

Трансформатор представляет собой статическое устройство, которое используется в электрических или электронных схемах для изменения напряжения в электросети переменного тока.Он преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками. Как правило, частота входного сигнала не изменяется, но напряжение может быть увеличено или уменьшено в зависимости от необходимости.

Типы трансформаторов

Как упоминалось выше, существует два основных типа трансформаторов: -up Transformer:  Повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение по отношению к входному напряжению.В этом типе трансформатора число витков вторичной обмотки больше числа витков первичной обмотки.

Части трансформатора

Прежде чем приступить к сборке повышающего трансформатора, давайте разберемся с основными частями трансформатора:

• Первичная обмотка — изготовлена ​​из магнитной проволоки.
• Магнитный сердечник – выбирается в зависимости от мощности и частоты входного сигнала
• Вторичная обмотка – изготовлена ​​из магнитопровода

Вещи, необходимые для сборки очень простого повышающего трансформатора

Перед началом процесса сборки вам потребуются следующие компоненты:

• Электроизоляционная лента
• Медный провод с покрытием (т.е. магнитная проволока)
• Материал сердечника (т.е. стальной болт может быть использован в качестве сердечника)
• Резистивный элемент (например, электрическая лампочка)
• Источник питания переменного тока

Создание электрического повышающего трансформатора

Следующие шаги подробно объясняют процесс сборки повышающего трансформатора:

• Используйте большой стальной болт в качестве магнитного сердечника трансформатора. Сначала проверьте болт на намагниченность, прижав его к кухонному магниту.Если магнит прилипает, стальной болт можно использовать в качестве сердечника.

• Оберните болт изоляционной лентой, чтобы изолировать обмотки от «сердечника». Разрежьте медный провод с покрытием на две неравные части и зачистите их на концах. Использование одного и того же провода поможет вам обеспечить сопоставимость количества витков катушки.

• Намотайте два медных провода несколько раз (не менее 12 витков) на концы «жилы» (стальной болт). Эти проволочные катушки будут действовать как первичная и вторичная обмотки трансформатора.Убедитесь, что оголенные концы проводов остаются свободными. Также соблюдайте расстояние между первичной и вторичной обмотками. Закрепите изоляционной лентой.

• Теперь подключите оголенные концы вторичной катушки к контактным клеммам резистивного элемента (лампы). Убедитесь, что они не касаются друг друга на контактах лампы, потому что короткое замыкание не позволит лампе загореться. При необходимости можно использовать электроизоляционную ленту, чтобы зафиксировать провода на месте.

• Наконец, подключите оголенные концы первичной обмотки к источнику питания переменного тока.Выбор блока питания переменного тока с выключателем питания, регулируемой настройкой напряжения и предохранителем на входе поможет обеспечить безопасность и изоляцию от «стены». Начните с мощности переменного тока на самом низком уровне и постепенно увеличивайте, чтобы увидеть изменение яркости лампы. Лампочка должна загореться при включении питания. Если нет, проверьте соединения и повторите попытку.

• При появлении запаха гари немедленно отключите концы первичной обмотки от источника питания. Однако это маловероятная ситуация, поскольку трансформатор должен обеспечивать достаточное сопротивление, чтобы предотвратить прохождение слишком большого тока.

• Если вы почувствовали запах гари, проверьте, не связано ли короткое замыкание с контактом оголенных проводов. Закройте оголенные провода электроизоляционной лентой и повторите попытку.

• Обратите внимание, что светимость лампочки будет увеличиваться в ступенчатой ​​конфигурации. Более того, сердечник трансформатора начнет работать как электромагнит. Это можно проверить, приложив к нему металлические предметы.

Наконечник: Для изготовления промышленный повышающий трансформатор, необходимо, чтобы вторичная обмотка имела больше витков, чем первичная.Более того, если вы хотите, чтобы трансформатор имел удвоенное напряжение и вдвое меньший ток на вторичной обмотке, то во вторичной обмотке положите вдвое больше витков.

Сопутствующие товары

После успешного завершения повышающей конфигурации попробуйте изменить передаточное число витков на обратное. Это позволит вам сравнить работу трансформатора в понижающем и повышающем режимах. Вы также можете протестировать обе конфигурации на различных резисторных нагрузках.

Step Up vs Step Down Transformer

♥ Совместное использование означает заботу ♥

Разница между повышающими и понижающими трансформаторами заключается в том, что повышающие трансформаторы повышают уровень напряжения, а понижающие трансформаторы используются для снижения уровня напряжения.Существуют также ключевые различия в напряжении, токе, обмотке, вращении катушки и толщине проводника.

Повышающие и понижающие трансформаторы предназначены для изменения уровня напряжения переменного (или переменного тока) для различных приложений и устройств. Принципиальное управление электрической мощностью трансформаторов сводится к нашей необходимости и осуществляется либо путем увеличения напряжения (повышающее), либо путем его уменьшения (понижающее).

Трансформаторы работают по принципу Фарадея Закон «взаимной индуктивности», в котором изменение потока в первичной обмотке индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

В следующем видео дается более подробное объяснение повышающих и понижающих трансформаторов:

Трансформаторы состоят из железного сердечника, вокруг которого намотаны две медные обмотки таким образом, что они электрически изолированы друг от друга и магнитно связаны.

Эти обмотки известны как первичные обмотки и вторичные обмотки. Одна из обмоток подключена к сети переменного тока и действует как вход (первичная обмотка ), а другая подключена к нагрузке, подающей выходное (повышенное или пониженное) напряжение на нагрузку (вторичная обмотка). .

Подробнее об этом:

Как определить, является трансформатор повышающим или понижающим? Отношение напряжения определяется по заводской табличке. Затем можно проверить соединения.

• Повышающий трансформатор , если питание по обмотке низшего напряжения.
• Понижающий трансформатор , если питание по обмотке высшего напряжения.

Выяснение того, какая сторона подключена к источнику, а какая сторона подключена к нагрузке, — это еще один способ определения.Если втулки со стороны источника выше, трансформатор представляет собой понижающий трансформатор .

Существует множество применений этих устройств, наиболее известным из которых является Национальная сеть:

Электричество передается на большие расстояния при очень высоком напряжении, поэтому на генерирующих станциях используется огромное количество повышающих трансформаторов . . Если генерируемое напряжение составляет 11 кВ, а для передачи электроэнергии требуется 132 кВ, этот тип трансформатора подойдет для такого преобразования.

На торговых площадках вы можете найти понижающих трансформаторов . Если входное напряжение 132кВ, а нужно 11кВ, то тут и нужны понижающие трансформаторы.

На подстанциях вы можете найти большинство трансформаторов понижающих трансформаторов . И повышающий, и понижающий трансформаторы изменяют уровень напряжения, и основное различие между ними заключается в следующем:

1. Повышающий трансформатор – повышает напряжение.
2. Понижающий трансформатор – понижает напряжение.

В разных странах действуют разные стандарты напряжения. В зависимости от того, где вы живете, ваша цепь питания имеет напряжение от 110 до 120 В (США) или от 220 до 240 В для ваших нужд.

Небольшие устройства, такие как дверные звонки, могут потреблять только 16 В, или у вас может быть термостат на 24 В. Понижающий трансформатор сможет понизить напряжение со 110В или 220В до 16В или 24В.

Из соображений безопасности напряжение должно быть «понижено» до того, как оно попадет в наши дома или офисы.Это достигается за счет использования понижающего трансформатора. В нашей повседневной жизни мы видим применение этих трансформаторов повсюду!

Повышающий трансформатор можно использовать как понижающий и наоборот. Все упирается в его подключение к цепи.

Мы можем использовать повышающий трансформатор в качестве понижающего трансформатора , подключив входные/выходные провода к любой стороне трансформатора в цепи. Поскольку формула мощности:

или:

Сами трансформаторы НЕ передают напряжение или ток.Это мощность , которая передается трансформатором с первичной на вторичную сторону. Напряжение и ток противоположны друг другу, поэтому, если напряжение увеличивается, ток уменьшается или наоборот.

Когда мы подаем питание на обмотку низкого напряжения, трансформатор ведет себя как повышающий трансформатор. Трансформатор станет понижающим трансформатором, если входная мощность подается на обмотку высокого напряжения.

Кроме того, помимо разницы в функции этих двух трансформаторов, есть и некоторые другие различия:

1. напряжение
2. напряжение
3. Ток
Turgle
4. (Количество катушек)
   
5. Количество спинов катушки ( витков)
   
6. Толщина проводника

Теперь подробнее рассмотрим отличия повышающего и понижающего трансформаторов:

Конечно, уровень напряжения является основным различием между повышающим и понижающим трансформаторами:

• В повышающем трансформаторе напряжение на вторичной стороне больше, чем входное напряжение.
• В понижающем трансформаторе напряжение вторичной обмотки меньше входного напряжения.

Поскольку ток и напряжение обратно пропорциональны друг другу, вот что мы получаем:

• первичная катушка (которая имеет более высокий ток).
• В понижающем трансформаторе – наоборот (вторичная катушка имеет больший ток , а первичная меньший ток).

• В повышающем трансформаторе

  6 первичная обмотка

  низкого напряжения и вторичная обмотка высокого напряжения 6-0 трансформатора

  5.

• В понижающем трансформаторе имеется первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения .

Количество витков в первичной и вторичной обмотках является еще одним важным отличием повышающих и понижающих трансформаторов. Он определяет, повышает или понижает трансформатор напряжение.

• Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной, то это повышающий трансформатор (выходное напряжение выше входного).
• Если число витков вторичной обмотки меньше, чем первичной, то это понижающий трансформатор (выходное напряжение меньше входного).

Это означает, что трансформатор будет называться «повышающий» трансформатор, если он повышает уровень напряжения, и он будет называться «понижающий» трансформатор , если он снижает уровень напряжения

То, какой ток может протекать по проводу, определяется его толщиной.

• Катушки первичной обмотки повышающего трансформатора изготовлены из более толстого провода, а вторичная — из более тонкого провода.
• Катушки вторичной обмотки понижающего трансформатора изготовлены из более толстого провода, поскольку выходной ток высокий, а первичная обмотка выполнена из более тонкого медного провода.

Если напряжение на выходе трансформатора увеличивается, то мы называем этот трансформатор повышающим трансформатором . Понижение или повышение напряжения определяется отношением числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки.

Вы можете распознать повышающий трансформатор по меньшему количеству витков на первичной обмотке и большему – на вторичной:

Вы также можете скачать PDF-версию этой схемы.

Повышающие трансформаторы обычно используются на электростанциях. Причина этого в том, что высокое напряжение сопровождается низким током и, следовательно, более эффективной передачей энергии коммунальной компанией.

Повышающие трансформаторы могут использоваться для улучшения характеристик электрических и медицинских инструментов (например, рентгеновских аппаратов и т. д.).На бытовом уровне они могут помочь запустить электродвигатель или микроволновую печь.

Если вы покупаете электроприбор в стране с более высоким входным напряжением, поступающим от сети, вам понадобится повышающий преобразователь для его использования.

Повышающие трансформаторы эффективны в эксплуатации, но довольно дороги и требуют большого обслуживания.

Этот трансформатор берет высоковольтный (слаботочный) и превращает его в низковольтный (сильноточный). Понижающие трансформаторы имеют большее число витков на первичной обмотке и меньшее число витков на вторичной обмотке.

Повышенный ток требует использования более толстого провода во вторичной обмотке. Более тонкий провод используется для первичной катушки, которая не должна нести такой большой ток.

Снижены выходные напряжения понижающего трансформатора. Это означает, что высокое напряжение и низкий ток преобразуются в низкое напряжение и высокий ток.

Вот схема понижающего трансформатора:

Не стесняйтесь загружать PDF-файл , чтобы ознакомиться с ним поближе.

Высоковольтные линии подключены к подстанциям с понижающими трансформаторами, которые снижают напряжение почти для всех бытовых, коммерческих и промышленных пользователей. Понижающие трансформаторы широко используются в повседневной жизни.

На уровне жилых домов мы находим понижающие трансформаторы в дверных звонках, бытовой технике, мобильных зарядных устройствах и так далее! Все! Он также используется в сварочных аппаратах, где требуется высокий выходной ток.

Понижающий трансформатор является ключевым компонентом в системе распределения электроэнергии.На сетевых станциях эти трансформаторы используются для снижения высокого напряжения передачи 500 кВ, 770 кВ, 220 кВ до низкого распределительного напряжения 110 кВ, 60 кВ, 33 кВ и 11 кВ.

На уровне улицы этот трансформатор используется для понижения сетевого напряжения 11 кВ всего до 220/110 В. Эти трансформаторы очень надежны, экономичны, долговечны и очень эффективны в работе.

Вот стол для суммирования многих различий между шагом и пошаговым трансформаторам:

Не стесняйтесь оставлять комментарии и загружать PDF-файл обоих трансформаторов.

Какой трансформатор напряжения мне нужен? — Найдите подходящий продукт для вас

Путешественники и эмигранты нередко берут с собой электронику и бытовую технику за границу.Дилемма, конечно, заключается в том, почему ACUPWR работает: разница в стандартах напряжения и мощности по всему миру. Мы устраняем международные различия в напряжении с помощью высококачественных международных преобразователей мощности. Если вы хотите использовать микроволновую печь на 120 вольт в стране со стандартом 220–240 вольт или хотите перевезти за границу что-то гораздо большее, например холодильник или морозильник, ACUPWR поможет вам.

Ассортимент трансформаторов напряжения и преобразователей мощности ACUPWR доступен с различной мощностью от 100 Вт до 2500 Вт, и они соответствуют потребляемой мощности большинства бытовых приборов и электроники.Тем не менее, потребители не являются экспертами в таких вещах, как мощность, да и не должны быть таковыми.

С этой целью мы предоставили несколько таблиц ниже, которые помогут вам определить требования к мощности вашего устройства (или устройств) и требования к мощности вашего трансформатора ACUPWR.

Еще одним замечательным ресурсом является веб-сайт wattdoesituse.com, который позволяет пользователям вводить информацию о продукте по производителю и номеру модели.

PDF-версия:

Вот несколько советов по использованию этих диаграмм: 

Шаг первый: проверьте свое устройство

Убедитесь, что ваш прибор работает на одном напряжении.Для устройств с двойным напряжением просто требуется переходник.

Шаг второй: определите мощность вашего устройства (устройств)

Для этого просто найдите букву «W» на этикетке вашего устройства. Это поможет вам определить, какой трансформатор вам нужен. Если прибор на 300 ватт, то вам нужно будет купить трансформатор тоже на 300 ватт.

Другие компании утверждают, что максимальная мощность трансформатора напряжения должна быть равна или превышать номинальную мощность вашего устройства, умноженную на два.Вам не нужно играть в эту игру с продуктами ACUPWR Tru-Watts™ — наши международные преобразователи мощности безопасны для непрерывного использования при 120% заявленной мощности. То, что вы видите, это то, что вы получаете, и вам нужно купить только то, что вам нужно.

Шаг третий: определите общую рабочую мощность

Если вы перемещаете более одного устройства и используете для всех один трансформатор ACUPWR, вам необходимо рассчитать общую рабочую (непрерывную) мощность этих устройств. Имейте в виду, что если вы планируете использовать глобальный сетевой фильтр (GSP), это должна быть модель ACUPWR AS6WWK.Использование GSP другого производителя приведет к аннулированию гарантии ACUPWR.

Шаг четвертый: определите свои потребности в конверсии

В США и Канаде (и на многих Карибских островах) стандарт напряжения составляет 110–120 вольт. Если вы едете в другую часть мира, где напряжение составляет 220–240 вольт, что на самом деле является нормой в большинстве стран, и вы планируете взять с собой 120-вольтовый прибор, вам понадобится понижающий преобразователь напряжения. . Понижающий трансформатор может преобразовать 220–240 вольт в 110–120 вольт.Вам понадобится понижающий трансформатор напряжения, если вы путешествуете в любую страну со стандартом мощности, который выше, чем у ваших приборов.

И наоборот, для перевозки приборов, работающих от 220–110 вольт, в США или Канаду требуется повышающий преобразователь напряжения, который может преобразовывать 110–120 вольт в 220–240 вольт. Вам понадобится повышающий трансформатор, если вы путешествуете в любую страну со стандартом мощности, который ниже, чем у ваших приборов.

В мире существует множество различных стандартов мощности.Чтобы определить, с каким напряжением вы будете иметь дело, найдите пункт назначения в списке мировых стандартов электропитания, чтобы узнать о напряжении, а также о типах вилок. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге об истории стандартов питания и типов вилок!

Ознакомьтесь с нашей коллекцией международных преобразователей мощности и переходников сегодня, чтобы найти то, что вам нужно! Если у нас его нет, мы можем его создать. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы получить рекомендации или подробную информацию о наших услугах по изготовлению трансформаторов напряжения на заказ.

ТРАНСФОРМАТОРЫ – Прикладное промышленное электричество

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножать или делить напряжение и ток в цепях переменного тока. Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния практической реальностью, поскольку напряжение переменного тока можно «увеличить», а ток «понизить» для уменьшения потерь мощности на сопротивление проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками.На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузке) уровни напряжения снижаются с помощью трансформаторов для более безопасной работы и менее дорогого оборудования.

Трансформатор, повышающий напряжение от первичной обмотки к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

И наоборот, трансформатор, предназначенный для противоположного действия, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз посмотрим на фотографию, показанную в предыдущем разделе:

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое количество витков вторичной. В качестве понижающего устройства этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную. 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.

Реверсивность работы трансформатора

Если вам интересно,  можно использовать любой из этих типов трансформаторов в обратном направлении (запитывая вторичную обмотку от источника переменного тока, а первичная обмотка питает нагрузку) для выполнения противоположной функции: может работать повышающий как шаг вниз и виза наоборот.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были рассчитаны на определенные рабочие диапазоны напряжения и тока, поэтому, если трансформатор будет использоваться «наоборот», как здесь, должны использоваться в пределах первоначальных расчетных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы она не оказалась неэффективной (или чтобы она не была повреждена 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. Одним из соглашений, используемых в электроэнергетике для облегчения путаницы, является использование обозначений «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения обмотки низшего напряжения. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с маркировкой «H ₁ », «H ₂ », «X ₁ », и «X ₂ ».Обычно это важно для нумерации проводов (H ₁ по сравнению с H ₂ и т. д.), которую мы рассмотрим чуть позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «ступенчато» меняются в противоположных направлениях (один вверх, другой 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 оно потребляло, нарушило бы Закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергию нельзя создать или уничтожить, а только преобразовать. Как и в случае с первым примером трансформатора, который мы рассмотрели, эффективность передачи мощности от первичной обмотки к вторичной стороне устройства очень высока.

Практическая значимость этого становится более очевидной при рассмотрении альтернативы: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения/тока могло быть достигнуто только за счет использования моторно-генераторных установок.На чертеже мотор-генераторной установки показан основной принцип работы: (рисунок ниже)

В такой машине двигатель механически соединен с генератором, 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 двигатель-генераторные установки, очевидно, требуют движущихся частей, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы, с другой стороны, способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради следует отметить, что моторно-генераторные установки не обязательно устарели благодаря трансформаторам для всех приложений .Хотя трансформаторы явно превосходят электродвигатели/генераторы в отношении 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. Моторно-генераторные установки могут делать все это с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механическими факторами.

Моторно-генераторные установки также обладают уникальным свойством накопления кинетической энергии: то есть, если питание двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора в течение короткого времени. продолжительность, тем самым изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «глюков» в основной энергосистеме.2µA}{I}[/латекс]

Где,

[латекс]L = \text{индуктивность катушки в Генри} [/латекс]

[латекс]N = \text{Количество витков в катушке (прямой провод = 1)}[/латекс]

[латекс]\mu = \text{Проницаемость материалов сердцевины (абсолютная, а не относительная)}[/латекс]

[latex]A = \text{Площадь рулона в квадратных метрах}[/latex]

[latex]I = \text{Средняя длина рулона в метрах}[/latex]

Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности должны иметь передаточное число витков 10:1, потому что 10 в квадрате равно 100.Это соответствует тому же соотношению, которое мы нашли между первичными и вторичными напряжениями и токами (10:1), поэтому мы можем сказать, что, как правило, коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками.

Повышающий/понижающий эффект передаточного числа витка катушки в трансформаторе аналогичен передаточному отношению зубьев шестерни в механических зубчатых передачах, преобразовывая значения скорости и крутящего момента почти таким же образом:

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

Существуют приложения, в которых требуется гальваническая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока.В этих случаях используются трансформаторы, называемые изолирующими трансформаторами , имеющие коэффициент трансформации 1:1. На рисунке ниже показан настольный разделительный трансформатор.

Поскольку трансформаторы по сути являются устройствами переменного тока, нам необходимо знать фазовые соотношения между первичной и вторичной цепями. Мы можем построить формы сигналов для первичной и вторичной цепей и увидеть фазовые соотношения.

Вторичное напряжение V(3,5) находится в фазе с первичным напряжением V(2) и уменьшено в десять раз.

При переходе от первичной обмотки, V(2), к вторичной обмотке, V(3,5), напряжение понизилось в десять раз, а ток увеличился в 10 раз. в фазе перехода от первичного к вторичному.

Условные обозначения трансформаторов

Похоже, что и напряжение, и ток для двух обмоток трансформатора совпадают по фазе друг с другом, по крайней мере, для нашей резистивной нагрузки. Это достаточно просто, но было бы неплохо знать , каким образом  мы должны подключить трансформатор, чтобы обеспечить правильное соотношение фаз. В конце концов, трансформатор — это не что иное, как набор магнитно-связанных катушек индуктивности, а катушки индуктивности обычно не имеют какой-либо маркировки полярности.Если бы мы посмотрели на трансформатор без маркировки, у нас не было бы возможности узнать, как подключить его к цепи, чтобы получить синфазное (или сдвинутое по фазе на 180°) напряжение и ток:

Поскольку это имеет практическое значение, производители трансформаторов разработали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения соотношения фаз. Это называется точечным соглашением и представляет собой не что иное, как точку, расположенную рядом с каждой соответствующей ветвью обмотки трансформатора:

Как правило, к трансформатору прилагается схематическая диаграмма с маркировкой выводов проводов для первичной и вторичной обмоток. На диаграмме будет пара точек, похожих на то, что видно выше. Иногда точки могут быть опущены, но когда метки «H» и «X» используются для маркировки проводов обмотки трансформатора, предполагается, что цифры в нижнем индексе представляют полярность обмотки. Провода с цифрой 1 (H ₁ и X ₁ ) обозначают места, где обычно размещаются точки, обозначающие полярность.

Аналогичное расположение этих точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмоток говорит нам о том, что любая полярность мгновенного напряжения на первичной обмотке будет такой же, как и на вторичной обмотке. Другими словами, фазовый сдвиг от первичного к вторичному будет равен нулю градусов.

С другой стороны, если точки на каждой обмотке трансформатора , а не совпадают, фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками составит 180°, например:

Конечно, многоточие указывает только, какой конец каждой обмотки является каким по отношению к другим обмоткам. Если вы хотите изменить соотношение фаз самостоятельно, все, что вам нужно сделать, это поменять местами соединения обмотки следующим образом:

Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичного и вторичного проводов.

[латекс]\текст{Коэффициент передачи напряжения} = \frac{N_{вторичный}}{N_{первичный}}[/латекс]

[латекс]\текст{Текущий коэффициент передачи} = \frac{N_{первичный}}{N_{вторичный}}[/латекс]

Где,

[латекс]N = \text{Число витков в обмотке}[/латекс]

• Трансформатор, предназначенный для повышения напряжения с первичной обмотки на вторичную, 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 и вторичной индуктивностей (L).

[латекс]\текст{Коэффициент передачи напряжения} = \sqrt{\frac{L_{вторичный}}{L_{первичный}}}[/латекс]

• Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводников между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию электрической изоляции .
• Трансформаторы, предназначенные для обеспечения электрической изоляции без ступенчатого повышения или понижения напряжения и тока, называются изолирующими трансформаторами .
• Соотношение фаз напряжения и тока между первичной и вторичной цепями трансформатора прямое: в идеале фазовый сдвиг равен нулю.
•   точечное обозначение  – это тип маркировки полярности обмоток трансформатора, показывающий, какой конец обмотки является каким по отношению к другим обмоткам.

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками

— очень универсальные устройства. Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной катушкой, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны только с двумя наборами обмоток. Рассмотрим эту схему трансформатора:

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывающий» или «связывающий» их вместе.Соотношение соотношений витков обмоток и соотношений напряжений, наблюдаемое с одной парой взаимных индукторов, остается верным и здесь для нескольких пар катушек.

Вполне возможно собрать такой трансформатор, как приведенный выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка понижающая, а другая повышающая. Фактически такая конструкция трансформатора была довольно распространена в схемах питания электронных ламп, которые должны были обеспечивать низкое напряжение для нитей накала ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокое напряжение для обкладок ламп (несколько сотен вольт) от номинальное первичное напряжение 110 вольт переменного тока.

С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но и все цепи электрически изолированы друг от друга.

Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения как высокого, так и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием вакуумных ламп. Низкое напряжение требуется для питания нитей накала электронных ламп, а высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой лампы.Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В. Провода для этого трансформатора (их 15!) на фотографии не показаны, они скрыты от глаз.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект можно получить, «отводя» одну вторичную обмотку в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.

Трансформатор многополюсного переключателя

Отвод — это не что иное, как проводное соединение, выполненное в какой-то точке на обмотке между самыми концами. Неудивительно, что отношение витка обмотки к величине напряжения нормального трансформатора справедливо для всех сегментов обмотки с ответвлениями. Этот факт можно использовать для создания трансформатора с несколькими коэффициентами:

Регулируемый трансформатор

Развивая концепцию ответвлений обмотки, мы получаем «переменный трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки и может соединяться с ней в любой точке по ее длине.Эффект эквивалентен отводу обмотки на каждом витке обмотки и переключателю с полюсами при каждом положении отвода:

Одним из потребительских применений регулируемого трансформатора является регулирование скорости моделей поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было значительно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.Контакт с переменной разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями мощности, гораздо более эффективное, чем управление с помощью переменного резистора!

Подвижные ползунковые контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные выключатели и ответвители обмотки широко используются для регулировки напряжения. В энергосистемах необходимо периодически вносить коррективы, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство.Как правило, такие «переключатели ответвлений» не рассчитаны на работу с током полной нагрузки, а должны приводиться в действие только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).

Автотрансформатор

Учитывая, что мы можем отсоединить любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей электрической изоляции между ними), логично предположить, что можно полностью отказаться от электрической изоляции и построить трансформатор из одной обмотки. Это действительно возможно, и получившееся устройство называется автотрансформатором :

Изображенный выше автотрансформатор выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

находят широкое применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке. В качестве альтернативы обычному (изолированному) трансформатору можно было бы либо выбрать правильное соотношение первичной и вторичной обмоток для работы, либо использовать понижающую конфигурацию с последовательно соединенной вторичной обмоткой («повышающий») или последовательно-последовательно. противоборствующая («взъерошенная») мода.Первичное, вторичное и нагрузочное напряжения даны, чтобы проиллюстрировать, как это будет работать.

Конфигурации автотрансформатора

Во-первых, «бустовая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению.

Далее конфигурация «раскряжевка». На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:

Основным преимуществом автотрансформатора является то, что та же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его дешевле и легче в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.

Переменный автотрансформатор Variac

Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформаторов могут иметь ответвления для изменения коэффициента трансформации.Кроме того, их можно сделать бесступенчатыми со скользящим контактом для отвода обмотки в любой точке по ее длине. Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)

Небольшие вариаторы для настольного использования — популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, позволяющее понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в доме с широким и точным диапазоном управления простым поворотом ручки.

• Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько повышающих и/или понижающих коэффициентов в одном и том же устройстве.
• Обмотки трансформатора также можно «отводить», т. е. пересекать во многих точках, чтобы разделить одну обмотку на секции.
• Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с использованием подвижного рычага, который перемещается по всей длине обмотки, контактируя с обмоткой в ​​любой точке по ее длине.Обмотка, разумеется, должна быть оголенной (без изоляции) в области, где качается рука.
• Автотрансформатор представляет собой одинарную катушку индуктивности с ответвлениями, используемую для повышения или понижения напряжения подобно трансформатору, за исключением того, что он не обеспечивает гальваническую изоляцию.
• A  Variac  – это регулируемый автотрансформатор.

Поскольку трехфазное питание так часто используется для систем распределения электроэнергии, вполне логично, что нам потребуются трехфазные трансформаторы, чтобы иметь возможность повышать или понижать напряжение.Это верно лишь отчасти, поскольку обычные однофазные трансформаторы могут быть объединены вместе для преобразования мощности между двумя трехфазными системами в различных конфигурациях, что устраняет необходимость в специальном трехфазном трансформаторе. Однако для этих задач созданы специальные трехфазные трансформаторы, которые могут работать с меньшими требованиями к материалам, меньшему размеру и меньшему весу, чем их модульные аналоги.

Обмотки и соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных и вторичных обмоток, каждый набор намотан на одну ветвь сборки с железным сердечником.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора с объединенным сердечником, как показано на рисунке ниже.

Эти наборы первичных и вторичных обмоток будут соединены по схеме Δ или Y, образуя законченный блок. Различные комбинации способов соединения этих обмоток будут в центре внимания этого раздела.

Независимо от того, имеют ли комплекты обмоток общий сердечник или каждая пара обмоток представляет собой отдельный трансформатор, варианты соединения обмоток одинаковы:

Первичный – Вторичный

• Д – Д
• Y – Δ
• Δ – Y
• Δ – Δ

Причины для выбора конфигурации Y или Δ для соединения обмоток трансформатора такие же, как и для любого другого трехфазного применения: соединения Y обеспечивают возможность нескольких напряжений, в то время как соединения Δ обеспечивают более высокий уровень надежности (при выходе из строя одной обмотки). открыт, два других могут по-прежнему поддерживать полное линейное напряжение на нагрузке).

Вероятно, наиболее важным аспектом соединения трех наборов первичных и вторичных обмоток вместе для формирования трехфазного трансформаторного блока является соблюдение правильной фазировки обмоток (точки, используемые для обозначения «полярности» обмоток). Запомните правильное соотношение фаз между фазными обмотками Δ и Y: (рисунок ниже)

Правильная фазировка, когда обмотки не показаны в обычной конфигурации Y или Δ, может быть сложной задачей. Позвольте мне проиллюстрировать, начиная с рисунка ниже.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Y»

Три отдельных трансформатора должны быть соединены вместе для преобразования мощности из одной трехфазной системы в другую. Сначала я покажу соединения проводки для конфигурации Y-Y:

Обратите внимание на приведенный выше рисунок, как все концы обмотки, отмеченные точками, подключены к соответствующим фазам A, B и C, а концы без точек соединены вместе, образуя центры каждой буквы «Y». Соединение первичных и вторичных обмоток по схеме «Y» позволяет использовать нейтральные проводники (N ₁ и N ₂ ) в каждой энергосистеме.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Δ»

Теперь рассмотрим конфигурацию Y-Δ:

Обратите внимание, как вторичные обмотки (нижний набор, рисунок выше) соединены в цепочку, где «точечная» сторона одной обмотки соединяется с «неточечной» стороной следующей, образуя Δ-петлю. В каждой точке соединения между парами обмоток осуществляется подключение к линии второй энергосистемы (А, В и С).

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Y»

Теперь давайте рассмотрим систему Δ-Y на рисунке ниже.

Такая конфигурация (рисунок выше) позволила бы обеспечить несколько напряжений (фаза-фаза или фаза-нейтраль) во второй энергосистеме от энергосистемы-источника, не имеющей нейтрали.

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Δ»

И, наконец, переходим к конфигурации Δ-Δ:

Когда нет необходимости в нейтральном проводнике во вторичной системе питания, предпочтительнее схемы соединения Δ-Δ (рисунок выше) из-за присущей Δ-конфигурации надежности.

Фазовая разводка для трансформатора «V» или «открытый-Δ»

Учитывая, что Δ-конфигурация может удовлетворительно работать без одной обмотки, некоторые проектировщики энергосистем предпочитают создавать группу трехфазных трансформаторов только с двумя трансформаторами, представляющими Δ-Δ-конфигурацию с отсутствующей обмоткой как на первичной, так и на вторичной стороне:

Эта конфигурация называется «V» или «Open-Δ». Конечно, каждый из двух трансформаторов должен иметь большие размеры, чтобы выдерживать ту же мощность, что и три в стандартной Δ-конфигурации, но общий размер, вес и преимущества в цене часто того стоят.Имейте в виду, однако, что с отсутствием одного набора обмоток в Δ-образной форме эта система больше не обеспечивает отказоустойчивость обычной Δ-Δ-системы. Если один из двух трансформаторов выйдет из строя, это определенно повлияет на напряжение и ток нагрузки.

Пример из реальной жизни

На следующей фотографии (рисунок ниже) показан блок повышающих трансформаторов на плотине гидроэлектростанции Гранд-Кули в штате Вашингтон. С этой точки зрения можно увидеть несколько трансформаторов (зеленого цвета), сгруппированных по три: по три трансформатора на гидроэлектрогенератор, соединенных вместе в той или иной форме трехфазной конфигурации.

На фотографии не видны соединения первичной обмотки, но кажется, что вторичные обмотки соединены по схеме Y, поскольку из каждого трансформатора выступает только один большой высоковольтный изолятор. Это говорит о том, что другая сторона вторичной обмотки каждого трансформатора имеет потенциал земли или близок к нему, что может быть правдой только в Y-системе. Здание слева — это электростанция, в которой размещены генераторы и турбины. Справа наклонная бетонная стена — нижний бьеф плотины:

Мощность

Как уже отмечалось, трансформаторы должны быть хорошо спроектированы, чтобы обеспечить приемлемую мощность, жесткую регулировку напряжения и низкое искажение тока возбуждения. Кроме того, трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы без проблем выдерживать ожидаемые значения тока первичной и вторичной обмотки. Это означает, что проводники обмотки должны быть изготовлены из проволоки соответствующего сечения, чтобы избежать проблем с нагревом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор должен иметь идеальную связь (отсутствие индуктивности рассеяния), идеальное регулирование напряжения, идеально синусоидальный ток возбуждения, отсутствие потерь на гистерезис или вихревые токи, а также достаточно толстый провод, чтобы выдерживать любой ток.К сожалению, идеальный трансформатор должен быть бесконечно большим и тяжелым, чтобы соответствовать этим конструктивным целям. Таким образом, в практической разработке трансформатора необходимо идти на компромиссы.

Кроме того, изоляция проводников обмотки представляет собой проблему, когда встречаются высокие напряжения, как это часто бывает в повышающих и понижающих силовых распределительных трансформаторах. Мало того, что обмотки должны быть хорошо изолированы от железного сердечника, каждая обмотка должна быть достаточно изолирована от другой, чтобы поддерживать электрическую изоляцию между обмотками.

Номинальные характеристики трансформатора

С учетом этих ограничений трансформаторы рассчитаны на определенные уровни напряжения и тока первичной и вторичной обмотки, хотя номинальный ток обычно определяется номиналом вольт-ампер (ВА), присвоенным трансформатору. Например, возьмем понижающий трансформатор с номинальным первичным напряжением 120 вольт, номинальным напряжением вторичной обмотки 48 вольт и номиналом ВА 1 кВА (1000 ВА). Максимальные токи обмотки можно определить следующим образом: кВА (1000 ВА).Максимальные токи обмотки можно определить следующим образом:

[латекс]\текст{Максимальный ток обмотки}[/латекс]

[латекс]\tag{8.1} I_{Max} = \frac{S}{E}[/latex]

Иногда обмотки имеют номинальный ток в амперах, но это обычно наблюдается на небольших трансформаторах. Большие трансформаторы почти всегда оцениваются по напряжению обмотки и ВА или кВА

Потери энергии

Когда трансформаторы передают энергию, они делают это с минимальными потерями.Как было сказано ранее, современные конструкции силовых трансформаторов обычно превышают 95% КПД. Однако полезно знать, куда уходит часть этой потерянной силы и что вызывает ее потерю.

Конечно, есть потери мощности из-за сопротивления проволочных обмоток. Если не используются сверхпроводящие провода, всегда будет рассеиваться мощность в виде тепла через сопротивление проводников с током. Поскольку для трансформаторов требуются такие длинные провода, эти потери могут быть значительным фактором.Увеличение сечения обмоточной проволоки является одним из способов минимизировать эти потери, но только при существенном увеличении стоимости, размера и веса.

Потери на вихревые токи

Помимо резистивных потерь, большая часть потерь мощности трансформатора связана с магнитными эффектами в сердечнике. Возможно, наиболее значительными из этих «потери в сердечнике» являются потери на вихревые токи , которые представляют собой резистивное рассеивание мощности из-за прохождения индуцированных токов через железо сердечника. Поскольку железо является проводником электричества, а также отличным «проводником» магнитного потока, в железе будут индуцироваться токи, точно так же, как во вторичных обмотках индуцируются токи от переменного магнитного поля.Эти индуцированные токи, как описано в пункте закона Фарадея о перпендикулярности, имеют тенденцию циркулировать через поперечное сечение сердечника перпендикулярно виткам первичной обмотки. Их круговое движение дало им необычное название: они похожи на водовороты в потоке воды, которые циркулируют, а не движутся прямолинейно.

Железо является хорошим проводником электричества, но не таким хорошим, как медь или алюминий, из которых обычно изготавливаются обмотки. Следовательно, эти «вихревые токи» должны преодолевать значительное электрическое сопротивление, когда они циркулируют через сердечник.Преодолевая сопротивление железа, они рассеивают энергию в виде тепла. Следовательно, у нас есть источник неэффективности трансформатора, который трудно устранить.

Индукционный нагрев

Это явление настолько выражено, что его часто используют для нагревания черных (железосодержащих) материалов. На фотографии ниже показан блок «индукционного нагрева», повышающий температуру большого участка трубы. Петли проволоки, покрытые высокотемпературной изоляцией, окружают трубу по окружности, индуцируя вихревые токи в стенке трубы за счет электромагнитной индукции.Для максимального эффекта вихревых токов используется переменный ток высокой частоты, а не частота сети (60 Гц). Блочные блоки в правой части изображения производят высокочастотный переменный ток и контролируют величину тока в проводах, чтобы стабилизировать температуру трубы на заранее определенном «уставке».

Смягчение вихревых токов

Основная стратегия уменьшения этих расточительных вихревых токов в сердечниках трансформаторов состоит в том, чтобы формировать железный сердечник в виде листов, каждый из которых покрыт изолирующим лаком, так что сердечник делится на тонкие пластины.В результате ширина сердечника очень мала для циркуляции вихревых токов:

Ламинированные сердечники , подобные показанному здесь, входят в стандартную комплектацию почти всех низкочастотных трансформаторов. Вспомните из фотографии разрезанного пополам трансформатора, что железный сердечник состоял из множества тонких листов, а не из одного сплошного куска. Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, поэтому трансформаторы, предназначенные для работы с более высокой частотой (например, 400 Гц, используемой во многих военных и авиационных приложениях), должны использовать более тонкие пластины, чтобы свести потери к приемлемому минимуму.Это приводит к нежелательному эффекту увеличения стоимости изготовления трансформатора.

Другой аналогичный метод минимизации потерь на вихревые токи, который лучше подходит для высокочастотных приложений, заключается в изготовлении сердечника из железного порошка вместо тонких листов железа. Как и ламинированные листы, эти гранулы железа по отдельности покрыты электроизоляционным материалом, что делает сердцевину непроводящей, за исключением ширины каждой гранулы. Сердечники из порошкового железа часто встречаются в трансформаторах, работающих с радиочастотными токами.

Магнитный гистерезис

Еще одна «потеря в сердечнике» связана с магнитным гистерезисом . Все ферромагнитные материалы имеют тенденцию сохранять некоторую степень намагниченности после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция оставаться намагниченной называется «гистерезисом», и для преодоления этого противодействия требуются определенные затраты энергии, чтобы измениться каждый раз, когда магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, меняет полярность (дважды за цикл переменного тока).

Этот тип потерь можно уменьшить за счет правильного выбора материала сердечника (выбор сплава сердечника с низким гистерезисом, о чем свидетельствует «тонкая» кривая гистерезиса B/H) и проектирования сердечника с минимальной плотностью потока (большая площадь поперечного сечения). ).

Скин-эффект на высоких частотах

Потери энергии в трансформаторе увеличиваются с увеличением частоты. Скин-эффект в проводниках обмотки уменьшает доступную площадь поперечного сечения для потока электрического заряда, тем самым увеличивая эффективное сопротивление по мере увеличения частоты и увеличивая потери мощности из-за резистивного рассеяния. Потери в магнитном сердечнике также преувеличены с более высокими частотами, вихревыми токами и эффектами гистерезиса, которые становятся более серьезными. По этой причине трансформаторы значительных размеров рассчитаны на эффективную работу в ограниченном диапазоне частот.

В большинстве систем распределения электроэнергии, где частота сети очень стабильна, можно подумать, что чрезмерная частота никогда не будет проблемой. К сожалению, это происходит в виде гармоник, создаваемых нелинейными нагрузками.

Как мы видели в предыдущих главах, несинусоидальные сигналы эквивалентны аддитивным сериям нескольких синусоидальных сигналов с разными амплитудами и частотами. В энергосистемах эти другие частоты являются целыми кратными основной (линейной) частоте, а это означает, что они всегда будут выше, а не ниже расчетной частоты трансформатора.В значительной степени они могут вызвать сильный перегрев трансформатора. Силовые трансформаторы могут быть спроектированы так, чтобы справляться с определенными уровнями гармоник энергосистемы, и эта способность иногда обозначается рейтингом «К-фактор».

Паразитная емкость и индуктивность

Помимо номинальной мощности и потерь мощности, трансформаторы часто имеют другие нежелательные ограничения, о которых должны знать разработчики схем. Как и их более простые аналоги — катушки индуктивности, трансформаторы обладают емкостью за счет диэлектрической изоляции между проводниками: от обмотки к обмотке, от витка к витку (в одной обмотке) и от обмотки к сердечнику.

Резонансная частота трансформатора

Обычно эта емкость не имеет значения в силовых приложениях, но приложения со слабыми сигналами (особенно с высокой частотой) могут плохо переносить эту особенность. Кроме того, эффект наличия емкости вместе с расчетной индуктивностью обмоток дает трансформаторам возможность 90 239 резонировать 90 240  на определенной частоте, что определенно является проблемой проектирования в приложениях сигналов, где приложенная частота может достигать этой точки (обычно резонансная частота силового преобразователя). трансформатор выходит за пределы частоты сети переменного тока, для которой он был разработан).

Защита от флюса

Сдерживание магнитного потока (убедиться, что магнитный поток трансформатора не уходит, чтобы мешать другому устройству, и убедиться, что магнитный поток других устройств экранирован от сердечника трансформатора) — еще одна проблема, которую разделяют как катушки индуктивности, так и трансформаторы.

Индуктивность рассеяния

С проблемой сдерживания магнитного потока тесно связана индуктивность рассеяния. Поскольку индуктивность рассеяния эквивалентна индуктивности, включенной последовательно с обмоткой трансформатора, она проявляется как последовательное сопротивление с нагрузкой.Таким образом, чем больше ток, потребляемый нагрузкой, тем меньше напряжение на клеммах вторичной обмотки. Обычно в конструкции трансформатора требуется хорошая стабилизация напряжения, но есть и исключительные случаи. Как указывалось ранее, разрядные осветительные цепи требуют наличия повышающего трансформатора с «свободной» (плохой) регулировкой напряжения для обеспечения пониженного напряжения после образования дуги через лампу. Один из способов выполнить этот конструктивный критерий состоит в том, чтобы спроектировать трансформатор с путями рассеяния магнитного потока, чтобы магнитный поток обходил вторичную обмотку (обмотки).Результирующий поток рассеяния создаст индуктивность рассеяния, что, в свою очередь, приведет к плохому регулированию, необходимому для газоразрядного освещения.

Основная насыщенность

также ограничена ограничениями магнитного потока сердечника. Для трансформаторов с ферромагнитным сердечником мы должны помнить о пределах насыщения сердечника. Помните, что ферромагнитные материалы не могут поддерживать бесконечные плотности магнитного потока: они имеют тенденцию к «насыщению» на определенном уровне (продиктованном размерами материала и сердечника), а это означает, что дальнейшее увеличение силы магнитного поля (ммс) не приводит к пропорциональному увеличению магнитного поля. поток поля (Ф).

Когда первичная обмотка трансформатора перегружена из-за чрезмерного приложенного напряжения, поток сердечника может достичь уровней насыщения в пиковые моменты синусоидального цикла переменного тока. Если это произойдет, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, больше не будет соответствовать форме волны напряжения, питающего первичную обмотку. Другими словами, перегруженный трансформатор будет искажать  форму волны от первичной обмотки к вторичной, создавая гармоники на выходе вторичной обмотки. Как мы обсуждали ранее, содержание гармоник в системах электропитания переменного тока обычно вызывает проблемы.

Пиковые трансформаторы

Специальные трансформаторы, известные как пиковые трансформаторы , используют этот принцип для создания коротких импульсов напряжения вблизи пиков формы сигнала напряжения источника. Ядро рассчитано на быстрое и резкое насыщение при уровнях напряжения значительно ниже пиковых. Это приводит к сильно обрезанной синусоидальной форме волны потока и импульсам вторичного напряжения только при изменении потока (ниже уровней насыщения):

Работа на частотах ниже нормы

Другой причиной ненормального насыщения сердечника трансформатора является работа на частотах ниже нормы. Например, если силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, вынужден вместо этого работать на частоте 50 Гц, поток должен достичь более высоких пиковых уровней, чем раньше, чтобы создать такое же противодействующее напряжение, необходимое для баланса с напряжением источника. Это верно, даже если напряжение источника такое же, как и раньше.

Поскольку мгновенное напряжение обмотки пропорционально мгновенной скорости изменения магнитного потока в трансформаторе, форма волны напряжения, достигающая того же пикового значения, но требующая больше времени для завершения каждого полупериода, требует, чтобы поток поддерживал с той же скоростью изменения, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени. Таким образом, если поток должен увеличиваться с той же скоростью, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени, он будет увеличиваться до большего пикового значения.

Математически это еще один пример исчисления в действии.Поскольку напряжение пропорционально скорости изменения потока, мы говорим, что форма волны напряжения является производной формы волны потока, причем «производной» является та вычислительная операция, которая определяет одну математическую функцию (форму волны) в терминах скорости- из-изменения другого. Однако если мы возьмем противоположную точку зрения и свяжем исходную форму волны с ее производной, мы можем назвать исходную форму волны интегралом формы производной волны. В этом случае форма волны напряжения является производной формы волны потока, а форма волны потока является интегралом формы волны напряжения.

Интеграл любой математической функции пропорционален площади под кривой этой функции. Поскольку каждый полупериод сигнала с частотой 50 Гц накапливает большую площадь между ним и нулевой линией графика, чем сигнал с частотой 60 Гц, а мы знаем, что магнитный поток является интегралом напряжения, поток будет достигать более высоких значений в рисунок ниже.

Еще одной причиной насыщения трансформатора является наличие постоянного тока в первичной обмотке.Любое падение напряжения постоянного тока на первичной обмотке трансформатора вызовет дополнительный магнитный поток в сердечнике. Это дополнительное «смещение» или «смещение» потока подтолкнет сигнал переменного потока ближе к насыщению в одном полупериоде, чем в другом.

Для большинства трансформаторов насыщение сердечника является очень нежелательным эффектом, и его можно избежать за счет хорошей конструкции: проектирования обмоток и сердечника таким образом, чтобы плотность магнитного потока оставалась значительно ниже уровней насыщения.Это гарантирует, что связь между mmf и Φ будет более линейной на протяжении всего цикла магнитного потока, что хорошо, поскольку вносит меньшие искажения в форму волны тока намагничивания. Кроме того, проектирование сердечника для низких плотностей потока обеспечивает безопасный запас между нормальными пиками потока и пределами насыщения сердечника для адаптации к случайным аномальным условиям, таким как изменение частоты и смещение постоянного тока.

Пусковой ток

Когда трансформатор изначально подключен к источнику переменного напряжения, может возникнуть значительный скачок тока через первичную обмотку, называемый пусковым током .Это аналогично пусковому току электродвигателя, который запускается при внезапном подключении к источнику питания, хотя пусковой ток трансформатора вызывается другим явлением.

Мы знаем, что скорость изменения мгновенного потока в сердечнике трансформатора пропорциональна мгновенному падению напряжения на первичной обмотке. Или, как указывалось ранее, форма волны напряжения является производной формы волны потока, а форма волны потока является интегралом формы волны напряжения.В непрерывно работающем трансформаторе эти две формы волны сдвинуты по фазе на 90°. Поскольку поток (Φ) пропорционален магнитодвижущей силе (mmf) в сердечнике, а mmf пропорционален току обмотки, форма волны тока будет совпадать по фазе с формой волны потока, и обе они будут отставать от формы волны напряжения на 90°. °:

Предположим, что первичная обмотка трансформатора внезапно подключается к источнику переменного напряжения именно в тот момент времени, когда мгновенное напряжение имеет положительное пиковое значение.Чтобы трансформатор создавал противоположное падение напряжения, чтобы уравновесить это приложенное напряжение источника, должен генерироваться магнитный поток с быстро увеличивающимся значением. В результате ток обмотки быстро увеличивается, но на самом деле не быстрее, чем в нормальных условиях:

И поток в сердечнике, и ток в обмотке начинаются с нуля и достигают тех же пиковых значений, что и во время непрерывной работы.Таким образом, в этом сценарии нет ни «броска», ни «броска», ни тока.

В качестве альтернативы рассмотрим, что произойдет, если подключение трансформатора к источнику переменного напряжения произойдет именно в тот момент времени, когда мгновенное напряжение равно нулю. Во время непрерывной работы (когда трансформатор находится под напряжением в течение достаточно долгого времени) это момент времени, когда поток и ток обмотки имеют свои отрицательные пики, испытывая нулевую скорость изменения (dΦ/dt = 0 и di/ дт = 0). По мере того, как напряжение достигает своего положительного пика, формы сигналов потока и тока достигают максимальной положительной скорости изменения и поднимаются вверх до своих положительных пиков по мере того, как напряжение снижается до уровня нуля:

Однако существует значительная разница между работой в непрерывном режиме и условиями внезапного пуска, предполагаемыми в этом сценарии: во время непрерывной работы уровни потока и тока были на своих отрицательных пиках, когда напряжение было на нулевых точках; однако в трансформаторе, который простаивал без дела, и магнитный поток, и ток обмотки должны начинаться с нуля .

Когда магнитный поток увеличивается в ответ на повышение напряжения, он будет увеличиваться от нуля вверх, а не от ранее отрицательного (намагниченного) состояния, как это обычно бывает в трансформаторе, на который некоторое время подается питание. Таким образом, в трансформаторе, который только что «запустился», магнитный поток достигнет примерно удвоенной нормальной пиковой величины, поскольку он «интегрирует» площадь под первым полупериодом сигнала напряжения:

Начиная с e=0 В, Φ начинается с начального состояния Φ=0, увеличиваясь вдвое по сравнению с нормальным значением, при условии, что ядро ​​не насыщается.

В идеальном трансформаторе ток намагничивания также увеличился бы примерно в два раза по сравнению с нормальным пиковым значением, создавая необходимую МДС для создания потока, превышающего нормальный. Тем не менее, большинство трансформаторов спроектированы с недостаточным запасом между нормальными пиками потока и пределами насыщения, чтобы избежать насыщения в таких условиях, и поэтому сердечник почти наверняка насытится в течение этого первого полупериода напряжения.Во время насыщения для создания магнитного потока требуется непропорциональное количество МДС. Это означает, что ток обмотки, который создает МДС, вызывающий магнитный поток в сердечнике, будет непропорционально возрастать до значения 90 239, легко превышающего 90 240 два раза по сравнению с его нормальным пиком: 90 007

Это механизм, вызывающий пусковой ток в первичной обмотке трансформатора при подключении к источнику переменного напряжения.Как видите, величина пускового тока сильно зависит от точного времени электрического подключения к источнику. Если трансформатор в момент подключения к источнику имеет некоторый остаточный магнетизм в сердечнике, пусковой ток может быть еще более серьезным. Из-за этого устройства защиты трансформатора от перегрузки по току обычно относятся к типу «медленного действия», чтобы выдерживать скачки тока, подобные этому, без размыкания цепи.

Тепло и шум

В дополнение к нежелательным электрическим эффектам трансформаторы могут также проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметными из которых являются тепловыделение и шум.Шум в первую очередь является неприятным эффектом, но тепло является потенциально серьезной проблемой, поскольку изоляция обмотки будет повреждена, если допустить перегрев. Нагрев можно свести к минимуму за счет хорошей конструкции, гарантируя, что сердечник не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму, а обмотки не перегружены или не работают слишком близко к максимальной мощности.

Сердечник и обмотки крупных силовых трансформаторов погружаются в масляную ванну для отвода тепла и подавления шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае могла бы нарушить целостность изоляции обмоток.Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный путь потока масла для передачи тепла от сердечника трансформатора в окружающий воздух:

Безмасляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются с точки зрения максимальной рабочей температуры «повышение» (превышение температуры окружающей среды) в соответствии с системой буквенного класса: A, B, F или H. Эти буквенные коды расположены в порядке от самой низкой термостойкости к самой высокой:

• Класс A: Повышение температуры обмотки не более чем на 55°C при температуре окружающего воздуха 40°C (максимум).
• Класс B: Повышение температуры обмотки не более чем на 80° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).
• Класс F: Повышение температуры обмотки не более чем на 115° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).
• Класс H: Повышение температуры обмотки не более чем на 150° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).

Аудиальный шум — это эффект, возникающий в первую очередь из-за явления  магнитострикции : небольшого изменения длины, проявляемого ферромагнитным объектом при намагничивании.Знакомый «гул», слышимый вокруг больших силовых трансформаторов, — это звук расширения и сжатия железного сердечника с частотой 120 Гц (удвоенная системная частота, равная 60 Гц в США) — один цикл сжатия и расширения сердечника на каждый пик форма волны магнитного потока плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками. Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в сердечнике является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в режиме насыщения для большей части формы волны тока, работают как с нагревом, так и с шумом.

Потери из-за магнитных сил обмотки

Еще одним явлением, вызывающим шум в силовых трансформаторах, является сила физической реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке. Если вторичная обмотка разомкнута, то через нее не будет протекать ток, а следовательно, и создаваемая ею магнитодвижущая сила (МДС). Однако, когда вторичная обмотка «нагружена» (в настоящее время подается на нагрузку), обмотка генерирует МДС, которой противодействует «отраженная» МДС в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней магнитного потока в сердечнике.Эти противоположные МДС, генерируемые между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного тока (нагрузки), создают отталкивающую физическую силу между обмотками, которая заставляет их вибрировать. Разработчики трансформаторов должны учитывать эти физические силы при конструировании катушек обмотки, чтобы обеспечить достаточную механическую опору для преодоления нагрузок. Однако в условиях большой нагрузки (высокого тока) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызвать слышимый шум, исходящий от трансформатора.

• Силовые трансформаторы имеют ограничения по мощности, которую они могут передавать от первичной обмотки к вторичной. Большие устройства обычно оцениваются в ВА (вольт-ампер) или кВА (киловольт-ампер).
• Сопротивление в обмотках трансформатора снижает его эффективность, так как ток рассеивает тепло и приводит к потере энергии.
• Магнитные эффекты в железном сердечнике трансформатора также способствуют неэффективности. Среди эффектов вихревые токи (циркулирующие индукционные токи в железном сердечнике) и гистерезис (потеря мощности из-за преодоления тенденции железа намагничиваться в определенном направлении).
• Увеличение частоты приводит к увеличению потерь мощности в силовом трансформаторе. Наличие гармоник в энергосистеме является источником частот, значительно превышающих нормальные, что может вызвать перегрев больших трансформаторов.
• Как трансформаторы, так и катушки индуктивности обладают определенной неизбежной емкостью из-за изоляции проводов (диэлектрика), отделяющей витки обмотки от железного сердечника и друг от друга. Эта емкость может быть достаточно значительной, чтобы обеспечить трансформатору 90 239 собственную резонансную частоту 90 240 , что может быть проблематично в сигнальных приложениях.
• Индуктивность рассеяния  вызывается тем, что магнитный поток не на 100 % связан между обмотками трансформатора. Любой поток, не связанный с передачей энергии  Энергий от одной обмотки к другой, будет накапливать и выделять энергию, как работает (собственная) индуктивность. Индуктивность рассеяния имеет тенденцию ухудшать стабилизацию напряжения трансформатора (вторичное напряжение «проседает» сильнее при заданном токе нагрузки).
• Магнитное насыщение сердечника трансформатора может быть вызвано чрезмерным первичным напряжением, работой на слишком низкой частоте и/или наличием постоянного тока в любой из обмоток.Насыщение можно свести к минимуму или избежать с помощью консервативной конструкции, которая обеспечивает достаточный запас прочности между пиковыми значениями плотности магнитного потока и пределами насыщения сердечника.
• Трансформаторы часто испытывают значительные пусковые токи при первоначальном подключении к источнику переменного напряжения. Пусковой ток наиболее велик, когда подключение к источнику переменного тока осуществляется в момент, когда мгновенное напряжение источника равно нулю.
• Шум является обычным явлением, проявляемым трансформаторами, особенно силовыми трансформаторами, и в первую очередь вызван магнитострикцией сердечника.Физические силы, вызывающие вибрацию обмотки, также могут создавать шум в условиях большой (сильноточной) нагрузки вторичной обмотки.