Как работает трансформатор – советы электрика

Трансформатор- для “чайников”

При передаче электрической энергии на большие расстояния происходят потери энергии вследствие нагревания проводов.

Для уменьшения этих потерь можно было бы уменьшить сопротивление проводов путем увеличения их поперечного сечения.

Однако это невыгодно, так как потребовало бы большого расхода металла и чрезвычайно утяжелило бы провода.

Обратите внимание

Поэтому пошли по пути уменьшения силы передаваемого тока. Что бы мощность тока при меньшей силе тока оставалась неизменной, необходимо во столько раз повысить напряжение, во сколько раз уменьшается сила тока.

Изменять напряжение необходимо и в тех случаях, когда приходится пользоваться электрическими приборами, расчитанными на другое напряжение, чем имеющееся в распоряжении.

Напряжение постоянного тока изменить сложно.

Напряжение переменного тока можно изменить, использовав явление электромагнитной индукции. Поэтому в технике удобнее пользоваться переменным током.

Преобразователь напряжения переменного тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, называется трансформатором.

Трансформатор состоит из железного сердечника в виде рамки, на которую навиты две катушки из изолированной проволоки.

Сердечник составляется из листов специального трансформаторного железа, изолированных друг от друга во избежании вихревых токов.

Катушка, которая присоединяется к источнику (на которую подается напряжение из сети), называется первичной.

Другая катушка, дающая рабочее напряжение и подключенная на нагрузку, называется вторичной.

Создаваемый первичным током магнитный поток почти весь проходит внутри сердечника, а так называемой “магнитной утечкой” можно пренебречь.

Если цепь вторичной обмотки (катушки) разомкнута, то вследствие большого коэффициента самоиндукции трансформатора э.д.с. самоиндукции, возникающая в первичной обмотке, почти точно равна напряжению на ее концах.

Отношение напряжений на концах первичной и вторичной обмоток при разомкнутой вторичной цепи, т.е. при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации.

Важно

При холостом ходе трансформатора коэффициент  трансформации k равен отношению числа витков вторичной катушки n1 к числу витков первичной n2.

Трансформатор называют повышающим, если число витков вторичной катушки больше числа витков первичной.

Если же число витков вторичной меньше чем у первичной обмотки, то такой трансформатор- понижающий.
Потери энергии на нагревание проводов и на магнитную утечку в трансформаторе очень малы, и

Коэффициент полезного действия у хороших трансформаторов достигает 99%

Поэтому можно считать, что при работе трансформатора с нагрузкой мощность, подводимая от генератора переменного тока к первичной обмотке (входная мощность), почти равна мощности, потребляемой в цепи вторичной обмотки (выходной мощности).

Отсюда следует, что

Токи в обмотках трансформатора, работающего с нагрузкой, обратно пропорциональны напряжениям на обмотках.

Источник: http://ceshka.ru/novosti/transformator-dlya-chaynikov

IT News

ДатаКатегория: Физика

Используемая человеком электрическая энергия в основном вырабатывается на крупных электростанциях. Эти предприятия передают электричество на районные подстанции, которые затем распределяют его по потребителям.

Так как линии электропередач обладают электрическим сопротивлением, часть энергии электрического тока теряется, превращаясь в теплоту. Постоянный ток (DC) течет в одном направлении; переменный ток (АС) периодически изменяет свое направление.

Первоначально для электроснабжения применялся только постоянный ток. По ряду причин передача и преобразование постоянного тока связаны со значительными трудностями, поэтому по соображениям безопасности электростанции передавали его под низким напряжением.

Однако к тому времени, когда постоянный ток достигал потребителей, сопротивление съедало 45 процентов его энергии.

Выход был найден в передаче переменного тока высокого напряжения, которое может быть легко изменено при помощи трансформатора (рисунок внизу).

Так как высоковольтным линиям требуется меньший ток для передачи одного и того же количества энергии, ее потери на преодоление сопротивления стали намного меньшими.

Когда переменный ток покидает электростанцию, повышающие трансформаторы увеличивают его напряжение с 22 000 до 765 000 вольт, а перед поступлением в дома другие трансформаторы, понижающие, уменьшают его до ПО или 220 вольт.

Принцип действия трансформатора

Трансформаторы увеличивают или уменьшают напряжение переменного тока. Преобразуемый переменный ток проходит по первичной обмотке, охватывающей стальной сердечник (рисунок сверху).

Периодически изменяющийся ток создает в сердечнике переменное магнитное поле. При перемещении во вторичную обмотку это магнитное поле генерирует в ней переменный ток.

Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная, выходное напряжение будет выше, чем входное.

Потери энергии при протекании постоянного тока

Электрическая мощность (Р) вычисляется путем умножения силы тока (I) на напряжение (V), т.е. Р = I х V. Если напряжение возрастает, сила тока, необходимая для обеспечения заданной мощности, уменьшается. Низковольтная мощность постоянного тока требует большей силы тока, чем высоковольтная мощность переменного, чтобы передать одно и то же количество электроэнергии.

Переменный ток легко трансформируется

В отличие от постоянного, переменный ток периодически изменяет свое направление. Если переменный ток проходит по первичной обмотке трансформатора (рисунок слева), образующееся переменное магнитное поле индуцирует ток во вторичной обмотке. При протекании по первичной обмотке постоянного тока (рисунок справа), во вторичной обмотке ток не возникает.

Источник: http://Information-Technology.ru/sci-pop-articles/23-physics/235-kak-rabotaet-transformator

Как работает трансформатор

Трансформатор, устройство, которое передает электрическую энергию от одной части схемы к другой за счет магнитной индукции и, как правило, с изменением величины напряжения. Трансформаторы работают только с переменным электрическим током (AC).

Трансформаторы имеют важное значение в распределении электроэнергии. Они повышают напряжение, вырабатываемое на электростанциях до высоких значений с целью эффективной передачи электроэнергии. Другие трансформаторы понижают это напряжение в местах потребления.

Многие бытовые приборы оборудованы трансформаторами, для того чтобы  по мере необходимости повысить или понизить напряжение поступающее из домашней электросети. Например, для работы телевизора и аудиоусилителя необходимо повышение напряжения, а для работы дверного звонка или термостата  низкое напряжение.

Как правило, простой трансформатора состоит из двух катушек намотанных изолированным проводом. В большинстве трансформаторов, провода намотаны на стержень из железа, называемый сердечником.

Одна из обмоток, ее еще называют первичной обмоткой, подключается к источнику переменного тока, что в свою очередь приводит к появлению постоянно переменного магнитного поля вокруг обмотки. Это переменное магнитное поле, в свою очередь, создает переменный ток в другой обмотке (вторичной обмотке).

  Цена: 505.00 руб.    

  Цена: 300.00 руб.    

  Цена: 98.00 руб.    

  Цена: 3750.00 руб.    

Величина, определяемая как отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке, определяет масштаб понижения или повышения напряжения во вторичной обмотки. Данную величину еще называют коэффициентом трансформации.

Совет

Например, если у трансформатора имеется 3 витка первичной обмотке и 6 витков во вторичной обмотки, то напряжение во вторичной обмотке будет в 2 раз больше, чем в первичной. Такой трансформатор называется повышающий трансформатор.

И на оборот, если есть 6 витков в первичной обмотке и 3 виток во вторичной, то напряжение снимаемое с вторичной обмотки будет в 2 раз ниже чем в первичной обмотке. Этот вид трансформатора носит название понижающий трансформатор.

Так же следует иметь ввиду, что соотношение тока в обеих катушках находится в обратной зависимости к соотношению их напряжений. Таким образом, электрическая мощность (напряжение умноженное на силу тока) является одинаковой в обеих катушек.

Импеданс (сопротивление потоку переменного тока) первичной катушки зависит от импеданса вторичной цепи и коэффициента трансформации. При правильном соотношении витков трансформатора можно добиться практически одинакового сопротивления обоих контуров.

Согласованные сопротивления имеют важное значение в стерео системах и других электронных систем, потому это позволяет передавать максимальное значение энергии от одного блока схемы другому.

Источник: http://fornk.ru/1877-kak-rabotaet-transformator/

Принцип работы трансформатора тока, напряжения, тесла: видео — Asutpp

Для того, чтобы в домашних условиях самостоятельно повысить эффективность работы многих устройств и напряжение в электрической сети, часто используются регулирующие устройства. Предлагаем, в связи с этим, рассмотреть принцип работы трансформатора тока понижающего, повышающего, импульсного, Тесла, а также автотрансформатора.

Принцип работы и классификация трансформаторов

Принцип работы измерительного трансформатора (как и разделительного), очень прост. Он подчиняется закону Фарадея электромагнитной индукции. На самом деле взаимная индукция между двумя или более обмотками отвечает за действия преобразования в электрическом трансформаторе.

В соответствии с этим, закон Фарадея гласит: «скорость изменения потокосцепления по времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушки».

Основы теории трансформатора

Скажем, у нас трансформатор с одной обмоткой, которая соединена с переменным электрическим источником тока. Переменный ток через обмотку производит постоянно меняющийся поток, который окружает катушку.

Если любая другая обмотка приближена к предыдущей, определенная часть потока соединяется с ней.

Этот поток постоянно меняется в амплитуде и направлении, но в этих случаях должно происходить изменение потокосцепления во вторую обмотку или обмотки.

Согласно закону Фарадея электромагнитной индукции, должно быть ЭДС, которое индуцируется раз в секунду. Если цепь последней обмотки закрыта, то через неё должен проходить электрический ток. Это простейший принцип работы электрического силового или сварочного трансформатора и это основной принцип работы трансформатора.

Схема силового трансформатора

Всякий раз, когда мы используем движение переменного тока к электрической катушки, поток энергии окружает эту обмотку.

Обратите внимание

Поток тока будет неравномерным, и скорость его постоянно изменяется. Естественно ЭКГ будет производиться в нем, как в законе Фарадея, где говорится о явлении электромагнитной индукции.

Это наиболее фундаментальное понятие теории трансформатора

Обмотка, которая принимает электрическую мощность от источника, как правило, известна как первичная обмотка трансформатора.

Обмотка, что дает требуемое выходное напряжение из-за взаимной индукции в трансформаторе, называется вторичной обмоткой трансформатора.

Основные конструкционные части трансформатора

Существует три основные части трансформатора:

1. Первичная обмотка трансформатора – производит магнитный поток, когда подключена к электрическому источнику. 2. Магнитный сердечник трансформатора – магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, создает замкнутую магнитную цепь.

3. Вторичная обмотка трансформатора – намотана на сердечник.

Как работает силовой или сварочный трансформатор

Электрический силовой трансформатор является статическим устройством, которое преобразует электрическую энергию от одной схемы к другой без непосредственного соединения, с помощью взаимной индукции между своих обмоток. Он преобразует энергию от одной схемы к другой, не меняя свою частоту, но может работать в разных уровнях напряжения, например если сварщик поменял флюс, или произошел сбой генератора при сварке.

Трехфазный трансформатор

Работа однофазного трансформатора напряжения

Принцип работы однофазного трансформатора не слишком отличается от трехфазного понижающего прибора. Когда электрический ток проходит в первичной обмотке, она создает МП, у которого достаточно мощные силовые линии. Они пронизывают первичную катушку полностью, и вторичную частично. Все эти линии замкнуты вокруг проводников катушек, но их часть замкнута непосредственно на проводниках.

Видео: наглядный урок, который рассказывает о принципе работы трансформатора

Согласно закону о магнитной связи, чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее эта связь, но чем они дальше расположены – тем она слабее, и так пока не станет нулевой. Это объясняется тем, что при расположении коаксиального типа, чем обмотки расположены дальше, тем меньше сцепление силовых линий и их проникновение в трансформаторные катушки.

Схема: однофазный трансформатор

Нужно понимать, что в однофазном трансформаторе сила магнитного поля также зависит от тока. Скачки переменного электрического тока могут значительно снизить силу МП, или наоборот. Это еще называется законом электродвижущей силы. Т.е. в первой обмотке производится самоиндукция, а во вторичной – взаимоиндукция.

Как только концы этих обмоток соединятся – устройство, которому необходимо получить результаты работы трансформатора, станет снабжаться электрическим током, принцип работы будет запущен, в определенной последовательности катушки начнут работать.

Читайте также:  Ноль и земля - советы электрика

Работа автотрансформатора

Чаще всего в домашних условиях используется трансформатор не с двумя обмотками, а с одной. Рассмотрим принцип работы электронного автотрансформатора (вольтодобавочного трансформатора), и его характеристики.

Данные устройства относятся к трансформаторам специального использования, т.к.

их обмотка низкого напряжения у обычных трансформаторов, является обмоткой высокого напряжения, те они связаны между собой не только магнитным полем, но и гальваническим.

Схема: автотрансформатор

Переключая обмотки при желании можно получить либо высокое, либо низкое напряжение. Подключая источник переменного тока к сердечнику, мы получим переменное магнитное поле.

И между точками сердечника возникнет, и будет усиливаться ЭДС. Благодаря тому, что сердечник выполнен особенным образом, в нем протекает очень малое количество тока, которое создает достаточно сильное МП. Т.е.

при экономии материалов мы получаем разное по необходимости, напряжение.

Автотрансформаторы целесообразнее использовать в областях, где нужно совсем незначительное изменение напряжения и РПН, но на продолжительный отрезок времени. Это лаборатории, небольшие предприятия или домашние хозяйства.

Бывают еще и узкоспециализированные лабораторные трансформаторы, у них несколько иная схема:

Обмотка выполнена из специального ферромагнитного материала, которая сводит вероятность резонансного движения к минимуму. Основные отличия от обычного прибора – это:

  1. Кроме ферромагнетика они обмотаны медным проводом;
  2. Низкие допустимые параметры – максимальная мощность до 7 кВА;
  3. Здесь работает система строчного ролика – на поверхности трансформатора имеется дорожка, по которой передвигается контактирующий ролик или щетка.

Но у такого обмоточного трансформатора есть свои недостатки:

  • нужно изолировать вторичные и первичные цепи, т.к. они имеют достаточно сильную электрическую связь;
  • нельзя использовать дл защиты в мощных сетях, допустим предел от 6 до 10 кВ;
  • ремонт и содержание требует значительных вложений.

Работа гидротрансформатора

Каждый водитель бульдозера либо другой машины, знаком с принципом работы трансформатора АКПП или гидротрасформатора, но какое его назначение. На самом деле, данный прибор является модернизированной муфтой, которая вращается не один раз, а два, газовое оборудование требует установки даже нескольких таких приборов.

Его необходимо установить между двигателем и трансмиссией, чтобы получить вращательное движение, которое после перейдет на колеса. Внешне механизм напоминает бублик, за что и получил такое «прозвище» от автослесарей, но у нег достаточно сложная конструкция:

По краю с обеих сторон встроены насосы, а в центре установлен мини реактор. Последний прибор должен передавать жидкость (масло, к примеру), на турбинное колесо, которое в свою очередь распределяет её равномерно по всей поверхности трансформатора.

Важно

Переднее колесо жестко соединено с главным валом машинного двигателя, захватывая жидкость, передает её далее по механизму. Но реактор при необходимости блокирует это движение и выводит колесо из работы.

Помимо блокировки вращающегося момента, конструкция масляного трехобмоточного трансформатора позволяет ему выполнять функции демпфинирования. Т.е.

, если авто достигло своего предела, скажем, 80 км/час, то для предотвращения несчастного случая вращающийся момент начинает передаваться уже через демпфинирующие пружины.

Таким образом, производится защита от холостого хода и резкой остановки двигателя.

Таким образом и можно объяснить принцип работы трансформатора, как видите, все очень похоже, но есть некоторые нюансы у разных моделей в зависимости от области применения и конструкции.

Обсудить на форумеОЦЕНИТЬ:(1

Источник: https://www.asutpp.ru/princip-raboty-transformatora.html

Устройство и принцип работы трансформатора

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомство с электронными компонентами и в этой статье рассмотрим устройство и принцип работы трансформатора.

Трансформаторы нашли широкое применение в радио и электротехнике и применяются для передачи и распределения электрической энергии в сетях энергосистем, для питания схем радиоаппаратуры, в преобразовательных устройствах, качестве сварочных трансформаторов и т.п.

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

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

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

1. Принцип работы трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Если на первичную обмотку подать переменное напряжение U1, то по виткам обмотки потечет переменный ток Io, который вокруг обмотки и в магнитопроводе создаст переменное магнитное поле.

Магнитное поле образует магнитный поток Фo, который проходя по магнитопроводу пересекает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС – е1 и е2.

И если к выводам вторичной обмотки подключить вольтметр, то он покажет наличие выходного напряжения U2, которое будет приблизительно равно наведенной ЭДС е2.

При подключении к вторичной обмотке нагрузки, например, лампы накаливания, в первичной обмотке возникает ток I1, образующий в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф1 изменяющийся с той же частотой, что и ток I1.

Под воздействием переменного магнитного потока в цепи вторичной обмотки возникает ток I2, создающий в свою очередь противодействующий согласно закону Ленца магнитный поток Ф2, стремящийся размагнитить порождающий его магнитный поток.

В результате размагничивающего действия потока Ф2 в магнитопроводе устанавливается магнитный поток Фo равный разности потоков Ф1 и Ф2 и являющийся частью потока Ф1, т.е.

Результирующий магнитный поток Фo обеспечивает передачу магнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу е2, под воздействием которой во вторичной цепи течет ток I2.

Совет

Именно благодаря наличию магнитного потока Фo и существует ток I2, который будет тем больше, чем больше Фo.

Но и в то же время чем больше ток I2, тем больше противодействующий поток Ф2 и, следовательно, меньше Фo.

Из сказанного следует, что при определенных значениях магнитного потока Ф1 и сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки устанавливаются соответствующие значения ЭДС е2, тока I2 и потока Ф2, обеспечивающие равновесие магнитных потоков в магнитопроводе, выражаемое формулой приведенной выше.

Таким образом, разность потоков Ф1 и Ф2 не может быть равна нулю, так как в этом случае отсутствовал бы основной поток Фo, а без него не мог бы существовать поток Ф2 и ток I2. Следовательно, магнитный поток Ф1, создаваемый первичным током I1, всегда больше магнитного потока Ф2, создаваемого вторичным током I2.

Величина магнитного потока зависит от создающего его тока и от числа витков обмотки, по которой он проходит.

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

Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и такой трансформатор называют повышающим.

Если же вторичная обмотка содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее будет меньше, чем напряжение подаваемое на первичную обмотку, и такой трансформатор называют понижающим.

Обратите внимание

Следовательно. Путем подбора числа витков обмоток, при заданном входном напряжении U1 получают желаемое выходное напряжение U2. Для этого пользуются специальными методиками по расчету параметров трансформаторов, с помощью которых производится расчет обмоток, выбирается сечение проводов, определяются числа витков, а также толщина и тип магнитопровода.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то в магнитопроводе образуется магнитный поток постоянный во времени, по величине и направлению.

В этом случае в первичной и вторичной обмотках не будет индуцироваться переменное напряжение, а следовательно, не будет передаваться электрическая энергия из первичной цепи во вторичную.

Однако если в первичной обмотке трансформатора будет течь пульсирующий ток, то во вторичной обмотке будет индуцироваться переменное напряжение частота которого будет равна частоте пульсации тока в первичной обмотке.

2. Устройство трансформатора

2.1. Магнитопровод. Магнитные материалы

Назначение магнитопровода заключается в создании для магнитного потока замкнутого пути, обладающего минимальным магнитным сопротивлением.

Поэтому магнитопроводы для трансформаторов изготавливают из материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях.

Материалы должны иметь малые потери на вихревые токи, чтобы не перегревать магнитопровод при достаточно больших значениях магнитной индукции, быть достаточно дешевыми и не требовать сложной механической и термической обработки.

Магнитные материалы, используемые для изготовления магнитопроводов, выпускаются в виде отдельных листов, либо в виде длинных лент определенной толщины и ширины и называются электротехническими сталями.
Листовые стали (ГОСТ 802-58) изготавливаются методом горячей и холодной прокатки, ленточные текстурованные стали (ГОСТ 9925-61) только методом холодной прокатки.

Также применяют железноникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью, например, пермаллой, перминдюр и др. (ГОСТ 10160-62), и низкочастотные магнитомягкие ферриты.

Для изготовления разнообразных относительно недорогих трансформаторов широко применяются электротехнические стали, имеющие небольшую стоимость и позволяющие трансформатору работать как при постоянном подмагничивании магнитопровода, так и без него. Наибольшее применение нашли холоднокатаные стали, имеющие лучшие характеристики по сравнению со сталями горячей прокатки.

Сплавы с высокой магнитной проницаемостью применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, предназначенных для работы при повышенных и высоких частотах 50 – 100 кГц.

Недостатком таких сплавов является их высокая стоимость. Так, например, стоимость пермаллоя в 10 – 20 раз выше стоимости электротехнической стали, а пермендюра – в 150 раз. Однако в ряде случаев их применение позволяет существенно снизить массу, объем и даже общую стоимость трансформатора.

Другим их недостатком является сильное влияние на магнитную проницаемость постоянного подмагничивания, переменных магнитных полей, а также низкая стойкость к механическим воздействиям – удар, давление и т.п.

Из магнитомягких низкочастотных ферритов с высокой начальной проницаемостью изготавливают прессованные магнитопроводы, которые применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, работающих на высоких частотах от 50 – 100 кГц. Достоинством ферритов является невысокая стоимость, а недостатком является низкая индукция насыщения (0,4 – 0,5 Т) и сильная температурная и амплитудная нестабильность магнитной проницаемости. Поэтому их применяют лишь при слабых полях.

Выбор магнитных материалов производится исходя из электромагнитных характеристик с учетом условий работы и назначения трансформатора.

2.2. Типы магнитопроводов

Магнитопроводы трансформаторов разделяются на шихтованные (штампованные) и ленточные (витые), изготавливаемые из листовых материалов и прессованные из ферритов.

Шихтованные магнитопроводы набираются из плоских штампованных пластин соответствующей формы. Причем пластины могут быть изготовлены практически из любых, даже очень хрупких материалов, что является достоинством этих магнитопроводов.

Ленточные магнитопроводы изготавливаются из тонкой ленты, намотанной в виде спирали, витки которой прочно соединены между собой. Достоинством ленточных магнитопроводов является полное использование свойств магнитных материалов, что позволяет уменьшить массу, размеры и стоимость трансформатора.

В зависимости от типа магнитопровода трансформаторы подразделяются на стрежневые, броневые и тороидальные. При этом каждый из этих типов может быть и стрежневым и ленточным.

Стержневые.

В магнитопроводах стержневого типа обмотки располагается на двух стержнях (стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки). Это усложняет конструкцию трансформатора, но уменьшает толщину намотки, что способствует снижению индуктивности рассеяния, расхода проволоки и увеличивает поверхность охлаждения.

Важно

Стержневые магнитопроводы используют в выходных трансформаторах с малым уровнем помех, так как они малочувствительны к воздействию внешних магнитных полей низкой частоты.

Читайте также:  Орехи электрические соединительные - советы электрика

Это объясняется тем, что под влиянием внешнего магнитного поля в обеих катушках индуцируются напряжения, противоположные по фазе, которые при равенстве витков обмоток компенсируют друг друга.

Как правило, стержневыми выполняются трансформаторы большой и средней мощности.

Броневые.

В магнитопроводе броневого типа обмотка располагается на центральном стержне. Это упрощает конструкцию трансформатора, позволяет получить более полное использование окна обмоткой, а также создает некоторую механическую защиту обмотки. Поэтому такие магнитопроводы получили наибольшее применение.

Некоторым недостатком броневых магнитопроводов является их повышенная чувствительность к воздействию магнитных полей низкой частоты, что делает их малопригодными к использованию в качестве выходных трансформаторов с малым уровнем помех. Чаще всего броневыми выполняются трансформаторы средней мощности и микротрансформаторы.

Тороидальные.

Тороидальные или кольцевые трансформаторы позволяют полнее использовать магнитные свойства материала, имеют малые потоки рассеивания и создают очень слабое внешнее магнитное поле, что особенно важно в высокочастотных и импульсных трансформаторах. Но из-за сложности изготовления обмоток не получили широкого применения. Чаще всего их делают из феррита.

Для уменьшения потерь на вихревые токи шихтованные магнитопроводы набираются из штампованных пластин толщиной 0,35 – 0,5 мм, которые с одной стороны покрывают слоем лака толщиной 0,01 мм или оксидной пленкой.

Лента для ленточных магнитопроводов имеет толщину от нескольких сотых до 0,35 мм и также покрывается электроизолирующей и одновременно склеивающейся суспензией или оксидной пленкой. И чем тоньше слой изоляции, тем плотнее происходит заполнение сечения магнитопровода магнитным материалом, тем меньше габаритные размеры трансформатора.

За последнее время наряду с рассмотренными «традиционными» типами магнитопроводов находят применение новые формы, к числу которых следует отнести магнитопроводы «кабельного» типа, «обращенный тор», катушечный и др.

На этом пока закончим. Продолжим во второй части.
Удачи!

Литература:

1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г. 2. В. Н. Ванин – «Трансформаторы тока», Издательство «Энергия» Москва 1966 Ленинград. 3. И. И.

Совет

Белопольский – «Расчет трансформаторов и дросселей малой моности», М-Л, Госэнергоиздат, 1963 г. 4. Г. Н. Петров – «Трансформаторы. Том 1.

Основы теории», Государственное Энергетическое Издательство, Москва 1934 Ленинград.

5. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.

Источник: https://sesaga.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-transformatora.html

Трансформаторы – назначение, принцип действия, виды

Трансформатор нужен для преобразования электрической энергии одного напряжения к электрической энергии другого напряжения. Используется для повышения или понижения напряжения.

Нет разницы в понижении или повышении, так как трансформатор является обратимой электрической машиной (возможно преобразование электроэнергии как в большую, так и меньшую сторону).

Однако производители выпускают трансформаторы для определенных целей – или повышающим или понижающим трансом.

На электрической станции турбогенератором вырабатывается электроэнергия с генераторным напряжением, например 15кВ, далее она трансформируется повышающими трансформаторами (описываемые элементы обозначены на схеме) до напряжения линии электропередач (например, 35кВ, 110кВ, 220кВ, 330кВ, 750кВ). Далее по ЛЭП электроэнергия передается к потребителям и снижается через понижающие трансформаторы до величины 10, 6, 0,4кВ.

Зачем передачу электроэнергии делают на высокие напряжения? Это необходимо для снижения потерь электроэнергии, что достигается увеличением напряжения. Какие бывают трансформаторы

По назначению:

  • самыми распространенными являются силовые трансформаторы, предназначенные для передачи и распространения электроэнергии
  • существуют силовые трансформаторы специального назначения – сварочные, печные
  • трансформаторы тока и напряжения (измерительные и релейные) тоже относятся к трансформаторам
  • испытательные трансформаторы – для подачи высокого напряжения для проверки прочности изоляции
  • а также радиотрансформаторы, импульсные трансформаторы, пик-трансформаторы

Трансформаторы подразделяются на разные виды в зависимости от числа обмоток на двухобмоточные и многообмоточные (одна первичная и одна или несколько вторичных обмоток).

В зависимости от числа фаз – однофазные, трехфазные, многофазные.

По способу охлаждения – масляные, сухие.

Принцип действия трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Возьмем для примера двухобмоточный однофазный трансформатор. К первичной обмотке подключается источник переменного тока.

Этот ток протекает по обмотке и создает переменный магнитный поток Ф, который пронизывает обмотки трансформатора и изменяясь наводит в них ЭДС.

Так как обмотки имеют различное число витков, то и величина ЭДС будет в них различная.

В повышающих трансах вторичное напряжение будет больше первичного, а в понижающих – наоборот.

Обратите внимание

К вторичной обмотке подключается нагрузка и возникает вторичный ток, созданный индуцируемой магнитным потоком ЭДС.

Таким образом, в трансформаторе происходит передача электроэнергии из первичной обмотки с напряжением U1 и током I1 во вторичную обмотку с током I2 и напряжением U2 посредством магнитного потока.

Источник: https://pomegerim.ru/elektricheskie-mashiny/vidy-transformatorov-princip-raboty.php

Как работает трансформатор

Инструкция

В основу трансформатора положено явление, называемое электромагнитной индукцией. При воздействии на проводник изменяющегося магнитного поля на концах этого проводника возникает напряжение, соответствующее первой производной изменения этого поля. Таким образом, когда поле постоянное, напряжения на концах проводника не возникает.

Это напряжение очень мало, но его можно повысить. Для этого достаточно вместо прямого проводника использовать катушку, состоящую из желаемого количества витков. Поскольку витки соединены последовательно, напряжения на них суммируются.

Поэтому при прочих равных условиях напряжение будет больше по сравнению с единичным витком или прямым проводником в число раз, соответствующее количеству витков.

Создавать переменное магнитное поле можно по-разному. Например, вращать рядом с катушкой магнит – получится генератор. В трансформаторе же для этого используют еще одну обмотку, называемую первичной, и на нее подают напряжение той или иной формы.

Во вторичной обмотке возникает напряжение, форма которого соответствует первой производной формы напряжения в первичной обмотке. Если напряжение на первичной обмотке изменяется по синусоидальному закону, на вторичной оно будет изменяться по косинусоидальному.

Коэффициент трансформации (не путать с коэффициентом полезного действия) соответствует соотношению чисел витков обмоток. Он может быть как меньше, так и больше единицы. В первом случае трансформатор будет понижающим, во втором – повышающим. Количество витков, приходящееся на один вольт (т. наз.

“число витков на вольт”) – одинаковое для всех обмоток трансформатора. Для трансформаторов промышленной частоты оно составляет не менее 10, иначе КПД падает и увеличивается нагрев.

Магнитная проницаемость воздуха очень мала, поэтому трансформаторы без сердечников применяют только при работе на очень высоких частотах. В трансформаторах промышленной частоты нашли применение сердечники из стальных пластин, покрытых слоем диэлектрика.

Благодаря этому пластины электрически изолированы друг от друга, и не возникают вихревые токи, способные снизить КПД и увеличить нагрев.

В трансформаторах импульсных блоков питания, работающих на повышенных частотах, такие сердечники неприменимы, так как существенные вихревые токи могут возникнуть в каждой отдельной пластине, а магнитная проницаемость избыточна. Здесь применяют сердечники из ферритов – диэлектриков, обладающих магнитными свойствами.

Потери в трансформаторе, снижающие его КПД, возникают за счет излучения им переменного электромагнитного поля, небольших вихревых токов, все же возникающих в сердечнике несмотря на принятые меры по их подавлению, а также наличия у обмоток активного сопротивления.

Все эти факторы, кроме первого, ведут к нагреву трансформатора. Активное сопротивление обмотки должно быть пренебрежимо малым по сравнению с внутренним сопротивлением источника питания или нагрузки.

Важно

Поэтому чем больше ток через обмотку и ниже напряжение на ней, тем более толстый провод для нее применяют.

Источник: https://www.kakprosto.ru/kak-826257-kak-rabotaet-transformator

Трансформатор

                                           В очередной раз ставим опыт. 

Итак, берем большой гвоздь, или, лучше – болт. И наматываем на него витков 50…100 медной проволоки (с изоляцией). Концы проволоки подключаем к батарейке.
Все. С этого момента ничем не примечательный доселе болт, становится магнитом! Можете проверить, он будет примагничивать все подряд…
Радуемся. Отключаем болт от батарейки – а то она быстро сядет =)

Только что мы сотворили своими руками электромагнит. С другой стороны – это все та же катушка индуктивности, не правда ли?
Правильно! У катушки индуктивности при протекании через нее тока, появляются магнитные свойства. Иными словами, вокруг нее возникает магнитное поле (МП).

Это свойство катушки широко используется. Например, именно на этом свойстве работают все электромоторы. Ни один электровоз и ни один лифт не сдвинулся бы с места, если бы при протекании по обмоткам тока, вокруг них не возникало МП. Поистине, чудесное свойство.

А теперь, подходим к вопросу с другой стороны. Возьмем довольно мощный постоянный магнит. Можно, например, вытащить из любимого телевизора (или – из любимых компьютерных колонок) громкоговоритель. На нем точно есть магнит… =))).

И еще, нам понадобится вольтметр! Такой прибор для измерения напряжения. Лучше – стрелочный, а не цифровой. И лучше – с нулем по середине шкалы, чтобы он мерил как положительные, так и отрицательные напряжения. Он выглядит примерно так:

Теперь, подключим вольтметр к нашей катушке (которая намотана на болт), и поднесем к ней магнит, внимательно наблюдая за показаниями вольтметра. В момент, когда мы будем подносить магнит к катушке, стрелка вольтметра отклонится в одну сторону. Когда мы будем удалять магнит, стрелка качнется в другую сторону. Чем быстрее движется магнит – тем сильнее отклоняется стрелка.

А все почему? Потому что, при изменении силы магнитного поля вокруг катушки, в катушке возникает ток (а значит – между ее концами появится напряжение). Заметим: при изменении. Если просто положить магнит рядом с катушкой, тока не будет, потому что сила магнитного поля, создаваемого магнитом – постоянна.

Совет

Если бы не это свойство – мы бы все до сих пор сидели в темноте и без интернета. Поскольку именно на основе этого свойства работают электрогенераторы на любой электростанции.

А теперь свяжем все во едино:

1. При протекании тока по катушке, вокруг нее образуется МП.
2. При изменении МП вокруг катушки, в ней возникает ток.

Попробуем совместить эти свойства.
Давайте намотаем на болт еще одну катушку (поверх старой). Тоже, витков 100. Чтобы не перепутать выводы, предварительно завяжем на выводах старой катушки узелки.

Ко второй (новой) катушке подключаем вольтметр, а первой (старой) – батарейку. В момент подключения батарейки, смотрим на вольтметр.

Как вы думаете, что произойдет?
Правильно! При подключении батарейки, через первую катушку потечет ток. Вокруг нее появится МП (то есть, оно изменится от 0 до некоторого значения).

А значит, во второй катушке в этот момент возникнет ток. И стрелка отклонится.

При отключении батарейки происходит то же самое. МП резко падает до нуля, в результате чего, во второй обмотке, опять же, возникает ток, но уже – в обратную сторону.

Если очень часто отключать-подключать батарейку, стрелка вольтметра будет не переставая дергаться туда-сюда…

Так вот, к чему я это все?
Подключая и отключая батарейку, мы, по сути, создаем в первой обмотке переменный ток. При этом и во второй обмотке тоже возникает переменный ток.

Так на фига ж мы будем мучиться с батарейкой! Надо просто взять да подать на первую обмотку переменный ток, например, из розетки… СТОП! Только не так резко!!! Обмоточка у нас слабовата, сгореть может. Чтобы не сгорела – надо, чтоб в ней было больше тысячи витков: мотать лениво и проволоки жалко.

Обратите внимание

Так что, давайте просто представим, что мы подключили обмотку в розетку. Что же будет? Да все то же! Вокруг катушки возникнет переменное магнитное поле, и во второй катушке появится переменный ток.

Читайте также:  Асинхронный двигатель подключение на 220 - советы электрика

Заметим, что на 2-й обмотке, синусоида сдвинута относительно 1-й на 1/4 периода. Это не ачепятка. Посмотрите предыдущий график, и подумайте, почему так…

Подумали? Правильно! Ток на 2-й обмотке максимален тогда, когда скорость нарастания тока 1-й обмотки максимальна. Это соответствует точкам 4 и 8. И минимален, когда скорость падения тока на 1-й обмотке максимальна. (Точки 2 и 6.)

В точках 1,3,5,7 и 9, ток в 1-й обмотке находится в максимуме, либо в минимуме. То есть скорость его изменения равна 0. В этот момент ток во 2-й обмотке равен 0 (переходит через ось x).

Ну, в общем, не буду вас мучить, и открою страшную тайну. То что мы только что сделали, называется трансформатор.

Обмотки, которые мы называли “первая” и “вторая”, в трансформаторе называются – “первичная” и “вторичная”.
Первичная – это та, на которую подается напряжение.

Вторичная, это та, с которой напряжение снимается. Первичная обмотка всегда одна. Вторичных может быть – сколько душе угодно.

На схеме трансформатор обозначают так:

Главная задача трансформатора – преобразование электрической энергии. Причем, посредником в этом преобразовании является магнитное поле. Поэтому, первичная и вторичная обмотки не имеют между собой электрического контакта. Обычно, в таком случае говорят: “обмотки развязаны гальванически”.

Важно

Трансформаторы – они, собственно, везде вокруг нас! Вот некоторые места, где можно встретить трансформатор:
– трансформаторная будка
– зарядное устройство для мобилы
– блок питания любимого компа
– вспышка фотоаппарата
– компьютерный модем
– древний телефонный аппарат
– абонентская радиоточка (если кто-то еще о них помнит)
– и т.д. и т.п.

Трансформаторы главным образом применяются в источниках питания. Дело в том, что трансформаторы бывают понижающие и повышающие.

В понижающих трансформаторах, выходное напряжение (на вторичной обмотке) меньше, чем входное (на первичной). Это используется для питания низковольтных устройств (например, того же кампутера) из сети 220В.

То есть, ставим трансформатор, первичку врубаем в сеть, а со вторички снимаем низкое напряжение, которое кушает наше устройство.

С другой стороны, иногда необходимо выполнить обратное преобразование. Например, в фотоаппарате для питания вспышки требуется напряжение до 300В. Вспышка, как всем известно, питается от батареек, которые в сумме выдают от силы, вольта три.

Таким образом – налицо необходимость повышения напряжения аж в 100 раз! Что сделаем? Конечно, поставим трансформатор. Только, он будет уже повышающий.

При этом, напряжение на трансформатор подается через специальный преобразователь, который делает постоянное напряжение батареек переменным. (Постоянку транс не кушает =))

Однако, силовыми цепями, применение трансформатора не ограничивается. Его широко используют и в сигнальных цепях. Например, он есть в любом модеме.

Так вот, чтобы гальванически отвязать телефонную линию от схемы компьютера (то есть, лишить их электрического контакта между собой), в модеме стоит трансформатор. Линия подключается к одной обмотке, схема модема – к другой.

Совет

При этом все передаваемые и получаемые сигналы проходят через трансформатор без каких либо проблем в обе стороны!  

Последний момент. Чем определяется напряжение обмотки?
Ответ прост: количеством витков. Причем, напряжение строго пропорционально количеству витков, и для одного отдельно взятого трансформатора, коэффициент пропорциональности постоянен вне зависимости – первичная обмотка или – вторичная.

Пример:

Трансформатор с входным напряжением 220В имеет в первичной обмотке 880 витков. Сколько витков должно быть во вторичной обмотке, чтобы снять с нее 12В?

Решение:

Выясняем, сколько витков приходится на один вольт (собственно, коэффициент пропорциональности). 880/220 = 4.
Умножаем напряжение, которое нужно снять с вторички на этот коэффициент: 12*4=48. Получилось 48 витков!

Пока что – это все по трансформаторам

ПРОДОЛЖЕНИЕ!!!

Источник – РадиоКот

Источник: http://pajai.ucoz.ru/publ/statji/dlja_chajnikov_ili_o_chem_ehtot_sajt/transformator/15-1-0-39

ElektroMaster.org Ремонт и обслуживание бытовых электроприборов своими рукамиСоветы, руководства..

Яндекс.Директ

Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток.

Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней э. д. с. Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии (на рис. 1-лампа накаливания), то под действием индуктируемой э. д. с.

по этой обмотке и через приемник энергии начнет протекать ток

Одновременно в первичной обмотке также появится нагрузочный ток , который в сумме с током I0 составит ток первичной обмотки. Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, передается из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную сеть.

В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помещают на стальной магнитопровод. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода.

Обмотка более высокого напряжения называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотка более низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН).

Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к приемнику, – вторичной.

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, если больше вторичного – понижающим.

Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий.

Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие – для ее распределения между потребителями.

В трехобмоточных трансформаторах на магнитопровод помещают три изолированные друг от друга обмотки. Такой трансформатор, питаемый со стороны одной из обмоток, дает возможность получать два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приемников. Кроме обмоток высшего и низшего напряжения трехобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения (СН).

Обмоткам трансформатора придают преимущественно цилиндрическую форму, выполняя их при малых токах из круглого медного изолированного провода, а при больших токах – из медных шин прямоугольного сечения или прямоугольного изолированного провода. Ближе к магнитопроводу располагают обмотку низшего напряжения, так как ее легче изолировать от него, чем обмотку высшего напряжения.

Обратите внимание

Обмотку низшего напряжения изолируют от стержня прослойкой из какого-либо изолировочного материала. Такую же изолирующую прокладку помещают между обмотками высшего и низшего напряжения.

При цилиндрических обмотках поперечному сечению стержня магнитопровода желательно придать круглую форму, чтобы в площади, охватываемой обмотками, не оставалось немагнитных промежутков. Чем меньше немагнитные промежутки, тем меньше длина витков обмоток, а следовательно, и масса меди при заданной площади сечения стального стержня.

Однако стержни круглого сечения изготовлять сложно. Магнитопровод набирают из тонких стальных листов, и для получения стержня круглого сечения понадобилось бы большое число стальных листов различной ширины, а это потребовало бы изготовления множества штампов.

Поэтому в трансформаторах большой мощности стержень имеет ступенчатое поперечное сечение с числом ступеней не более 15—17. Количество ступеней сечения стержня определяется числом углов в одной четверти круга. Ярмо магнитопровода, т. е.

та его часть, которая соединяет стержни, имеет также ступенчатое сечение.

Для лучшего охлаждения в магнитопроводах, а также в обмотках мощных трансформаторов устраивают вентиляционные каналы в плоскостях, параллельных и перпендикулярных плоскости стальных листов.

В трансформаторах малой мощности площадь сечения провода мала и выполнение обмоток упрощается. Магнитопроводы таких трансформаторов имеют прямоугольное сечение.

Источник: http://ElektroMaster.org/ustroystvo-i-printsip-deystviya-transformatora.html

Простые советы о том, как проверить трансформатор мультиметром на работоспособность

Трансформатор является простым электротехническим устройством и служит для преобразования напряжения и тока. На общем магнитном сердечнике наматываются входная и одна или несколько выходных обмоток.

Подаваемое на первичную обмотку переменное напряжение индуцирует магнитное поле, которое вызывает появление переменного напряжения такой же частоты во вторичных обмотках.

В зависимости от соотношения числа витков изменяется коэффициент передачи.

Порядок выявления дефектов трансформатора

Для проверки неисправностей трансформатора прежде всего надо определить выводы всех его обмоток.

Это можно сделать по его маркировке, где указываются номера выводов, обозначение типа (тогда можно воспользоваться справочниками), при достаточно большом размере даже есть рисунки.

Если трансформатор непосредственно в каком-то электронном приборе, то все это прояснят принципиальная электрическая схема на устройство и спецификация.

Важно

Определив все выводы, мультиметром можно проверить два дефекта: обрыв обмотки и замыкание ее на корпус или другую обмотку.

Для определения обрыва надо «прозвонить» в режиме омметра по очереди каждую обмотку, отсутствие показаний («бесконечное» сопротивление) указывает на обрыв.

На цифровом мультиметре могут быть недостоверные показания при проверке обмоток с большим числом витков из-за их высокой индуктивности.

Для поиска замыкания на корпус один щуп мультиметра подсоединяется к выводу обмотки, а вторым поочередно касаются выводов других обмоток (достаточно одного любого из двух) и корпуса (место контакта нужно зачистить от краски и лака). Короткого замыкания быть не должно, проверить так необходимо каждый вывод.

Межвитковое замыкание трансформатора: как определить

Еще один распространенный дефект трансформаторов – межвитковое замыкание, распознать его лишь с помощью мультиметра практически невозможно. Тут могут помочь внимательность, острое зрение и обоняние.

Проволока изолируется только за счет своего лакового покрытия, при пробое изоляции между соседними витками сопротивление все равно остается, что приводит к местному нагреву.

При визуальном осмотре на исправном трансформаторе не должно быть почернений, потеков или вздутия заливки, обугливания бумаги, запаха гари.

В случае, если тип трансформатора определен, то по справочнику можно узнать сопротивление его обмоток. Для этого используем мультиметр в режиме мегомметра.

После измерения сопротивления изоляции обмоток трансформатора сравниваем со справочным: отличия более чем в 50% указывают на неисправность обмотки.

Если сопротивление обмоток трансформатора не указано, то всегда приводится количество витков, сечение и тип провода и теоретически, при желании, его можно вычислить.

Можно ли проверить бытовые понижающие трансформаторы?

Можно попробовать проверить мультиметром и распространенные классические понижающие трансформаторы, используемые в блоках питания для различных устройств с входным напряжением 220 вольт и выходным постоянным от 5 до 30 вольт. Осторожно, исключив возможность коснуться оголенных проводов, подается на первичную обмотку 220 вольт.

При появлении запаха, дыма, треска выключить надо сразу, эксперимент неудачен, первичная обмотка неисправна.

Если все нормально, то прикасаясь только щупами тестера, измеряется напряжение на вторичных обмотках. Отличие от ожидаемых более чем на 20% в меньшую сторону говорит о неисправности этой обмотки.

Может помочь мультиметр и в случае, если имеется такой же, но заведомо исправный трансформатор.

Совет

Сравниваются сопротивления обмоток, разброс менее 20% является нормой, но надо помнить, что для значений меньше 10 Ом не каждый тестер сможет дать верные показания.

Мультиметр сделал все, что мог. Для дальнейшей проверки понадобятся уже генератор и осциллограф.

Подробная инструкция: как проверить трансформатор мультиметром на видео

Источник: http://elektrik24.net/instrumentyi/izmeritelnyie/multimetr/kak-proverit-transformator.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector