Общее устройство трансформатора: определение, классификация и принцип работы

Содержание

Трансформаторы — устройство, принцип работы и область применения, основные типы и характеристики

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения.

Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

Принцип работы трансформатора основан на эффекте электромагнитной индукции. Классическая конструкция состоит из металлического магнитопровода и электрически не связанных обмоток выполненных из изолированного провода. Та обмотка, на которую подается электроэнергия, называется первичной. Вторая — подсоединённая к устройствам, потребляющим ток, называется вторичной.

После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.

Соотношение между входным и выходным напряжением трансформатора прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток.

Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W₁/W₂=U₁/U₂, где:

W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;

U1,U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.

ВИДЫ И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на:

Автотрансформаторы.
: Они имеют одну обмотку с несколькими отводами. За счет переключения между этими отводами можно получить разные показатели напряжения. К недостаткам следует отнести отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.
Импульсные трансформаторы.
: Предназначены для преобразования импульсного сигнала незначительной продолжительности (около десятка микросекунд). При этом форма импульса искажается минимально. Обычно используется в цепях обработки видеосигнала.
Разделительный трансформатор.
: Конструкция этого устройства предусматривает полное отсутствие электрической связи между первичной и вторичными обмотками, то есть обеспечивает гальваническую развязку между входными и выходными цепями. Используется для повышения электробезопасности и, как правило, имеет коэффициент трансформации равный единице.
Пик—трансформатор.
: Используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров. Преобразует синусоидальное напряжение переменного тока в пикообразные импульсы.

Стоит выделить способ классификации трансформаторов по способу их охлаждения.

Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;

способ преобразования: повышающий, понижающий;
количество фаз: одно- или трехфазный;
число обмоток: двух- и многообмоточный;
форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования.

В зависимости от назначения трансформаторы делят на:

Силовые.

Являются наиболее распространенным типом промышленного трансформатора. Применяются для повышения и понижения напряжения. Используется в линиях электропередач. По пути от электрогенерирующих мощностей до потребителя электроэнергия может несколько раз проходить через повышающие силовые трансформаторы, в зависимости от удалённости конкретного потребителя.

Перед подачей непосредственно на приборы потребления (станки, бытовые и осветительные приборы) электроэнергия претерпевает обратные преобразования, проходя через силовые понижающие трансформаторы.

Тока.

Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
защитные — подключаемые к защитным цепям;
промежуточные — используется для повторного преобразования.

Напряжения.

Они применяются для преобразования напряжения до нужных величин. Кроме того, такие устройства используются в цепях гальванической развязки и электро- радио- измерениях.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Принцип работы трансформатора, устройство понижающего и повышающего трансформатора, виды и типы, формула КПД, напряжение короткого замыкания трансформатора, схема замещения

Принцип работы трансформатора должен знать каждый человек, который хочет более осознанно смотреть на используемую в быту и промышленности технику и понимать основы ее функционирования. Трансформатор относится к одному из самых универсальных и широко используемых устройств, которое в той или иной форме можно встретить практически везде.

С помощью этого аппарата происходит преобразование изначального напряжения электрического сигнала в более высокое или низкое, в зависимости от поставленных задач. Есть как непосредственно трансформаторы, которые изначально запрограммированы выполнять только одну функцию, так и так называемые латеры – аппараты, в которых рабочее напряжение можно менять прямо во время эксплуатации оборудования.

Без трансформатора невозможно представить себе нашу привычную жизнь. Перед тем, как электрический сигнал попадает в дом, происходит понижение его напряжения на специальных трансформаторных станциях.

Передача электрической энергии на большие расстояния по проводам происходят наоборот, благодаря повышению напряжения с привычных 220-380 В до нескольких десятков кВ. Любая бытовая техника, даже самый примитивный блок питания, также выполняют задачи трансформатора.

Именно поэтому очень важно хотя бы в общих чертах понимать, как работает данное устройство.

Содержание

Трансформатор что это такое

Само название данного технического приспособления пошло от латинского термина transformare, что означает – преобразовывать, изменять, превращать. Трансформатором называется устройство статического электромагнитного типа, которое выполняет задачу преобразования напряжения переменного типа, а также служит для осуществления гальванической развязки в электрических схемах.

В последнем случае имеется ввиду такой тип передачи электрической энергии или информационного сигнала, при котором между контактирующими деталями нет непосредственного электрического контакта.

Трансформатор может быть однофазным или же трехфазным, хотя по особенностям конструкции они и не слишком сильно отличаются.

Данное устройство было изобретено, основываясь на работах великого ученого Фарадея (по другим версиям – он его и изобрел), который открыл явление электромагнитной индукции. В 1831 году М. Фарадей и другой ученый Д. Генри разработали первое схематическое изображение рассматриваемого прибора.

Позже, в 1876 году, русский изобретатель П. Н. Яблочков запатентовал первый трансформатор переменного тока.

Виды и типы

С тех пор, когда Фарадей и Генри впервые изобразили на схеме рассматриваемое приспособление, прошло немало времени. И сейчас количество разнообразных преобразующих ток устройств пошло на десятки.

Бывают такие основные виды трансформаторов, которые активно используются практически во всех сферах деятельности человека:

Автотрансформатор устройство, в котором первичная и вторичная обмотки соединены не только магнитным, но и непосредственно электрическим контактами.
Силовой применяется в сетях с большими напряжениями электрического тока, измеряемыми киловольтами. Чаще всего работают при ЛЭП, небольших электростанциях, а также в домах конечных пользователей.
Трансформатор тока. Ток первичной обмотки, который поступает напрямую с его источника, здесь понижается до пределов, требуемых для бесперебойной работы определенных типов техники.
Трансформатор напряжения. В отличие от предыдущего случая, питается не источником тока, а источником напряжения. Чаще всего здесь высокое напряжение трансформируется в более низкое.
Импульсивный отличается тем, что обрабатывает электрические сигналы длительностью в миллисекунды.
Сварочный преобразует напряжение в более низкое, а ток – в значительно более высокий, требуемый для задач сварки.
Разделительный, в котором первичная обмотка электрически не привязана к вторичной. Необходим для обеспечения большего уровня безопасности при работе с электросетями.

Также есть еще согласующий, пик-трансформатор, сдвоенный дроссель, вращающий и другие типы рассматриваемого устройства, предназначенные для решения конкретных технических задач.

Общее устройство

Конструкция изделия в общем виде выглядит достаточно просто.

Основу устройства составляют такие важнейшие его элементы:

Первичная обмотка катушка, на которую намотано N количество витков проводника. Два электрических контакта позволяют подключать к ней источники постоянного тока или напряжения.
Вторичная обмотка по типу конструкции полностью повторяет первичную, но имеет отличное от нее количество витков проводника M. Также здесь расположены контакты для вывода электрического сигнала на следующего или конечного потребителя тока или напряжения.
Магнитный стержень, обычно прямоугольной формы, на который по его сторонам надеты в плотном контакте к основе упомянутые выше катушки. Предназначен для того, чтобы передавать возникшее в результате действия электромагнитной индукции магнитное поле с первой на вторую катушку и возбуждать в нем пропорциональный электрический сигнал.

Все указанные элементы могут находиться в корпусе, который иногда бывает заполнен специальным трансформаторным маслом. Устроен прибор просто, и даже самая примитивная схема замещения легко объясняет его принципы работы.

Принцип действия

Самое главное в изучении прибора состоит в том, чтобы разобраться на каком физическом явлении основана работа трансформатора? Как уже вкратце упоминалось выше, в основе функционирования устройства лежит открытая Майклом Фарадеем электромагнитная индукция.

Ее суть заключается в следующем – переменное магнитное поле генерирует электрический ток в находящихся рядом проводниках. В школе все должны были видеть эксперимент, который это демонстрирует – в контур из проволоки вставляется и вытаскивается магнит, а на подключенном к проволоке амперметре можно наблюдать появление тока.

Формула, представленная Фарадеем, который открыл закон возникновения ЭДС, показывает, что возникающая электродвижущая сила пропорциональна магнитному потоку через данный контур.

Кратко говоря, суть работы трансформатора следующая – когда на первичную обмотку подается напряжение и по ней течет ток, возникает магнитное поле определенной величины. Оно распространяется по магнитопроводу или магнитному сердечнику, и генерирует во второй обмотке электрический ток, который пропорционален как величине магнитного поля, так и количеству витков проводника на второй обмотке. Главная характеристика устройства – его КПД.

Зависимость напряжения от количества витков

Возникающее напряжение и КПД в устройстве на второй обмотке напрямую зависит от количества витков на ней.

Рассмотрим наиболее распространенные разновидности, касающиеся этого вопроса:

Разделительный трансформатор. Здесь электрическое соединение обмоток отсутствует, а количество витков на второй из них равно первой. То есть, n1 / n2 = 1.
Понижающий. В этом случае на вторичной обмотке находится меньше витков проводника, чем на первичной, или n1 / n2 ˃ 1.
Повышающий трансформатор. Здесь ситуация прямо противоположна предыдущему случаю на вторичной обмотке витков больше, чем на первичной n1 / n2 ˂ 1.

В некоторых устройствах есть возможность изменять режим работы и параметр n2 в зависимости от потребностей конечного потребителя и изменяющихся условий эксплуатации.

Из чего состоит трансформатор

Строение рассматриваемого технического приспособления уже было рассмотрено выше. Но возникает вопрос: а какие магнитные материалы применяются для обеспечения его бесперебойной работы?

Магнитные материалы

Магнитная система трансформаторов обычно делается из специальной электротехнической стали высокой степени чистоты. Используется она по той причине, что позволяет добиться максимальной передачи магнитного сигнала без больших потерь и увеличивает КПД устройства.

Также к популярным магнитным материалам относятся всевозможные сплавы с применением в их составе углерода и кремния, который позволяет значительно увеличить магнитную проницаемость материала.

Магнитопровод и его типы

Что касается магнитопровода, то он обычно делится на типы:

Стержневой тип. Отличается ступенчатым сечением вертикального стержня, вписывающегося в окружность. На самих вертикальных элементах располагаются обмотки.
Броневой тип. Здесь каждый стержень имеет прямоугольную форму в поперечном сечении и это же касается обмоток – они также прямоугольные. Производство таких элементов достаточно затруднено.
Тороидальный тип. Отличается круглой формой и требует минимальное количество материала для изготовления. Сечение здесь круглое, а обмотка наматывается перпендикулярно направлению линий круга.

Есть и более углубленные классификации, но они представляют интерес больше для специалистов. Параметры разных типов магнитопроводов могут значительно отличаться.

Буквенные и схематические обозначения трансформатора

На всех электрических схемах трансформатор, равно как и его мощность и другие параметры, изображаются специальными символами и буквами. Само устройство изображается в виде двух проводков с несколькими витками, между которыми находится стержень в виде вертикальной линии.

Условные графические обозначения трансформаторов.

а – трансформатор без магнитопровода с постоянной связью,

б – трансформатор без магнитопровода с переменной связью,

в – трансформатор с магнитодиэлектрическим магнитопроводом,

г – трансформатор, подстраиваемый общим магнитодиэлектрическим магнитопроводом,

д – трансформатор со ступенчатым регулированием,

е – трансформатор однофазный с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками,

ж – трансформатор дифференциальный (с отводом от средней точки одной обмотки),

з – трансформатор однофазный с ферромагнитным магнитопроводом трехобмоточный,

и – трансформатор трехфазный с ферромагнитным магнитопроводом, с соединением обмоток звезда – звезда с выведенной нейтральной (средней) точкой,

к – трансформатор трехфазный с ферромагнитным магнитопроводом, соединение обмоток звезда с выведенной нейтральной (средней) точкой – треугольник,

л – трансформатор трехфазный трехобмоточный с ферромагнитным магнитопроводом, с соединением обмоток звезда с регулированием под нагрузкой – треугольник – звезда с выведенной нейтральной (средней) точкой,

м – в развернутых обозначениях обмоток трансформаторов (Форма 2) допускается наклонное изображение линий связи, например, обмотка трансформатора с соединением обмоток звезда – треугольник,

н – трансформатор трехфазный трехобмоточный (фазорегулятор), соединение обмоток звезда – звезда,

о – трансформатор вращающийся, фазовращатель (обозначение соединения обмоток статора и ротора между собой производится в зависимости от назначения машины),

п – трансформаторная группа из трех однофазных двухобмоточных трансформаторов с соединением обмоток звезда – треугольник.

Что касается буквенных обозначений, то здесь все выглядит так:

О – указывает на однофазное устройство,
Т – трехфазное,
С – воздушный тип охлаждения,
М – масляное охлаждение,
Д – смесь воздушной и масляной системы,
Р – обозначает, что устройство с расщепленной обмоткой,
А – автотрансформатор.

Есть и другие буквенные обозначения, и в целом их очень много.

Применение трансформаторов

Самая главная область использования рассматриваемого приспособления – это электросети, которые подают ток для домов, заводов, офисных помещений и т. д.

Электростанции используют силовые трансформаторы для того, чтобы подавать на потребителя ток не 16 кВ напряжения, каким они его принимают, а привычные 220-380 В.

Также устройство активно используется во всевозможном электрооборудовании, установках на производстве, в бытовой технике и источниках питания.

17 Использование трансформаторов в повседневной жизни — StudiousGuy

Трансформатор — это электрическое устройство, которое в основном используется для передачи выходного сигнала от одной части цепи к другой части. Во время процесса трансформатор также может изменять такие характеристики, как уровень амплитуды входного сигнала. Концепция трансформатора была впервые представлена английским ученым Майклом Фарадеем в 1831 году, а в последующие годы разработка устройства проводилась другими учеными, инженерами и учеными. В 1885 году три инженера Отто Блати, Микса Дери и Карой Циперновски из Венгрии впервые изобрели трансформатор переменного тока модели ZBD. Название трансформатора устройства было решено одним из изобретателей Отто Блати. Трансформатор в основном относится к категории пассивных электрических компонентов и устройств. Изменения или модификации входных сигналов, вносимые преобразователями, в основном связаны с амплитудой сигнала и не позволяют влиять на частоту сигнала во время процесса. Работа трансформаторов основана на основных принципах электромагнитной индукции и взаимной индукции. На основе фаз питания, типа сердечника трансформатора, типа используемой системы охлаждения, уровней напряжения, расположения обмоток, среды сердечника и места установки трансформаторы можно разделить на семь подкатегорий. Подкатегории трансформаторов обычно включают однофазные, трехфазные, с сердечником, с кожухом, с самоохлаждением, с воздушным охлаждением, с масляным охлаждением, повышающие, понижающие, с воздушным сердечником, с железным сердечником, автотрансформаторные, силовые, распределительные, измерительные или защитные трансформаторы и т. д.

Указатель статей (Щелкните, чтобы перейти)

Многие приложения в нашей повседневной жизни используют трансформаторы для своих основных операций. Некоторые из них перечислены ниже:

1. Регулирование переменного тока

Переменный ток можно определить как ток, который периодически меняет свою величину, а также направление во времени. Полная форма волны переменного тока в основном изображает гребень и впадину. Здесь гребень соответствует максимальному значению амплитуды сигнала, т. е. максимальному значению тока, а впадина соответствует минимальному значению амплитуды сигнала или минимальной величине тока. Трансформатор можно использовать для регулирования переменного тока, увеличивая или уменьшая его величину в системе. Регулирование переменного тока в основном помогает снизить потребление энергии и повысить эффективность системы.

2. Зарядка аккумуляторов

Процесс зарядки аккумуляторов — еще один пример применения трансформаторов в повседневной жизни. Зарядка батареи в основном включает передачу электронов от электрического генератора к устройству накопления энергии или батарее. Во время процесса зарядки батареи электроны имеют тенденцию бесконтрольно течь и могут вызвать разрыв или отказ устройства, поэтому для защиты батареи и предотвращения любого рода повреждения компонентов, встроенных во внутреннюю схему батареи, используется трансформатор. необходимо подключить между аккумулятором и источником зарядки. Здесь трансформатор в основном предназначен для регулирования напряжения и предотвращения утечки тока или протекания импульсного тока через устройство.

3. Производство стали

Предприятия по производству стали являются классическим примером коммерческого применения, где можно легко наблюдать за использованием трансформаторов. Процесс производства стали в основном включает плавку, сварку, формование и охлаждение сырья. Для расплавления и сварки элементов требуется ток значительно большей величины; тогда как для охлаждения элементов желательно сравнительно более низкое значение тока. Для достижения этого частого регулирования тока на протяжении всего производственного процесса обычно используются высоковольтные трансформаторы. В сталелитейной промышленности трансформаторы, как правило, повышают или понижают значения напряжения в разных точках цепи и помогают пользователю получать столько тока, сколько требуется.

4. Электролиз

Электролиз — это химическая технология, в которой обычно используются трансформаторы. Простыми словами процесс электролиза можно определить как метод разделения однородной или неоднородной комбинации элементов и соединений путем расщепления ионных веществ на более простые вещества. Электролиз обычно включает в себя подвергание веществ образца ряду химических реакций и пропускание электрической энергии через раствор вещества образца. Химические реакции, протекающие в процессе электролиза от начала до конца, требуют регулируемого тока, которого можно легко добиться с помощью трансформаторов.

5. Управление потоком электроэнергии в цепи

Трансформаторы могут использоваться вместо выключателей и прерывающих цепей, чтобы гарантировать, что пользователь имеет полный контроль над потоком тока в цепи. Это означает, что с помощью трансформатора можно инициировать или прекратить работу любого устройства или гаджета. Кроме того, наряду с управлением, трансформаторы также обеспечивают необходимую безопасность и безопасность цепи, тем самым увеличивая срок службы продукта и предотвращая несвоевременный разрыв или отказ устройства.

6. Аудиотрансформатор

Аудиотрансформатор — это электрическое устройство, которое обычно используется для обеспечения изоляции сигналов, протекающих по цепям, а также для согласования значений импеданса источника и нагрузки. Аудиопреобразователи обычно используются в звуковом оборудовании, таком как микрофоны, громкоговорители, усилители звука и т. д. Такие типы преобразователей специально разработаны для работы только с сигналами, которые попадают в диапазон слышимых сигналов, т. е. с сигналами, значения частоты которых лежат в пределах 20 Гц до 20 кГц или просто сигналы, которые должным образом слышны человеку среднего возраста. Аудиопреобразователь также может фильтровать входной сигнал, удаляя нежелательные или шумовые сигналы.

7. Охлаждающая жидкость

Когда трансформатор используется в воздушно-сухом виде, его можно использовать для создания охлаждающего эффекта. Это свойство трансформаторов создавать охлаждающий эффект можно легко использовать в холодильниках, чтобы продукты оставались холодными и свежими. Помимо охлаждения, трансформаторы, используемые в холодильниках и других подобных устройствах, также обеспечивают необходимую регулировку напряжения, чтобы избежать скачков тока и дисбаланса напряжения, тем самым обеспечивая безопасность устройства. Кроме того, трансформаторы помогают поддерживать охлаждение холодильников в течение некоторого времени даже после внезапного отключения электроэнергии.

8. Амперметры или трансформаторы тока

Амперметры, вольтметры и различные другие измерительные приборы и устройства обычно используют трансформаторы для своей основной работы. Амперметр — это устройство, которое используется для непрерывного определения величины тока в замкнутой цепи. Если величина тока, протекающего по цепи, значительно мала, то последовательно с цепью можно установить амперметры; однако если величина тока велика, то их включают в цепь через трансформатор тока измерительного типа. Трансформатор тока стремится обеспечить необходимую надежность и безопасность цепи, изолируя измерительное устройство от остальных частей цепи и подавляя или уменьшая ток большой величины до оптимального значения перед подачей его на амперметр. Параметры надежности и точности амперметров, использующих трансформаторы тока, сравнительно выше, чем у традиционных амперметров. Трансформаторы тока измерительного типа также помогают стандартизировать диапазон выходного тока.

9. Устройство согласования или передачи импеданса

Импеданс можно определить как сопротивление переменному току, проходящему через цепь. Компоненты, используемые в конструкции цепи, а также провода, которые используются для соединения цепи, имеют тенденцию оказывать некоторое сопротивление протеканию тока. Это сопротивление протеканию тока еще больше ухудшает общую мощность цепи. Для улучшения и увеличения значения передачи мощности в цепи обычно используются согласующие трансформаторы импеданса. Как следует из самого названия, согласующие трансформаторы импеданса используются для согласования импеданса источника с нагрузкой. Трансформаторы согласования импеданса обеспечивают эффективную и надежную передачу энергии между входными и выходными устройствами с помощью электромагнитной индукции.

10. Кондиционер

Кондиционеры, как правило, представляют собой еще один пример бытовых применений, в которых трансформаторы используются для общих операций. Некоторые основные операции кондиционера, выполняемые трансформатором, включают преобразование величины напряжение, подаваемое печатной платой на блок переменного тока, до оптимального значения, желаемого пользователем, позволяя одновременно работать кондиционеру и вентилятору, контролируя величину мощности, протекающей через цепь, в соответствии с текущей потребностью и т. д. Аналогичным образом в устройствах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха также используются трансформаторы для облегчения их работы, улучшения их работы и оптимизации энергопотребления.

11. Стабилизаторы

Цепи стабилизаторов представляют собой еще один пример реальных применений, в которых используются трансформаторы. Цепь стабилизатора обычно подключается к электрическим приборам, которые работают с высокими значениями тока или напряжения, в целях безопасности. Основная функция схемы стабилизатора состоит в том, чтобы принимать входной сигнал от бытового источника питания и создавать выходной сигнал, который приблизительно соответствует идеальным электрическим требованиям системы. Электроприбор, работающий через схему стабилизатора, имеет сравнительно меньше шансов выйти из строя или сломаться. Чтобы часто модулировать и контролировать уровень напряжения или тока через прибор или гаджет, во внутренней схеме стабилизатора обычно используется автотрансформатор. Трансформатор имеет тенденцию автоматически увеличивать или уменьшать значение напряжения или тока в случае, если напряжение или ток, протекающий через цепь, становится высоким или низким, сравнивая его с идеально требуемым значением тока или напряжения.

12. Выпрямители

Выпрямление можно просто определить как процесс преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление входного сигнала обычно достигается созданием электронной схемы путем сборки диодов, конденсаторов, регуляторов и т. д. или простым использованием трансформаторных выпрямителей. Выпрямительный трансформатор в основном содержит диоды и тиристоры, встроенные в бак. В основном транзисторы выпрямителя используются для коммерческого производства или промышленных приложений; однако они также могут использоваться в системах электрической тяги железных дорог и метро. Некоторые другие области применения выпрямительных трансформаторов включают управление двигателем, горнодобывающую промышленность, электрические печи, научно-исследовательские лаборатории, высоковольтную передачу постоянного тока и т. д.

13. Оптимизация уровней напряжения

Трансформаторы в первую очередь предназначены для оптимизации уровней напряжения в цепи. Для этой цели преобразователи имеют тенденцию усиливать или сжимать часть значения входного сигнала и генерировать выходной сигнал желаемой величины. Существуют в основном два типа трансформаторов напряжения, а именно, повышающий трансформатор и понижающий трансформатор. Повышающий трансформатор используется для повышения значения напряжения в цепи, в то время как понижающий трансформатор имеет тенденцию понижать значение напряжения. Повышающие и понижающие трансформаторы применяются в устройствах, требующих соответственно усиления или ослабления входного сигнала.

14. Изоляторы

Изоляторы или изолирующие цепи являются ярким примером применения трансформаторов в реальной жизни. Одной из основных характеристик трансформаторов является предотвращение прохождения сигнала от одной части схемы к другой, то есть изоляция различных частей схемы друг от друга. Эта особая характеристика трансформаторов позволяет использовать их в качестве изоляторов и других связанных приложений. Разделительные трансформаторы часто изготавливаются со специальной изоляцией между их первичной и вторичной обмотками. Изоляция позволяет трансформатору выдерживать большую величину или значение напряжения, тем самым предотвращая смешивание сигналов от одной части цепи с другой частью.

15. Вольтметры

Вольтметры – это измерительные устройства, которые используются для вычисления значения напряжения или разности потенциалов в двух разных точках цепи. Оценка значения разности потенциалов между двумя точками цепи также возможна с помощью основных электрических устройств, таких как трансформаторы. Для этой цели обычно предпочитают измерительные трансформаторы. Кроме того, измерительные трансформаторы помогают пользователю вычислить частоту входного сигнала, величину тока, протекающего по цепи, оценить коэффициент мощности и рассчитать общую мощность и энергию системы.

16. Блокиратор постоянного тока

Трансформатор также можно использовать в приложениях, где обычно требуется блокировка сигнала постоянного тока. Количество витков в первичной и вторичной катушках трансформатора, расстояние между катушками трансформатора и тип изоляционного материала, присутствующего между катушками, влияют на работу трансформатора и разрешают или запрещают протекание определенного типа сигнал через цепь в соответствии с конфигурацией и подключением трансформатора и цепи. В схемах блокировки постоянного тока трансформатор, подключенный к цепи в определенной конфигурации, имеет тенденцию позволять сигналу переменного тока легко проходить и запрещает прохождение сигнала постоянного тока через цепь.

17. Системы передачи и распределения электроэнергии

Трансформаторы широко используются в различных системах передачи и распределения электроэнергии. Передача электроэнергии может быть определена как перемещение электроэнергии высокого напряжения от электростанции к подстанции, в то время как распределение мощности соответствует преобразованию сигналов высокого напряжения в сигналы напряжения значительно более низкого значения. Кроме того, сигналы напряжения более низкого уровня, распространяемые системами распределения электроэнергии, могут использоваться для различных бытовых и коммерческих приложений. Энергия может передаваться от электростанций к месту назначения по проводам и кабелям. В таких приложениях трансформаторы могут использоваться для поддержания уровня частоты и амплитуды сигнала на постоянном уровне.

Однофазный трансформатор | bartleby

Однофазный трансформатор относится к типу силовых трансформаторов. Это электрическое устройство, которое преобразует однофазную переменную мощность в однофазную переменную мощность. В этом преобразовании мощности напряжение повышается или понижается. Если напряжение увеличивается, ток будет уменьшаться, а если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Трансформатор — это инструмент, преобразующий магнитную энергию в электрическую. Он содержит электрические катушки, называемые однозначными кривыми и вторичными кривыми. Основная обмотка трансформатора получает электричество, а вторичная обмотка отдает вам энергию. Магнитная цепь, называемая «центром», часто используется для обмотки катушек. Две катушки, а именно первичные катушки и вторичные катушки, электрически разъединены, но связаны магнитно.

Скорость вращения однофазного трансформатора определяется как отношение числа витков основной обмотки к числу витков вторичной обмотки.

Электрический ток проходит через первый номер преобразователя и образует магнитную головку, которая вкладывается во вторичный трансформатор. В зависимости от типа применения однофазный трансформатор используется для увеличения или уменьшения выходного напряжения. Этот преобразователь обычно представляет собой очень эффективный силовой трансформатор со случайными потерями.

Схема однофазных трансформаторов показана ниже.

Однофазный трансформатор
Лицензия бесплатной документации GNU | https://commons.wikimedia.org | Keller

Односегментный трансформатор работает по принципу законов электромагнитной индукции Фарадея. Обычно за работу трансформатора внутри электротрансформатора отвечает встроенный ввод между первичной и вторичной обмотками.

Трансформатор — обычное устройство, передающее электричество из одной цепи в другую с той же частотой. Он содержит основную и вторичную обмотки. Этот трансформатор работает по принципу взаимной индуктивности.

Когда первичный трансформатор подключен к источнику переменного тока, ток течет в катушку, создающую магнитное поле. Это условие известно как взаимная индуктивность, и ток соответствует Закону Фарадея о входном электричестве.

Закон Фарадея электромагнитной индукции, ток, помещенный в магнитное поле, которое носит переменный характер, на проводник будет действовать сила. Если цепь проводника замкнута, то в цепи индуцируется ток.

При увеличении тока от нуля до максимального значения магнитное поле усиливается и питается dɸ/dt. Здесь dɸ — изменение потока, а dt — изменение во времени.

Эта электромагнитная индукция создает магнитное поле, которое распространяется на катушку трансформатора и магнитное поле. Обе обмотки подключены к этому магнитному полю. Сила создаваемого магнитного поля в разрезе зависит от угла поворота и величины тока. Магнитный поток и ток одинаковы.

В простом однофазном трансформаторе каждое цилиндрическое крыло приварено к детали из мягкого металла отдельно, чтобы обеспечить требуемую магнитную цепь, обычно называемую «сердечником трансформатора». Он обеспечивает путь потока магнитного поля для притяжения вторичного напряжения между вторичными обмотками — однофазный переход, а не соединение «треугольник-звезда». Соединения звезда/треугольник, по всей видимости, являются наиболее распространенными пускателями с пониженным вторичным напряжением. Треугольник-треугольник или звезда-звезда могут использоваться для уменьшения пускового тока, подводимого к двигателю, как средства снижения помех и помех в питании электрических трансформаторов.

Вторичные обмотки расположены недостаточно близко, чтобы создать эффективное магнитное поле. Следовательно, соединение и увеличение магнитного вращения вблизи катушек может улучшить магнитное покрытие между первичной и вторичной обмотками. Тонкие стальные стержни будут использоваться для предотвращения потери мощности в активной зоне.

В зависимости от обмотки трансформатор разделен на две части:

Трансформатор с сердечником

Внутри трансформатора с сердечником часть главной фазы защищена обмотками. Опционально основное сечение сердечникового трансформатора может быть прямоугольным, а катушки могут быть как прямоугольными, так и круглыми. Каждая обмотка монтируется на противоположных сторонах средней секции.

Любой трансформатор состоит в основном из трех частей: общей, первого числа витков и второго витка.

Трансформатор с сердечником
Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 | https://commons.wikimedia.org | Spinningspark

Средний элемент является основной частью, где он обеспечивает непрерывное магнитное поле с малым воздушным зазором. Он состоит из стальных листов с пластиковыми полосами с высоким содержанием кремния. А налитые листы держат увеличение проникновения и небольшую потерю гистерезиса.

Чтобы свести к минимуму потери при использовании вихревых токов, в листовом металле используется полировальный материал с сердцевиной и пластиной с легким покрытием или слой покрытия с оксидным слоем поверх.

Трансформатор кожухового типа

Форма этого трансформатора прямоугольная, и он состоит из 3 важных частей, таких как один сердечник и две обмотки. Он имеет две обмотки, а именно первичную обмотку и вторичную обмотку. Расположение этих обмоток может быть выполнено в одном стержне. Катушки этого трансформатора могут быть намотаны в виде многослойного диска, в котором эти слои изолированы друг от друга через бумагу.

Трансформатор типа Shell
Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 | https://commons.wikimedia.org | Spinningspark

Высокие показатели, низкое входное напряжение и охлаждение не всегда эффективны для такого трансформатора. Обмотка оболочечного трансформатора имеет распределенный тип, так что тепло рассеивается. Этот трансформатор также известен как сэндвич в любом другом случае дисковой обмотки. Техническое обслуживание этих трансформаторов сложно, и они требуют избыточной механической мощности.

Однофазные трансформаторы широко используются в устройствах низкого напряжения. Однофазные трансформаторы часто используются для понижения напряжения одной секции до 220 вольт для снижения напряжения. Трансформатор используется для питания цифровых гаджетов. Трансформатор используется в выпрямителе переменного или постоянного напряжения, цифровых схемах и т. д.

Трансформатор в основном используется для снижения вторичного напряжения обычных энергетических цепей, чтобы обеспечить работу низковольтных устройств, таких как дверные звонки и игрушечные электропоезда. Он также используется для повышения напряжения от электрических турбин, чтобы электроэнергия могла передаваться на большие расстояния.

Некоторые другие приложения:

Понижающее локализованное распределение электроэнергии.
Блоки ТВ для регулирования напряжения.
Цифровые устройства низкого напряжения.
Повышение энергии в бытовых инверторах.
Негородские районы, где потребность в электричестве меньше.
Промышленное и бытовое освещение и отопительные приборы, светотехника.

Распространенные ошибки

Обратите внимание, что символ сигнала однопереходного транзистора очень похож на JFET. Когда один или несколько трансформаторов работают на параллельное соединение, вероятность возникновения неисправности возрастает. Это не точно применять на открытом воздухе. Трансформатор не будет работать с постоянным напряжением ни при каких обстоятельствах.

Контекст и приложения

Этот предмет является обязательным для программ бакалавриата и магистратуры, в основном для:

Бакалавр технологий факультета электротехники и электроники
Бакалавр наук в области физики
Магистр физики

7 Трансформатор и его типы

Повышающий трансформатор

Понижающий трансформатор

Закон гистерезиса

Практические задачи

Q1. Трансформатор — это инструмент, который преобразует магнитную энергию в __________.

Электрическая энергия
Электромагнитная энергия
Оба
Ни один из этих

Правильный вариант- (a)

Объяснение – Трансформатор – это инструмент, который преобразует магнитную энергию в электрическую.

Q2. Однофазные трансформаторы широко используются в ____________ приложениях.

Высокое напряжение
Низкое напряжение
Оба
Ни один из этих

Правильный вариант – (b)

Объяснение – Однофазные трансформаторы широко используются в низковольтных установках. Однофазные трансформаторы часто используются для понижения напряжения одной секции до 220 вольт для снижения напряжения.

Q3. Форма кожухообразного трансформатора________.

Квадратный
Треугольный
Прямоугольный
Ни один из этих

Правильный вариант- (c)

Объяснение – Форма этого трансформатора прямоугольная, и он состоит из 3 важных частей, таких как один сердечник и обмотки.

Q4. Форма трансформатора с сердечником________

Квадрат
Треугольник
Прямоугольник
Ни один из этих