Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. известны такие способы регулировки тока в сварочных трансформаторах: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки. Например, недостатком последнего способа, является сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении. Наиболее оптимальным является способ ступенчатой регулировки тока, с помощью изменения количества витков, например, подключаясь к отводам, сделанным при намотке вторичной обмотки трансформатора. Однако, этот способ не позволяет производить регулировку тока в широких пределах, поэтому им обычно пользуются для подстройки тока. Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то оказывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз меньше, чем во вторичной обмотке. Это наталкивает на мысль поместить регулятор сварочного тока в первичную обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры. На рис. 20 приведена схема регулятора сварочного тока на тиристорах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот регулятор прост в управлении и не требует настройки.
Рис. 20. Принципиальная схема регулятора тока сварочного трансформатора: VT1, VT2 -П416 VS1, VS2 – Е122-25-3 С1, С2 – 0,1 мкФ 400 В R1, R2 – 200 R3, R4 – 220 R5, R6 – 1 кОм R7 – 68 кОм Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. Изменением сопротивления резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно. Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами (рис. 21)
Рис. 21 Принципиальная схема замены транзистора с резистором на динистор, в схеме регулятора тока сварочного трансформатора. аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308, однако эти транзисторы, при желании, можно заменить современными маломощными высокочастотными транзисторами, имеющими близкие параметры. Переменный резистор типа СП-2, а постоянные резисторы типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В. Все детали устройства с помощью навесного монтажа собираются на текстолитовой пластине толщиной 1. Правильно собранный регулятор сварочного тока особой наладки не требует, необходимо только убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме или, при использовании динисторов, в стабильном их включении. |
Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.
..1,5 мм. Устройство имеет гальваническую связь с сетью, поэтому все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.§69. Регулирование напряжения трансформаторов | Электротехника
Ступенчатое регулирование. Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора или автотрансформатора, можно регулировать, изменяя число витков первичной или вторичной обмотки. Регулирование напряжения при этом получается не плавным, а ступенчатым. Число витков вторичной обмотки трансформатора можно изменять сравнительно просто, и такой способ широко применяют на э. п. с. переменного тока. Для этого вторичную обмотку разбивают
Рис. 229. Схемы ступенчатого регулирования выходного напряжения трансформатора на стороне низшего напряжения (а) и на стороне высшего напряжения (б и в)
на ряд ступеней (секций): а, б, в, г (рис.
229, а), к выводам которых А, Б, В и Г соответствующими переключателями 1, 2, 3 и 4 может подключаться приемник электрической энергии Z H. Присоединяя приемник к тому или иному выводу трансформатора, можно изменять число включенных во вторичную обмотку витков, т. е. напряжение U2, подводимое к приемнику. Такой способ называют регулированием на стороне низшего напряжения трансформатора. Регулирование напряжения U2 путем изменения числа витков первичной обмотки трансформатора практически можно осуществлять только в сравнительно узких пределах. Такой способ применяют на трансформаторах тяговых подстанций с целью компенсации колебаний напряжения в питающей подстанции сети (напряжение этих трансформаторов может изменяться от +5 до —10% номинального значения). Использовать этот способ для регулирования напряжения в широких пределах не представляется возможным. В этом случае для увеличения напряжения потребовалось бы сильно уменьшать число витков ?1, первичной обмотки, т.
При регулировании на стороне высшего напряжения удается значительно упростить конструкцию переключающих аппаратов, так как токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям (практически токи в первичной обмотке трансформатора мощного электровоза составляют 200—300 А, а во вторичной достигают нескольких тысяч ампер). Однако масса и габаритные размеры трансформатора при этом возрастают, а его к. п. д. и коэффициент мощности уменьшаются. Кроме того, переключающую аппаратуру приходится выполнять с усиленной изоляцией и с высокой степенью точности, так как несогласованность работы отдельных выключателей на стороне высшего напряжения может привести к тяжелым авариям. Регулирование напряжения путем подмагничивания сердечника. Регулировать напряжение трансформатора можно также изменением магнитного потока, проходящего по отдельным его стержням, с помощью магнитных шунтов. Для этой цели можно подмагничивать шунты постоянным током и менять таким образом их магнитное сопротивление для переменного потока, создаваемого первичной обмоткой.
Трансформаторы с подмагничиванием сердечника применяют на некоторых электровозах переменного тока для питания цепей управления и заряда аккумуляторных батарей. Такой трансформатор имеет основной магнитопровод 4 (рис. 230, а) и два магнитных шунта 3, отделенных друг от друга изолирующими прокладками. Первичная его обмотка 2 состоит из двух катушек, соединенных параллельно. Каждая из них охватывает три стержня: один из стержней основного магнитопровода и два стержня магнитных шунтов. Вторичная обмотка 1 также выполнена из двух параллельно включенных катушек, намотанных на стержни основного магнитопровода. На стержнях магнитных шунтов расположена обмотка управления 5, состоящая из четырех катушек. Они соединены последовательно так, чтобы магнитные потоки, созданные каждой парой катушек одного магнитного шунта, складывались, а э. д. с. е у, индуцируемые в них переменным магнитным потоком первичной обмотки, взаимно компенсировались (рис. 230,б). Трансформатор работает следующим образом.
При отсутствии постоянного тока в обмотке управления 5 магнитный поток Ф1 трансформатора, создаваемый первичной обмоткой 2, равномерно распределяется между основным магнитопроводом и магнитными шунтами (пропорционально площади их поперечных сечений). При этом во вторичной обмотке 1 индуцируется минимальное напряжение u2 При протекании по обмоткам управления постоянного тока i
Рис.230. Трансформатор с регулированием напряжения путем подмагничивания его сердечника постоянным током (а) и схема включения его обмоток (б)
сердечники магнитных шунтов будут полностью насыщены, магнитный поток Ф2 в основном магнитопроводе будет максимальным и с трансформатора снимается максимальное напряжение u2.
Таким образом, изменяя ток управления iy, можно плавно регулировать вторичное напряжение.
Регулирование напряжения трансформатора | Сборка масляных трансформаторов
Страница 11 из 79
§ 10. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Большинство приемников электрической энергии рассчитано на работу при каком-то определенном напряжении сети. В случае изменения этого напряжения нормальная работа приемников нарушается. Так, при уменьшении напряжения даже на 3—5% резко снижается скорость вращения асинхронных двигателей, падает производительность труда, заметно ухудшается освещение, плохо работают радио- и телевизионные приемники и т. д.
Рассмотрим причины снижения напряжения на простом примере. Допустим, что к сети с напряжением 6,3 кВ нормально подключены несколько трансформаторов с вторичными напряжениями 220 в. На практике редко случается, чтобы все эти трансформаторы непрерывно работали с полной нагрузкой.
В ночные часы, когда не работает большинство заводов и потребляемая ими мощность обычно невелика, в сети 6,3 кВ проходит небольшой ток, не вызывающий заметного падения напряжения.
Когда на заводах включаются в работу станки, то резко увеличивается нагрузка на каждый трансформатор. Вторичные токи в трансформаторах возрастают, растет соответственно и первичный ток, потребляемый каждым трансформатором. Складываясь, эти токи образуют в сети 6,3 кВ ток I во много раз больший, чем в ночные часы суток. Действительное напряжение сети равно уже не 6,3 кВ, а какой-то другой, меньшей величине. На столько же упадет и вторичное напряжение, питающее приемники энергии.
Однако потребители электроэнергии заинтересованы в получении постоянного напряжения 220 в вне зависимости от колебаний первичного напряжения. Чтобы удовлетворить эти требования, в трансформаторах — чаще всего в обмотках ВН — предусматривают возможность некоторого регулирования напряжения.
Наибольшее распространение на практике получило регулирование напряжения при помощи изменения ступенями числа витков одной из обмоток. При изменении числа витков, например, первичной обмотки меняется величина магнитного потока, вследствие чего увеличивается (или уменьшается) напряжение во вторичной обмотке трансформатора.
Так, если напряжение питающей сети (первичное) постоянно, а вторичное упало, то для его восстановления надо увеличить магнитный поток. Это достигается уменьшением (определенными ступенями) числа витков W\ первичной обмотки.
Действительно, при постоянном U\ ЭДС Ei также неизменна. Из выражения £1 = 4,44 fw\ Фомакс следует, что увеличить магнитный поток при неизменной Ei можно, только уменьшив число витков первичной обмотки. Если же первичное напряжение упало, то соответственно упадет и величина Фо. Для сохранения постоянной величины вторичного напряжения надо восстановить прежнее значение магнитного потока. Этого можно достигнуть также уменьшением (определенными порциями) числа витков первичной обмотки.
Принцип регулирования как раз и заключается в изменении определенными порциями — ступенями числа витков в обмотке трансформатора, что обеспечивает необходимую величину магнитного потока и напряжения. На практике в обмотке ВН трансформатора делают ряд ответвлений, каждое из которых соответствует заданному числу последовательно включенных витков обмотки (рис.
12).
Рис. 12- Вывод регулировочных ответвлений в обмотках ВН:
а — три ответвления в конце, б — пять ответвлений в конце, в — четыре ответвления в середине, г — шесть ответвлений в середине, д — оборотная схема с тремя ответвлениями в конце
Стандартные трансформаторы малой и средней мощности (до 630 кВ*А) имеют на обмотке, как правило, три ответвления, из которых среднее (Х2) соответствует нормальному напряжению сети (в пашем примере 6,3 /се), а два других — напряжениям, отличающимся от него на ±5% (рис. 12, а).
Так, если напряжению 6,3 кВ соответствуют 1000 витков в обмотке ВН (ответвление Х2), то напряжению 6,615 кВ (ответвление Xt), большему на 5%, соответствуют 1050 витков, а напряжению 5,985 кВ (ответвление меньшему на 5%,— 950 витков. Напряжение регулируется ступенями, по 315 в в каждой ступени. В обмотке ему соответствуют 50 последовательно включенных витков.
Вернемся вновь к нашему примеру.
Допустим, что вследствие роста нагрузки напряжение в сети упало почти на 5% —до 6 кВ. В обмотках низшего напряжения оно уменьшится также
на 5% и составит 220 —(220X0,05) =209 в. Это уже опасно и может резко ухудшить работу электродвигателей.
Как включить обмотку ВН, чтобы сохранить во вторичной обмотке 220 в? Мы знаем, что
Если Ui уменьшилось на 5%, a U2 необходимо поддерживать постоянным (220 в), то, очевидно, надо уменьшить число витков wi тоже на 5%. Тогда
Значит, чтобы получить в обмотке НН напряжение 220 в, надо переключить обмотку ВН на ответвление Х3. При этом в работе должно находиться минимальное число витков (в нашем примере 950).
Нетрудно сообразить, как нужно включить обмотку ВН, если напряжение в ее сети повысится, например, до 6,6 кВ.
Трансформаторы большей мощности имеют не три, а пять ответвлений от обмотки ВН. Это позволяет увеличить число ступеней регулирования (рис. 12, б).
Отключение витков может происходить как с краю обмотки, например на ее конце, так и в середине обмотки.
Однако при отключении витков с краю обмотки возможно такое положение, когда обмотка становится как бы короче. Это случается особенно при работе на ответвлении или Хь (рис. 12, а и б). Различие в высотах обмоток, как известно, приводит к увеличению осевых усилий в обмотках. Поэтому обычно ответвления выполняются в середине обмотки (рис. 12, в и г) или при небольших мощностях применяют оборотную схему (рис. 12, д).
Ответвления в конце обмотки ВН имеют ограниченное применение главным образом у трансформаторов малой мощности, где механические усилия незначительны, а выполнение ответвлений в середине обмотки конструктивно затруднено.
Замыкая ответвления А2—А3—Л4, А4—Аъ и т. д., включают в работу одновременно все или часть витков обмотки ВН. По схеме, показанной на рис. 12, в, напряжение регулируют в пределах ±5%, а по схеме, изображенной на рис. 12, г, в пределах тоже ±5%, но двумя ступенями по 2,5% в каждой.
Ответвления замыкаются специальным устройством — переключателем, который соединяет их в определенном порядке, включая в работу то или иное число витков.
Напряжение регулируют по схемам, показанным на рис. 12, только при отключенном от сети трансформаторе. Переключать ответвления при работающем трансформаторе нельзя, так как при размыкании ответвлений между контактами переключателя
возникнет электрическая дуга, которая быстро его разрушит. Следовательно, чтобы переключить обмотку трансформатора на другое напряжение, надо отключить его от сети, переключить ответвления и вновь включить в работу. На это время все приемники остаются без питания. Это очень неудобно, поэтому существуют трансформаторы с более сложными схемами переключения и со специальными переключателями, которые допускают регулирование напряжения без отключения потребителей от сети (под нагрузкой). Изучение этих схем представляет известные трудности и выходит за пределы нашей задачи.
Регулировка тока сварочного трансформатора по первичке
На сегодняшний день регулировка тока сварочного аппарата может выполняться различными методами. Однако чаще всего используется метод регулировки тока при помощи предусмотренного на выходе повторной обмотки балластного сопротивления. Данный метод не только надежен и прост в реализации, но и эффективен, так как таким образом можно улучшить внешнюю характеристику трансформаторного аппарата и увеличить крутизну падения. В исключительных случаях подобные сопротивления используются только для того, чтобы исправить жесткую характеристику устройства для сварки.
Сварочный аппарат — одно из самых необходимых устройств в домашней мастерской.
Элементы, которые понадобятся для изготовления регулятора тока сварочного аппарата:
- шнур;
- стальная пружинка;
- нихромовая проволока;
- резисторы;
- переключатель;
- катушка;
- схема регулятора тока сварочного аппарата.
Использование балластного сопротивления в качестве регулятора тока
Схема регулятора тока.
Величина балластного сопротивления для регулятора тока сварки составляет приблизительно 0,001 Ом. Данная величина чаще всего подбирается экспериментальным путем.
Для получения балластного сопротивления часто используются сопротивления проволок большой мощности, которые применяются в подъемных приспособлениях и троллейбусах. Также данные элементы используются для отрезки спиралей ТЭНа и элементов высокоомной проволоки большой толщины. Уменьшить ток можно даже при помощи растянутой стальной пружинки для двери. Подобное сопротивление можно включить стационарно или таким образом, чтобы в дальнейшем возможно было сравнительно легко регулировать ток сварки. Один конец данного сопротивления нужно подключить к выходу трансформаторной конструкции, другой конец провода сварки следует оборудовать отдельными приспособлениями для зажима, которые смогут перекидываться по длине спирали сопротивления для выбора необходимого тока.
Можно использовать нихромовую проволоку диаметром 4 мм и длиной 8 м в качестве балластного сопротивления. Проволока может иметь и небольшой диаметр, в таком случае длина тоже должна быть соответствующей. Однако чем меньше длина, тем больше проволока нагревается.
Обязательно следует это учитывать.
В качестве балластного сопротивления можно использовать нихромовую проволоку.
Большая часть резисторов из проволок высокой мощности изготавливается в виде открытых спиралей, которые смонтированы на каркас длиной до 0,5 м. В таких случаях в спирали сматываются и проволоки из ТЭНа. Если резисторный элемент, изготовленный из магнитных сплавов, скомпоновать со спиралью или с какими-нибудь элементами из стали, в процессе прохождения значительных токов спираль начнет чрезмерно вибрировать. Следует понимать, что спираль является тем же соленоидом, а существенные токи сварки создают магнитные поля большой мощности. Снизить воздействие вибраций возможно путем растягивания спирали и закрепления ее на прочном основании.
Проволоку можно согнуть и змейкой, чтобы уменьшить размеры изготовленного резисторного элемента. Сечение материала резистора, который проводит ток, нужно подбирать большое, потому что в процессе работы оборудование будет сильно нагреваться.
Проволока недостаточной толщины будет сильно раскаляться, однако использовать ее для регулировки тока аппарата для сварки можно достаточно эффективно. Следует понимать, что в процессе нагревания свойства материала могут сильно измениться, потому сложно судить о значении сопротивления подобного резистора из проволоки.
Использование реактивного сопротивления для регулировки тока
Основные части сварочного аппарата.
В промышленных устройствах для сварки регулировка тока при помощи использования активных сопротивлений не пользуется популярностью в связи с громоздкостью и перегревом используемых элементов. Однако достаточно часто применяется реактивное сопротивление — использование дросселя во вторичной цепочке. Дроссели могут иметь различную конструкцию. Часто они объединяются с магнитным проводом трансформаторной конструкции в единое целое. Однако они изготовлены так, что их индуктивность и сопротивление можно регулировать путем перемещения элементов магнитного провода.
В данном случае дроссель также будет улучшать процесс горения дуги.
Регулировка тока во второстепенной цепочке трансформаторной конструкции для сварки связана с некоторыми проблемами. Через приспособление для регулировки будут проходить значительные токи, что может привести к громоздкости. Другим недостатком является переключение. Для второстепенной цепочки достаточно сложно подобрать распространенные переключатели подходящей мощности, которые смогут выдерживать ток до 200 А. В цепочке начальной обмотки токи приблизительно в 5 раз меньше, поэтому переключатели для них подобрать довольно просто. Последовательно с начальной обмоткой можно будет включить балластные сопротивления. Однако в данном случае сопротивление резисторных элементов должно быть намного большим, чем в цепочке повторной обмотки.
В качестве источников питания для сварочного аппарата используются специальные аккумуляторы.
Следует знать, что батарейка сопротивлением 8 Ом из нескольких приспособлений ПЭВ-50 100, которые соединены друг с другом параллельно, сможет снизить выходной ток в 2-3 раза.
В этом случае все будет зависеть от трансформаторной конструкции. Можно подготовить несколько батареек и смонтировать переключатель. Если в наличии нет переключательного элемента большой мощности, то можно использовать несколько выключателей.
В процессе включения балластного сопротивления в начальной цепочке будет утеряна выгода, которую придаст сопротивление во второстепенной цепочке. Улучшения падающего параметра трансформаторной конструкции не произойдет. Однако при этом к негативным последствиям в горении дуги резисторы, которые включены по высокому напряжению, не приведут. Если трансформаторная конструкция хорошо сваривает без них, то она будет варить и с дополнительным сопротивлением в начальной обмотке.
При работе на холостом ходу трансформаторное устройство потребляет маленький ток, следовательно его обмотка имеет существенное сопротивление. Поэтому 2-5 Ом не будут сказываться на выходном напряжении холостого хода.
Установка дросселя для регулировки тока
Схема сварочного аппарата.
Вместо резисторных элементов, которые могут перегреваться в процессе работы, в цепочку начальной обмотки можно смонтировать реактивное сопротивление — дроссель. Данная схема может использоваться исключительно в том случае, если нет других приспособлений для снижения мощности. Включение подобного сопротивления в цепочку высокого напряжения сильно снизит напряжение холостого хода трансформаторной конструкции. Падение напряжения происходит у регулирующих устройств со сравнительно большим током холостого хода — 2-4 А. В случае небольшого использования тока падения напряжения происходить не будет. Дроссель, который включен в начальную обмотку трансформаторного устройства, приведет к незначительному ухудшению параметров сварки трансформаторной конструкции, однако его все равно можно будет использовать. В данном случае все будет зависеть от свойств используемого трансформаторного устройства. На некоторых устройствах сварки встраивание дросселя в основную цепочку трансформаторной конструкции сказываться не будет.
В качестве дросселя устройства, для того чтобы регулировать ток, можно применить повторную обмотку имеющейся трансформаторной конструкции, которая рассчитывается на выход порядка 40 В. Мощность приспособления должна составлять приблизительно 250-300 Вт. В таком случае ничего изменять не нужно будет. Однако рекомендуется изготовить дроссель самостоятельно. Для этого нужно намотать шнур на каркас от трансформаторной конструкции мощностью 250-300 Вт. Через каждые 50-60 витков нужно делать отводы, которые подключаются к основному переключателю. Для изготовления дросселя подойдет элемент от телевизора.
Как сделать дроссель своими руками?
Дроссель может заменить резисторные элементы.
Дроссель можно изготовить самому и на прямом сердечнике. Это актуально в случае, если имеется прямая катушка с большим количеством витков подходящего шнура. Внутрь катушки надо будет просунуть пакет прямых пластинок из железа от трансформатора. Нужное реактивное сопротивление можно выставить путем подбора толщины пакета.
Ориентироваться нужно по сварке трансформаторного устройства.
Пример конструкции: дроссель, который сделан из катушки с 400 витками шнура диаметром 1,4 мм, набивается пакетом железа с сечением 4,5 см². Длина провода равняется длине катушки. В таком случае ток трансформаторного устройства 120 А можно будет уменьшить на 50%. Подобный дроссель может быть изготовлен с регулируемым сопротивлением. Для этого нужно будет изменить глубину вхождения стержня сердечника в катушку. Без данного элемента катушка имеет небольшое сопротивление, однако в случае полного введения в нее стержня сопротивление будет максимальным. Дроссель, который намотан подходящим шнуром, практически не будет нагреваться, но сердечник будет сильно вибрировать. Этот момент нужно учитывать в процессе стяжки и закрепления набора железных пластинок.
Если аккуратно снять корпус со сварочного аппарата, можно увидеть его основные детали.
Для самодельных устройств в процессе намотки обмоток нужно делать отводы и изменять количество витков.
Так можно будет контролировать ток. Однако использовать данный метод можно исключительно для подстройки тока, регулировать его в широком диапазоне не получится. Для уменьшения тока в 2-3 раза понадобится сильно увеличить число витков начальной обмотки. В результате произойдет снижение напряжения во второстепенной цепочке. Можно нарастить витки катушек, но это приведет к увеличению расхода шнура, размеров и веса трансформаторной конструкции.
Чтобы выполнять более точную регулировку тока в меньшую сторону, понадобится использовать индуктивность кабеля сварки.
Шнур нужно укладывать кольцами. Однако не следует увлекаться, так как шнур будет сильно греться.
Использование тиристорной и симисторной схемы
С недавних пор начали использоваться тиристорные и симисторные схемы регулировки тока. В процессе подачи на вывод для управления элементом напряжения конкретной величины стабилизатор откроется и быстро пропустит через себя ток. В схеме регулировки тока, функционирующей от изменяемого напряжения, импульсы для управления чаще всего поступают на половине каждого периода. Регулятор будет открываться в конкретные моменты времени, в результате будет обрезаться начало каждого полупериода синусоиды тока и уменьшится суммарная мощность подходящего сигнала электричества.
При работе со сварочным аппаратом необходимо соблюдать меры безопасности.
Ток и напряжение в таком случае не будут иметь формы синусоиды. Подобная схема регулятора позволяет выполнять регулировку мощности в широком диапазоне. Человек, который разбирается в радиоэлектронике, сможет сделать такие схемы. При использовании регуляторов подобного типа процесс горения дуги может ухудшаться. В случае снижения мощности дуга будет гореть отдельными вспышками. В большей части схем тиристорных приспособлений имеются нелинейные шкалы, калибровка будет меняться вместе с изменением напряжения электросети. Ток будет постепенно увеличиваться в процессе работы из-за того, что нагреваются элементы схемы. Чаще всего сильно уменьшается мощность на выходе, даже в случае максимального положения регулятора.
Следует знать, что трансформаторные устройства крайне чувствительны к этому. Данный метод регулировки сварочного тока не пользуется популярностью, так как он ненадежен, а реализовать его очень сложно.
Чтобы измерить большой ток, нужно подготовить токоизмерительные клещи. Силу тока можно будет измерять на расстоянии, при этом не надо будет к нему прикасаться. У аппарата есть разводящийся контур, которым будет охватываться кабель с током. Электрическое магнитное поле тока, который протекает в данном шнуре, наведет ток в замкнутом контуре. Его и можно будет измерить.
Регулятор тока сделать своими руками несложно, нужно лишь знать технологию изготовления и учитывать все существующие нюансы.
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов.
К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.
Наиболее оптимальный вариант – еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами.
Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело – цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше.
После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы – широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.
При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе – работает не иначе, как “часы”.
Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается.
Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора.
Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами. Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры.
Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.
Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).
Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Наиболее оптимальным является способ ступенчатой регулировки тока, с помощью изменения количества витков, например, подключаясь к отводам, сделанным при намотке вторичной обмотки трансформатора. Однако, этот способ не позволяет производить регулировку тока в широких пределах, поэтому им обычно пользуются для подстройки тока. Помимо прочего, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. В этом случае, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что является причиной увеличения ее габаритов. Для вторичной цепи практически не удается подобрать мощные стандартные переключатели, которые бы выдерживали ток величиной до 260 А.
Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то оказывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз меньше, чем во вторичной обмотке. Это наталкивает на мысль поместить регулятор сварочного тока в первичную обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры. На рис. 20 приведена схема регулятора сварочного тока на тиристорах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот регулятор прост в управлении и не требует настройки.
Рис. 1 Принципиальная схема регулятора тока сварочного трансформатора:
VT1, VT2 -П416
VS1, VS2 – Е122-25-3
С1, С2 – 0,1 мкФ 400 В
Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.
При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами (рис. 2)
Рис. 2 Принципиальная схема замены транзистора с резистором на динистор, в схеме регулятора тока сварочного трансформатора.
Aноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308, однако эти транзисторы, при желании, можно заменить современными маломощными высокочастотными транзисторами, имеющими близкие параметры. Переменный резистор типа СП-2, а постоянные резисторы типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В.
Все детали устройства с помощью навесного монтажа собираются на текстолитовой пластине толщиной 1. 1,5 мм. Устройство имеет гальваническую связь с сетью, поэтому все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Правильно собранный регулятор сварочного тока особой наладки не требует, необходимо только убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме или, при использовании динисторов, в стабильном их включении.
Переключатель пбв трансформатора расшифровка, принцип работы
Переключатель ПБВ служит для регулировки напряжения силового трансформатора с целью поддержания требуемой величины напряжения у потребителей, питающихся от данного силового трансформатора.
Существует 2 типа регуляторов напряжения:
- ПБВ – переключение без возбуждения.
- РПН – регулятор под нагрузкой (цепь не должна разрываться).
Принцип действия обоих регуляторов заключается в изменении коэффициента трансформации силового трансформатора путем изменения числа витков первичной обмотки (рис.4.9).
Рис.4.9. Изменение коэффициента трансформации силового трансформатораКоэффициент трансформации:
, где U1, U2– первичное и вторичное напряжения на холостом ходу.
Переключатели ПБВ и РПН устанавливают на первичной обмотке, т.к. первичный ток трансформатора в Кт раз меньше вторичного I2>I1.
Трансформаторы с ПБВ
Современные трансформаторы с ПБВ стандартно имеют 5 отпаек (положений переключения), с номерами: -2, -1, 0, +1, +2, отпайка «0» — соответствует первичному номинальному напряжению.
Разность напряжений между соседними отпайками обозначается E[%] и называется ступенью регулирования E=2,5%.
Пример: трансформатор с ПБВ имеет первичное номинальное напряжение U1Н = 10 кВ. В таблице приведены номинальные напряжения отпаек.
| Номер отпайки | -2 | -1 | 0 | +1 | +2 |
| Номин. напряж. отпайки, кВ | 9,5 | 9,75 | 10 | 10,25 | 10,5 |
Добавка напряжения на трансформаторах с ПБВ
Понятие добавки рассмотрим на примере: трансформатор ТМ 1000 10/0,4,
U1HT=10кВ, номинальное напряжение сети ВН — U1HC=10кВ. Т.е. отклонение подведенного к отпайке «0» напряжения V1=0%. Номинальное вторичное напряжение трансформатора U2HT=400В, а номинальное напряжение сети НН — U2HC=380В, отклонение напряжения на вторичной стороне:
(на холостом ходу).
т.е. на нулевой отпайке добавка D=V2 –V1= 5 – 0 = 5%.
Ниже приведена таблица соответствиядобавок иномеров отпаек.
| Отпайка | +2 | +1 | 0 | -1 | -2 |
| D% | 0 | 2,5 | 5 | 7,5 | 10 |
Если трансформатор работает под нагрузкой, в нем возникает потеря напряжения ΔUт. В этом случае отклонение напряжения на вторичной стороне: V2=V1 – ΔUт +D.
Пример: к трансформатору, работающему на отпайке +1 (D = 2,5%), ΔUт = 3%, подведено напряжение с отклонением V1 = – 2%. Отклонение напряжения на вторичной стороне: V2 = – 2 – 3 + 2,5 = – 2, 5%.
Установка ПБВ трансформатора
Устройство ПБВ может быть установлено как на обмотке высокого напряжения, так и на обмотке низкого напряжения. ПБВ устанавливается преимущественно на обмотке высокого напряжения по нескольким причинам.
Основное преимущество установки устройства ПБВ на обмотке высокого напряжения заключается в том, что на данной обмотке ток значительно ниже, чем во вторичной обмотке низкого напряжения и соответственно сам переключатель ПБВ, устанавливаемый на стороне высокого напряжения, более компактный и проще конструктивно. Кроме того, большее количество витков на обмотке высокого напряжения позволяет более точно выбрать ступени регулировки напряжения.
Изменение напряжения на вторичной обмотке понижающего трансформатора происходит по причине изменения напряжения питания, поступающего на обмотку высокого напряжения. В связи с этим также предпочтительнее устанавливать переключатель ПБВ на обмотку ВН – как обмотку, на которой происходит изменение напряжения.
Устройство ПБВ в большинстве типов трансформаторов позволяет регулировать напряжение на обмотке низкого напряжения в пределах от ?5 % до +5 %. На силовых трансформаторах малой мощности регулировка напряжения в пределах данного диапазона осуществляется при помощи двух ответвлений, а на более мощных трансформаторах — посредством переключения между четырех ответвлений, которые осуществляют регулировку напряжения шагом 2,5 %. Существуют отдельные типы силовых трансформаторов, в которых переключатель ПБВ имеет больший диапазон регулировки напряжения и соответственно большее количество ступеней переключателя.
Видео: Принцип работы реечного переключателя обмоток ПБВ у силового трансформатора
Поделиться ссылкой:
Кликните на звездочку чтобы выставить рейтинг страницы
[Total: 0 Average: 0]Регулятор тока для сварочного аппарата
Регулятор тока сварочного аппарата
Дата публикации: 09 июля 2011 .
Предлагаемое устройство предназначено для управления сварочным аппаратом при помощи мощного симистора ТС132-40, включенного в первичную обмотку трансформатора. При разработке данного устройства основной акцент делался на высокую надежность и стабильность работы в широком диапазоне как питающих напряжений, так и климатических условий.
Рисунок 1
Схема устройства представлена на рис. 1, его основой является микросхема КР1114ЕУ4А (импортный аналог TL494 и др.), применяемая в импульсных источниках питания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и двухтактным выходным каскадом. Диапазон питающего напряжения микросхемы — 7. 40В. На элементах R2—R4 VT1 VT2 собран детектор перехода сетевого напряжения через нуль, используемый для синхронизации модулятора микросхемы. Работает он следующим образом. Переменное напряжение с понижающего трансформатора после выпрямления диодным мостом VD1 через резистор R2 поступает на базу транзистора VT1, вследствие чего этот транзистор закрывается только в моменты перехода сетевого напряжения через нуль. В моменты, когда транзистор VT1 закрывается, импульсы высокого уровня с резистора R4 поступают на базу транзистора VT2, открывая его. Синхронизирующие импульсы отрицательной полярности с коллектора VT2 поступают на конденсатор СЗ внутреннего генератора пилообразного напряжения микросхемы, разряжая его в конце каждого полупериода сетевого напряжения. Микросхема работает в режиме двухтактного выхода, когда поочередно открываются внутренние выходные транзисторы микросхемы, включенные параллельно. С эмиттеров транзисторов ШИМ сигнал поступает на RC-цепочку R7C5R8R9 для формирования коротких (около 100 мкс) импульсов, открывающих транзистор VT3. Импульсы с его коллектора через трансформатор Т1 используются для непосредственного управления симистором. Напряжение регулировки с резистора R1 через помехоподавляющую цепочку R5C2 поступает на один из входов управления микросхемы.
Рисунок 2
Если в устройстве использовать импульсный трансформатор, имеющий в своем составе три одинаковые обмотки, то при небольшом изменении схемы (рис. 2) возможно его применение для управления сварочным аппаратом с выходным тринисторным мостом.
Резистор R10 на рис. 1 и резисторы R10, R12 на рис. 2 используются в качестве предохранителей, защищающих импульсный трансформатор при неверном включении тиристоров.
Конденсаторы С1, С2, С4, С5 применимы любого типа, СЗ — импортный пленочный. Диоды можно использовать любые рассчитанные на импульсный ток не менее 300 мА. При самостоятельном изготовлении трансформатора Т1 потребуется кольцо типоразмера К16x10x4 из феррита 2000НМ, обмоточный провод диаметром 0,12 мм и фторопластовая лента толщиной 50 мкм. Фторопластовая лента нарезается на ленты шириной 6 мм и длиной около 200 мм, на конец ленты приклеивается небольшой кусочек липкой ленты для начального закрепления на ферритовом кольце и наматывается два слоя, конец ленты также необходимо закреплять кусочком скотча. Далее наматываются обмотки, состоящие из 100 витков указанного провода каждая, все обмотки необходимо изолировать друг от друга двумя слоями фторопластовой ленты. После намотки всех обмоток необходимо изолировать трансформатор, для этого используется коробочка от рыболовных крючков внутренним диаметром 25 мм и высотой 12 мм, куда помещается трансформатор и заливается эпоксидной смолой.
Сайт для радиолюбителей
Простой регулятор тока сварочного аппарата
В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.
Наиболее оптимальный вариант — еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах.
Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами.
Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше. После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы — широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.
При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе работает не иначе, как «часики». Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксиро-
ванный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока (рис.2).
Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.
При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети. Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами дует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры.
Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.
Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).
Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Литература
1. Медведев А. ЮТ. От регулятора до антенны.
2. Зубаль И. Сварочный трансформатор своими руками//Радiоаматор.-2000.-№5.
простой регулятор тока для сварочного трансформатора
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.
Наиболее оптимальный вариант – еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами.
Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело – цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше.
После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы – широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.
При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе – работает не иначе, как “часы”.
Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается.
Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора.
Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами. Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры.
Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.
Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).
Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Своими руками
Электронный регулятор тока для сварочного трансформатора.
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. известны такие способы регулировки тока в сварочных трансформаторах: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки. Например, недостатком последнего способа, является сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.
Наиболее оптимальным является способ ступенчатой регулировки тока, с помощью изменения количества витков, например, подключаясь к отводам, сделанным при намотке вторичной обмотки трансформатора. Однако, этот способ не позволяет производить регулировку тока в широких пределах, поэтому им обычно пользуются для подстройки тока. Помимо прочего, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. В этом случае, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что является причиной увеличения ее габаритов. Для вторичной цепи практически не удается подобрать мощные стандартные переключатели, которые бы выдерживали ток величиной до 260 А.
Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то оказывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз меньше, чем во вторичной обмотке. Это наталкивает на мысль поместить регулятор сварочного тока в первичную обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры. На рис. 1 приведена схема регулятора сварочного тока на тиристорах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот регулятор прост в управлении и не требует настройки.
Рис. 1 Принципиальная схема регулятора тока сварочного трансформатора:
VS1, VS2 – Е122-25-3
С1, С2 – 0,1 мкФ 400 В
Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.
При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами (рис. 2)
Рис. 2 Принципиальная схема замены транзистора с резистором на динистор, в схеме регулятора тока сварочного трансформатора.
Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308, однако эти транзисторы, при желании, можно заменить современными маломощными высокочастотными транзисторами, имеющими близкие параметры. Переменный резистор типа СП-2, а постоянные резисторы типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В.
Все детали устройства с помощью навесного монтажа собираются на текстолитовой пластине толщиной 1. 1,5 мм. Устройство имеет гальваническую связь с сетью, поэтому все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Правильно собранный регулятор сварочного тока особой наладки не требует, необходимо только убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме или, при использовании динисторов, в стабильном их включении. Вернутся
Как сделать простой регулятор тока для сварочного трансформатора
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.
Наиболее оптимальный вариант – еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами.
Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело – цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше.
После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы – широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.
При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе – работает не иначе, как “часы”.
Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается.
Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора.
Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами. Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры.
Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.
Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).
Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Регулирование напряжения трансформатора
Регулирование напряжения в трансформаторе производится путем изменения количества витков обмотки, расположенной в трансформаторе. Такая регулировка позволяет поддерживать нормальный уровень напряжения в точках конечного потребления электрической энергии.
В большей части силовых трансформаторов предусмотрено наличие специальных приспособлений, которые предназначены для тонкой настройки необходимого коэффициента трансформации. Регулировка проводится при помощи отключения или добавления количества витков.
Обычно настройка выполняется посредством анцапфы – специального переключателя количества витков в трансформаторе, находящемся под электрической нагрузкой. Если трансформатор обесточен или заземлен, переключение производится методом выбора определенного положения соединения болта.
Уровень сложности системы, которая позволяет переключать количество витков, оценивается по частоте, с которой происходит переключение. Также при определении уровня учитываются размеры и ответственность трансформатора.
Электрическое напряжение в сети изменяется в соответствии со степенью ее нагрузки. Чтобы обеспечивать нормальную работу электрических приборов потребителей, необходимо поддержание напряжения на заданном уровне. Следует избегать отклонения, особенно в сторону увеличения напряжения, так как это может привести к выходу из строя электрических приборов. Поэтому применяются разные методы, позволяющие регулировать напряжение в электрической сети. Одним из эффективных способов можно назвать изменение коэффициента трансформации. Он предусматривает изменение соотношения количества витков обмотки, расположенных в первичной цепи и во вторичной цепи трансформатора.
Регулирование может проводиться в момент, когда трансформатор работает. В этом случае используется термин РПН, т.е. регулирование, осуществляемое под нагрузкой. Если настройка выполняется после выключения трансформатора из сети, то используется термин ПБВ, т.е. переключение, осуществляемое без возбуждения. В обоих случаях проводится переключение между ответвлениями обмотки, что позволяет изменять величину коэффициента трансформации.
Регулирование, осуществляемое под нагрузкой
Такой тип переключения используется, когда необходимо оперативно изменить параметры, а также в случаях, когда условия требуют выполнения регулярных изменений. Например, если дневная и ночная нагрузка на электрическую сеть различается. В зависимости от мощности трансформатора, а также от разницы напряжения, на которую необходимо изменить настройки, РПН может варьировать показатель коэффициента трансформации в границах 10-16%. При этом на одно ответвление приходится приблизительно по 1,5%. Регулирование проводится со стороны высокого напряжения, так как именно там значение силы тока меньше. Поэтому выполнять РПН обходится дешевле и проще.
Предусмотрена возможность автоматического и ручного регулирования. Во втором случае процесс осуществляется из ОПУ или посредством пульта управления. Устройства, предназначенные для регулирования напряжения находящегося под нагрузкой трансформатора, появились в 1905-1920 годах. Принцип действия таких устройств также основывается на изменении количества витков. Сложности, связанные с выполнением подобных устройств, включают в себя:
- Невозможность простого разрыва электрической цепи путем изменения количества витков, что допустимо при проведении ПБВ, например. Такая невозможность обусловлена образованием электрической дуги, обладающей большой мощностью и большим перенапряжением, которые возникают в результате действия индукции ЭДС.
- Использование кратковременных замыканий, происходящих в части витков обмотки. Замыкания возникают во время переключения ступени напряжения.
Чтобы ограничить силу тока в обмотках, в которых возникло короткое замыкание, требуется применять сопротивления, способные ограничивать силу тока. В качестве таких сопротивлений применяются резисторы, а также индуктивности или реакторы.
Выполнение регулирования напряжения в автоматическом режиме
Переключатель, при помощи которого изменяется количество витков, устанавливается, чтобы регулировать напряжение в подсоединенных к трансформатору линиях сети. Не всегда главной целью является поддержание одного значения вторичного напряжения в трансформаторе. Обычно перепады напряжения возникают во внешней электрической сети. Часто это актуально для мощных и дальних нагрузок. Чтобы поддерживать оптимальное напряжение для дальних потребителей, возможно использование метода увеличения напряжения, возникающего на вторичной обмотке прибора.
Система, позволяющая осуществлять ПБВ, принадлежит к релейной защите и относится к автоматике станции. В этом случае переключатель, регулирующий количество витков, лишь получает команды, согласно которым увеличивает или уменьшает это число. Обычно функция, которая предназначена согласовывать коэффициенты трансформации между отдельными трансформаторами в пределах одной станции, выполняется при помощи системы ПБВ. Если образуется параллель при соединении трансформаторов, необходимо поддерживать синхронизацию движения их переключателей количества витков. В этом случае выбирается ведущий трансформатор, а все остальные являются ведомыми.
Системы управления ПБВ ведомых трансформаторов отслеживают изменения коэффициента, устанавливаемого ведущим трансформатором. Синхронное переключение количества витков позволяет исключать циркулирующие токи, которые могут возникать благодаря разнице вторичных напряжений между обмотками соединенных параллельно трансформаторов. Хотя как показывает практика, полностью исключить циркулирующие токи практически невозможно вследствие рассогласования в момент переключения. Однако в определенных пределах – это допустимая норма.
Последовательно подсоединенные регулировочные трансформаторы
Чтобы регулировать коэффициент трансформации в мощных трансформаторах или автотрансформаторах, целесообразно использовать регулировочные трансформаторы, которые еще называют вольтодобавочные. Такие трансформаторы последовательно подсоединяются к основным трансформаторам, позволяя изменять и напряжение, и его фазу. Такой способ регулирования применяется достаточно редко, так как схема отличается сложностью, а стоимость регулировочного прибора относительно высока.
Подключение силового трансформатора управления для цепей управления двигателем
Зачем использовать силовой трансформатор управления?
Ответвительная цепь двигателя обычно является сегментом более крупной электрической распределительной сети на промышленном предприятии. Схема двигателя подает необходимую мощность на различные устройства управления , чтобы они могли работать . В некоторых случаях различные устройства управления работают от того же напряжения, что и двигатель.
Использование трансформатора мощности управления для цепей управления двигателемИногда напряжение, необходимое для работы двигателя, слишком велико для безопасной работы цепи управления, особенно в отношении безопасности персонала.
В качестве средства снижения напряжения двигателя до более безопасного уровня управляющего напряжения мы используем устройство, известное как трансформатор управляющей мощности.
Подключено с первичной обмоткой к цепи питания – Вторичная обмотка к цепи управления
Типичный трансформатор управления показан на Рисунке 1 ниже. Он состоит из двух отдельных витков провода (обмоток), расположенных рядом друг с другом на общем железном сердечнике. Обратите внимание, что первичная обмотка подключена к источнику питания.Вторичная обмотка подключена к цепи управления. Трансформатор предназначен для передачи электроэнергии из первичной цепи во вторичную.
Рисунок 1 – Типовой управляющий трансформаторТрансформатор либо снижает (понижает), либо увеличивает (повышает) напряжение в соответствии с требованиями схемы управления.
Магнитное поле от первичной обмотки индуцирует напряжение во вторичной обмотке .
Подача переменного напряжения на первичную обмотку трансформатора вызывает протекание переменного тока в обмотке .
Это создает магнитное поле, выходящее за пределы обмотки, в форме концентрических петель, как показано на рисунке 2. Магнитное поле колеблется при изменении направления переменного тока. Эти магнитные линии пересекают проводники вторичной обмотки и индуцируют напряжение.
Рисунок 2 – Поток переменного тока в обмоткахНапряжения в зависимости от количества витков на обеих обмотках.
Отношение напряжения на первичной обмотке к напряжению на вторичной обмотке прямо пропорционально количеству витков на обеих обмотках.Например, 100 оборотов на первичной обмотке и 10 витков на вторичной – это соотношение 10: 1. Если на первичной обмотке 500 вольт, мы получим 50 вольт на вторичной.
Он называется понижающим трансформатором .
Чаще всего они используются в цепях управления , где напряжение двигателя составляет 480 В, 600 В или выше . Понижающий управляющий трансформатор снижает напряжение на кнопках или ПЛК до 120 В или даже 24 В.
Трансформатор с обратной пропорцией большего числа витков на вторичной обмотке, чем на первичной, называется трансформатором StepUp .Это увеличит напряжение в соответствии с соотношением витков.
Первичный подключается к цепи питания – Вторичный подключается к цепи управления.
Условное обозначение трансформатора представлено двумя группами «гребешков», обращенными друг к другу. Это первичная и вторичная обмотки. Обмотка с большим числом витков должна иметь больше гребешков, чем другая, чтобы идентифицировать ее как понижающий или повышающий трансформатор.
На рисунке 3 показана базовая схема управления с добавленным понижающим трансформатором. Обратите внимание, что основная цепь двигателя работает от 480 В, а цепь управления – от 120 В.
Первичная обмотка трансформатора подключена к двум фазам силовой цепи. Вторичная обмотка подключена к цепи управления.
Рисунок 3 – Цепь управления с трансформатором управляющей мощности (CPT).Схема подключения цепей управления CPT.
Магнитная катушка и контрольные лампы рассчитаны на то же напряжение, что и вторичная обмотка трансформатора.
При установке управляющего силового трансформатора в пускатель необходимо убедиться, что катушка магнита рассчитана на то же напряжение, что и вторичная обмотка трансформатора. Кроме того, все контрольные лампы в этой цепи должны иметь такое же напряжение, как и вторичная обмотка.
Блоки двойного напряжения поставляются с соединениями, рассчитанными на более высокое напряжение.
Если вы используете управляющий силовой трансформатор с двойным напряжением первичной обмотки, проверьте соединения трансформатора, чтобы убедиться, что они соответствуют напряжению вашего источника питания.
Например, трансформаторы Cutler-Hammer с двумя первичными обмотками (т.е. 480 В и 240 В) поставляются с трансформаторными соединениями, сделанными для подачи более высокого напряжения. Если для вашего приложения требуется более низкое первичное напряжение, измените соединения, как показано на паспортной табличке трансформатора.Отсоедините провод «С», если он есть, от цепи управления стартером. Как обсуждалось ранее в этом буклете, если на стартер подается провод «C» (напряжение на катушке магнита превышает 120 В), вы должны удалить его.Это преобразует стартер из общего управления в раздельное управление.
Рисунок 4 – Схема электрических соединений силового трансформатораПровода от первичной обмотки трансформатора подключены к L1 и L2 на пускателе. Таким образом, на первичную обмотку трансформатора подается то же напряжение, что и на цепь питания / двигателя стартера. Провода от вторичной обмотки трансформатора подключены к клемме 1 устройства дистанционного управления и клемме 96 реле перегрузки серии Freedom (см. Рис. 4 выше)
Eaton Cutler-Hammer Установка трансформатора управляющей мощности в закрытых элементах управления
Ссылка // Базовая схема подключения для управления двигателем от EATON
Разъяснение основ трансформаторов
Как работают трансформаторы
Важно помнить, что трансформаторы не вырабатывают электроэнергию; они передают электроэнергию от одной цепи переменного тока к другому с помощью магнитной муфты.Сердечник трансформатора используется для обеспечения контролируемого пути для генерируемого магнитного потока. в трансформаторе током, протекающим через обмотки, также известные как катушки.Основной трансформатор состоит из четырех первичных частей. Детали включают входное соединение, выходное соединение, обмотки или катушки и сердечник.
- Входные соединения – Входная сторона трансформатора называется первичной стороной , потому что основная электрическая мощность, которую нужно изменить, подключается в этот момент.
- Выходные соединения – Выходная сторона или вторичная сторона трансформатора – это место, куда направляется электрическая мощность к нагрузке. В зависимости от требований нагрузки поступающая электрическая мощность либо увеличивается, либо уменьшается.
- Обмотка – Трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. Первичная обмотка катушка, которая потребляет энергию от источника.Вторичная обмотка – это катушка, которая передает энергию на преобразованный или изменил напряжение на нагрузку. Обычно эти две катушки подразделяются на несколько катушек, чтобы уменьшить создание магнитного потока.
- Core – Сердечник трансформатора используется для обеспечения контролируемого пути для магнитного потока, генерируемого в трансформаторе.
Сердечник, как правило, представляет собой не сплошной стальной стержень, а конструкцию из множества тонких ламинированных стальных листов или слоев.Эта
конструкция используется, чтобы помочь устранить и уменьшить нагрев.
Трансформаторы обычно имеют один из двух типов сердечников: тип сердечника и тип оболочки. Эти два типа отличаются друг от друга по способу размещения первичной и вторичной обмоток вокруг стального сердечника.- Тип сердечника – У этого типа обмотки окружают многослойный сердечник.
- Тип оболочки – В этом типе обмотки окружены многослойным сердечником.
Соотношение между количеством фактических витков провода в каждой катушке является ключом к определению типа трансформатора и того, что выходное напряжение будет. Соотношение между выходным напряжением и входным напряжением такое же, как отношение количества витков между две обмотки.
Выходное напряжение трансформатора выше входного, если вторичная обмотка имеет больше витков провода, чем первичная. обмотка.Выходное напряжение повышается и считается «повышающим трансформатором». Если у вторичной обмотки меньше витков чем первичная обмотка, выходное напряжение ниже. Это «понижающий трансформатор».
Управляющий трансформатор | электрооборудование
Объективы
После изучения данного раздела студент сможет:
• Обсудите использование трансформаторов управления в цепи управления
• Подключите управляющий трансформатор для работы от сети на 240 или 480 вольт.
Большинство промышленных двигателей работают от напряжения в диапазоне от 240 до 480 вольт.Однако магнитные системы управления обычно работают от 120 вольт. Управляющий трансформатор используется для понижения 240 или 480 вольт до 120 вольт для работы системы управления. В управляющем трансформаторе действительно нет ничего особенного, за исключением того, что большинство из них выполнено с двумя первичными обмотками и одной вторичной обмоткой. Каждая первичная обмотка рассчитана на 240 вольт, а вторичная обмотка – на 120 вольт. Это означает, что соотношение витков составляет 2: 1 (от 2 до
1) между каждой первичной обмоткой и второй обмоткой.Например, предположим, что каждая первичная обмотка содержит 200 витков провода, а вторичная обмотка – 100 витков. На каждый виток вторичной обмотки приходится два витка провода в каждой первичной обмотке.
Одна из первичных обмоток управляющего трансформатора имеет маркировку h2 и h3. Другая первичная обмотка имеет обозначения h4 и h5. Вторая обмотка имеет маркировку X1 и X2. Если трансформатор должен использоваться для повышения напряжения с 240 до 120 вольт, две первичные обмотки подключаются параллельно друг другу, как показано на рисунке 28-1.Обратите внимание, что на рис. 28-1 выводы h2 и h4 соединены вместе, а выводы h3 и h5 соединены вместе. Поскольку напряжение, прикладываемое к каждой первичной обмотке, одинаково, эффект такой же, как и при наличии только одной первичной обмотки с 200 витками провода в ней. Это означает, что при таком подключении трансформатора коэффициент трансформации составляет 2: 1. Когда к первичной обмотке подключено 240 вольт, вторичное напряжение составляет 120 вольт.
Если трансформатор должен использоваться для повышения напряжения с 480 до 120 вольт, первичные обмотки подключаются последовательно, как показано на рисунке 28-2.При последовательном соединении обмоток первичная обмотка теперь имеет в общей сложности 400 витков провода, что составляет соотношение витков 4: 1. Когда к первичной обмотке подключено 480 вольт, вторая обмотка имеет выходное напряжение 120 вольт. .
Управляющие трансформаторы обычно имеют винтовые клеммы, подключенные к первичным и вторичным выводам. Выводы h3 и h4 скрещены, чтобы упростить подключение первичной обмотки, рисунок 28-3. Например, если трансформатор должен быть подключен для работы на 240 В, две первичные обмотки должны быть подключены параллельно друг другу, как показано на рисунке 28-1.Это соединение может быть выполнено на трансформаторе, используя одну металлическую перемычку для соединения выводов H 1 и h4, а другую металлическую перемычку – для соединения h3 и h5, рисунок 28-4.
Если трансформатор будет использоваться для работы на 480 В, первичные обмотки должны быть соединены последовательно, как показано на рисунке 28-2. Это соединение может быть выполнено на управляющем трансформаторе с помощью металлической перемычки для соединения h3 и H 3, как показано на рисунке 28-5. Типичный трансформатор управления показан на рисунке 28-6.
ВОПРОСЫ НА ОБЗОР
1. Какое рабочее напряжение у большинства магнитных систем управления?
2. Сколько первичных обмоток у управляющих трансформаторов?
3. Как подключаются первичные обмотки, когда трансформатор должен быть
работает от сети 240 вольт?
4. Как подключаются первичные обмотки, когда трансформатор должен быть
работает от сети на 480 вольт?
5. Почему на управляющем трансформаторе перекрещиваются два вывода первичной обмотки?
электрооборудование 1
Похожие сообщения:
Конфигурации обмоток | Трансформеры | Учебник по электронике
Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками
Трансформаторы – очень универсальные устройства.Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной обмотками, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны с двумя наборами обмоток. Рассмотрим схему трансформатора:
Трансформатор с несколькими вторичными обмотками обеспечивает несколько выходных напряжений.
Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывая» или «связывая» их вместе.Взаимосвязь соотношений витков обмоток и отношений напряжений, наблюдаемая с одной парой взаимных индукторов, все еще сохраняется здесь для нескольких пар катушек.
Вполне возможно собрать трансформатор, подобный приведенному выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка является понижающей, а другая – повышающей.
Фактически, такая конструкция трансформатора была довольно распространена в цепях питания электронных ламп, которые требовались для подачи низкого напряжения на нити ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокого напряжения для пластин ламп (несколько сотен вольт). от номинального первичного напряжения 110 вольт переменного тока.
С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но все цепи электрически изолированы друг от друга.
Фотография многообмоточного трансформатора с шестью обмотками, первичной и пятью вторичными обмотками.
Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения высокого и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием электронных ламп.Низкое напряжение требуется для питания нитей электронных ламп, в то время как высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой трубки.
Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В. Провода для этого трансформатора (их 15!) На фотографии не показаны, они скрыты от глаз.
Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект может быть получен путем «постукивания» одной вторичной обмотки в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.
Вторичная обмотка с одним ответвлением обеспечивает несколько напряжений.
Многополюсный коммутирующий трансформатор
Ответвитель – это не что иное, как соединение проводов, сделанное в некоторой точке обмотки между концами. Неудивительно, что соотношение витков обмотки / величины напряжения обычного трансформатора сохраняется для всех сегментов обмоток с ответвлениями. Этот факт можно использовать для производства трансформатора с несколькими передаточными числами:
Вторичная обмотка с ответвлениями, использующая переключатель для выбора одного из многих возможных напряжений.
Переменный трансформатор
Продолжая концепцию отводов обмотки, мы получаем «регулируемый трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки, способной подключаться к ней в любой точке по ее длине. Эффект эквивалентен наличию отвода обмотки на каждом витке обмотки и переключателя с полюсами на каждом положении отвода:
Скользящий контакт на вторичной обмотке непрерывно изменяет вторичное напряжение.
Одним из потребительских применений переменного трансформатора является регулирование скорости для модельных поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было существенно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.
Контакт с регулируемой разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями энергии, намного более эффективное, чем управление с помощью переменного резистора!
Подвижно-скользящие контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные переключатели и отводы обмотки являются обычным явлением для регулировки напряжения.В энергосистемах необходимо периодически производить регулировку, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет во времени, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство.
Обычно такие «переключатели ответвлений» не предназначены для работы с током полной нагрузки, а должны срабатывать только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).
Автотрансформатор
Принимая во внимание, как мы можем отвести любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей гальванической развязки между ними), имеет смысл полностью отказаться от электрической изоляции и построить трансформатор из одной обмотки.Действительно, это возможно, и получившееся устройство называется автотрансформатором :
.Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одинарной ответвленной обмотки, экономя медь и жертвуя изоляцией.
Автотрансформатор, изображенный выше, выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.
Этот автотрансформатор понижает напряжение с помощью одной обмотки с ответвлениями, экономящей медь.
Автотрансформаторынаходят популярное применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке.
Альтернативой нормальному (изолированному) трансформатору может быть либо правильное соотношение первичной / вторичной обмоток, предназначенное для работы, либо использование понижающей конфигурации с вторичной обмоткой, подключенной последовательно («повышающая») или последовательно. -противоположная мода.
Первичное, вторичное напряжение и напряжение нагрузки приведены для иллюстрации того, как это будет работать.
Конфигурации автотрансформатора
Во-первых, «повышающая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую складывается с первичным напряжением.
Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для повышения сетевого напряжения.
Далее, «раскладывающаяся» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:
Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для понижения сетевого напряжения.
Основным преимуществом автотрансформатора является то, что такая же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его дешевле и легче в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.
Автотрансформатор с регулируемым приводом
Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформатора могут иметь ответвления для изменения коэффициента передачи. Кроме того, их можно сделать плавно регулируемыми с помощью скользящего контакта, чтобы постучать по обмотке в любой точке по ее длине.
Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)
Вариак – автотрансформатор со скользящим ответвлением.
Маленькие вариаторы для настольного использования – это популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, поскольку они могут понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в домашних условиях с широким и точным диапазоном регулирования простым поворотом ручки.
ОБЗОР:
- Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и одной вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько степеней повышения и / или понижения в одном устройстве. Обмотки трансформатора
- также могут быть «ответвлены»: то есть пересекаться во многих точках для разделения одной обмотки на секции.
- Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с помощью подвижного плеча, который перемещается по длине обмотки, контактируя с обмоткой в любой точке по ее длине.Обмотка, конечно же, должна быть оголенной (без изоляции) в области движения плеча.
- Автотрансформатор – это одинарная катушка индуктивности с ответвлениями, используемая для повышения или понижения напряжения, как трансформатор, за исключением гальванической развязки.
- A Variac – регулируемый автотрансформатор.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Вопрос об управляющих трансформаторах, трансформаторах класса 2 и различных других трансформаторах?
Что такое трансформатор?
Трансформатор – это устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой через индуктивно связанные проводники – катушки или «обмотки» трансформатора.За исключением трансформаторов с воздушным сердечником, проводники обычно наматываются вокруг одного сердечника с высоким содержанием железа или отдельных сердечников с магнитной связью. Переменный ток во входной или «первичной» обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике (сердечниках) трансформатора. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует изменяющуюся электродвижущую силу или «напряжение» в выходной или «вторичной» обмотке. Если нагрузка подключена к вторичной обмотке, электрический ток будет течь во вторичной обмотке, а электрическая энергия будет течь от первичной цепи через трансформатор к нагрузке.В идеальном трансформаторе индуцированное напряжение во вторичной обмотке пропорционально первичному напряжению и определяется отношением числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки.
различных типов трансформаторов:
- Промышленный контроль и общего назначения
- Понижающие трансформаторы
- Тороиды
- Высокочастотный / Ферритовый сердечник
- Реакторы
- Феррорезонанс
- Разделительные трансформаторы
- Автотрансформаторы
- Трансформаторы низковольтные
- Трансформаторы освещения
- Трансформаторы класса 2
- Энергосберегающие трансформаторы
- Трансформаторы в герметичном корпусе / герметизированном корпусе
Что такое изолирующий трансформатор?
Изолирующий трансформатор не имеет прямого электрического пути от стороны входа к стороне выхода.Хотя любой трансформатор с отдельной первичной и вторичной обмоткой можно назвать изолирующим трансформатором, этот термин обычно используется для обозначения трансформатора, созданного специально для этой цели. Эти трансформаторы используются для снижения риска поражения электрическим током и могут иметь одинаковое входное и выходное напряжение, поэтому используются исключительно для обеспечения безопасности изоляции.
Что такое автотрансформатор?
Автотрансформатор имеет только одну обмотку с двумя концевыми выводами плюс третий в промежуточной точке отвода.Первичное напряжение подается на два вывода, а вторичное напряжение снимается с одного из них и третьего вывода. Таким образом, первичная и вторичная цепи имеют несколько общих витков обмоток. Это часто позволяет трансформатору быть немного меньше, дешевле и часто более эффективным, чем аналог изолирующего трансформатора той же номинальной мощности, но ему не хватает безопасности изолирующего трансформатора.
Можно ли использовать трансформатор на более высоких частотах?
Да.Трансформаторы «линейной частоты» предназначены для использования при частоте 50 Гц и / или 60 Гц, но трансформаторы «высокой частоты» предназначены для работы на более высоких частотах – кГц, МГц и выше. Высокочастотные трансформаторы могут быть меньше, чем их аналоги на 60 Гц с тем же уровнем мощности, но они вносят соображения электромагнитных помех (EMI), которые в основном игнорируются на более низких частотах.
Что такое регулирование?
Регулировка сравнивает разницу выходного напряжения БЕЗ тока нагрузки, приложенного к выходному напряжению, С прилагаемым током нагрузки.Обычно выражается в процентном изменении. Чем выше КПД трансформатора, тем меньше будет изменяться напряжение. Следовательно, «лучшее» регулирование означает меньшее изменение напряжения и, следовательно, более низкое процентное значение.
Что такое тороидальный трансформатор?
Проще говоря, тороидальный трансформатор – это трансформатор, в котором используется тороидальный сердечник или сердечник в форме пончика. Сердечники тороидов могут быть изготовлены из длинных намотанных стальных полос для низкочастотных трансформаторов или из ферритовых материалов для высокочастотных трансформаторов.Круглая форма тороидального сердечника означает отсутствие зазоров или разрывов на пути линии магнитного потока и, следовательно, меньшие магнитные потери. Это явное преимущество в некоторых приложениях. Сами тороидальные сердечники, а также специальные методы намотки и сборки часто делают тороидные трансформаторы немного более дорогими, чем другие типы.
Для чего используется трансформатор с ферритовым сердечником?
Трансформатор с ферритовым сердечником необходим, если рабочая частота находится в диапазоне кГц или МГц.
Можно ли использовать трансформаторы при температуре окружающей среды, отличной от 40 ° C?
Конечно, если комбинация температуры окружающей среды и температуры, создаваемой самим трансформатором, не превышает применимые температурные пределы. Пределы могут быть установлены регулирующими стандартами или, в отсутствие таких стандартов, просто номинальными температурами изоляционных материалов.
Что такое рабочий цикл?
Рабочий цикл, упрощенно говоря, – это процент времени, в течение которого трансформатор активен или находится под напряжением и нагружен в соответствии с его номинальными характеристиками.Если он всегда включен, то считается, что он имеет рабочий цикл 100% или рассчитан на «непрерывный режим работы». Средний, эффективный или эквивалентный рабочий цикл должен быть рассчитан для трансформаторов, нагрузки которых изменяются в течение типичного цикла.
Каковы основные составляющие стоимости трансформатора?
Как правило, самыми дорогими компонентами трансформатора являются материал магнитного сердечника и медный провод или фольга. Иногда используются специальные изоляционные материалы (высокое напряжение и / или высокая температура) и защитные устройства (предохранители, автоматические выключатели, термовыключатели и т. Д.)) также может существенно увеличить стоимость.
Каковы минимальные требования безопасности при использовании моего трансформатора общего назначения?
Трудно и, возможно, безрассудно делать однозначное заявление о том, какие минимальные требования безопасности должны быть для трансформаторов. Требования различаются в зависимости от уровней напряжения и мощности, нормативных стандартов для конкретных приложений и глобальных рынков, на которых будут использоваться трансформаторы.
Какие разрешения требуются для применения в медицине / стоматологии?
Существует множество стандартов для медицинских / стоматологических применений, но в большинстве из них используется один или несколько разделов UL / EN 60601-1.
Как я могу получить одобрение трансформатора для медицинского / стоматологического или любого другого специального применения?
Обычно существует два (2) варианта: • Производитель трансформатора передает трансформатор в соответствующие агентства по безопасности для утверждения (-ий) компонентов, или • Производитель конечного продукта отправляет трансформатор на исследование вместе с конечным продуктом. В этом случае производитель трансформатора предоставляет производителю конечного продукта необходимую документацию на трансформатор, необходимую для следственного органа.
Как высота влияет на трансформатор?
Ограниченная плотность воздуха из-за большой высоты может повлиять на рабочие характеристики низковольтных компонентов. Для приложений на большой высоте были выполнены некоторые исследования (Исследование Субхаса Саркара и Джона К. Джона), но мало что известно об этом влиянии на рабочие характеристики этих компонентов. Такие характеристики, как выдерживаемое диэлектрическое напряжение, допустимая нагрузка по тепловому току, калибровка перегрузки, срок службы контактов и отключающая способность, могут зависеть от пониженной плотности воздуха.Стандарт – Трансформатор может использоваться с полной номинальной мощностью до 3300 футов (1000 метров). Выше этой высоты мощность трансформатора должна снижаться на 0,3% на каждые 300 футов высоты выше 3300 футов. (Согласно IEC 726 / ANSI C57.12)
Какое влияние оказывает нагрузка на трансформатор?
Управляющий трансформатор предназначен для обеспечения номинального выходного напряжения при полной ВА. По мере снижения нагрузки выходное напряжение будет расти. И наоборот, увеличение тока нагрузки приведет к снижению выходного напряжения.Как правило, чем меньше размер трансформатора VA, тем больше разница между напряжением холостого хода и полной нагрузкой.
Что такое температурный класс?
Температурный класс = система изоляции трансформатора. Стандартная классификация систем изоляции: 105 (A), 130 (B), 155 (F), 180 (H), 200 (N) и 220 (R).
Что такое повышение температуры?
Повышение температуры – это разница между средней температурой обмоток трансформатора и температурой окружающей среды.
Что такое трансформатор класса 2?
Определение – Трансформатор класса 2: трансформатор с максимальным среднеквадратичным потенциалом вторичной обмотки 30 В при любых условиях нагрузки. Часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 2 и подключенным оборудованием. Источник питания класса 2 ограничен следующими характеристиками:
| Напряжение | Мощность | Текущий |
|---|---|---|
| от 0 до 20 В (класс 2 и 3) | 100 Вт | 5 ампер |
| от 21 до 30 В (класс 2 и 3) | 100 Вт | 3.3 Ампер |
| 31 до 150 В (класс 3) | 0,5 Вт | 5 миллиампер |
Примечание: По мере увеличения напряжения предел мощности уменьшается.
Когда я буду использовать трансформатор класса 2?
Эти трансформаторы используются в цепях класса 2, которые должны соответствовать требованиям ANSI / NFPA 70 или канадским электрическим нормам, часть 1, CSA C22.1, подключенных к синусоидальным источникам.НЕ используется для – источников питания, игрушечных трансформаторов, подключенного шнура или вилки, прямого подключения, для аудио-, телевизионных приборов или других специальных типов трансформаторов, подпадающих под требования для электрических устройств или приборов. Применение / конечный продукт определяет, какую категорию трансформатора можно использовать. Безопасное использование трансформаторов в значительной степени зависит от электрической системы, в которую они установлены. Исследование для оценки безопасности системы и компонентов проводится на предмет совместимости системы.
Для чего используется трансформатор класса 3?
Эти трансформаторы предназначены для использования в цепях, которые должны соответствовать ANSI / NFPA 70 и которые подключены к синусоидальным источникам. Часть системы электропроводки между стороной нагрузки источника питания класса 3 и подключенным оборудованием. Выходной сигнал трансформатора класса 3 должен находиться в диапазоне от 31 В до 100 В, если он ограничен по своей природе, или от 31 В до 150 В, если он не ограничен по своей природе. Как и цепь класса 2, он может быть установлен без кабелепровода; однако из-за более высокого напряжения, чем в цепи класса 2, NEC предъявляет дополнительные требования к безопасности.
Что такое дизайн для производства?
(DFM) – это общий инженерный принцип проектирования изделий таким образом, чтобы их было легко производить, чтобы гарантировать пригодность и функциональность.
Что такое управляющий трансформатор?
Управляющий трансформатор – это изолирующий трансформатор, предназначенный для обеспечения высокой степени вторичного регулирования при пусковом токе.
Можно ли обратно подключить трансформатор?
В идеальном мире без потерь обратное подключение трансформатора могло бы работать нормально.Однако в реальном мире есть потери, и обмотки трансформатора обычно корректируются, чтобы компенсировать ожидаемые потери. Таким образом, хотя трансформаторы могут быть подключены в обратном направлении, передаточные числа могут не дать желаемых характеристик.
Можно ли использовать однофазный трансформатор с трехфазным источником?
Три однофазных трансформатора могут быть соединены в трехфазную батарею, их первичная и вторичная обмотки соединены по схеме WYE или DELTA.
Что такое горячая точка?
Горячая точка – это самая высокая температура внутри катушки трансформатора.
Зачем мне нужен трансформатор в горшке?
Герметизация или герметизация поможет защитить трансформатор от влаги, пыли, грязи и других загрязнений.
Одна система изоляции лучше другой?
Система утепления основана на различных материалах, используемых при групповом проектировании. Это обеспечивает сопоставимую продолжительность жизни. Выбор системы утепления зависит от области применения и стоимости.
Зачем нужен трансформатор?
Трансформатор необходим для понижения или повышения напряжения источника входного сигнала.Он также может обеспечить стабильность выходного напряжения на короткие периоды времени при возникновении пусковых токов перегрузки.
Ограничивают ток управляющие трансформаторы?
Нет управляющих трансформаторов, не ограничивающих ток. Они пропускают весь ток, необходимый для нагрузки.
Будут ли управляющие трансформаторы регулировать выходное напряжение?
Управляющие трансформаторы не регулируют выходное напряжение. Изменения входного напряжения пропорционально отражаются на выходном напряжении.
Каков эффект инкапсуляции в управляющих трансформаторах?
Герметизация, или заливка, защищает катушку трансформатора от промышленных загрязнений и влаги.Это также снижает температуру трансформатора под нагрузкой и без нагрузки.
Какое влияние оказывает управляющий трансформатор на электрические помехи в линии?
Управляющий трансформатор не является компонентом регулирования мощности, однако он может уменьшить электрические шумы, скачки, скачки и переходные процессы.
Что такое код CAGE компании Wabash?
Наш код CAGE – 5GQ82 (материнская компания PowerVolt – 4SMM8).
Что такое номер ECCN Wabash?
Классификационный номер экспортного контроля (ECCN) – EAR99.
Соответствуют ли трансформаторы Wabash уровню эффективности VI?
Да. Пожалуйста, сообщите нам на этапе проектирования и составления предложения, чтобы мы могли убедиться, что выбран правильный номер детали.
Как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора
Обновлено 28 декабря 2020 г.
Автор S. Hussain Ather
Переменный ток (AC) в большинстве бытовых электроприборов может поступать только от линий электропередач, которые посылают постоянный ток ( DC) за счет использования трансформатора.Через все различные типы тока, который может протекать по цепи, это помогает иметь возможность контролировать эти электрические явления. Во всех случаях использования трансформаторов для изменения напряжения в цепях трансформаторы в значительной степени полагаются на коэффициент передачи.
Расчет коэффициента трансформации трансформатора
Коэффициент трансформации трансформатора – это деление числа витков в первичной обмотке на число витков во вторичной обмотке по уравнению
T_R = \ frac {N_P} { N_S}
Это соотношение также должно равняться напряжению первичной обмотки, деленному на напряжение вторичной обмотки, как указано как В p / В s .Первичная обмотка относится к активной катушке индуктивности, элемент схемы, который индуцирует магнитное поле в ответ на поток заряда трансформатора, а вторичная обмотка – это индуктор без питания.
Эти соотношения верны при предположении, что фазовый угол первичной обмотки равен фазовым углам вторичной обмотки по уравнению Φ P = Φ S . Этот первичный и вторичный фазовый угол описывает, как ток, который чередуется между прямым и обратным направлениями в первичной и вторичной обмотках трансформатора, синхронизируется друг с другом.
Для источников переменного напряжения, используемых с трансформаторами, форма входящего сигнала является синусоидальной, то есть формой, которую создает синусоидальная волна. Коэффициент трансформации трансформатора показывает, насколько изменяется напряжение через трансформатор, когда ток проходит от первичной обмотки ко вторичной.
Также обратите внимание, что слово «соотношение» в этой формуле относится к дроби , а не является фактическим соотношением. Доля 1/4 отличается от соотношения 1: 4. В то время как 1/4 – это одна часть целого, разделенная на четыре равные части, соотношение 1: 4 означает, что для одного чего-то есть четыре других.«Коэффициент» в соотношении витков трансформатора – это дробная часть, а не соотношение в формуле коэффициента трансформации.
Коэффициент трансформации трансформатора показывает, что относительная разница напряжения зависит от количества обмоток, намотанных вокруг первичной и вторичной частей трансформатора. Трансформатор с пятью обмотками с первичной обмоткой и 10 обмотками со вторичной обмоткой разрежет источник напряжения пополам, как указано в 5/10 или 1/2.
Повышение или понижение напряжения в результате этих катушек определяет, является ли это повышающий трансформатор или понижающий трансформатор, по формуле коэффициента трансформации.Трансформатор, который не увеличивает и не понижает напряжение, является «трансформатором полного сопротивления», который может либо измерять импеданс, сопротивление цепи току, либо просто указывать на разрывы между различными электрическими цепями.
Конструкция трансформатора
Основными компонентами трансформатора являются две катушки, первичная и вторичная, которые наматываются на железный сердечник. В ферромагнитном сердечнике или сердечнике из постоянного магнита трансформатора также используются тонкие электрически изолированные пластины, так что эти поверхности могут уменьшать сопротивление току, который проходит от первичных катушек ко вторичным катушкам трансформатора.
Конструкция трансформатора обычно рассчитана на минимальные потери энергии. Поскольку не весь магнитный поток от первичной обмотки проходит во вторичную, на практике будут некоторые потери. Трансформаторы также будут терять энергию из-за вихревых токов , локализованного электрического тока, вызванного изменениями магнитного поля в электрических цепях.
Трансформаторы получили свое название потому, что они используют эту установку намагничивающего сердечника с обмотками на двух отдельных его частях для преобразования электрической энергии в магнитную энергию посредством намагничивания сердечника из тока через первичные обмотки.
Затем магнитный сердечник индуцирует ток во вторичных обмотках, который преобразует магнитную энергию обратно в электрическую. Это означает, что трансформаторы всегда работают от входящего источника переменного напряжения, который переключается между прямым и обратным направлениями тока через равные промежутки времени.
Типы эффектов трансформатора
Помимо формулы напряжения или количества катушек, вы можете изучить трансформаторы, чтобы узнать больше о природе различных типов напряжений, электромагнитной индукции, магнитных полях, магнитном потоке и других свойствах, которые являются результатом конструкции трансформатора.
В отличие от источника напряжения, который посылает ток в одном направлении, источник переменного напряжения , передаваемый через первичную катушку, создает собственное магнитное поле. Это явление известно как взаимная индуктивность.
Напряженность магнитного поля увеличится до максимального значения, равного разнице магнитных потоков, деленной на период времени, dΦ / dt . Имейте в виду, что в этом случае Φ используется для обозначения магнитного потока, а не фазового угла.Эти силовые линии магнитного поля направлены наружу от электромагнита. Инженеры, создающие трансформаторы, также принимают во внимание потокосцепление, которое является произведением магнитного потока Φ и количества витков в проводе N , вызванных магнитным полем, передаваемым от одной катушки к другой.
Общее уравнение для магнитного потока:
\ Phi = BA \ cos {\ theta}
для площади поверхности, через которую проходит поле A в м 2 , магнитное поле B в теслах и θ как угол между перпендикулярным вектором к площади и магнитным полем.Для простого случая обмотки катушек вокруг магнита поток определяется как
\ Phi = NBA
для количества катушек N , магнитного поля B и на определенной площади A Поверхности, параллельной магниту. Однако для трансформатора магнитная связь заставляет магнитный поток в первичной обмотке равняться магнитному потоку вторичной обмотки.
Согласно закону Фарадея, вы можете рассчитать напряжение, индуцированное в первичной или вторичной обмотке трансформатора, вычислив Н x dΦ / dt .Это также объясняет, почему коэффициент трансформации напряжения одной части трансформатора относительно другой равен количеству витков одной части трансформатора относительно другой.
Если вы сравните N x dΦ / dt одной части с другой, dΦ / dt будет компенсироваться из-за того, что обе части имеют одинаковый магнитный поток. Наконец, вы можете рассчитать ампер-витки трансформатора как произведение тока на количество катушек как метод измерения силы намагничивания катушки
Практические трансформаторы
Электрораспределительные сети отправляют электроэнергию от электростанций в здания и дома .Эти линии электропередач начинаются на электростанции, где электрический генератор вырабатывает электрическую энергию из некоторого источника. Это может быть гидроэлектростанция, использующая энергию воды, или газовая турбина, которая использует сгорание для создания механической энергии из природного газа и преобразования ее в электричество. Это электричество, к сожалению, вырабатывается как постоянного напряжения , которое для большинства бытовых приборов необходимо преобразовать в переменное напряжение.
Трансформаторы делают это электричество пригодным для использования, создавая однофазные источники питания постоянного тока для домашних хозяйств и зданий из поступающего переменного напряжения переменного тока.Трансформаторы, расположенные вдоль распределительных сетей, также обеспечивают необходимое напряжение для домашней электроники и электрических систем. В распределительных сетях также используются «шины», которые разделяют распределение по нескольким направлениям рядом с автоматическими выключателями, чтобы отдельные разводки были отделены друг от друга.
Инженеры часто учитывают КПД трансформаторов, используя простое уравнение КПД:
\ eta = \ frac {P_O} {P_I}
f или выходная мощность P O и входная мощность P I .Основываясь на конструкции трансформатора, эти системы не теряют энергию из-за трения или сопротивления воздуха, потому что трансформаторы не содержат движущихся частей.
Ток намагничивания, величина тока, необходимая для намагничивания сердечника трансформатора, обычно очень мала по сравнению с током, который индуцирует первичная часть трансформатора. Эти факторы означают, что трансформаторы обычно очень эффективны с КПД 95% и выше для большинства современных конструкций.
Если бы вы подали источник переменного напряжения на первичную обмотку трансформатора, магнитный поток, индуцированный в магнитопроводе, будет продолжать индуцировать переменное напряжение во вторичной обмотке в той же фазе, что и напряжение источника.Однако магнитный поток в сердечнике остается на 90 ° ниже фазового угла напряжения источника. Это означает, что ток первичной обмотки, ток намагничивания, также отстает от источника переменного напряжения.
Уравнение трансформатора для взаимной индуктивности
В дополнение к полю, магнитному потоку и напряжению, трансформаторы иллюстрируют электромагнитные явления взаимной индуктивности, которые дают больше мощности первичным обмоткам трансформатора при подключении к источнику питания.
Это происходит как реакция первичной обмотки на увеличение нагрузки, потребляющей энергию, на вторичных обмотках.Если вы добавили нагрузку на вторичные обмотки с помощью такого метода, как увеличение сопротивления проводов, первичные обмотки отреагировали бы потреблением большего тока от источника питания, чтобы компенсировать это уменьшение. Взаимная индуктивность – это нагрузка на вторичную обмотку, которую можно использовать для расчета увеличения тока через первичные обмотки.
Если бы вы написали отдельное уравнение напряжения для первичной и вторичной обмоток, вы могли бы описать это явление взаимной индуктивности.Для первичной обмотки
V_P = I_PR_1 + L_1 \ frac {\ Delta I_P} {\ Delta t} -M \ frac {\ Delta I_S} {\ Delta t}
для тока через первичную обмотку I P , сопротивление нагрузки первичной обмотки R 1 , взаимная индуктивность M , индуктивность первичной обмотки L I , вторичная обмотка I S и изменение во времени Δt . Отрицательный знак перед взаимной индуктивностью M показывает, что ток источника сразу же испытывает падение напряжения из-за нагрузки на вторичную обмотку, но в ответ первичная обмотка увеличивает свое напряжение.
Это уравнение следует правилам написания уравнений, описывающих, как ток и напряжение различаются между элементами схемы. Для замкнутого электрического контура вы можете записать сумму напряжения на каждом компоненте как равную нулю, чтобы показать, как напряжение падает на каждом элементе в цепи.
Для первичных обмоток вы пишете это уравнение, чтобы учесть напряжение на самих первичных обмотках ( I P R 1 ), напряжение из-за наведенного тока магнитного поля. поле L 1 ΔI P / Δt и напряжение из-за влияния взаимной индуктивности вторичных обмоток M ΔI S / Δt.
Точно так же вы можете написать уравнение, которое описывает падение напряжения на вторичных обмотках как
M \ frac {\ Delta I_P} {\ Delta t} = I_SR_2 + L_2 \ frac {\ Delta I_S} {\ Delta t}
Это уравнение включает ток вторичной обмотки I S , индуктивность вторичной обмотки L 2 и сопротивление нагрузки вторичной обмотки R 2 . Сопротивление и индуктивность обозначены индексами 1 или 2 вместо P или S соответственно, поскольку резисторы и индуктивности часто нумеруются, а не обозначаются буквами.Наконец, вы можете рассчитать взаимную индуктивность катушек индуктивности напрямую как
M = \ sqrt {L_1L_2}
Основы электрических трансформаторов
Что такое электрические трансформаторы?
Электрические трансформаторы – это машины, которые передают электричество из одной цепи в другую с изменением уровня напряжения, но без изменения частоты. Сегодня они рассчитаны на использование переменного тока, а это означает, что колебания напряжения питания зависят от колебаний тока.Таким образом, увеличение тока приведет к увеличению напряжения и наоборот.
Трансформаторыпомогают повысить безопасность и эффективность энергосистем, повышая и понижая уровни напряжения по мере необходимости. Они используются в широком спектре жилых и промышленных применений, в первую очередь и, возможно, наиболее важно для распределения и регулирования мощности на большие расстояния.
Строительство электрического трансформатора
Три важных компонента электрического трансформатора – это магнитный сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка.Первичная обмотка – это часть, которая подключена к источнику электричества, откуда первоначально создается магнитный поток. Эти катушки изолированы друг от друга, и основной поток индуцируется в первичной обмотке, откуда он передается на магнитный сердечник и соединяется со вторичной обмоткой трансформатора через путь с низким сопротивлением.
Сердечник передает поток во вторичную обмотку, чтобы создать магнитную цепь, которая замыкает поток, а внутри сердечника размещается путь с низким сопротивлением, чтобы максимизировать потокосцепление.Вторичная обмотка помогает завершить движение потока, который начинается на первичной стороне, и с помощью сердечника достигает вторичной обмотки. Вторичная обмотка способна набирать импульс, потому что обе обмотки намотаны на один и тот же сердечник, и, следовательно, их магнитные поля помогают создавать движение. Во всех типах трансформаторов магнитный сердечник собирается из многослойных стальных листов, оставляя минимально необходимый воздушный зазор между ними для обеспечения непрерывности магнитного пути.
Как работают трансформаторы?
Электрический трансформатор для работы использует закон электромагнитной индукции Фарадея: «Скорость изменения магнитной индукции во времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушке».
Физическая основа трансформатора заключается во взаимной индукции между двумя цепями, которые связаны общим магнитным потоком. Обычно он имеет 2 обмотки: первичную и вторичную. Эти обмотки имеют общий магнитный сердечник, который является ламинированным, и взаимная индукция, возникающая между этими цепями, помогает передавать электричество из одной точки в другую.
В зависимости от величины связанного магнитного потока между первичной и вторичной обмотками будут разные скорости изменения магнитного потока.Чтобы обеспечить максимальную потокосцепление, то есть максимальный поток, проходящий через вторичную обмотку и связанный с ней от первичной обмотки, для обеих обмоток размещен путь с низким сопротивлением. Это приводит к повышению эффективности работы и образует сердечник трансформатора.
Приложение переменного напряжения к обмоткам в первичной обмотке создает переменный поток в сердечнике. Это связывает обе обмотки, чтобы навести ЭДС как на первичной, так и на вторичной стороне. ЭДС во вторичной обмотке вызывает ток, известный как ток нагрузки, если к вторичной части подключена нагрузка.
Таким образом электрические трансформаторы передают мощность переменного тока из одной цепи (первичной) в другую (вторичную) посредством преобразования электрической энергии из одного значения в другое, изменяя уровень напряжения, но не частоту.
Видео: Инженерное мышление
Как работает трансформатор – Принцип работы электротехники
Электрический трансформатор – КПД и потери
В электрическом трансформаторе не используются движущиеся части для передачи энергии, что означает отсутствие трения и, следовательно, потерь на ветер.Однако электрические трансформаторы страдают от незначительных потерь в меди и железе. Потери меди возникают из-за потерь тепла при циркуляции токов по медным обмоткам, что приводит к потере электроэнергии. Это самые большие потери в работе электрического трансформатора. Потери в железе вызваны запаздыванием магнитных молекул, находящихся внутри сердечника. Это отставание происходит в ответ на изменение магнитного потока, которое приводит к трению, и это трение производит тепло, которое приводит к потере мощности в сердечнике.Эти потери можно значительно уменьшить, если сердечник изготовлен из специальных стальных сплавов.
Интенсивность потерь мощности определяет эффективность электрического трансформатора и выражается в потерях мощности между первичной и вторичной обмотками. Результирующий КПД затем вычисляется как отношение выходной мощности вторичной обмотки к мощности, потребляемой первичной обмоткой. В идеале КПД электрического трансформатора составляет от 94% до 96%
Типы трансформаторов
Электрические трансформаторы можно разделить на различные категории в зависимости от их конечного использования, конструкции, поставки и назначения.
На основе проектирования- Трансформатор с сердечником Этот трансформатор имеет две горизонтальные секции с двумя вертикальными ветвями и прямоугольный сердечник с магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) размещены на центральном плече трансформатора сердечника.
- Корпус типа Трансформатор Трансформатор кожухового типа имеет двойную магнитную цепь и центральную ветвь с двумя внешними ветвями.
- Однофазный Трансформатор Однофазный трансформатор имеет только один набор обмоток.Отдельные однофазные блоки могут дать те же результаты, что и трехфазные переключатели, когда они соединены внешне.
- Трехфазный Трансформатор Трехфазный (или трехфазный) трансформатор имеет три набора первичной и вторичной обмоток, которые образуют группу из трех однофазных трансформаторов. Трехфазный трансформатор в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленности.
- Повышающий трансформатор
Этот тип определяется количеством витков провода.Таким образом, если вторичный набор имеет большее количество витков, чем первичная сторона, это означает, что напряжение будет соответствовать тому, которое образует базу повышающего трансформатора. - Понижающий трансформатор
Этот тип обычно используется для понижения уровня напряжения в сети передачи и распределения электроэнергии, и поэтому его механизм является полной противоположностью повышающего трансформатора.
- Силовой трансформатор
Обычно используется для передачи электроэнергии и имеет высокий рейтинг. - Распределение трансформатор Этот электрический трансформатор имеет сравнительно более низкую мощность и используется для распределения электроэнергии.
- Instrument трансформатор Этот электрический трансформатор подразделяется на трансформаторы тока и напряжения.
- Трансформатор тока
- Трансформатор потенциала
Эти трансформаторы используются для реле и защиты приборов одновременно.
На основе охлаждения- Самоохлаждающиеся масляные трансформаторы Этот тип обычно используется в небольших трансформаторах мощностью до 3 МВА и предназначен для самоохлаждения за счет окружающего воздушного потока.
- Масляные трансформаторы с водяным охлаждением В электрическом трансформаторе этого типа используется теплообменник для облегчения передачи тепла от масла к охлаждающей воде.
- с воздушным охлаждением (воздушное охлаждение) Трансформаторы В трансформаторах этого типа выделяемое тепло охлаждается с помощью нагнетателей и вентиляторов, которые обеспечивают циркуляцию воздуха по обмоткам и сердечнику.
Основные характеристики трансформатора
Все трансформаторы имеют общие черты, независимо от их типа:
- Частота входной и выходной мощности одинаковая
- Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции
- Первичная и вторичная обмотки не имеют электрического соединения (кроме автотрансформаторов). Передача энергии осуществляется посредством магнитного потока.
- Для передачи энергии не требуются движущиеся части, поэтому отсутствуют потери на трение или ветер, как в других электрических устройствах.
- Потери, которые происходят в трансформаторах, меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:
- Потери в меди (потеря электроэнергии из-за тепла, создаваемого циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считается самой большой потерей в трансформаторах)
- Потери в сердечнике (потери на вихревые токи и гистерезис, вызванные запаздыванием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)
Большинство трансформаторов очень эффективны, вырабатывая от 94% до 96% энергии при полной нагрузке.Трансформаторы очень большой мощности могут выдавать до 98%, особенно если они работают с постоянным напряжением и частотой.
Применение электрического трансформатора
Основные области применения электрического трансформатора:
- Повышение или понижение уровня напряжения в цепи переменного тока.
- Увеличение или уменьшение значения индуктивности или конденсатора в цепи переменного тока.
- Предотвращение прохождения постоянного тока из одной цепи в другую.
- Изоляция двух электрических цепей.
- Повышение уровня напряжения на объекте выработки электроэнергии до того, как может произойти передача и распределение.
Общие области применения электрического трансформатора включают насосные станции, железные дороги, промышленность, коммерческие предприятия, ветряные мельницы и энергоблоки.
Советы по поиску и устранению неисправностей электрического трансформатора
Использование мультиметра – лучший способ проверить и устранить неисправности в электрической цепи.
- Начните с проверки напряжения цепи, которую необходимо проверить.Этот шаг поможет вам определить тип лампочки, необходимой для сборки тестера цепей.
- Вырежьте 2 полосы из провода AWG 16 калибра , убедившись, что каждая из них имеет длину не менее 12 дюймов.
- Используйте инструмент для зачистки, чтобы удалить четверть внешнего пластика с обоих концов проводов и 1 дюйм внешнего пластика с двух других концов. Как только это будет сделано, скрутите оголенную проволоку, чтобы пряди соединялись.
- Присоедините два конца, с которых вы сняли 1/4 -го дюйма пластика, к клеммам патрона лампы.
- Вставьте лампочку в патрон и прикрепите два оставшихся конца провода к клеммам, которые вы хотите проверить.
D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная информационная служба площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния.
