Трансформатор простыми словами: устройство, принцип работы, виды

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Преобразование трехфазной системы напряжения может быть достигнуто с помощью трех однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишен этих недостатков, так как его обмотки расположены на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. КВА его использование – лучший вариант. Читать про лазерные станки, резаки с ЧПУ и граверы можно на сайте интернет-магазина MC laser.

Как работает трансформатор

Трансформатор работает по взаимной индукции. Во-первых, давайте посмотрим, что такое индукция.

Что такое индукция

Если через провод пропускается электрический ток, создается магнитное поле.

Магнитное поле является неотъемлемой частью электрического. А электрическая энергия хранится в магнитном поле.

В постоянных магнитах наличие магнитного поля объясняется направлением «доменов в одном направлении». Каждый атом имеет собственное небольшое магнитное поле. У постоянных магнитов эти небольшие магнитные поля направлены в одном направлении. Вот почему постоянный магнит имеет такое сильное магнитное поле.

И другие материалы могут быть намагничены, например, направить магнитные поля в одном направлении. Это создаст искусственно созданный магнит.

Кстати, у ремонтников очень популярен магнит, который намагничивает и размагничивает отвертки. Такими отвертками удобно пользоваться, так как винтики и шурупы останутся на отвертке и не выпадут при неосторожном движении.

А индуктивность – это способность материала создавать магнитное поле, когда электрический ток течет через этот материал.

Чем больше материал может создавать магнитное поле, тем больше его индуктивность.

Магнитное поле можно увеличить, создав катушку.

Просто возьмите нить и оберните ею рамку. И магнитные поля катушек складываются.

Это индуктор.

Провод в индукторе должен быть изолирован. Потому что, если хотя бы один виток замкнуть накоротко, магнитное поле будет неравномерным. Между витками произойдет короткое замыкание, в результате чего магнитное поле потеряет однородность.

Если подать на катушку постоянный ток, магнитное поле также будет постоянным. Это не изменится. Что делать, если вы отключите катушку от источника? Тогда наступит явление самоиндукции. По мере уменьшения тока не остается ничего, что могло бы поддерживать магнитное поле. И так вся энергия, которая была в магнитном поле, превращается в электрическую.

Изменение магнитного поля создает электрическое поле.

Увеличение индуктивности сердечником

Как увеличить индуктивность? Только по количеству витков и диаметру провода? На индуктивность также влияет окружающая среда. Воздух – не лучший материал для хранения или передачи магнитных полей. Обладает низкой магнитной проницаемостью. Кроме того, это значение изменяется при изменении плотности и температуры воздуха. Поэтому для увеличения индуктивности используются ферромагнетики. К ним относятся железо, никель, кобальт и др.

Если сделать из таких материалов сердечник в центре катушки, можно увеличить индуктивность катушки.

Ферромагнетики используются для изготовления сердечников (магнитных цепей). В основном они используют электротехническую сталь, специально изготовленную для этих целей.

Кстати, теперь индуктивность сердечника регулировать намного проще. Просто плавно переместите сердечник внутри катушки, и индуктивность изменится плавно. Это удобнее, чем сдвигать кривые друг от друга.

Взаимоиндукция и принцип передачи тока

Поскольку в одной катушке можно накапливать энергию из-за магнитного поля, можно передавать эту энергию другой катушке.

Допустим, есть две одинаковые катушки индуктивности. Один запитан, другой нет.

Когда питание подключено, первая катушка будет иметь магнитное поле. А если поднести вторую катушку ближе к первой, во второй катушке наведется ЭДС из-за магнитного поля первой.

Но ЭДС второй катушки долго не протянет. Если к первой катушке приложить постоянное напряжение, магнитное поле также будет постоянным.

А электрический ток возникает только в переменном магнитном поле. Следовательно, ток во второй катушке исчезнет сразу же, как только стабилизируется магнитное поле.

Если мы изменим полярность на первой катушке, ее магнитное поле изменится. Это означает, что он изменится и во второй катушке. Это снова вызывает ток во второй катушке, но ненадолго.

Для непрерывной передачи тока от первой катушки ко второй требуется источник переменного тока. Переменный ток создает переменное магнитное поле. А переменное магнитное поле, пронизывающее проводник, создает в нем переменный индуцированный ток.

И поэтому, если на первую катушку подать переменное напряжение, также возникнет переменное магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует электромагнитное поле во второй катушке, и ток будет во второй катушке.

Это явление называется взаимной индукцией. Когда из-за индуктивности ток из одной части цепи может передаваться в другую с помощью электромагнитного поля.

Многие путают электромагнитную индукцию и взаимную индукцию. Но это разные явления, хотя принцип действия во многом схож.

Кроме переменного тока, можно также использовать импульсный ток, при котором больше и меньше местами не меняются. Главное, соблюдать правило: сила тока должна менять свое значение. И тогда будет переменное магнитное поле.

Кстати, при работе балластов и ламп издаваемый ими гул – это звук катушек или их сердечников. Это связано с индукцией. Магнитное поле из-за разного направления катушек частично смещает катушки и ядра, поэтому появляется один и тот же звук. Это касается и электродвигателей. Поэтому такие детали залиты смолой или компаундом, чтобы уменьшить производимый звук.

Устройство трансформатора

Что, если бы катушки были другими? Таким образом, вы можете преобразовывать напряжение из одного значения в другое. Так работает трансформатор. Трансформатор преобразует напряжение первичной обмотки в напряжение разной величины на вторичной обмотке.

Трансформатор работает только с переменным током, импульсным или любым другим, значение которого со временем меняется.

Трансформатор преобразует ток и напряжение, но не позволяет увеличить мощность. Напротив, из-за нагрева он поглощает некоторую мощность. И, несмотря на это, его КПД может достигать 99%.

Коэффициент трансформации

Трансформеры имеют понятие трансформационных отношений. Это соотношение его входных и выходных характеристик (отношение количества витков первичной обмотки к вторичной).

Например, при уменьшении трансформатора с 220 В до 12 В его коэффициент больше единицы, то есть K <1. А если вниз, наоборот, K> 1. Коэффициент разделения равен 1.

От чего зависит мощность трансформатора

При расчете учитываются следующие параметры:

• Размеры магнитопровода (сердечника);
• Количество кругов;
• Сечение провода;
• Количество обмоток;
• Частота работы.

И все эти значения меняются в зависимости от проектной мощности и требуемых параметров.

Типы классических трансформаторов

Классические трансформаторы по типу магнитопровода и расположению катушек делятся на три основных типа:

Броня часто состоит из E (или W, как многие ее называют) пластин, которые изолированы друг от друга краской. В этом типе катушки заключены в сердечник, как и под якорь. Поэтому их так и называют.

И сердечник тоже может быть лентой, но положение витков от этого не меняется.

Однако с точки зрения эффективности преобразования мощности это не лучший вариант. Магнитный поток неоднороден. А бронированный трансформатор более уязвим для помех и помех извне. Но с другой стороны, у этого типа есть неоспоримое преимущество. Катушка наматывается довольно просто и сборка магнитопровода не составляет труда.

Такие трансформаторы часто используются в малогабаритной бытовой технике. Например, они часто встречаются в мощных компьютерных колонках.

Стержни различаются особенностями расположения катушек и конструкцией магнитопровода. Этот тип трансформатора еще называют U-образным, это связано с тем, что конструктивно сердечник такого трансформатора представляет собой ленту и собирается из узкой полосы электротехнической стали. А для установки катушек в сердечник он состоит из двух фигур в форме буквы П.

После установки двух катушек на первую часть сердечника вторая часть замыкает его при окончательной сборке.

Этот тип является противоположностью бронетранспортера. Такой трансформатор имеет обмотки снаружи, а у бронированного наоборот – изнутри.

Тороидальные трансформаторы являются наиболее эффективными и сложными в производстве. Сложности изготовления заключаются в том, что сердечник имеет форму тора. Он замкнут и легко размещает катушки как в сердечнике, так и в стержневом и якорном.

Утюг трансформатора можно разделить на две полукруглые части (как у П-образного трансформатора), но намотать обмотку нельзя. Он не будет таким плотным и однородным.

Поэтому витки наматываются прямо на сердечник. А это намного дольше и такой процесс сложнее автоматизировать. В результате цена на такой трансформатор будет выше.

Режимы работы трансформаторов

Есть три основных режима:
1. Режим ожидания. Первичная обмотка подключена к сети, а вторичная обмотка не подключена к нагрузке.

2. Способы загрузки. Это способ работы. Первичная обмотка преобразует сетевое напряжение, а вторичная принимает его и подает на нагрузку.

3. Режим короткого замыкания. Короткое замыкание вторичной обмотки. Это аварийный режим для большинства трансформаторов. В такой ситуации он может быстро перегреться и выйти из строя.

Все режимы и их критические параметры также зависят от типа трансформатора. Например, для трансформатора тока режим холостого хода аварийный.

Импульсные трансформаторы

Импульсные трансформаторы имеют другой тип действия. Они преобразуют напряжение в высокие частоты с помощью схемы управления. Конечно, из-за этого схема работы усложняется, но это позволяет накапливать большое количество энергии в катушках. Большим преимуществом перед традиционными трансформаторами является его компактность. Если классический трансформатор мощностью 100 Вт имеет большие размеры, импульсный трансформатор будет в десять раз меньше.

Одним из недостатков импульсных блоков питания является наличие импульсных помех. Но даже эти помехи можно сгладить. Поэтому все блоки питания компьютеров, ноутбуков и зарядных устройств часто изготавливаются на импульсных трансформаторах.

Импульсные трансформаторы также питают лампы подсветки в мониторах, которые освещают матрицу. Это касается TFT-мониторов.

Отличия импульсных трансформаторов от классических

Можно выделить несколько отличий тезиса:

• Частота работы;
• Основной состав;
• Габаритные размеры;
• Схема работы;
• Цена.

К тому же, как правило, импульсные трансформаторы имеют больше обмоток, чем классические.

Почему сердечник не делают сплошным

Сердечники (магнитопроводы) изготовлены из железных пластин, так как во время работы возникают вихревые токи. Их еще называют вихревыми токами. Эти токи возникают из-за индукции обмоток в сердечнике. В результате сердечник может перегреться и даже расплавить катушки.

Поэтому у низкочастотных трансформаторов сердечники состоят из изолированных друг от друга пластин.

Листы можно покрасить или заизолировать бумагой. Это уменьшает короткое замыкание в пластинах.

Можно ли сделать сердечник твердым? Да, ты можешь. А в импульсных трансформаторах сердечники сделаны из ферромагнитной пыли, в которой частицы изолированы друг от друга. Его называют железным сердечником. Но это возможно только на высоких частотах, на которых работает импульсный трансформатор.

Конструктивная особенность

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитопровод, собранный из трех ферромагнитных стержней.

Первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения расположены на стержнях. Для соединения фаз первичных обмоток используются схемы «треугольник» или «звезда». Аналогичным образом подключаются и вторичные обмотки.

Первичная обмотка запитана электричеством от электросети, а нагрузка подключена ко вторичной.

Электричество передается за счет электромагнитной индукции.

Основная функция магнитопровода – обеспечение магнитной связи между обмотками. Магнитопровод состоит из тонких стальных пластин (лист электротехнической стали). Для уменьшения потерь стальные листы изолированы друг от друга оксидной пленкой или специальной краской.

Трансформатор силовой трехфазный со смолой ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)

Трансформатор силовой трехфазный ТС и ТСЗ

Дискретный высоковольтный трансформатор-стабилизатор ВДТ-СН

Обмотки магнитопровода погружены в резервуар с трансформаторным маслом. Он работает одновременно как изолятор и охлаждающая среда. Такие трансформаторы называются масляными трансформаторами. Трехфазный трансформатор, в котором в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называется сухим. Недостаток маслонаполненных трансформаторов – повышенная опасность возгорания.

Расшифровка основных параметров

Разнообразие конструкции и широкий диапазон параметров трансформаторов привели к необходимости их маркировки по специальному стандарту. Без технического описания характеристики устройства можно определить по информации, напечатанной на его поверхности и выраженной в буквенно-цифровом коде.

Маркировка силового трансформатора содержит 4 блока.

Расшифруем первые три блока:

Расшифровка маркировки: 1,2,3 блока

1. За автотрансформаторами стоит первая буква «А». При его отсутствии буквы «Т» и «О» соответствуют трехфазным и однофазным трансформаторам.
2. Наличие буквы «П» дополнительно сообщает об устройствах с разделенной обмоткой.
3. Третья буква означает охлаждение, системе естественного масляного охлаждения присвоена буква «М». Естественное воздушное охлаждение обозначается буквой «С», масляное охлаждение с принудительным воздушным охлаждением обозначается буквой «D», с принудительной циркуляцией масла – «С». Комбинация «DC» указывает на наличие принудительной циркуляции масла с одновременным вдуванием воздуха.
4. Трехобмоточные преобразователи маркируются буквой «Т.
5. Последний знак характеризует характеристики трансформатора:

• «N» – устройство РПН (регулирование напряжения под нагрузкой);
• вакуум – переключение без возбуждения;
• «Г» – молниезащитный.

Классификация установок

Разделение оборудования на классы зависит от различных параметров.

Это можно сделать:

1. Деловое свидание, встреча;
2. Способ установки;
3. Количество ступеней;
4. Тип утеплителя;
5. Номинальное напряжение.

По характеристикам использования устройства бывают:

• Измерение;
• Защитный;
• Средний.

Кроме того, первые делятся на трансформаторы тока и напряжения.

Давайте посмотрим на видео, принцип работы и виды трансформаторов:

Что касается установки, то такое оборудование можно размещать не только в помещении, но и на улице. Поэтому по этому параметру различают устройства следующих типов:

1. На открытом воздухе;
2. В помещении;
3. Стационарный;
4. Портативный.

Изоляция обмоток трансформатора может быть сухой, масляно-бумажной или композитной. Есть различия в количестве ступеней. В зависимости от этого параметра устройства делятся на:

• Одноступенчатый;
• Водопад.

Еще одной отличительной особенностью различных моделей может быть номинальное напряжение. По своему значению трансформаторы делятся на низковольтные и высоковольтные.

Кроме того, силовые устройства можно подключать к однофазным или трехфазным электрическим сетям.

Трансформаторы высокого напряжения часто охлаждаются маслом. Устройства этой серии отличаются высоким КПД и хорошими показателями защиты от перегрева. Они требуют минимального обслуживания во время эксплуатации.

По конструкции силовые трансформаторы делятся на имеющие следующие типы вводов:

• С превосходной изоляцией фарфорового покрытия;
• С масляным барьером;
• С пергаментной бумагой;
• С полимером.
• Втулка конденсатора;

Характеристики и расчет трансформатора

Обычно основные параметры устройства указываются в технической документации, входящей в его упаковку. Для трансформаторов это:

• Мощность и напряжение (номинальное);
• Максимальный ток обмотки;
• Габаритные размеры;
• Масса.

Давайте подробнее рассмотрим, что они означают. Номинальная мощность устройства рассчитывается и указывается производителем. Выражается в киловольт-амперах.

Номинальное напряжение складывается из первичного, для которого предусмотрена соответствующая обмотка, и вторичного, измеренного на клеммах. Значение этого параметра может быть изменено до 5% в сторону уменьшения или увеличения. Определить это можно, выполнив упрощенный расчет силового трансформатора.

Посмотрим видео, сделаем правильный расчет:

Номинальная мощность и сила тока устройства должны соответствовать действующим ГОСТам. Сегодня выпускаются сухие модели, в которых этот показатель может иметь следующее значение:

• 160;
• 250;
• 400;
• 630 кВА.

Мощность устройства обычно указывается в паспорте устройства, и, зная ее, можно рассчитать значение номинального тока. Для этого используется следующая формула:

I = S√3U, где S и U – номинальная мощность и напряжение.

В зависимости от того, для какой из обмоток рассчитывается текущее значение, значения, включенные в формулу, также изменятся. Расчет мощности силового трансформатора на нагрузку лучше доверить специалистам. Это позволит избежать неприятных моментов при эксплуатации.

Кроме того, номинальные напряжения считаются значением линейной величины в условиях холостого хода на обеих обмотках. Токи рассчитываются от мощности устройства. При выборе оборудования следует учитывать, что расчет силового тороидального трансформатора будет незначительно отличаться от приведенного выше. Вы можете найти информацию об этой проблеме в сети.

Особенности монтажа и эксплуатации

Большинство моделей электрооборудования тяжелые. Поэтому к месту установки их доставляют спецтранспортом. Кроме того, доставка оборудования осуществляется в собранном виде и полностью готовым к розжигу.

Посмотрим видео, запуск и диагностику оборудования:

Монтаж устройства осуществляется на заранее подготовленный фундамент или в специальном помещении. Чтобы при установке устройства подушки безопасности не образовывались под крышкой бачка сбоку, раскройте стальные пластины под роликами. Их толщина должна быть такой, чтобы получить увеличение на 1% вдоль узкой стороны и на 1,5% вдоль широкой стороны трансформатора. Длина проставок от 150 мм. Если вес устройства не превышает 2 тонны, то его устанавливают прямо на фундамент. В этом случае его корпус необходимо подключить к сети заземления.

Однако следует помнить, что перед установкой устройство проходит испытания в лабораторных условиях. В процессе проведения этих работ измеряется коэффициент трансформации и проверяется качество соединений. Также проверяют прибор повышенным напряжением изоляции, проверяют податливость трансформаторного масла.

После доставки на объект устройство подвергается внешнему осмотру. При этом обращено внимание на отсутствие протечек масла, посторонних шумов при работе. Состояние контактных втулок и соединений проверяется на объекте путем нагрева.

После запуска трансформатора необходимо периодически контролировать температуру. Измерения производятся стеклянными термометрами. Они погружены в специальный рукав, расположенный на крышке устройства. Температура здесь не должна превышать 95 ° C.

Чтобы избежать аварийных ситуаций в работе трансформатора, необходимо регулярно измерять нагрузки. Это поможет определить дисбаланс фаз, приводящий к искажению напряжения. Осмотр оборудования без выключения должен производиться каждые полгода. Но в зависимости от состояния устройства время может отличаться.

Классификации

Трансформаторы классифицируются по ряду параметров, таких как:

• Деловое свидание, встреча. Они используются: для изменения напряжения, измерения тока, защиты электрических цепей, в качестве лабораторных и промежуточных устройств.
• Способ установки. В зависимости от положения и мобильности трансформатор может быть: фиксированным, переносным, внутренним, внешним, опорным, сборным.
• Количество ступеней. Устройства делятся на одноступенчатые и каскадные.
• Номинальное напряжение. Бывают низкое и высокое напряжение.
• Изоляция обмоток. Чаще всего используется масло-бумага, сухая, составная.

Кроме того, преобразовательные устройства бывают разных типов, каждое из которых имеет свою систему классификации.

Силовой

Самый популярный – силовой трансформатор. Устройства с прямым преобразованием переменного напряжения, рассчитанные на большую мощность, востребованы в различных отраслях электроэнергетики. Используются на линиях электропередачи напряжением 35–1150 кВ, в городских электрических сетях напряжением 6 и 10 кВ, при обеспечении конечных потребителей напряжением 220/380 В. С помощью устройств осуществляется электроснабжение поставляется для всех типов электроустановок и устройств в диапазоне от долей до сотен тысяч вольт.

Силовой трансформатор

Измерительные

Трансформаторы тока (ТТ) снижают ток до требуемых значений. Схема их работы отличается последовательным включением первичной обмотки и нагрузки. При этом вторичная обмотка, находящаяся в состоянии, близком к короткому замыканию, используется для подключения измерительных приборов, исполнительных устройств и индикаторов. С помощью ТА осуществляется гальваническая развязка, что позволяет отбрасывать шунты при измерениях.

ТТ высокого напряжения (слева) и ТТ низкого напряжения (справа)

С помощью трансформаторов напряжения (ТН) так же, как ТТ только напряжения. Помимо преобразования входных параметров, электрооборудование и его отдельные элементы защищены от высокого напряжения.

Телевизор высокого напряжения (слева) и телевизор низкого напряжения (справа)

Импульсный

Если необходимо преобразовать сигналы импульсного характера, то используются импульсные трансформаторы (ИТ). Изменяя амплитуду и полярность импульсов, устройства сохраняют их длительность и практически не меняют форму.

Автотрансформатор

В автотрансформаторах обмотки образуют цепь и взаимодействуют посредством электромагнитной и электрической связи. В отличие от преобразователей других типов, устройства могут содержать только 3 выхода, что позволяет работать с разными напряжениями. Устройства отличаются высоким КПД, что особенно актуально при небольшой разнице входного и выходного напряжения.

Однофазный (слева) и трехфазный (справа)

Без гальванической развязки представители этого типа увеличивают риск поражения нагрузкой высоким напряжением. Надежное заземление и низкий коэффициент трансформации – обязательные условия для работы устройств. Недостаток компенсируется меньшим расходом материалов при изготовлении, компактностью и массой, стоимостью.

Разделительный

Для развязывающих трансформаторов взаимодействие между обмотками исключено. Устройства повышают безопасность электрооборудования с поврежденной изоляцией.

Изолирующий трансформатор

Согласующий

Согласующие трансформаторы используются для выравнивания сопротивлений между ступенями электронных схем. Сохраняя форму волны, они действуют как гальваническая развязка.

Пик-трансформатор

С помощью пикового трансформатора синусоидальное напряжение преобразуется в импульсное. В этом случае импульсы меняют полярность с каждым полупериодом.

Сдвоенный дроссель

Особенностью двойного пускателя является идентичность обмоток. Взаимная индукция катушек делает его более эффективным, чем стандартные дроссели. Устройства используются в качестве входных фильтров в источниках питания, аудио и цифровой технике.

Двойной стартер

Сварочный

Помимо вышеперечисленного, существует понятие сварочных трансформаторов. Специализированные устройства для сварочных работ снижают напряжение домашней сети за счет увеличения силы тока, измеряемой тысячами ампер. Последнее регулируется путем разделения обмоток на секторы, что отражается на индуктивном сопротивлении.

Сварочный трансформатор

Область применения

В комплект электростанций входят силовые трансформаторы. Электростанции используют атомную энергию, органическое, твердое или жидкое топливо, работают на газе или используют силу потока воды, но преобразователи выходных индикаторов подстанции необходимы для нормальной работы линий электропередач, потребления и производства.

Установки устанавливаются в сетях промышленных предприятий, сельских предприятий, оборонных комплексов, месторождений нефти и газа. Непосредственное назначение силового трансформатора – понижение и повышение силы напряжения и тока – используется для эксплуатации транспорта, жилищного строительства, коммерческой инфраструктуры, объектов электросетевого хозяйства.

Индукция

Чтобы понять, как работает силовой трансформатор, необходимо понять концепцию индукции. Именно на нем основана львиная доля современной электроники. Суть этого явления в том, что при прохождении через проводник ток создает переменное электрическое поле. Движение электронов, в свою очередь, порождает переменное магнитное поле, которое при попадании в другой проводник создает переменное электрическое поле.

То есть, если вы поместите два проводника рядом друг с другом, и один из них подключен к источнику тока, а другой не подключен, электричество будет течь в оба проводника. Кроме того, во втором проводнике направление тока будет противоположным направлению тока в исходной версии.

Свойство индукции используется довольно часто: в усилителях, передатчиках и, конечно же, в школьных экспериментах.

Основные характеристики

Холостой ход используется, когда вторичная цепь трансформатора разомкнута, нет напряжения. По первичной обмотке протекает ток, происходит реактивное намагничивание. С помощью режима холостого хода определяется КПД, коэффициент трансформации и потери в сердечнике.

Работа под нагрузкой означает подключение источника питания к первичной цепи, где протекает общий рабочий ток и ток холостого хода. Нагрузка подключается к вторичной обмотке трансформатора. Это обычный режим.

Фаза короткого замыкания возникает, когда сопротивление вторичной обмотки является единственной нагрузкой. В этом режиме определяются тепловые потери змеевика в цепи. Параметры трансформаторов учитываются в системе замены устройства установкой сопротивления.

Отношение потребляемой и отданной мощности определяет КПД трансформатора.

Область применения

Приборы заземлены нейтральным проводом. Одновременное соприкосновение цепи фазы и нуля потребителем тока приводит к замыканию цепи и травмам. Подключение через разделительный трансформатор позволяет обезопасить человека, так как вторичная обмотка не контактирует с землей.

Импульсные агрегаты используются при передаче прямоугольных импульсов и преобразовании коротких сигналов под нагрузкой. На выходе полярность и амплитуда тока меняются, но напряжение остается прежним.

Измерительное оборудование постоянного тока представляет собой магнитный усилитель. Направленное движение электронов малой мощности помогает изменять переменное напряжение. Выпрямитель обеспечивает постоянную энергию и зависит от значений поступающей электроэнергии.

Силовые агрегаты широко используются в генераторах малых габаритов, мощность, показатели в дизельных двигателях имеют средние значения. Трансформаторы устанавливаются последовательно с нагрузкой, устройство подключается к источнику от первичной обмотки, вторичная цепь обеспечивает преобразованную энергию. Выходной ток прямо пропорционален нагрузке. Если генератор трехфазный, используется устройство с 3 магнитными стержнями.

Инвертирующие блоки имеют транзисторы одинаковой проводимости и усиливают только часть выходного сигнала. Для полного преобразования напряжения на оба транзистора подается импульс.

Соответствующее оборудование используется для подключения к электронным устройствам с высоким входным и выходным импедансом нагрузки с низкими электрическими диапазонами. Блоки полезны в высокочастотных линиях, где разница в размерах приводит к потерям энергии.

Типы трансформаторов

Номинальный ток в первичной и вторичной цепях определяет классификацию трансформаторов. У распространенных типов показатель находится в пределах 1-5 А.

В сепараторе не предусмотрено соединение двух спиралей. В оборудовании предусмотрена гальваническая развязка, т.е передача импульсов бесконтактным способом. Без него ток, протекающий между цепями, ограничивается только сопротивлением, которое не учитывается из-за малого значения.

Согласующий трансформатор имеет разные импедансы, чтобы минимизировать искажение формы выходного сигнала. Служит для организации гальванической развязки.

Прежде чем узнать, какие бывают силовые трансформаторы, отмечают, что они производятся для работы с сетями большой мощности. Устройства переменного тока изменяют показания энергии в приемных сооружениях и работают в местах с высокой эффективностью и скоростью изменения электроэнергии.

Вращающийся трансформатор не следует путать с вращающимся оборудованием, машиной, которая преобразует угол поворота в напряжение цепи, где эффективность зависит от скорости. Устройство передает электрический импульс движущимся частям оборудования, например, головке видеомагнитофона. Двойной сердечник с отдельными обмотками, одна из которых проходит вокруг другой.

В масляном блоке для охлаждения катушек используется специальное трансформаторное масло. Имеют магнитопровод замкнутого типа. В отличие от воздушных типов, они могут взаимодействовать с сетями большой мощности.

Сварочные трансформаторы для оптимизации работы оборудования, снижения напряжения и генерации тока высокой частоты. Это связано с изменением индуктивного сопротивления или показаний холостого хода. Ступенчатое регулирование осуществляется расположением электрической обмотки на проводниках.

Как устроен и как работает трансформатор

Трансформаторы – так называется огромная «семья», в которую входят однофазные, трехфазные, понижающие, повышающие, измерительные и многие другие типы трансформаторов. Их основная цель – преобразовать одно или несколько напряжений переменного тока в другое на основе электромагнитной индукции постоянной частоты.

Итак, вкратце, как работает простейший однофазный трансформатор. Он состоит из трех основных элементов: первичной и вторичной обмоток и магнитопровода, объединяющего их в единое целое, на которое они, так сказать, нанизаны. Источник подключается исключительно к первичной обмотке, а вторичная снимает и передает уже измененное напряжение потребителю.

Принцип работы трансформатора

Первичная обмотка, подключенная к сети, создает переменное электромагнитное поле в магнитной цепи и формирует магнитный поток, который начинает циркулировать между обмотками, вызывая в них электродвижущую силу (ЭДС). Его величина зависит от количества витков в обмотках. Например, чтобы снизить напряжение, необходимо, чтобы в первичной обмотке было больше витков, чем во вторичной. Вот как работают понижающие и повышающие трансформаторы.

Важной конструктивной особенностью трансформатора является то, что магнитопровод имеет стальную конструкцию, а обмотки, обычно в виде цилиндра, изолированы от него, не соединены напрямую между собой и имеют собственную маркировку.

Схемы и группы соединения обмоток

В трехфазных трансформаторах необходимо соединить первичные обмотки между фазами и вторичными.

Возможны три схемы подключения:

• звезда;
• треугольник;
• зигзаг.

При соединении обмоток звездой линейное напряжение – между началом фаз – будет в 1,73 раза больше, чем фазное напряжение (между началом и концом фазы). Когда обмотки трансформатора соединены треугольником, фазное и межфазное напряжения будут одинаковыми.

обмотки выгоднее соединять высоковольтной звездой и треугольником при значительных токах. Зигзагообразное соединение обмоток позволяет сгладить асимметрию токов намагничивания. Но недостатком такого способа подключения является повышенный расход оберточного материала.

Сфера использования

Эти трансформаторы в основном используются в промышленности. Практически все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в схемах, где должны быть предусмотрены мощные нагрузки. Это могут быть станки с ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются так:

Первичные обмотки обозначены прописными буквами, а вторичные обмотки – строчными.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов началось в 1876 году великим русским ученым П. Н. Яблоковым. Его продукт не имел закрытого ядра; появился позже – в 1884 году. А с появлением устройства ученые активно заинтересовались переменным током.

Например, еще в 1889 г. М.О. Доливо-Добровольский (русский инженер-электрик) предложил трехфазную систему переменного тока. Он построил первый трехфазный асинхронный двигатель и трансформатор. Два года спустя была представлена ​​трехфазная высоковольтная линия протяженностью 175 км, где электричество успешно увеличивалось и уменьшалось.

Вскоре появились масляные агрегаты, так как масло оказалось не только хорошим изолятором, но и отличной охлаждающей средой.

Трансформаторы напряжения

Это, пожалуй, самый большой тип трансформаторов в семействе. Вкратце, их основная функция – сделать энергию, производимую на заводах, доступной для потребления различными устройствами. Для этого существует система передачи энергии, состоящая из трансформаторных подстанций и повышающих и понижающих линий электропередачи.

Изначально вырабатываемая станцией электроэнергия подается на трансформаторную подстанцию ​​(например, от 12 до 500 кВ). Это необходимо для компенсации неизбежных потерь электроэнергии при передаче на большие расстояния.

Следующая ступень – это понижающая подстанция, с которой электроэнергия по низковольтной линии поступает на понижающий трансформатор, а затем на потребителя в виде напряжения 220 В.

Но на этом работа трансформаторов не заканчивается. Большинство бытовой техники вокруг нас – компьютеры, телевизоры, принтеры, стиральные машины, холодильники, микроволновые печи, DVD-диски и даже энергосберегающие лампочки – имеют понижающие трансформаторы. Пример одиночного «карманного» трансформатора – зарядное устройство для мобильного телефона (смартфона).

Из-за огромного разнообразия современных электронных устройств и функций, которые они выполняют, существует множество различных типов трансформаторов. Это не полный список: силовые, импульсные, сварочные, изоляционные, согласующие, вращающиеся, трехфазные, пиковые, токовые, тороидальные, линейные и бронированные трансформаторы.

Какие они, трансформаторы будущего

Производство трансформаторов считается очень консервативным. Однако ему также приходится бороться с революционными изменениями в области электротехники, где нанотехнологии становятся все более популярными. Как и многие другие устройства, они постепенно становятся умнее».

Трансформаторы SF6

Идет активный поиск новых строительных материалов – изоляционных и магнитных, способных обеспечить большую надежность трансформаторного оборудования. Одним из направлений может стать использование аморфных материалов, что значительно повысит его пожарную безопасность и надежность.

Появятся взрывобезопасные и пожаробезопасные трансформаторы, в которых хлорбифенилы, используемые для пропитки электроизоляционных материалов, будут заменены нетоксичными и экологически чистыми жидкими диэлектриками.

Трансформаторы SF6

Примером этого являются силовые трансформаторы с газовой изоляцией, в которых функцию хладагента выполняет негорючий газ SF6, гексафторид серы, а не трансформаторное масло, которое далеко не безопасно.

Вопрос времени – создание «умных» электрических сетей, оснащенных твердотельными полупроводниковыми трансформаторами с электронным управлением, с помощью которых можно будет регулировать напряжение в соответствии с потребностями потребителей, в частности, подключать возобновляемые источники и промышленные источники питания в домашнюю сеть или наоборот, чтобы отключать ненужные, когда они не нужны.

Еще одно перспективное направление – низкотемпературные сверхпроводящие трансформаторы. Работа над их созданием началась в 1960-х годах. Основная проблема, с которой сталкиваются ученые, – это огромные размеры криогенных систем, необходимых для производства жидкого гелия. Все изменилось в 1986 году, когда были открыты высокотемпературные сверхпроводящие материалы. Благодаря им появилась возможность отказаться от громоздких кулеров.

Трансформатор с полупроводниковым преобразователем

Сверхпроводящие трансформаторы обладают уникальным качеством: при высокой плотности тока потери в них минимальны, но при достижении током критических значений сопротивление от нулевого уровня значительно увеличивается.