Принцип работы трансформатора — конструкция, назначение и устройство однофазного, силового

Всем хорошо известно для чего нужен трансформатор и в общих чертах его определение. Но мало кто вдавался в подробности без должного внимания и веской на то причины. Человек не связанный с профессией электрика плохо разбирается в устройстве преобразователя напряжения. Электроника сложна. Рассмотрим актуальную тему подробнее.

Содержание

Что такое трансформатор?

Данное техническое устройство в сети поддерживает временной параметр циклически изменяющегося электрического тока. Электричество предварительно модифицируется до подачи по линии электропередач.

Изначально повышенное напряжение должно пройти силовые преобразователи и только после этого понижается в конце для поступления в наши дома. Электромагнитная индукция, открытая физиком М. Фарадеем является основой работы трансформатора. Это событие знаменовалось еще в XIX веке, в 1831 г. В силу того, что он рассматривал постоянный ток, то не смог детально объяснить свое открытие. Не было дано это и после в 1848 г., хоть и был открыт прообраз этого преобразователя напряжения.

Но выданный патент на устройство в 1876 г. считается открытием первого трансформатора. Уже после доказательства преимуществ трансформации тока интерес к трансформаторам возрос, это положило фундамент к изготовлению современных технических устройств. Таких какими они есть сейчас. В нашей жизнедеятельности они применимы очень часто.

Общее устройство и принцип работы

Магнитное поле имеет важное значение в работе преобразователя напряжения.

Он имеет от одной до нескольких катушек под воздействием магнитного поля. Сердечник обматывается катушками. Конструкция состоит основания, специального стержня (его чаще всего называют сердечник), изоляционной системы, а также дополнительные части. Обмотки бывают двух видов. Первая обмотка получает ток, а вторая его снижает. Их именуют первичная и вторичная.

Модели с низкой частотой характеризуются ферримагнитными сердечниками. Они улучшают обратный контакт в обмотках. Листовыми материалами набирают специальные стрежни. На них кладут обмотки. Запоздалый системный ответ из-за нелинейной индуктивности. Этот эффект снимается с применением технологии шихтованных шунтов. Вид сердечник напоминает буквы «ш».

По обмотке проходит ток, она называется первичной, создавая синусоидальное поле во вторичной катушке. Впоследствии магнитное поле поступает в шунт. Далее происходит индицирование ЭДС. Зависит от количества витков, от частоты тока.

Трансформатор выполняет важную роль. Функциональная важность данного электротехнического устройства:

  1. Подключение тока второй цепи называют режимом нагрузки;
  2. Циркуляцией при отсутствии тока по первичной обмотке именуют состоянием холодного хода;
  3. Сохранение всей мощности в цепях — короткозамкнутым режимом.

Главные моменты работы устройства:

  1. Магнитное поле преобразуя механическую энергию в электрическую во время перемещения в обмотку, к которой подключена нагрузка;
  2. Далее он формируется в специальном стержне за счет переменной частоты на вводы обмотки, подключенной к источнику питания;
  3. Заканчивается на приемнике обмотки, к которой подключается нагрузка.

Технические характеристики

Электротехнические устройства имеют свои характеристики. Выделим основные:

  1. Показывает разницу входящего напряжения от выходящего (коэффициент трансформации);
  2. Указывает эффективность преобразования энергии (коэффициент полезного действия);
  3. Выбор мощности в зависимости от значения нагрузки на специальный стержень, зависимость тока от напряжения и витков.

Виды трансформаторов

Рассмотрим их основные виды:

  1. Броневой тип, отличающийся своей дешевизной используется при малых мощностях трансформаторов;
  2. Стержневой тип, имеет обмотки на двух стрежнях, что усложняет конструкцию преобразователя; тороидальный тип сердечника, использующий магнитные сердечки кольцевой формы, делая конструкцию более удачной.

Силовые

Имеют большую мощность. Необходимы понижения или повышения электроэнергии с последующей ее передачей:

  1. Автотрансформаторы. Создают электрическую цепь прямым соединением между собой. Имеют выводы для подключения нагрузки. Обмотки имеют электрическую связь. К плюсам относят хороший КПД, а к негативным составляющим – не изолированность цепей между собой.
  2. Тока. Первичная обмотка подключается к электросети последовательно. При изменении нагрузки (однофазной) контролируется первичная цепь. А в измерительных цепях необходима вторичная катушка. Главным остается снять напряжение в автоматике.
  3. Напряжения. Применяется для изоляции логических цепей защиты приборов измерения от достаточно высокого напряжения.
  4. Импульсные. Цель использования в изменении импульсных сигналов с сохранением формы.
  5. Сварочные. При поддержании допустимого напряжения в сети, дуговым разрядом сварочного аппарата плавится металл при помощи мощного тока.
  6. Разделительные. Не имеют электрической связи между обмотками. Они применимы с целью улучшить надежность электросетей.
  7. Согласующие. Почти не искажают формы сигналов, не имея электрического контакта передают энергию между электрическими цепями.
  8. Воздушные и масляные. Для изменения сетевого напряжения применимы устройства с воздушным охлаждением. Вторые — при нагреве обмоток с угрозой разрушения электрической изоляции.
  9. Сдвоенный дроссель. Создают встречный индуктивный фильтр благодаря катушкам одинаковой мощности.
  10. Вращающиеся. Обеспечивают высокую точность, преобразуют угол поворота ротора в напряжение.

Режимы работы

В зависимости от погодных условий, напряжения в обмотках, нагрузки и климата в целом применяют различные виды электрических устройств.

Холостой ход (ХХ)

Размыкание вторичной сети и последующее прекращение электротока.

Индукция полностью компенсирует напряжение в обмотке, к которой подключается нагрузка, при отсутствии тока во вторичной обмотке.

Важными функциональными характеристиками являются:

  1. Потери в шунте;
  2. Показатели трансформирования;
  3. Коэффициент полезного действия (КПД).

Режим нагрузки

Напряжение подается на входы подключения первичной цепи, а на вторичную, когда подключена нагрузка.

Электрическое устройство работает по закону ЭДС по принципу:

  1. Магнитный поток образует в специальном стержне электроток образуясь во вторичной цепи, получаем нагрузку ко вторичной обмотке.
  2. Направлен магнитный поток в противоположную сторону его течения, создается оно первичной обмоткой;
  3. До того как магнитный поток вернется в прежнее состояние, электроток увеличивается в первичной обмотке;
  4. Не соблюдается равенство взаимоотношений электродвижущих сил и индукции.

Короткое замыкание (КЗ)

Происходит при особом типе нагрузки вторичной цепи (кратковременном замыкании). Это режим, когда вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко.

Принцип работы в данном режиме:

  • К первичной обмотке поступает малое количество переменного напряжения, выводы вторичной обмотки соединяются непродолжительно;
  • Добиться того чтобы величина замыкающего тока была равна величине номинального электротока трансформатора за счет установки напряжения;
  • Энергетические потери определяются величиной напряжения.

Обозначение на схемах

На электрических схемах трансформаторы можно рассмотреть наглядно, обмотки разделены шунтом в виде линий изображаются символически, если преобразователь трехфазный, то обмотки начинаются со стороны сердечника.

Области применения

Трансформаторы необходимы для повышения или понижения напряжения подаваемых на первичную обмотку. Однако стоит отметить, что их также задействуют в блоках питания радиоэлектронных аппаратов. Достоинством их является одновременная выдача напряжений для разных узлов.

В современном мире роль трансформаторов очень важна. Они дают стабильность, уверенность и достижение в получении нужных значений напряжения. Пока нет им альтернативы.

Сложно представить жизнь без электричества. Оно участвует во всех сферах жизнедеятельности. И для обогрева, и для освещения, и машинный механизм используют электрический ток. А чтобы преобразовать ток и напряжение подходящее для нас и необходимы электрические устройства под названием трансформаторы.

Фото и схемы работы трансформатора

 

Автор статьи:
Добавить комментарий