Трансформатор – это трансформатор. Что такое трансформатор?

Высокочастотные импульсные трансформаторы широко используются в цепях питания современных радио- и электронных устройств (например, в блоках питания персональных компьютеров). В импульсных источниках питания сетевое напряжение переменного тока сначала выпрямляется, а затем преобразуется в высокочастотные импульсы с помощью инвертора. Система управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) позволяет стабилизировать напряжение. Затем высокочастотные импульсы подаются на импульсный трансформатор, на выходе которого после выпрямления и фильтрации образуется стабильное постоянное напряжение.

Трансформатор

трансформатор (латынь transformo – трансформация) – это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока (ГОСТ 16110-82).

Трансформатор выполняет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в широком спектре применений – энергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных обмоток (катушек) из провода или ленты, охваченных общим магнитным потоком, обычно намотанным на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнитомягкого материала.

Регулируя количество витков на обмотке, можно увеличить или уменьшить напряжение на токоприемнике со вторичной обмотки.

Назначение трансформаторов

Различные типы трансформаторов используются практически во всех энергосистемах для электрооборудования и для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток при относительно низком напряжении – В. 220, 380, 660В. Трансформаторы повышают напряжение до значений порядка тысячи киловольтПомимо снижения потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния, они способны значительно уменьшить площадь поперечного сечения линий электропередачи.

Гигантский трансформатор

Ток проходит через понижающий трансформатор непосредственно перед тем, как он достигнет нагрузки (например, обычной бытовой розетки). Таким образом, мы получаем привычное для нас напряжение. 220 Вольт.

Наиболее распространенными типами трансформаторов являются силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов, силовые трансформаторы используются в различных электронных устройствах:

  • импульсные трансформаторы;
  • силовые трансформаторы;
  • Трансформаторы тока.

С помощью пикового трансформатора синусоидальное напряжение преобразуется в импульсное. Импульсы меняют полярность с каждым полуциклом.

Режимы работы

Характеристики трансформаторов зависят от условий эксплуатации, при этом ключевую роль играет сопротивление нагрузки. Основные режимы работы следующие:

режимы работы

  1. Без нагрузки. Выходы вторичной цепи разомкнуты, а сопротивление нагрузки установлено на бесконечность. Измерив ток намагничивания, протекающий в первичной обмотке, можно рассчитать КПД трансформатора. Этот режим используется для расчета коэффициента трансформации и потерь в сердечнике;
  2. Под нагрузкой (во время работы). Вторичная цепь нагружена определенным сопротивлением. Параметры протекающего через него тока напрямую зависят от соотношения витков катушки.
  3. Возникает короткое замыкание. Концы вторичной обмотки закорочены, а сопротивление нагрузки равно нулю. Этот режим информирует о потерях, возникающих в результате нагрева обмоток, которые на профессиональном языке называются “потери в меди”.

Информация о поведении трансформатора в различных режимах работы получается путем экспериментов с эквивалентными схемами.

Конструкция трансформатора предполагает наличие одной или нескольких катушек (ленточных или проволочных) под одним магнитным потоком, намотанных на сердечник из ферромагнитного материала.

Режимы работы

Холостой ход

Этот режим работы достигается путем размыкания вторичной цепи, после чего электрический ток во вторичной цепи перестает протекать. Первичная обмотка проводит ток холостого хода, составляющей которого является ток намагничивания.

Когда вторичный ток равен нулю, электродвижущая сила индукции в первичной обмотке полностью компенсирует напряжение питания, так что когда ток нагрузки исчезает, ток, протекающий через первичную обмотку, соответствует по величине току намагничивания.

Функциональное назначение трансформаторов холостого хода заключается в определении их важнейших параметров:

  • ЭФФЕКТИВНОСТЬ;
  • индекс трансформации;
  • Потери в магнитной цепи.

Загруженный режим работы

Этот режим работы характеризуется работой устройства при подаче напряжения на первичные входы и подключении нагрузки ко вторичной стороне. Ток нагрузки протекает через “вторичку”, а общий ток нагрузки и ток холостого хода – через первичку. Этот режим работы считается доминирующим режимом работы устройства.

На вопрос о том, как работает трансформатор в первичном режиме, отвечает основной закон индукции ЭДС. Принцип работы следующий: прикладывание нагрузки к вторичной обмотке создает магнитный поток во вторичном контуре, который создает ток нагрузки в сердечнике. Он направлен в противоположную сторону от тока, генерируемого первичной обмоткой. В первичной цепи не соблюдается равенство электродвижущей силы поставщика электроэнергии и индукции, первичная обмотка увеличивает электрический ток до тех пор, пока магнитный поток не вернется к своему первоначальному значению.

Короткое замыкание

Устройство переходит в этот режим при замыкании вторичной цепи. Короткое замыкание – это особый тип нагрузки, и единственной используемой нагрузкой является вторичное сопротивление.

Принцип работы трансформатора в режиме короткого замыкания заключается в следующем: к первичной обмотке прикладывается небольшое переменное напряжение, а выводы вторичной обмотки закорачиваются. Входное напряжение устанавливается таким образом, чтобы ток короткого замыкания соответствовал номинальному току устройства. Напряжение определяет потери энергии из-за нагрева обмоток и активного сопротивления.

Так обстоит дело с измерительными приборами.

Учитывая разнообразие устройств и типов трансформаторов, можно с уверенностью утверждать, что в настоящее время они являются незаменимыми устройствами, используемыми практически везде, благодаря которым обеспечивается стабильность и достигаются необходимые потребителям значения напряжения, как в гражданских, так и в промышленных сетях.

Различают устройства с сухим воздушным охлаждением в открытом, защищенном и закрытом исполнении и устройства с принудительным воздушным охлаждением.

ТИПЫ И ВИДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы – довольно распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. В зависимости от конструкции и назначения они делятся на:

Они имеют одну обмотку с несколькими кранами. Переключаясь между этими выводами, можно получить различные значения напряжения. К недостаткам относится отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.

Они предназначены для обработки импульсного сигнала небольшой длительности (около десяти микросекунд). В этом случае форма импульса искажается как можно меньше. Обычно используется в схемах обработки видеосигналов.

Конструкция данного устройства не предусматривает электрического соединения между первичной и вторичной цепями, т.е. обеспечивает гальваническую развязку между входной и выходной цепями. Он используется для повышения электробезопасности и обычно имеет коэффициент трансформации, равный единице.

Он используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами, такими как тиристоры. Он преобразует синусоидальное переменное напряжение в импульсы пик-пик.

Различают устройства с сухим воздушным охлаждением в открытом, защищенном и закрытом исполнении и устройства с воздушным охлаждением с принудительной циркуляцией воздуха.

Устройства жидкостного охлаждения могут использовать различные типы жидкости для передачи тепла. Наиболее распространенным является масло, но в некоторых моделях в качестве теплоносителя используется вода или диэлектрическая жидкость.

Кроме того, предлагаются трансформаторы с комбинированным жидкостно-воздушным охлаждением. В этом случае каждый метод охлаждения может быть с естественной или принудительной циркуляцией.

Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной, то это повышающий трансформатор.

Типы трансформаторов

Существует несколько типов трансформаторов, в зависимости от их применения и характеристик. Например, силовые трансформаторы используются в бытовых и промышленных электрических сетях; их основное назначение – понижение сетевого напряжения до общепринятого 220 В. Если трансформатор предназначен для регулирования тока, его называют трансформатором тока, а если устройство регулирует напряжение, то это трансформатор напряжения. В обычных сетях используются однофазные трансформаторы, в трехпроводных сетях (фаза, нейтраль и земля) необходим трехфазный трансформатор. Бытовой трансформатор 220 В предназначен для защиты бытовых приборов от перепадов напряжения.

Типы трансформаторов

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной сети и сети электропитания, чтобы снизить напряжение в сети до значения, необходимого для сварки. Масляный трансформатор предназначен для использования в сетях с напряжением выше 6000 В. Трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток, чана и крышки с рукавами. Магнитопровод состоит из двух изолированных друг от друга листов электротехнической стали, а обмотки обычно изготавливаются из алюминиевой или медной проволоки. Напряжение регулируется с помощью крана, соединенного с переключателем. Существует два типа РПН: РПН во время работы (регулирование во время работы) и РПН после отключения трансформатора от внешней сети (РПН без возбуждения или РПН с возбуждением). Второй тип регулирования напряжения является более распространенным.

Говоря о типах трансформаторов, важно упомянуть электронный трансформатор. Электронный трансформатор – это специализированный источник питания, который используется для преобразования 220 В в 12 (24) В при высокой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного трансформатора при тех же параметрах нагрузки.

Читайте далее:
Сохранить статью?