Трансформатором называется статический аппарат, имеющий две (иногда более) обмотки, связанные переменным магнитным полем, служащий для трансформации переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, при неизменной частоте. Число трансформаций от станции до потребителя обычно велико, и поэтому на 1 квт мощности генераторов, установленных на станции, приходится 4— 5 ква установленной мощности трансформаторов. Суммарные потери электроэнергии в трансформаторах составляют значительную долю потерь всей энергосистемы. Поэтому необходимо, чтобы трансформатор имел очень высокий к.п.д. В современных мощных трансформаторах к.п.д доходит до 0,995 при номинальной мощности. Изобретателем трансформатора был выдающийся конструктор и ученый П. Н. Яблочков (1847 -1894). Рис. 9-1. Однофазный трансформатор. 1 — магнитопровод; 2 — обмотка высшего напряжения; 3 — обмотка низшего напряжения; 4—путь полезного потока; 5 — путь потоков рассеяния первичной обмотки; 6 — путь потоков рассеяния вторичной обмотки. Работа трансформатора основана на использовании явления взаимоиндукции. Трансформатор (рис. 9-1) имеет обычно две магнитно-связанные обмотки 2—2 и 3—3 с разными числами витков, помещенные для усиления магнитной связи на стальном, замкнутом магнитопроводе — сердечнике 1. Сердечник для уменьшения потерь энергии от вихревых токов набирается из стальных листов толщиной 0,5—0,35 мм, а при повышенной частоте тока — из более тонких листов (0,2—0,1 мм). Листы, перед сборкой, покрываются с двух сторон лаком для изоляции друг от друга. Трансформаторная сталь содержит 4—5% кремния, при этом сильно уменьшаются потери от гистерезиса и вихревых токов. Те части сердечника, на которых располагаются обмотки, называются стержнями, а части, замыкающие их, называются ярмом. Внутреннее пространство между стержнем и ярмом служит для размещения обмоток и называется окном. Сборка сердечника производится «внахлестку». На рис. 9-2 показаны два слоя листов, которые накладываются друг на друга при сборке сердечника трансформатора. При такой сборке достигается минимальный воздушный зазор в стыках. Рис. 9-2. Расположение листов стали однофазного трансформатора при сборке. Листы предварительное стягиваются изолированными болтами в пакеты сначала так, чтобы на стержни можно было надеть изготовленные обмотки (рис.9-3), а затем окончательно, чтобы после установки обмоток, замкнуть магнитопровод. Сечение стержней, получаемое при этом, показано на рис. 9-4 — квадратное при малой мощности, или крестовидное, приближающееся к кругу, при средней и большой мощности трансформаторов. Обмотки трансформатора представляют собой катушки разных конструкций. Различают обмотку низшего напряжения (НН), рассчитанную на низшее напряжение трансформатора, которая помещается ближе к стержню, и обмотку высшего напряжения (ВН), рассчитанную на высшее напряжение и помещаемую поверх обмотки (НН), концентрически с ней. На рис. 9-1 обмотки ВН и НН показаны сдвинутыми друг относительно друга для упрощений рисунка. В однофазных трансформаторах (рис. 9-1) каждая обмотка делится пополам и помещается на двух стержнях. Обе половины обмотки НН и обмотки ВН соединяются так, чтобы э. д. с. половин обмоток складывались. Рис. 9-3. Сборка сердечника трансформатора. 1 — стержень магнитопровода; 2 — обмотки. Начала и концы обмоток трансформаторов обозначаются буквами латинского алфавита. Начала обмоток обозначают Л, В, С и a, b, с, а концы — X, Y, Z и х, y, z. Заглавные буквы приняты для обмотки высшего напряжения, а строчные — для обмотки низшего напряжения (рис. 9-1). Та обмотка, к которой энергия подводится, называется первичной, а та, от которой энергия отдается потребителю, называется вторичной. Энергия передается с первичной обмотки на вторичную при помощи магнитного потока, связывающего обмотки. Если напряжение вторичной обмотки меньше, чем первичной, то трансформатор называется понижающим; в обратном случае он будет повышающим. Рис. 9-4. Сечение сердечников трансформаторов. Таким образом, трансформатор, показанный на рис. 9—1 — понижающий. Однако если к обмотке ах подать энергию при номинальном для этой обмотки напряжении, а к обмотке АХ подключить потребителя, то трансформатор будет повышающим. Трансформатор с сердечником рассмотренного выше типа называется стержневым. Однако существуют трансформаторы броневого типа (рис. 9-5), у которых магнитопровод разветвлен и охватывает обмотки как бы броней. Pис 9.5 Броневой трансформатор. Обмотки ВН и НН таких трансформаторов изготовляются в виде плоских катушек, размещающихся на одном и том же стержне. Трансформаторы броневого типа применяются, например, в радиотехнических устройствах. Номинальной мощностью трансформатора называется мощность его вторичной обмотки, обозначенная на щитке трансформатора и выраженная в вольт-амперах или киловольт-амперах. Статья на тему Однофазный трансформатор znaesh-kak.com Размещено на http://www.allbest.ru/ Лабораторная работа №1 Тема: «Исследование однофазного трансформатора.» Цель: Научиться определять параметры трансформатора в различных режимах его работы. Оборудование: 1. Стенд СИПЭМ (трансформатор, сопротивление 1000 Ом на стенде, амперметры и вольтметры). 2. Ваттметры — 2 шт. ХОД РАБОТЫ. 1. Построение схем. В опыте холостого хода нагрузка была отключена. В опыте короткого замыкания цепь первичной обмотки была включена на выход ЛАТРа, а нагрузка была соединена накоротко. 2. Таблицы измерений. Для опыта холостого хода: Измерения Вычисления U1ном, В I0, А Р10, Вт U20, В Z0, Ом Х0, Ом R0, Ом L, Гн сos ф0 К i0, % P0, Вт 220 0.05 5 180 4400 4299.9 0.0005 1.4 1 0.(81) 100 11 Формулы расчётов: Z0 = U0/I0 R0 = P0/(I0)2 X0 = Sqrt((Z0)2 – R0) L = X0/2fп K = U20/U10 cos ф0 = R0/Z0 i0 = (I0/I1ном)*100 P0 = U1ном*I0*Cos ф0 Для опыта короткого замыкания: № п/п Измерения Вычисления U1кз, В I1кз, А I2кз, А Р1кз, Вт Zкз, Ом Хкз, Ом Rкз, Ом uкз, % сos фкз Р`кз, Вт u`кз, % 1 24 0.38 0.5 4 63.15 27.7 56.75 10.(90) 0.43 4.8 12.98 Формулы расчётов: u0 = (Uкз/Uном)*100 cos фкз = P1кз/I1кз*U1кз Zкз = U1кз/I1кз Rкз = P1кз/(I1кз)2 Xкз = Sqrt((Zкз)2 – Rкз) В следующих двух формулах будет использоваться следующая конструкция: 1 + а(О2 - О1), где a — температурный коэффициент расширения металла, равный 0.04, а О2 - О1 — разность рабочей температуры трансформатора (75ос) и температуры в аудитории(25ос). Так как все значения известны, то 1 + а(О2 - О1) = 1.2 Р`кз = 1.2*Р1кз u`кз = (Sqrt((1.2*U1кз)2 – U1кз*(1 - сos фкз))/U1ном)*100 Характеристики построены не будут, так как был проведён лишь один опыт, соответственно график является точкой. Для опыта с нагрузкой. № п/п Измерения Вычисления U1, В I1, А Р1, Вт U2, В I2, А Р2, Вт Рпотерь, Вт сos ф2 1 220 0.17 15 173 0.17 11 14 0.37 2 220 0.22 20 170 0.24 16 16 0.39 3 220 0.3 27 164 0.35 23 23 0.4 4 220 0.36 32 160 0.42 27 27 0.4 5 220 0.41 36 159 0.5 31 31 0.39 Формулы расчётов: cos ф2 = P2/I2*U2 Pпотерь = U2*I2*сos ф2 Таблица значений графика для внешней характеристики: B сos ф2 = 1 сos ф2 = 0.8(инд.) сos ф2 = 0.8(ёмк) dt U, % U2, В dt U, % U2, В dt U, % U2, В 0.34 1.69 177 3.34 174 -3.34 186 0.48 2.25 175.95 4.71 172.5 -4.71 188.49 0.7 3.28 174 6.88 167 -6.88 192 0.84 3.92 173 8.25 165 -8.25 194 1 4.68 172.56 9.83 162.8 -9.83 197.7 Формулы расчётов: B = 2*I2 U2 = U20*(1 - 0.01*dt U) dt U = B*u`кз*(0.43*сos ф2 – 0.9*sin ф2) Таблица параметров для построения зависимости КПД трансформатора от нагрузки: B 0.34 0.48 0.7 0.84 1 n сos ф2 = 1 0.69 0.74 0.78 0.79 0.8 сos ф2 = 0.8 0.64 0.7 0.74 0.75 0.76 Формулы расчётов: n = 1 - (Р0 – B2*Ркз)/(B*Sном*сos ф2 + Р0 + B2*Ркз) B` = Sqrt(Рном/Р1кз) = 1.2 3. Построения графиков характеристик. А — внешняя характеристика. Б — характеристика зависимости КПД трансформатора от нагрузки. трансформатор нагрузка обмотка замыкание 4. Анализ характеристик. Внешняя характеристика показывает величину колебаний — как положительных, так и отрицательных, в зависимости от изменения нагрузки во вторичной цепи. Индуктивный характер снижает напряжение, а ёмкостной — повышает. Активная — снижает, однако производная графика её не так мала, как у индуктивной. Из графика зависимости КПД трансформатора от нагрузки следует, что КПД трансформатора повышается с устремлением нагрузки к такому значению, что электрические потери в трансформаторе становятся равными магнитным потерям и достигает максимального значения при их равенстве. 5. Выводы по работе. Я овладел навыками измерения параметров трансформатора в его трёх режимах, подтвердил теоретические познания практическими, а также построил два графика: внешней характеристики и зависимости КПД от нагрузки. 6. Ответы на вопросы: А) Устройство и принцип действия трансформатора. Трансформатор — это электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одной частоты, в таковой другой частоты с такой же частотой. Он состоит из >=2 обмоток, расположенных на стержнях, соединёнными ярмом — это есть магнитопровод. Для описания принципа действия я буду использовать однофазный двухобмоточный трансформатор. Первичная обмотка, подключённая к источнику напряжения u1, создаёт ток i1, который создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф0, что пересекает витки первичной и вторичной обмотки, создавая в них е1 и е2. Под действием е2 во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z, наводится i2, с таким же направлением, как и у е2. Б) Что такое коэффициент трансформации и как определить его опытным путём? Коэффициент трансформации, опытным путём, определяется как частное напряжений второй и первой обмоток. В) Почему мощность х.х. определяют как магнитные потери, а мощность к.з. — за электрические? В режиме короткого замыкания отсутствует основной магнитный поток — а соответственно магнитные потери ничтожны, следовательно можно определить электрические потери. В режиме холостого хода основной магнитный поток создаётся только МДС первичной обмотки, соответственно можно успешно определить чистые магнитные потери. Г) Почему при опыте к.з. ток в первичной обмотке достигает номинального значения, хотя напряжение в несколько раз меньше номинального? Суть режима короткого замыкания такова, что замкнутая накоротко обмотка имеет сопротивление, стремящееся к нулю; соответственно и ток стремится к бесконечности — исходит из закона Ома. К счастью, технические ограничения конструкции трансформатора устанавливают предел тока короткого замыкания. Д) Почему при нагрузке B > B` КПД трансформатора уменьшается? Неравенство электрических и магнитных потерь начинает состояться тогда. Е) Что определяется по значению напряжения к.з., когда учитывается? Его процент от номинального напряжения — данный показатель позволяет судить об исправности трансформатора. Ё) Зачем полученные значения опыта к.з. приводят к рабочей температуре? Известно, что в режиме короткого замыкания ток имеет динамическое действие, т.е. трансформатор может взорваться, обмотки вылететь, а люди умереть. Соответственное действие протекает при соответственных электрических параметрах. А при рабочей температуре эти параметры выше. Производится предварительный расчёт, позволяющий предсказать протекание таких процессов при определённых значениях. Размещено на Allbest.ru studfiles.net Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт. Такие лампочки с цоколем под обыкновенный электропатрон продаются в магазинах электротоваров.Если вы найдете лампочку на другую мощнось, например на 40 ватт, нет ничего страшного — подойдет и она. Просто трансформатор будет выполнен с запасом по мощности. Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60 ватт Где:Р_2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт;U_2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт;I_2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке. КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8.КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь: Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт. Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода. Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле: S = 1,2 · √P_1. Где: S — площадь в квадратных сантиметрах,P_1 — мощность первичной сети в ваттах. S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см². По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле: w = 50/S В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв. w = 50/10,4 = 4,8 витка на 1 вольт. Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках. Число витков в первичной обмотке на 220 вольт: W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка. Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт: W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков, округляем до 173 витка. В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков. Величина тока в первичной обмотке трансформатора: I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера. Ток во вторичной обмотке трансформатора: I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера. Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² . При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I . Для первичной обмотки диаметр провода будет: d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм. Диаметр провода для вторичной обмотки: d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм. ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА, то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле: s = 0,8 · d². где: d — диаметр провода. Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм. Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм. равна: s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм². Округлим до 1,0 мм². Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм². Например, это два провода диаметром по 0,8 мм. и площадью по 0,5 мм². Или два провода: - первый диаметром 1,0 мм. и площадью сечения 0,79 мм²,— второй диаметром 0,5 мм. и площадью сечения 0,196 мм².что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм². Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются. Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов. domasniyelektromaster.ru рансформатором (в самом общем значении этого слова) называется специальное электротехническое устройство, посредством которого входное переменное напряжение определённой величины преобразовывается в напряжение, отличающееся от входного по амплитуде, но имеющее равную с ним частоту. Простейшим примером такого изделия является многообмоточный трансформатор, имеющий одну первичную и одну или несколько вторичных обмоток и относящийся к категории так называемых однофазных устройств. Этим он отличается от трёхфазных электротехнических изделий, имеющих по три самостоятельных входных и выходных обмотки и использующихся обычно в промышленных силовых электрических сетях. В зависимости от своих конструктивных особенностей, эти изделия могут иметь следующие исполнения: В первом типе изделия обе катушки (как первичная, так и вторичная) располагаются на отдельных стержнях, концы которых объединены в замкнутую конструкцию при помощи специальных накладок, называемых ярмами. Два стержня и два ярма образуют при этом сплошное кольцо (сердечник), в котором и формируется при работе изделия замкнутый магнитный поток, объединяющий обе обмотки трансформатора. В трансформаторах броневого типа обе обмотки (каждая из которых набрана из ряда плоских катушек) размещаются на сердечнике, образованном двумя стержневыми частями пары сплошных колец, изготавливаемых из специального электротехнического материала. При этом кольца такого сердечника полностью закрывают катушки, как бы пряча их целиком в броню – чем и объясняется название этого типа конструкции. Наборы первичных и вторичных обмоток однофазного трансформатора могут выполняться в самых различных видах и сочетаниях; при этом его рабочий режим чаще всего реализуется при помощи самой обычной цилиндрической обмотки. Известные модели однофазных трансформаторов невысокой мощности по своему назначению делятся на следующие классы: Измерительные трансформаторы напряжения используются обычно для подключения различных регистрирующих приборов к высоковольтным цепям с целью измерения электрических характеристик действующего в них сигнала (силы тока, напряжения, мощности и т.п.). Испытательные трансформаторы необходимы для получения высоких напряжений, применяемых в ходе испытаний изоляции электротехнического оборудования и изделий. Модели специального назначения используются в электронных устройствах связи, а также в системах автоматики и телемеханики. Такие устройства позволяют получать заданные напряжения или же выступают в качестве согласующих и разделительных элементов электрических цепей.Бытовые трансформаторы служат для подключения устройств, эксплуатируемых в домашних условиях (осветительного и сигнального оборудования, специальной аппаратуры и т.п.), а также для работы в качестве стабилизаторов. Однофазные трансформаторы большой мощности (силовые) служат для преобразования электроэнергии трехфазного тока в питающие напряжения для различных установок производственного назначения. Однофазный трансформатор способен работать в одном из следующих режимов: Режим холостого хода – это такое состояние трансформатора, когда его вторичная обмотка не подключена к нагрузке, т.е. когда её нагрузочная цепь разомкнута. При этом потребляемый трансформатором ток минимален и представляет собой ток холостого хода. Образовавшийся при этом в первичной цепи магнитный поток также называется полем холостого хода. В этом режиме энергия от сети практически не потребляется. Режим работы с нагрузкой является основным для любого изделия этого типа и реализуется путём подключения к его вторичной обмотке нагрузочных цепей. В режиме короткого замыкания (КЗ) сопротивление вторичной цепи устройства близко к нулю. При этом ток во вторичной цепи (как и магнитное поле в ней) будут иметь максимальную величину. Магнитное поле в первичной обмотке резко уменьшится, а её индуктивное сопротивление становится при этом минимальным. При таком режиме ток в первичной обмотке резко возрастает (ток короткого замыкания), что представляет серьёзную угрозу для работоспособности трансформатора. Для того чтобы защитить преобразующее устройство от перегрузок, возникающих из-за КЗ, необходимо использовать специальные предохранители, устанавливаемые в его первичной или вторичной цепях. Так называемый коэффициент полезного действия или кпд трансформаторов свидетельствует об эффективности преобразования напряжения и учитывает величину потерь, которые неизбежны из-за расхода мощности на нагрев сердечника вихревыми токами, например, и т.п. proelectrika.com Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в военных и промышленных объектах и технике, где для решения задач электроснабжения необходимы однофазные трансформаторы. Технический результат состоит в обеспечении минимальных потерь в трансформаторе в процессе преобразования одного переменного по значению напряжения в другое и повышении к.п.д. на 10-15%. Это достигается путем использования магнитопровода со скругленными по радиусу его окна ярмами; использованием во вторичной цепи вместо одной обмотки, рассчитанной на какое-то напряжение (ток), трех обмоток, связанных определенной зависимостью по их индуктивностям; введением в схему вторичных обмоток фазосдвигающей цепочки. Магнитопровод со скругленными по радиусу его окна ярмами несмотря на удлинение средней линии повышает к.п.д. трансформатора. Введением дополнительных двух обмоток во вторичную цепь вместо одной и фазосдвигающей цепочки стабилизируется магнитная индукция в функции напряженности магнитного поля - независимо от значения нагрузки - и тем самым обеспечивается противофазность токов в первичной и вторичных обмотках. 2 ил.
Изобретение относится к области трансформаторостроения, и может быть использовано в различных электротехнических системах, связанных с преобразованием одной системы переменного тока (напряжения) в другую. Трансформаторы (однофазные, трехфазные) по сути своей работы в первичных обмотках преобразуют электрическую энергию в магнитную, а во вторичных обмотках - магнитную энергию в электрическую, т.е. вторичные обмотки выступают в роли источников ЭДС для последующих нагрузок. Основными недостатками существующих трансформаторов (Тр), работающих как на активную, так и на другие виды нагрузок, являются: 1. Большие потери на холостом ходу, когда нагрузки от вторичных обмоток отключены и задействованы только первичные цепи. 2. Нелинейность коэффициента трансформации, как по току, так и по напряжению с изменением значений нагрузок. Вследствие чего их коэффициент полезного действия (к.п.д.) при изменении нагрузок также меняется. Цель предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы повысить к.п.д. существующих однофазных трансформаторов. Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является - линейный трансформатор (патент на полезную модель №56064 от 15 мая 2006 г.). Патент принадлежит автору. Им же, с участием аспирантов, проведена соответствующая доработка, испытана на реальных образцах Тр и получены хорошие результаты. В связи с чем авторы претендуют на получение патента на изобретение. На фиг.1 изображена электрическая схема однофазного трансформатора. Она включает в себя: - Магнитопровод (МП), изображенный на фиг.2, выполненный в виде двух ярм (1, 3), которые изготовлены в форме двух полудуг скругленных по радиусу окна магнитопровода, и двух стержней (2, 4), на которых размещаются первичная и вторичные обмотки Тр; - Первичную обмотку с индуктивностью L и три вторичные обмотки (L1, L2, L3), причем две вторичные обмотки (L1; L3) - совершенно одинаковые по техническим характеристикам - выполняют роль обмоток отрицательной обратной связи (OOC), а третья (L2) - назовем ее рабочей обмоткой - должна иметь число витков, равную сумме числу витков обмоток обратной связи, или удвоенному произведению числа витков одной обмотки обратной связи; - Фазосдвигающую цепь (ФСЦ), состоящую из двух диодов, включенных между собой встречно (VD1, VD2) и двух конденсаторов емкостью C1=C2=C; - Активную нагрузку RH. Предполагаемая схема трансформатора отличается от прототипа: Во-первых, она максимально упрощена, что стало возможным благодаря получению в теоретическом плане оптимальных соотношений между индуктивностями вторичных обмоток и емкостями конденсаторов. В частности, доказано и экспериментально подтверждено, что при L1=L3, L2≥L1=L3 и резонансной настройке по первой гармонике, т.е. 2L2C=1/ω2, где ω - угловая частота изменения напряжения (тока) в электроцепи, потери электрической энергии в Тр на холостом ходу уменьшаются более, чем в два раза. Во-вторых, магнитопровод в Тр выполнен со скругленными ярмами в форме полудуг, который в отличие от магнитопровода прямоугольной формы позволяет уменьшить потери в стали - из-за взаимодействия магнитных потоков в углах стыковки на 2-5%. Электрические связи элементов, входящих в Тр, показаны на фиг.1. Обмотки OOC включены встречно, одни их выводы соединены между собой, образуя общий зажим, другие электрически связаны между свободными зажимами двух последовательно соединенных конденсаторов и диодами, имеющими противоположное (по полярности) включение. Противоположные выводы диодов объединены в единый зажим, связанный электрически с одним из выводов рабочей обмотки, второй вывод этой же обмотки связан со средней точкой конденсаторов. Активная нагрузка своими зажимами подключается к средним точкам конденсаторов и обмоток OOC. Принцип работы предлагаемой схемы трансформатора состоит в следующем: При отсутствии нагрузки, т.е. Rн=∞. Поскольку обмотки OOC (L1; L3), включены встречно, то их влияние на рабочую обмотку (L2) взаимно компенсируется. Они (L1; L3) обеспечивают параллельное подключение обоих конденсаторов (C1, C2) для зарядки от рабочей обмотки (L2). При нарастании по амплитуде напряжения (тока) в рабочей обмотке (L2) будет накапливаться энергия магнитного поля, а конденсаторы (C1, C2) будут заряжаться до максимального амплитудного значения напряжения - согласно полярности, указанного на фиг.1 - по цепям: Конденсатор C1 через диод VD1 непосредственно от +L2 к -L2; Конденсатор C2 от +L2 через диод VD1 обмотки OOC ((L1→L3) к -L2. При уменьшении тока по амплитуде в обмотке L2 - в классических электрических цепях запасенная энергия магнитного поля в катушке индуктивности должна расходоваться на воспрепятствование уменьшения этого тока в цепи - в рассматриваемом случае намагниченность магнитопровода будет поддерживаться за счет разрядки конденсаторов по цепям: Конденсатор C2 через диод VD2 непосредственно на обмотку L2; Конденсатор C1 от +L2 через обмотки L1→L3 дальше по схеме разрядки конденсатора C2. В последующем процессы будут повторяться. Следует заметить, что в течении одного периода изменения напряжения на рабочей обмотке (L2) обмотки OOC меняются ролями. Они выполняют как бы роль маятника в механических часах, т.е. стабилизируют максимальную магнитную насыщенность в магнитопроводе. Вследствие чего, ток холостого хода в Тр будет минимальным. При подключении активной нагрузки (Rн≠∞, см. фиг.1), магнитная насыщенность магнитопровода уменьшиться, соответственно ток в первичной обмотке возрастет. Причиной этому является смещение рабочей точки на кривой магнитной индукции в новое положение. При этом обмотки OOC (L1, L3), как и на холостом ходу Тр, будут выполнять ту же роль по стабилизации рабочей точки; противофазность токов в первичной и во вторичных обмотках сохраниться. Потери электрической энергии при передачи ее от первичной обмотки ко вторичной будут минимальными. Экспериментальные исследования, которые были проведены на накальных Тр типа ТН (ТН 29÷ТН 61), имеющих по 4÷6 выходных обмоток и позволяющих в процессе эксперимента исследовать различные комбинации их соединений, показывают, что ток холостого хода такого Тр может быть уменьшен более чем в два раза и сохранить линейность в передаче энергии из первичной обмотки во вторичные от Rn min до Rн=∞, где Rn min - минимальное значение активного сопротивления нагрузки, на которое по току рассчитан трансформатор. В процессе экспериментальных исследований также установлено, что технические характеристики трансформаторов во многом определяются материалом стали, используемого для магнитопровода. Отмеченное выше условие, что рабочая обмотка должна иметь удвоенное число витков по отношению к одной обмотке OOC не имеет принципиального значения. Важным является то, что обмотки OOC имели одинаковые технические характеристики, и напряжение на рабочей обмотке и одной обмотки OOC, включенной согласовано, должны соответствовать напряжению на нагрузке. При этом обязательно должно выполняться условие L2≥L1=L3. Однофазный трансформатор, содержащий магнитопровод, первичную и три вторичные обмотки, одна из которых является рабочей, а две другие - обмотками отрицательной обратной связи, и фазосдвигающую цепь, состоящую из двух диодов и двух конденсаторов, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен со скругленными по радиусу его окна ярмами, на стержнях которого размещаются первичная и три вторичные обмотки (рабочая обмотка и две обмотки отрицательной обратной связи), причем обе обмотки отрицательной обратной связи выполняются одинаковыми по техническим характеристикам (по числу витков, сечению проводов и индуктивности), а рабочая обмотка должна быть выполнена из того же провода, но с равными или большим числом витков, один вывод рабочей обмотки электрически связывается со средней точкой двух последовательно соединенных конденсаторов, а ее второй вывод - со средней точкой двух встречно соединенных диодов, образующих свободными зажимами две ветви, каждая из которых электрически связывается со свободными выводами конденсаторов и одним из выводов обмоток отрицательной обратной связи, которые между собой соединены встречно, а их свободные выводы объединяются в одну точку и электрически связываются с одним выводом нагрузки, а второй вывод нагрузки соединяется со средней точкой конденсаторов.
www.findpatent.ru Работа однофазового трансформатора вхолостую Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и безпрерывно меняющийся по величине и по направлению. Рис. 1. На рис. 1а изображен простой трансформатор, состоящий из 2-ух катушек / и //, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке / подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка именуется первичной катушкой либо первичной обмоткой. С катушкою //, именуемой вторичной катушкой либо вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электронной энергии. Принцип деяния трансформатора Действие трансформатора заключается в последующем. При прохождении тока в первичной катушке / ею создается магнитное поле, силовые полосы которого пронизывают не только лишь создавшую их катушку, но отчасти и вторичную катушку //. Примерная картина рассредотачивания силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рис. 1б. Как видно из рисунка, все силовые полосы замыкаются вокруг проводников катушки /, но часть их на рис. 1б силовые полосы 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки //. Таким макаром катушка // является магнитно связанной с катушкою / при посредстве магнитных силовых линий. Степень магнитной связи катушек / и //, при коаксиальном расположении их, находится в зависимости от расстояния меж ними: чем далее катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь меж ними, ибо тем меньше силовых линий катушки / сцепляется с катушкою //. Потому что через катушку / проходит, как мы предполагаем, переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, к примеру по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет изменяться во времени по тому же закону. К примеру, когда ток в катушке / проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке / проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление. В итоге конфигурации тока в катушке / обе катушки / и // пронизываются магнитным потоком, безпрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электрической индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке / индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке // индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции. Если концы катушки // соединить с цепью приемников электронной энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; как следует приемники получат электронную энергию. В то же время к катушке / от генератора направится энергия, практически равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой //. Таким макаром электронная энергия от одной катушки будет передаваться в цепь 2-ой катушки, совсем не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в данном случае является только переменный магнитный поток. Изображенный на рис. 1а трансформатор очень несовершенен, ибо меж первичной катушкой / и вторичной катушкой // магнитная связь невелика. Магнитная связь 2-ух обмоток, вообщем говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к сгустку, создаваемому одной катушкой. Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки / замыкается вокруг катушки //. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — полосы 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки /. Эти силовые полосы в передаче электронной энергии от первой катушки ко 2-ой совсем не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния. Для того чтоб прирастить магнитную связь меж первичной и вторичной обмотками и сразу уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совсем замкнутых стальных сердечниках. Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазовый трансформатор так именуемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 размещены на стальных стержнях а — а, соединенных с торцов стальными же накладками b — b, именуемыми ярмами. Таким макаром два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое стальное кольцо, в каком и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это стальное кольцо именуется сердечником трансформатора. Рис. 2. Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 3 однофазовый трансформатор так именуемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки с, состоящие любая из ряда плоских катушек, размещены на сердечнике образуемом 2-мя стержнями 2-ух стальных колец а и б. Кольца а и б, окружая обмотки, покрывают их практически полностью вроде бы бронею, потому описываемый трансформатор и именуется броневым. Магнитный поток, проходящий снутри обмоток с, разбивается на две равные части, замыкающиеся каждое в собственном металлическом кольце. Рис. 3 Применением стальных замкнутых магнитных цепей у трансформаторов достигают значимого понижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, практически равны друг дружке. Предполагая, что первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и этим же магнитным потоком, мы можем на основании общего закола индукции для моментальных значений электродвижущих сил обмоток написать выражения: В этих .выражениях w1 и w2 — числа витков первичной и вторичной обмоток, a dФt — величина конфигурации пронизывающего катушки магнитного потока за элемент времени dt, как следует есть скорость конфигурации магнитного потока. Из последних выражений можно получить последующее отношение: e1 / e2 = w1 / w2 т. е. индиктируемые в первичной, и вторичной катушках / и // секундные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только лишь по отношению к моментальным значениям электродвижущих сил, да и к их большим и действующим значениям. Электродвижущая сила, индуктируемая в первичной, катушке, будучи электродвижущей силой самоиндукции, практически полностью уравновешивает приложенное к той же катушке напряжение. Если через E1 и U1 обозначить действующие значения электродвижущей силы первичной катушки и приложенного к ней напряжения, то можно написать: Е1 = U1 Электродвижущая сила, индуктируемая во вторичной катушке, равна в рассматриваемом случае напряжению на концах этой катушки. Если, аналогично предшествующему, через E2 и U2 обозначить действующие значения электродвижущей силы вторичной катушки и напряжения на ее концах, то можно написать: Е2 = U2 Как следует, приложив к одной катушке трансформатора некое напряжение, можно на концах другой катушки получить хоть какое напряжение, стоит только взять подходящее отношение меж числами витков этих катушек. В этом и заключается основное свойство трансформатора. Отношение числа витковпервичной обмотки к числу витков вторичной обмотки именуется коэффициентом трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации мы будем обозначать kт. Как следует можно написать: Е1/Е2 = U1/U2 = w1/w2 = kт Трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше единицы, именуется повышающим трансформатором, ибо у него напряжение вторичной обмотки, либо так называемое вторичное напряжение, больше напряжения первичной обмотки, либо так именуемого первичного напряжения. Трансформатор, у которого коэффициент трансформации больше единицы, именуется понижающим трансформатором, ибо у него вторичное напряжение меньше первичного. Работа однофазового трансформатора под нагрузкою При холостой работе трансформатора магнитный поток создается током первичной обмотки либо, точнее, магнитодвижущей силой первичной обмотки. Потому что магнитная цепь трансформатора производится из железа и поэтому имеет маленькое магнитное сопротивление, а число витков первичной обмотки берется обычно огромным, то ток холостой работы трансформатора невелик, он составляет 5—10% обычного. Если замкнуть вторичную обмотку на какое-либо сопротивление, то с возникновением тока во вторичной обмотке появится и магнитодвижущая сила этой обмотки. Согласно закону Ленца магнитодвижущая сила вторичной обмотки действует против магнитодвижущей силы первичной обмотки Казалось бы, что магнитный поток в данном случае должен уменьшаться, но если к первичной обмотке подведено неизменное по величине напряжение, то уменьшения магнитного потока практически не произойдет. По правде, электродвижущая сила, индуктируемая в первичной обмотке, при нагрузке трансформатора практически равна приложенному напряжению. Эта электродвижущая сила пропорциональна магнитному сгустку. Как следует, если первичное напряжение повсевременно по величине, то и электродвижущая сила при нагрузке должна остаться практически той же, какой она была при холостой работе трансформатора. Это событие имеет следствием практически полное всепостоянство магнитного потока при хоть какой нагрузке. Магнитный поток трансформатора может сохранить свою величину при нагрузке только поэтому, что с возникновением тока во вторичной обмотке возрастает и ток в первичной обмотке и при том так, что разность магнитодвижущих сил либо ампервитков первичной и вторичной обмоток остается практически равной магнитодвижущей силе либо ампервиткам при холостой работе. Таким макаром возникновение во вторичной обмотке размагничивающей магнитодвижущей силы либо ампервитков сопровождается автоматическим повышением магнитодвижущей силы первичной обмотки. Потому что для сотворения магнитного потока трансформатора требуется, как было обозначено выше, маленькая магнитодвижущая сила, то можно сказать, что повышение вторичной магнитодвижущей силы сопровождается практически таким же по величине повышением первичной магнитодвижущей силы. Как следует, можно написать: I2w2 = I1w1 Из этого равенства выходит 2-ая основная черта трансформатора, а конкретно, отношение: I1/I2 = w2/w1 = 1/kт, где kт — коэффициент трансформации. Таким макаром, отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформатора равно единице, деленной на его коэффициент трансформации. Итак, главные свойства трансформатора заключаются в отношениях Е1/Е2 = w1/w2 = kт и I1/I2 = w2/w1 = 1/kт Если перемножить левые части отношений меж собой и правые части меж собой, то получим I1E1/I2E2 = 1 и I1E1 = I2E2 Последнее равенство дает третью характеристику трансформатора, которую можно выразить словами так: отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора мощность в вольт-амперах, практически равна мощности, подводимой к первичной обмотке также в вольт-амперах. Если пренебречь энергопотерями в меди обмоток и в железе сердечника трансформатора, то можно сказать, что вся мощность, подводимая к первичной обмотке трансформатора от источника энергии, передается вторичной обмотке его, при этом передатчиком служит магнитный поток. elektrica.info Такая тема как трансформаторы, — это тема довольно таки очень серьезная, если решение технических вопросов по трансформаторам касается: Допустим, человек получил техническое образование и его работа непосредственно связана с электрикой. После сдачи экзаменов по ТБ, специалист приступает к выполнению своих обязанностей и совершает свои действия с устранением неполадок в понижающем трансформаторе. Выполнение таких профессиональных обязанностей требуют от нас: и опыта в работе. Если специалист не в полном объеме обладает своими профессиональными качествами и в его действиях совершается ошибка, то такая ошибка может стать последней и может являться причиной несчастного случая. Где мы можем наблюдать в быту применение однофазных трансформаторов? — Да практически везде, а именно, допустим в: и далее. Нужны ли нам знания о трансформаторах? — Конечно же, они нам необходимы такие знания. Как допустим мы можем устранить неисправность в подзарядном устройстве для аккумуляторов авто, не обладая знаниями в электротехнике? — Такой вариант невозможен. То-есть, выполняя ремонт какого-либо электроприбора, электрическая схема которого может иметь дополнительно — однофазный трансформатор, мы как-бы вынуждены применить свои знания для устранения неисправности. Итак, трансформатор как нам известно — это статический электромагнитный аппарат, который может иметь две или более индуктивно связанные обмотки. Обмотку, подключенную к внешнему источнику энергии — мы называем первичной обмоткой. Ко вторичной обмотке подключается нагрузка, которая создает замкнутую цепь. Если вторичная обмотка располагает большим количеством витков, то такая обмотка будет считаться высшего напряжения (ВН) и наоборот. Чтобы увеличить магнитную связь между обмотками, обмотки располагают \наматывают\ на сердечник из ферромагнитного материала, состоящего из набора тонкой листовой электротехнической стали. Разберемся конкретно, почему именно называют трансформатор — статическим электромагнитным аппаратом? — такое название происходит от принципа действия, работы трансформатора. Принцип работы трансформатора нам всем хорошо известен и состоит в том, что если к первичной обмотке подвести переменное напряжение, то вследствии протекания тока в первичной обмотке — ток создает магнитный поток в сердечнике. Возникший, магнитный поток в сердечнике создает в свою очередь электродвижущую силу самоиндукции в первичной обмотке и электродвижущую силу для вторичной обмотки. Сам магнитный поток трансформатора состоит из основного магнитного потока, который циркулирует, замыкается в сердечнике трансформатора, а также, потоков рассеяния первичной и вторичной обмоток. Что же из себя представляет поток рассеяния для первичной и вторичной обмоток трансформатора? Поток рассеяния из себя представляет — магнитные силовые линии, как и для электромагнита. По рисунку №1 можно проследить и понять сам принцип работы однофазного трансформатора. Читаем схематическое изображение: К первичной обмотке трансформатора подведено переменное напряжение U1 со своим значением переменного тока I1. Ток I1, протекая в первичной обмотке 1 создает в сердечнике трансформатора 3 основной магнитный поток Ф0. Вторичная обмотка замкнута на сопротивление, где для данной цепи протекает ток I2. При этом создается кроме основного магнитного потока — потоки рассеяния Ф1 и Ф2 \магнитные силовые линии\. рис. 2 В данном рисунке \рис. 2\ дается более наглядное представление о подключении однофазного трансформатора к внешнему источнику переменного напряжения. Нагрузкой для вторичной обмотки может являться обыкновенная электрическая лампочка, — допустим, на 36 вольт 100 Вт с обычным патроном на Е-27 \с соответствующим напряжением для вторичной обмотки\. рис. 3 На рисунке представлена схема соединений обмоток для трехфазного трансформатора \рис. 3\. Начала обмоток обозначены в схеме прописными буквами — А, В, С и концы обмоток низкого напряжения с обозначением букв — a, b, c. Конструкция трехфазного трансформатора, как видно по рисунку, состоит из трех отдельных магнитопроводов. Из прочитанной технической литературы можно сделать вывод, что данный тип трансформаторов имеет редкое свое применение. Обычно, обмотки низкого и высокого напряжений трехфазных трансформаторов — выполняются на общем магнитопроводе. В схемах трехфазных трансформаторов, приняты стандартные обозначения прописными буквами: — для первичных обмоток. Строчными буквами — а, в, с и x, y, z обозначаются начала и концы вторичных обмоток. Принцип действия трехфазного трансформатора тот же, что и у однофазного, и основан на принципе возникновения электродвижущей силы \э.д.с\ в его обмотках. Соединения обмоток трехфазных трансформаторов могут быть выполнены в следующем исполнении: Трехфазные трансформаторы обычно изготавливают в стержневом исполнении, то-есть, на каждом стержне размещают обмотки низшего и высшего напряжения — для одной фазы. Читаем схемы трехфазных трансформаторов: рис. 4 В схеме трехфазного трансформатора \рис. 4\ обмотки высокого и низкого напряжения имеют соединения — звезда\звезда. Для следующей схемы \рис. 5\, первичные обмотки высокого напряжения соединены между собой по схеме — звезда. Вторичные обмотки низкого напряжения соединены между собой по схеме — треугольник. рис. 5 Так же, встречаются следующие соединения обмоток: звезда\звезда с выведенной нулевой точкой; звезда с выведенной нулевой точкой\треугольник; треугольник\звезда с выведенной нулевой точкой. В зависимости от назначения, трехфазные трансформаторы имеют различную конструкцию и так же как и однофазные трансформаторы, состоят из двух основных частей — магнитопровода и обмоток. По своей конструкции, трехфазные трансформаторы бывают: естественным охлаждением. Данная тема дает как бы поверхностное представление о трансформаторах, — но у нас все впереди. Следите за рубрикой данного сайта. zapiski-elektrika.ru Как изготовить трансформатор на П — образном сердечнике. Однофазный трансформатор
Однофазный трансформатор — Знаешь как
Электрическая энергия, выработанная генераторами электростанций, передается потребителям, находящимся в большинстве случаев на большом расстоянии от станций. Для удешевления стоимости электропередачи и уменьшения потерь энергии в ней приходится повышать напряжение электропередачи до cотен киловольт. При распределении энергии между потребителями необходимо понизить напряжение до десятков и сотен вольт. Все это вызывает необходимость многократного изменения (трансформирования) напряжения, которое осуществляется трансформаторамПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Однофазный трансформатор
однофазный трансформатор | Электрознайка. Домашний Электромастер.
В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электичческим током.В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт. Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт. Рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт, с выходным напряжением 36 вольт с питанием от электрической сети переменного тока напряжением 220 вольт.Сделаем упрощенный расчет трансформатора 220/36 вольт.
Поэтому от значения Р_1, мощности потребляемой от сети 220 вольт, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.Режимы работы, кпд и другие характеристики силовых трансформаторов | ProElectrika.com
Предметом нашего рассмотрения являются многообмоточные изделия, располагающие двумя или более обмотками, связанными между собой индуктивно, и предназначенные для преобразования параметров передаваемого сигнала (тока или напряжения). В большинстве случаев эти изделия используются в качестве источников питания.Конструкция однофазного трансформатора
Виды и область применения
Режимы работы
Однофазный трансформатор
Принцип действия и устройство однофазного трансформатора
Трансформаторами в электротехнике именуют такие электротехнические устройства, в каких электронная энергия переменного тока от одной недвижной катушки из проводника передается другой недвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически. 
Итак, при неизменном по величине первичном напряжении магнитный поток трансформатора практически не изменяется с конфигурацией нагрузки и может быть принят равным магнитному сгустку при холостой работе. Какие бывают трансформаторы
Принцип действия однофазного трансформатора
рис. 1
Принцип действия трехфазного трансформатора
Схемы соединений обмоток — трехфазного трансформатора
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: