Содержание
Понижающий трансформатор: устройство и принцип работы
Поделиться:
11.05.2010
Трансформатор понижающий представляет собой электромагнитный прибор, который состоит из ферромагнитного сердечника и двух проволочных обмоток – первичной и вторичной.
Магнитопровод – это совокупность элементов ферромагнитного материала (обычно электротехническая сталь), которые собраны в определенной геометрической форме. В нем происходит локализация основного магнитного поля трансформатора понижающего.
Вся магнитная система вместе со всеми компонентами называется остовом. При этом часть, где располагаются основные обмотки, называют стержнем. А часть, необходимая для замыкания магнитной цепи, – это ярмо.
В соответствии с расположением стержней в пространстве понижающий трансформатор может иметь плоскую, пространственную, симметричную либо несимметричную магнитную систему.
Понижающие трансформаторы напряжения отличаются конструктивными особенностями. Производители делают выбор в пользу одной из двух концепций – броневая или стержневая. Принципиальное отличие технических решений сводится к тому, что в первом случае обмотки заключены в сердечнике броневого типа, а во втором – сердечник заключен в обмотках стержневого типа. При этом в устройствах первого типа ось обмоток может располагаться вертикально или горизонтально, в то время когда во втором случае – ось размещается вертикально.
Однако способ производства не влияет на эксплуатационные характеристики и надежность устройства. Предприятие выбирает тот вариант, который считает наилучшим с точки зрения организации технологического процесса.
Принцип действия понижающего трансформатора основан на использовании явления взаимной индукции, которая действует через магнитное поле, и обеспечивает передачу электроэнергии из одного контура устройства в другой.
На сегодняшний день в продаже представлен трансформатор понижающий различных типов и видов: одно- или трехфазный, с открытым корпусом или с защитным кожухом.
Одна из важнейших характеристик прибора – это коэффициент трансформации, который не должен превышать 1.
В зависимости от модификации устройство преобразовывает электрический ток разного начального напряжения, которое может достигать 660В. Трансформатор, понижающий до 220В, получил наибольшее распространение. Существует также понижающий до 380 Вольт трансформатор.
В соответствии с предъявляемыми требованиями для каждого случая выходное напряжение может быть разным: например, трансформатор понижающий до 36 Вольт, а также 12, 24, 42В и т.д.
Понижающий трансформатор (220B 110В) обеспечивает нормальную работу оборудования и электроприборов, которые изготовлены в странах, где нормы сетей электропитания отличаются от российского стандарта.
Понижающие трансформаторы напряжения имеют широкую область применения, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять с учетом определенных запросов для каждого отдельного случая.
Поделиться:
Просмотров 8812
Понижающие и повышающие трансформаторы напряжения сухого и масляного исполнения
Компания Матик-электро предлагает своим клиентам сухие и масляные понижающие и повышающие трансформаторы на напряжение ВН (по выской стороне) от 220/380 В до 10 кВ и напряжение НН (по низкой стороне) от 6 В до 660 В и мощностью от 1 кВА до 2500 кВА. Наши трансформаторы напряжения могут использоваться для бытовых целей и в коммунальном хозяйстве (серии ОСМ, ТСЗ, ТСЗИ, ТСЗПБ, КТПТО), на промышленных предприятиях (серии ТСЗ, ТСЗИ, НТС), для распределительных сетей 6 и 10 кВ (серии ТС, ТМ и ТМГ).
Сухие понижающие и повышающие трансформаторы напряжения
Сухие трансформаторы по сравнению с масляными обеспечивают более высокий уровень пожарной и взрывобезопасности, более экономичны и просты в эксплуатации, обслуживании и ремонте. Трансформаторы напряжения сухого исполнения могут использоваться в электроустановках предприятий химической, нефтехимической, целюлозно-бумажной промышленности, в сетях электроснабжения общественных и жилых зданий, устанавливаться на транспортные средства, суда и плавсооружения. Чаще всего сухие трансформаторы используются для понижения напряжения (понижающий трансформатор). Например, для подключения к промышленной электросети напряжением 380 В ручного электроинструмента может использоваться понижающий трансформатор 380/220 В марки ТСЗ или ТСЗИ.
В случае, если необходимо питание от одного источника потребителей, рассчитанных на разные напряжения, то для решения этой проблемы целесообразно использовать многообмоточный понижающий трансформатор.
Многообмоточный трансформатор, как правило, состоит из одной первичной обмотки и нескольких вторичных (конструктивно они могут быть выполнены как на одном сердечнике, так и каждая обмотка на своем собственном сердечнике). Например, возможно изготовление трансформатора понижающего напряжение с 220 В до 110 В, 24 В и 12 В. Такой понижающий трансформатор напряжения может одновременно использоваться для питания инструмента, низковольтной сети освещения и приборов автоматики и сигнализации.
Но бывают случаи когда необходимо повышение напряжение – в частности, когда нужно запитать от сети 220 В оборудование предназначенное для сети 380 В. Данную проблему возможно решить используя сухой повышающий трансформатор напряжения. Повышающие трансформаторы также традиционно используются в местах генерации электроэнергии для сокращения ее потерь при передаче на большие расстояния.
– однофазные сухие трансформаторы многоцелевого назначения. Применяются в сетях местного освещения, для питания цепей управления, электроавтоматики, сигнализации и т.
д.
Напряжение ВН – от 380/220 В до 10 кВ
Напряжение НН – от 6 В до 660 В
Мощность – от 1 до 63 кВА
Типовые варианты изготовления:
220/220 В 220/110 В
220/36 В 220/48 В
Могут изготавливаться на любые напряжения первичной и вторичной обмотки!
– трехфазные сухие трансформаторы. Могут изготавливаться как на низкое, так и высокое напряжение. Применяются в основном на промышленных предприятиях в цепях питания силового оборудования и инструмента в качестве понижающего трансформатора. Могут применяться в электроустановках жилых и общественных зданий, в цепях питания местного освещения, для подключения ручного электроинструмента. Силовые трансформаторы серии ТС могут применяться в распределительных сетях 6-10 кВ.
Исполнение – в кожухе и без кожуха
Напряжение ВН – от 380 В до 660 В
Напряжение НН – от 8 В до 220
Типовые варианты изготовления:
380/380 В 380/220 В
380/110 В 380/65 В
380/36 В
420/420 В 660/660 В
Могут изготавливаться на любые напряжения первичной и вторичной обмотки!
— трансформаторы силовые сухие с обмотками с литой изоляцией типа «Геафоль» (эпоксидный компаунд с кварцевым наполнителем).
Этот материал не оказывает вредного влияния на окружающую среду и не выделяет токсичных газов даже при воздействии дуговых разрядов. Трансформаторы с изоляцией типа «Геафоль» можно использовать в электроустановках общественных и жилых зданий.
Напряжение ВН – 6 кВ, 10 кВ
Напряжение НН – 0,7 кВ
Мощность — от 100 кВА до 2500 кВА
НТС
— сварочный трансформатор. Предназначен для преобразования переменного напряжения сети 380 В в переменное напряжение 24; 36; 42; 220 В.
Мощность — от 1,6 кВА до 40 кВА.
— трансформатор прогрева бетона. Трехфазный, двухобмоточный понижающий сухой трансформатор с принудительным воздушным охлаждением защищенного исполнения. Предназначен для термообработки бетона и мерзлого грунта.
Напряжение — 380 В
Мощность — до 63 кВА
– станция прогрева бетона на основе масляного трехобмоточного понижающего трансформатора ТМТО с естественным охлаждением.
Предназначена для подогрева бетона в зимнее время, с регулированием температуры в ручном и автоматическом режимах.
Напряжение первичное – 380 В .
Напряжение вторичное – 55-95 В
Мощность — 80 кВА
— трансформатор однофазный сухой водозащищенный. Трансформатор предназначен для электроустановок судов и плавсооружений морского и речного флота неограниченного района плавания.
Климатическое исполнение — ОМ5 (каплезащищенный)
Напряжение — до 660 В
Напряжение — до 660 В
Частота напряжения — 50 (60) Гц и 400 (500) Гц
— трансформатор понижающий трехфазный сухой для судов и плавсооружений. Трансформатор предназначен для питания пониженным напряжением различных цепей с частотой 50 (60)или 400 (500) Гц электроустановок общего и специального назначения.
Климатическое исполнение — ОМ5 (каплезащищенный)
Напряжение ВН – от 380 В до 0,7 кВ
Напряжение НН – от 130 В до 230 В
Мощность — от 6,3 до 1000 кВА
— трансформатор трехфазный сухой водозащищенный.
Предназначен для электроустановок судов и плавсооружений морского и речного флота неограниченного района плавания.
Климатическое исполнение — ОМ5 (каплезащищенный)
Напряжение — до 660 В
Частота напряжения — 50 (60) Гц и 400 (500) Гц
— трансформаторы однофазные сухие промышленного и бытового назначения, водозащищенного исполнения. Трансформаторы ОСОВ применяются в шахтах, неопасных по газу и пыли, в других производствах для питания ламп местного освещения и электроинструмента.
Напряжение ВН – 380 В
Напряжение НН – 110 В
Мощность – от 0,25 до 4 кВА
Масляные трансформаторы серии ТМ и ТМГ
Масляные силовые трансформаторы напряжения по сравнению с сухими обладают меньшими габаритами, они более надежны и долговечны. Компания Матик-электро поставляет масляные трансформаторы серий ТМ и ТМГ для распределительных четей 6-10 кВ. Трансформаторы ТМ и ТМГ могут эксплуатироваться как в условиях внутренней, так и наружной установки при температуре окружающей среды от +40 до -60 °С.
Трансформаторы серии ТМ конструктивно выполнены с расширительным масляным баком, а серии ТМГ выполняются герметичными, что значительно улучшает условия работы масла, исключает его увлажнение, окисление и шламообразование.
Что такое понижающий трансформатор?
Загрузите эту статью в формате PDF.
Трансформаторы представляют собой статические электрические устройства без движущихся частей, преобразующие электрическую мощность от одного значения напряжения и тока к другому. Частота электрического тока остается постоянной.
Трансформаторы классифицируются по их функции: повышающей или понижающей. Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение входящего тока, а понижающие трансформаторы уменьшают напряжение входящего тока. Входящее напряжение называется первичным напряжением, а исходящий поток — вторичным.
Как правило, повышающие трансформаторы располагаются на электростанциях и повышают напряжение, поступающее от электростанции к магистральным распределительным сетям.
С другой стороны, понижающие трансформаторы снижают напряжение потоков электроэнергии, поступающих на местный уровень распределения. Дальний поток сначала понижается до уровня, приемлемого для локальной раздачи, а затем снова понижается в каждом узле-потребителе (жилые дома и офисы).
Необходимость трансформаторов
При передаче электроэнергии как на большие, так и на короткие расстояния в системе возникают неотъемлемые потери. Эти потери имеют большую величину, когда ток выше (при более низком напряжении), чем при низком токе. По этой причине для передачи на большие расстояния необходимо, чтобы электричество имело высокое напряжение и малую силу тока. Однако высокое напряжение небезопасно для потребителей и не подходит для большинства электроприборов. Бытовые электроприборы обычно рассчитаны на напряжение 220 В.
Трансформаторы преобразуют электроэнергию между высоковольтным слаботоком, необходимым для распределения на большие расстояния, и низковольтным сильнотоком, необходимым для бытового использования.
Кроме того, линии электропередачи обычно изготавливаются из меди, чтобы минимизировать потери, связанные с передачей. Медь имеет самое низкое электрическое сопротивление среди всех проводящих материалов.
Применение понижающего трансформатора
Электростанции производят электроэнергию напряжением 20 кВ, которое затем повышается до 440 кВ для распределения на большие расстояния. При поступлении на местную распределительную станцию напряжение снижается до 11 кВ с помощью понижающего трансформатора. Отсюда для распределения к отдельным потребителям еще один понижающий трансформатор снижает напряжение до стандартных 220 В, пригодных для использования потребителями.
Бытовое напряжение в большинстве районов составляет 220 В. Однако бытовые розетки работают при напряжении 110 или 120 В в США и соседних странах. Подключение устройства на 220 В к розетке на 110 В может повредить устройство. К счастью, недорогие переходники (рис. 1) вполне доступны для полного решения проблемы.
Они продаются менее чем за 20 долларов в большинстве магазинов электроники. На многих из этих устройств европейского производства прямо указано, что их можно использовать в Соединенных Штатах.
Работа трансформатора
Трансформаторы работают по принципу взаимной индукции. Изменяющееся магнитное поле в одном витке провода индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседнем витке провода, индуктивно связанном с первым. Проще говоря, трансформатор состоит из двух катушек провода с высокой взаимной индуктивностью. Эти катушки электрически разделены, но имеют общую магнитную цепь (рис. 2).
У понижающего трансформатора вторая катушка имеет меньше витков, чем первая, что позволяет снизить напряжение в выходящем электрическом потоке.
Первичная обмотка, представляющая собой первый набор катушек, подключается к источнику переменного тока или к источнику первичного напряжения. Вторичная обмотка подключается к нагрузке или отводу вторичного напряжения, распределяя электроэнергию от трансформатора.
Переменный ток, протекающий при первичном напряжении, создает переменный магнитный поток. Это индуцирует аналогичный ток во вторичной катушке, создавая вторичное напряжение. Здесь уменьшенное количество витков во вторичной катушке эффективно снижает результирующее напряжение, следовательно, «снижает» напряжение до более низкого значения при сохранении постоянной частоты.
Обратите внимание, что при уменьшении напряжения ток увеличивается, чтобы частота оставалась постоянной. По этой причине вторичная обмотка понижающих трансформаторов обычно имеет провод для вторичной обмотки большего сечения, чем для первичной обмотки. Поскольку ток первичного напряжения мал, проводка первичной катушки не требует слишком толстого провода. И наоборот, увеличение тока, протекающего через вторичную обмотку, требует увеличения толщины провода. Если провод во вторичной обмотке слишком тонкий, он расплавится из-за накопления резистивного тепла, что приведет к катастрофическому отказу.
Изменение направления потока
Можно использовать как повышающий, так и понижающий трансформаторы в обратном направлении.
Путем переключения притока и оттока направление электрического потока меняется на противоположное. Таким образом, повышающий трансформатор может выполнять функцию понижающего трансформатора и наоборот.
Вопросы производства
Трансформаторы являются дорогостоящим, но важным элементом цепочки поставок электроэнергии. Для приобретения трансформаторов необходимы большие капитальные затраты, и ожидается, что их хватит на весь прогнозируемый срок службы. Однако в действительности эти трансформаторы обычно выходят из строя примерно на полпути ожидаемого срока службы. Обмотки, переключатели ответвлений и втулки в плохом состоянии часто являются основной причиной.
Однако виноваты не только неадекватные планы обслуживания. Трансформаторы часто не соответствуют условиям их предполагаемого использования, что создает ненужную нагрузку на устройство после его использования. Несмотря на то, что трансформаторы полностью статичны и не имеют движущихся частей, сила тока, протекающего через проволочные катушки, вызывает износ самих катушек.
То же самое относится к переключателям ответвлений и втулкам. Со временем целостность этих материалов нарушается либо незначительно, либо катастрофически.
Чтобы предотвратить этот преждевременный отказ, трансформаторы должны быть выбраны с осторожностью. После установки, ввод в эксплуатацию также должен быть выполнен с осторожностью. Условия эксплуатации должны тщательно контролироваться, а планы технического обслуживания должны выполняться регулярно и тщательно. При соблюдении этих условий трансформаторы, вероятно, будут обеспечивать оптимальную производительность в течение всего прогнозируемого срока службы.
Сердечник
Кроме того, будьте благоразумны при выборе марки материала, используемого для сердечника трансформатора. Хотя материал более высокого качества, как правило, дороже, он обычно обеспечивает более длительный ожидаемый срок службы. Подберите марку материала в соответствии с нормальными условиями использования и желаемым сроком службы трансформатора.
Обмотки
Тщательно выбирайте металл, используемый в обмотках трансформатора. Цель здесь состоит в том, чтобы свести к минимуму сопротивление в проводах при максимальной электрической проводимости. Медь, как правило, является лучшим выбором в этом случае, хотя обычно она дороже, чем алюминий, который является альтернативой.
В долгосрочной перспективе медь, как правило, является наиболее экономичным вариантом, поскольку она обеспечивает меньшее сопротивление электрическому току, чем альтернативные материалы. Это уменьшенное сопротивление приводит к меньшим потерям электроэнергии, повышая долгосрочную эффективность оборудования. Дополнительным преимуществом является снижение накопления тепла в системе, поскольку электрическое сопротивление генерирует тепло при использовании альтернативных материалов.
Важно понимать физическое расположение катушек. Такое расположение должно соответствовать ожидаемым условиям эксплуатации.
Изоляция
Изоляция имеет решающее значение для правильной работы трансформатора, а также для безопасности персонала на объекте.
Сопоставьте это с ожидаемыми условиями эксплуатации, обеспечив оптимальный выбор изоляционного материала и конфигурации.
Заключение
Трансформаторы необходимы для эффективного функционирования национальной энергосистемы. Эти устройства позволяют преобразовывать электроэнергию с правильным соотношением напряжения к току как для передачи на большие расстояния, так и для местного распределения. Из-за их стоимости трансформатор следует выбирать с осторожностью. Правильная эксплуатация и надлежащее техническое обслуживание продлевают ожидаемый срок службы трансформаторного блока.
Киран Даваре — младший инженер-электрик в компании Nicore India Pvt. Ltd.
Понижающий трансформатор — принцип работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки
Понижающий трансформатор снижает напряжение и, следовательно, используется почти во всех бытовых электроприборах. Наша современная электроника сильно зависит от него. В этом посте мы попытаемся понять, что это такое, его принцип работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки.
Что такое трансформатор (и как работает…
Пожалуйста, включите JavaScript
Что такое трансформатор (и как он работает)? | Electrical4U
Что такое понижающий трансформатор
Понижающий трансформатор — это устройство, которое преобразует высокое первичное напряжение в низкое вторичное.В понижающем трансформаторе первичная обмотка катушки имеет больше витков, чем вторичная обмотка.На рисунке 1 ниже показано представление обмотки типичного понижающего трансформатора.
Рис. 1: Представление обмоток понижающего трансформатора
Принцип работы понижающего трансформатора
Работа трансформатора основана на «законе электромагнитной индукции Фарадея». Взаимная индукция между обмотками отвечает за действие передачи в трансформаторе.
Закон Фарадея гласит, что «когда магнитный поток, связывающий цепь, изменяется, в цепи индуцируется электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения потокосцепления».
ЭДС (электродвижущая сила), индуцированная между двумя обмотками, определяется количеством витков первичной и вторичной обмотки соответственно. Это соотношение называется Turns Ratio .
Способность понижающих трансформаторов снижать напряжение зависит от соотношения витков первичной и вторичной обмотки. Поскольку количество витков во вторичной обмотке меньше по сравнению с количеством витков в первичной обмотке, количество потокосцепления во вторичной обмотке трансформатора также будет меньше по сравнению с первичной обмоткой.
Соответственно ЭДС во вторичной обмотке будет меньше. Из-за этого напряжение на вторичной обмотке уменьшается по сравнению с первичной обмоткой
Уравнение понижающего трансформатора
Формула, используемая для расчета понижающего трансформатора:
Где,
- Ns = количество витков во вторичной = количество витков в первичной обмотке
- Vs = напряжение во вторичной обмотке
- Vp = напряжение в первичной обмотке
Количество витков вторичной обмотки всегда должно быть меньше количества витков первичной обмотки трансформатора, т.
е. Np > Ns для работы трансформатора в качестве «понижающего трансформатора».
Так как число витков во вторичной обмотке будет меньше, то и полная ЭДС индуктивности будет меньше, и, следовательно, выходное напряжение во вторичной обмотке также будет меньше, чем первичное входное напряжение.
Давайте разберемся, рассмотрев ситуацию с понижающим трансформатором, в котором количество витков вторичной обмотки [Ns] равно 250, витков первичной обмотки [Np] равно 5000, а входное напряжение [Vp] равно 240. Тогда напряжение на вторичной обмотке [Vs] можно рассчитать по формуле:
Купить Преобразовав уравнение, получим:
Отсюда напряжение на вторичной обмотке трансформатора 12В, что меньше, чем на первичной обмотке. Следовательно, трансформатор называется понижающим трансформатором.
Типы понижающих трансформаторов
Понижающие трансформаторы можно разделить на три категории в зависимости от отводов во вторичной обмотке.
Это:
- Однофазный понижающий трансформатор
- Понижающий трансформатор с центральным отводом
- Понижающий трансформатор с несколькими ответвлениями
Однофазный понижающий трансформатор
Используется для понижения номинальных токов и входного напряжения, обеспечивает низкое напряжение и выходной ток.
Пример: 12 В переменного тока.
Рис. 2 – Символ и физический вид однофазного понижающего трансформатора
Понижающий трансформатор с центральным отводом
Этот тип понижающих трансформаторов будет иметь одну первичную обмотку и центральное разделение вторичной обмотки, которым он дает выходное напряжение с центральной булавкой.
Пример: 12в-0-12в.
Рис. 3 – Символ и физический вид понижающего трансформатора с центральным отводом
Понижающий трансформатор с несколькими ответвлениями
Понижающие трансформаторы этого типа имеют несколько отводов во вторичной обмотке.
Несколько отводов используются для получения желаемого разнообразного выхода с вторичными катушками.
Пример: 0–12 В, 0–18 В.
Рис. 4 – Символ и физический вид понижающего трансформатора с несколькими ответвлениями
Применение понижающего трансформатора
Различные области применения понижающих трансформаторов включают:
- В основных адаптерах и зарядных устройствах для мобильных телефонов, стереосистем и проигрывателей компакт-дисков
- Для понижения уровня напряжения в линии передачи
- В сварочных аппаратах за счет снижения напряжения и увеличения тока.
- В телевизорах, стабилизаторах напряжения, инверторах и т. д.
Преимущества понижающего трансформатора
Преимущества понижающего трансформатора:
- Полезен для понижения напряжения, что упрощает и удешевляет передачу электроэнергии
- Эффективность более 99 %
- Обеспечивает различные требования к напряжению
- Низкая стоимость
- Высокая надежность
- Высокая устойчивость к понижению напряжения
- Требует частого технического обслуживания, выход из строя может привести к повреждению трансформатора 9Рис.
Трансформатор
Понижающие трансформаторы имеют следующие недостатки:
