Электрические трансформаторы. Трансформатор электрическийЭлектрический трансформаторТрансформатор – это устройство, главным назначением которого является преобразование электрического тока. Он изменяет напряжение тока посредством электромагнитной индукции. Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток. Такой трансформатор всю поступающую энергию из первичной цепи трансформирует в магнитное поле и, затем, в энергию вторичной цепи. В этом случае поступающая энергия равна преобразованной энергии.
Режимы работы трансформатора1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. 2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора. 3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. 4. Режим холостого хода. Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены, ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток, протекающий через первичную обмотку, невелик. Для трансформатора с сердечником из магнито-мягкого материала ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике (на вихревые токи и на гистерезис) и реактивную мощность перемагничивания магнитопровода. 5. Режим короткого замыкания. В режиме короткого замыкания на первичную обмотку трансформатора подается переменное напряжение небольшой величины, выводы вторичной обмотки соединяют накоротко. Величину напряжения на входе устанавливают такую, чтобы ток короткого замыкания равнялся номинальному (расчетному) току трансформатора. 6. Режим с нагрузкой. При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.
Виды электрических трансформаторов
Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов, подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Трансформатор тока — трансформатор, питающийся от источника тока. Типичное применение — для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А , 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации. Трансформатор напряжения — трансформатор, питающийся от источника напряжения. Типичное применение — преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения. Импульсный трансформатор — это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического. Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, при случайных одновременных прикасаниях к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции. Согласующий трансформатор — трансформатор, применяемый для согласования сопротивления различных частей электронных схем при минимальном искажении формы сигнала. Одновременно согласующий трансформатор обеспечивает создание гальванической развязки между участками схем. Пик-трансформатор — трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью. Сдвоенный дроссель — конструктивно является трансформатором с двумя одинаковыми обмотками. Благодаря взаимной индукции катушек он при тех же размерах более эффективен, чем обычный дроссель. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания. Трансфлюксор — разновидность трансформатора, используемая для хранения информации. Основное отличие от обычного трансформатора — это большая величина остаточной намагниченности магнитопровода. Иными словами трансфлюксоры могут выполнять роль элементов памяти. Помимо этого трансфлюксоры часто снабжались дополнительными обмотками, обеспечивающими начальное намагничивание и задающими режимы их работы. Эта особенность позволяла (в сочетании с другими элементами) строить на трансфлюксорах схемы управляемых генераторов, элементов сравнения и искусственных нейронов. Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов.
Применение трансформаторов в электросетях
Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Трансформаторы понижающие электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью.
Применение трансформаторов в источниках электропитания
Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы. В схемах питания современных радиотехнических и электронных устройств широко применяются высокочастотные импульсные трансформаторы. В импульсных блоках питания переменное напряжение сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют при помощи инвертора в высокочастотные импульсы. Система управления с помощью широтно-импульсной модуляции позволяет стабилизировать напряжение. После чего импульсы высокой частоты подаются на импульсный трансформатор, на выходе с которого, после выпрямления и фильтрации получают стабильное постоянное напряжение. Трансформаторы 50-60 Гц, несмотря на их недостатки, продолжают использовать в схемах питания, в тех случаях, когда надо обеспечить минимальный уровень высокочастотных помех, например при высококачественном звуковоспроизведении.
Эксплуатация электрических трансформаторов
Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории: Экономический срок службы — экономический срок службы заканчивается, когда капитализированная стоимость непрерывной работы существующего электрического трансформатора превысит капитализированную стоимость доходов от эксплуатации этого трансформатора. Или экономический срок жизни трансформатора (как актива) заканчивается тогда, когда удельные затраты на трансформацию энергии с его помощью становятся выше удельной стоимости аналогичных услуг на рынке трансформации энергии.
Электрические трансформаторы. Статьи. Поддержка. ТД ТРАНСФОРМАТОР – электрические трансформаторыЭлектрический трансформатор - это статическое устройство, служащее для преобразования величины переменного напряжения. Действие трансформаторов основано на явлении электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из одной первичной обмотки, одной или нескольких вторичных обмоток и ферромагнитного магнитопровода, обычно замкнутой формы. Все обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой. Иногда вторичной обмоткой служит часть первичной, или наоборот. Такие трансформаторы называются автотрансформаторами. Концы первичной обмотки подключают к источнику переменного напряжения, а концы вторичной — к потребителям. Переменный ток в первичной обмотке приводит к появлению в магнитопроводе переменного магнитного потока, который создаёт в первичной и вторичной обмотках электродвижущие силы (ЭДС). Эти ЭДС пропорциональны количеству витков в соответствующих обмотках. Отношение ЭДС в первичной обмотке к ЭДС во вторичной обмотке называют коэффициентом трансформации. I. Силовые трансформаторыСиловые трансформаторы - это наиболее распространенный вид электрических трансформаторов. Они служат для преобразования энергии переменного тока в электрических сетях энергетических систем, в радиотехнических устройствах, системах автоматики и др. и работают при постоянном действующем значении напряжения. Мощные силовые трансформаторыимеют КПД до 99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из меди, магнитопроводы — из листов холоднокатаной электротехнической стали. Магнитопровод и обмотки силового трансформатора обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, которое служит для изоляции и охлаждения обмоток. Масляные трансформаторы обычно устанавливают на открытом воздухе. Трансформаторы без масляного охлаждения называются сухими. Для лучшего отвода тепла силовые трансформаторы могут снабжаться радиаторами.
Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д. II. Измерительные трансформаторыИзмерительный трансформатор - это электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты. Измерительные трансформаторы применяют главным образом в распределительных устройствах и в цепях переменного тока высокого напряжения для безопасных измерений силы тока, напряжения, мощности, энергии. С помощью измерительных трансформаторов можно измерять различные значения электрических величин электроизмерительными приборами. Различают измерительные трансформаторы напряжения (для включения вольтметров, частотомеров, параллельных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле напряжения) и измерительные трансформаторы тока (для включения амперметров, последовательных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле тока).
Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях измерения и контроля. Применение трансформаторов напряжения позволяет изолировать цепи вольтметров, частотомеров, электрических счётчиков, устройств автоматического управления и контроля и т.д. от цепи высокого напряжения и создаёт возможность стандартизации номинального напряжения контрольно-измерительной аппаратуры. Трансформаторы напряжения подразделяются на:
Первичная обмотка трансформатора переменного напряжения состоит из большого числа витков и подключается к цепи с измеряемым напряжением параллельно. К зажимам вторичной обмотки с числом витков во много раз меньшим подсоединяют измерительные приборы или контрольные устройства. Так как внутреннее сопротивление последних относительно велико, трансформатор работает в условиях, близких к режиму холостого хода, что позволяет (пренебрегая потерями напряжения в обмотках) считать напряжения на первичной и вторичной обмотках пропорциональными количеству витков в обмотках. Зная коэффициент трансформации можно по результатам измерения низкого напряжения во вторичной обмотке определять высокое первичное напряжение. Измерительные трансформаторы тока предназначены для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновременно трансформаторы тока служат для изоляции аппаратуры от потенциала сети, в которой производится измерение. Трансформаторы тока подразделяются на:
Первичная обмотка трансформаторов переменного тока состоит из одного или нескольких витков провода относительно большого сечения и включается последовательно в цепь измеряемого тока. Вторичная обмотка состоит из большого числа витков провода сравнительно малого сечения; к ней подключают приборы и устройства с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением (амперметры, счётчики, реле и т.п.). Отличительной особенность трансформаторов тока - независимость тока в первичной обмотке от режима работы вторичной обмотки (практически она короткозамкнута). Это позволяет, при известном коэффициенте трансформации, определять большой ток в первичной обмотке, измеряя относительно слабый ток во вторичной. Трансформаторы тока классифицируют по:
III. АвтотрансформаторыАвтотрансформатор - это электрический трансформатор, все обмотки которого гальванически соединены друг с другом. При малых коэффициентах трансформации автотрансформаторы легче и дешевле многообмоточных трансформаторов. Недостаток автотрансформаторов заключается в невозможности гальванического обособления цепей. Автотрансформаторы служат преобразователями электрического напряжения в пусковых устройствах мощных электродвигателей переменного тока, в схемах релейной защиты для плавного регулирования напряжения и др. Регулируемые автотрансформаторы позволяют благодаря механическому перемещению точки отвода вторичного напряжения сохранить его постоянным при изменениях первичного напряжения.
IV. Импульсные трансформаторыИмпульсный трансформатор - имеет ферромагнитный сердечник и применяется для преобразования импульсов электрического тока или напряжения. Импульсные трансформаторы в радиолокации, импульсной радиосвязи, автоматике и вычислительной технике применяют для согласования источника импульсов с нагрузкой, изменения полярности импульсов, разделения электрических цепей по постоянному и переменному току, сложения сигналов, поджигания импульсных ламп и т. д. Основное требование, предъявляемое к импульсным трансформаторам, - передача импульса с минимальными искажениями формы. Для этого необходимо, чтобы межвитковые ёмкости обмоток, паразитные ёмкости монтажа и индуктивность рассеяния трансформатора были минимальными. Уменьшение межвитковых ёмкостей достигается применением сердечников малых размеров, соответствующей намоткой и взаимным расположением обмоток, а также уменьшением числа витков (при этом снижается коэффициент трансформации). Сердечники импульсных трансформаторов изготавливаются из пермаллоя, кремнистой трансформаторной стали, ферритов и других материалов с высокой магнитной проницаемостью. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники импульсных трансформаторов навивают из ферромагнитной ленты толщиной до 10 мкм; поверхность ленты покрывают изолирующим слоем. Ферритовые сердечники, имеющие малые потери на вихревые токи, изготавливают методами порошковой металлургии. Первичная обмотка импульсного трансформатора обычно содержит от 50 до 200 витков, коэффициент трансформации выбирается от 0,25 до 5, а в некоторых случаях до 100 и выше. V. Пик-трансформаторыПик-трансформатор - это электрический трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью. Простейший пик-трансформатор имеет магнитопровод с разной толщиной стержней. Вторичная обмотка располагается на более тонком стержне. При протекании в первичной обмотке синусоидального тока в магнитопроводе возникает магнитный поток, который уже при малых значениях силы тока насыщает тонкий стержень магнитопровода, вследствие чего ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке, имеет импульсный (пиковый) характер. Пик-трансформаторы используются как генераторы импульсов главным образом в исследовательских установках высокого напряжения, а также в устройствах автоматики. Трансформаторные масла - это нефтяные или синтетические масла, применяемые в качестве электроизолирующей и теплоотводящей среды в трансформаторах и другом маслонаполненном электрооборудовании, а также в масляных выключателях для гашения электрической дуги при отключении тока. Основная доля трансформаторных масел приходится на масла нефтяные. Трансформаторное масло получают очисткой соответствующих нефтяных дистиллятов с помощью селективных растворителей (фенола, фурфурола), серной кислоты, адсорбентов или гидрированием. Процесс получения масел из сырья, содержащего парафиновые углеводороды, включает также стадию депарафинизации. Трансформаторные масла должны обладать высокой электрической прочностью и электрическим сопротивлением, минимальным тангенсом угла диэлектрических потерь, стабильностью к окислению, должны иметь малую вязкость, низкую испаряемость. Нефтяные трансформаторные масла имеют вязкость 6 - 10x10-6 м2/сек при 50 °С, температуру застывания не выше -45°С, температуру вспышки не ниже 135 °С, тангенс угла диэлектрических потерь не более 0,026 - 0,005 при 90 °С, диэлектрическая проницаемость 2,2 - 2,3; они не должны содержать воду и механические загрязнения. Из синтетических трансформаторных масел наибольшее распространение получили жидкости на основе хлорированных дифенилов и трихлорбензола (гексол, совтолы). В некоторых видах специальных трансформаторов применяются также углеводородные, кремнийорганические и фосфорорганические синтетические жидкости. www.tdtransformator.ru ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙне имеющее подвижных частей электромагнитное устройство, служащее для передачи посредством магнитного поля электрической энергии из одной цепи переменного тока в другую без изменения частоты. Трансформатор может повышать его напряжение (повышающий трансформатор), понижать (например, измерительный трансформатор) или передавать энергию при том же напряжении, при каком он ее получил (разделительный трансформатор). Трансформаторы обладают высоким КПД: от 97% при небольших мощностях до свыше 99% при больших. Они имеют достаточно прочную конструкцию и относительно низкую стоимость на единицу передаваемой мощности. Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из кремнистой стали (рис. 1). На магнитопроводе располагаются две обмотки - первичная P и вторичная S. Для простоты обмотки показаны на разных стержнях магнитопровода. На самом деле при таком расположении обмоток переменный магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой в магнитопроводе, недостаточно эффективно используется для наведения ЭДС во вторичной обмотке. Кроме того, такой трансформатор плохо поддавался бы регулированию. На практике первичные и вторичные обмотки располагают близко друг к другу (рис. 2).Рис. 1. ТРАНСФОРМАТОР. Схема устройства.Рис. 2. МАГНИТОПРОВОД трансформатора (поперечный разрез). На рис. 1 генератор переменного тока A подает ток I0 напряжения E1 на первичную обмотку P. В рассматриваемый момент ток в верхнем проводнике имеет положительное направление и возрастает, так что первичная обмотка создает в магнитопроводе магнитный поток F по часовой стрелке. Этот поток, пронизывающий обе обмотки, называется потоком взаимоиндукции; его изменение индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) как в первичной, так и во вторичной обмотке. ЭДС, индуцированная в первичной обмотке, направлена против тока питания в ней и соответствует противо-ЭДС электродвигателя. ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке, соответствует ЭДС электрогенератора и может быть подана на нагрузку. Величина индуцированной в обмотке трансформатора ЭДС дается формулой E = 4,44 Fm fN 10-8 В, где Fm - максимальное мгновенное значение магнитного потока F в максвеллах, f - частота в герцах и N - число витков. Поскольку поток Fm является общим для обеих обмоток, индуцированная в каждой из них ЭДС пропорциональна числу витков в соответствующей обмотке: E2 /E1 = N2 /N1. В обычном трансформаторе напряжения на зажимах отличаются от индуцированных ЭДС лишь на несколько процентов, так что для большинства практических целей указанные напряжения фактически пропорциональны соответствующим числам витков, V2 /V1 = N2 /N1. Ток I0 в отсутствие нагрузки (ток холостого хода) создает магнитный поток F и вместе с приложенным напряжением является источником потерь в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. В режиме холостого хода потери I02R в меди первичной обмотки ничтожны. Ток холостого хода I0 составляет обычно от 1 до 2% номинального тока трансформатора, хотя в низкочастотных (25 Гц) трансформаторах он может достигать величины 5 или 6%. Если на рис. 1 переключатель X вторичной цепи замкнут, в ней течет ток. Согласно правилу Ленца, направление тока во вторичной обмотке таково, что он противодействует потоку F. Когда этот поток уменьшается, противо-ЭДС E1 первичной обмотки тоже уменьшается и ток в ней становится больше, обеспечивая передачу мощности, которая снимается затем со вторичной обмотки. Противо-ЭДС E1 отличается от приложенного напряжения V1 всего на 1-2%. Напряжение V1 постоянно. Если E1 постоянна, то поток взаимоиндукции F также постоянен, и, следовательно, постоянна магнитодвижущая сила (число ампер-витков), действующая на магнитопровод. Таким образом, увеличение МДС вторичной обмотки при приложении нагрузки должно уравновешиваться противоположной величиной МДС первичной обмотки. Ток холостого хода мал по сравнению с токами нагрузки и обычно значительно отличается от них по фазе. Пренебрегая им, имеем N2 I2 = N1 I1 и I2 /I1 = N1 /N2. Таким образом, в трансформаторе токи практически обратно пропорциональны количеству витков в соответствующих обмотках.Зависимость напряжения от нагрузки. На рис. 2 показан поперечный разрез одного плеча трансформатора со связанными первичной и вторичной обмотками P и S, причем первичная охватывает вторичную. Практически всегда имеется некоторая часть потока F, создаваемого первичным током, которая замыкается на одной лишь первичной обмотке P; это первичный поток рассеяния. Аналогично существует вторичный поток рассеяния. Оба эти потока создают реактивное сопротивление рассеяния в соответствующих цепях, что в сочетании с активным сопротивлением уменьшает напряжение на зажимах вторичной обмотки с включенной нагрузкой. На рис. 3 величина V1 представляет напряжение на зажимах первичной обмотки, а I1 - ток в ней, запаздывающий по отношению к V1 на q градусов. Напряжение I1R01 (находящееся в фазе с I1) и напряжение I1X01 (сдвинутое по отношению к I1 на 90° и опережающее его) суммируются векторно с V1, давая E1. В результате имеем Опережающий ток берется со знаком минус. Если коэффициент мощности равен 1, то cosq = 1 и sinq = 0. При этом относительное изменение напряжения на первичной обмотке трансформатора при изменении нагрузки от оптимальной до режима холостого хода определяется отношением Для вторичной обмотки имеем R02 = R01(N2 /N1)2 и X02 = X01(N2 /N1)2. Записывая аналогично предыдущему уравнение для Е2, получим такое же соотношение. Потери на активном и реактивном сопротивлениях трансформатора составляют от одного до трех процентов от напряжения на зажимах (на рис. 3 они показаны в увеличенном масштабе).Рис. 3. ИЗМЕНЕНИЕ напряжения под нагрузкой. Векторное представление. КПД преобразования трансформаторов настолько близок к единице, что при прямых измерениях на входе и выходе точность оказывается недостаточной. Более точный метод определения КПД состоит в измерении потерь Pc в магнитопроводе путем измерения мощности одной из обмоток без нагрузки, когда эта обмотка работает при номинальном напряжении. Тогда КПД (h) можно получить из формулы Автотрансформаторы. Автотрансформатором называют трансформатор, в котором часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной цепи. При низком коэффициенте трансформации автотрансформатор обеспечивает значительную экономию в стоимости и увеличение КПД по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором. На рис. 4,а показан автотрансформатор с коэффициентом трансформации 2. Предполагается, что коэффициент мощности равен 1, а потери и ток холостого хода незначительны. Непрерывная обмотка ac на магнитопроводе трансформатора может быть распределена между несколькими катушками на противоположных плечах магнитопровода. Чтобы получить коэффициент трансформации 2, делается отвод b от средней точки обмотки ac, а нагрузка вторичной обмотки подсоединяется между точками b и c. Для преобразования мощности обмотка ab является первичной, а bc - вторичной. Допустим, что ток нагрузки I составляет 20 А при 50 В. Ток 10 А течет от a к b и отсюда к нагрузке ddў. Мощность, создаваемая током 10 А при падении напряжения 50 В на участке ав, составляет 500 Вт; эта мощность наводит магнитное поле в магнитопроводе, которое проявляется в индуцированном токе I2 = 10 А при напряжении 50 В между c и b. Таким образом, из суммарной мощности 1000 Вт на нагрузке 500 Вт передаются от a к b по проводам без трансформации, а 500 Вт - в результате трансформации. В обычном двухобмоточном трансформаторе потребовалась бы не только обмотка ac, рассчитанная на 100 В и 10 А, но также вторичная обмотка, рассчитанная на 50 В и 20 А и содержащая то же количество меди. Более того, при одной обмотке нужно меньше железа для магнитопровода (сердечника). Следовательно, в автотрансформаторе с коэффициентом трансформации 2 или 1/2 требуется вдвое меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе, материала, да и потери сокращаются примерно наполовину.Рис. 4. ПРОЦЕСС ТРАНСФОРМАЦИИ в автотрансформаторе. На рис. 4,б показан автотрансформатор с первичной обмоткой на 100 В и коэффициентом трансформации 4/3. Нагрузка вторичной обмотки составляет 20 А при 75 В, что соответствует мощности на выходе 1500 Вт. Следовательно, первичный ток должен иметь величину 15 А. Отвод b сделан в точке, соответствующей трем четвертям числа витков от c к a. Ток 15 А течет от a к b и отсюда к нагрузке ddў. Этот ток при падении напряжения 25 В на ab дает 15*25 = 375 Вт магнитному полю, которое индуцирует ток между c и b 5 А при 75 В, так что подвергаются трансформации только 375 Вт, а остальные 1125 Вт мощности передаются от 100 В- к 75 В-цепи по проводам. Таким образом, чтобы осуществлять трансформацию всей заданной мощности, для указанного трансформатора достаточно всего одной четвертой от того значения мощности, которое должен иметь соответствующий двухобмоточный трансформатор. Автотрансформаторы обычно используются для регулирования вторичного напряжения и трансформации с небольшими коэффициентами, такими, как 2 или 1/2. Они используются также для пускателей двигателей, уравнительных катушек и для многих других целей, требующих небольших коэффициентов трансформации.Измерительные трансформаторы. При высоких напряжениях трудно проводить измерения, поскольку высоковольтные приборы дороги и обычно громоздки; их точность подвержена воздействию статического электричества, к тому же они небезопасны. Когда ток превышает 60 А, нелегко обеспечить высокую точность амперметров из-за больших проводов и значительных ошибок, обусловленных паразитным полем концевых выводов. Кроме того, амперметры и катушки тока в высоковольтных цепях опасны для оператора. В измерительных трансформаторах тока и напряжения используются катушки напряжения на 100 В и катушки тока на 5 А. Вторичные обмотки должны быть заземлены. Если шкалы приборов не откалиброваны в коэффициентах трансформации, то показания надо умножать на соответствующий коэффициент трансформации.ЛИТЕРАТУРА Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. Л., 1970 Фишлер Я.Л., Урманов Р.Н. Преобразовательные трансформаторы. М., 1974 Баршевский Г.Г., Денисов В.В. Магнитные усилители и трансформаторы. Л., 1981 Поделитесь на страничке
slovar.wikireading.ru электрический трансформатор - это... Что такое электрический трансформатор? электрический трансформатор [electric transformer] — статическое (не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного напряжения по величине. В основе действия электрического трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Электрический трансформатор состоит из одной первичной обмотки, одной или несколькими вторичных обмоток и ферромагнитного сердечника (магнито-провода), обычно замкнутого. Все обмотки располагаются на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой. Основной вид электрического трансформатора — силовые трансформаторы, среди которых наиболее представительную группу составляют двухобмоточные силовые электрические трансформаторы, устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие электрические трансформаторы повышают напряжение тока, вырабатываемое генераторами электростанций, с 10-15 до 220-750 кВ; Смотри также: — Трансформатор — электропечной трансформатор — трансформатор тока — силовой трансформатор — трансформатор напряженияЭнциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг. Главный редактор Н.П. Лякишев. 2000.
Смотреть что такое "электрический трансформатор" в других словарях:
metallurgicheskiy.academic.ru ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ - это... Что такое ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ? ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — статическое (без движущихся частей) электромагнитное устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток др. напряжения той же частоты. Принцип его действия основан на явлении взаимной индукции (см. (1)). Трансформатор состоит из одной (см. автотрансформатор) или нескольких обмоток (катушек) в виде намотанного на каркас изолированного провода, которые размещают на магнитопроводе из тонких пластин специальной (трансформаторной) стали. Обмотка, потребляющая электроэнергию и соединённая с её источником, называется первичной, а все остальные обмотки — вторичными, и к ним подключаются приёмники электроэнергии млн. линии электропередачи. Переменный ток, текущий по первичной обмотке, создаёт вокруг неё и в магнитопроводе переменное магнитное поле, пересекающее витки вторичной обмотки, возбуждая в ней переменную ЭДС. В повышающем Т. э., на выходе которого увеличивается электрическое напряжение, вторичная обмотка содержит витков больше, чем первичная, поэтому и напряжение на ней больше, чем на первичной. В понижающем Т. э., наоборот, вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная, поэтому и напряжение на ней меньше. (См. коэффициент трансформации-9.) В соответствии с видом преобразуемого тока различают одно- и трёхфазные трансформаторы, которые используются при передаче электрической энергии на большие расстояния, в электрических и электронных промышленных и бытовых устройствах, при измерениях сильных переменных токов (трансформаторы тока) или высоких напряжений (транформаторы напряжений). Мощность трансформаторов — от долей вольт-ампера до сотен мегавольт-ампер; преобразуемые напряжения — от долей вольта до сотен киловольт. КПД трансформаторов достигает 98 — 99,5%, снижение обусловлено потерями на нагрев вихревыми токами (см.). Основные типы трансформаторов: силовые, высоковольтные, измерительные, импульсные, согласующие, фидерные и др. Большая политехническая энциклопедия. - М.: Мир и образование. Рязанцев В. Д.. 2011.
Смотреть что такое "ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ" в других словарях:
polytechnic_dictionary.academic.ru Электрический высокочастотный трансформаторИзобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических высокочастотных трансформаторов для устройств передачи электрической энергии. Задачей изобретения является повышение надежности и срока службы высокочастотного трансформатора. Технический результат заключается в увеличении электрической прочности изоляции высоковольтной обмотки. В электрическом высокочастотном трансформаторе, содержащем низковольтную обмотку, подключенную через емкость к высокочастотному генератору, и высоковольтную обмотку, выполненную в виде спиральной катушки с длиной обмотки, равной четверти длины волны тока и напряжения, электрическое напряжение и толщина электрической изоляции проводника различна для каждой секции и увеличивается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению , где cosφi - нормированное значение тока i-й секции;
Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических высокочастотных трансформаторов для устройств передачи электрической энергии. Известен трансформатор напряжения - электромагнитный статический преобразователь электрической энергии, содержащий первичную и вторичную обмотки. Мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным полем. Для усиления связи обмотки располагают на ферромагнитном сердечнике - магнитопроводе. В трансформаторах имеет место высокий коэффициент электромагнитной связи С=0,93-0,999. где M - взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмоткой, L1, L2 - индуктивности первичной и вторичной обмоток. Для создания магнитного поля в трансформаторе используется реактивная мощность, которая затрачивается на создание поля взаимной индукции и полей рассеяния первичной и вторичной обмоток. Часть активной мощности расходуется на потери в меди в первичной и вторичной обмотке (Копылов И.П. Электрические машины. М.: Логос, 2002, стр.131-239). Недостатком известного устройства является симметрия напряжения на выводах вторичной обмотки, что не позволяет использовать электрический трансформатор для передачи электрической энергии по однопроводниковой линии. Известен электрический трансформатор, который имеет первичную обмотку, соединенную с электрическим генератором повышенной частоты. Первичная обмотка намотана на вторичную высоковольтную обмотку, длина провода которой значительно больше длины первичной обмотки и приблизительно равна четверти длины волны электромагнитного поля в линии. В этом случае потенциал одного внутреннего вывода высоковольтной обмотки равен нулю, а потенциал другого наружного вывода будет максимальный. Внутренний конец высоковольтной вторичной обмотки соединен с линией передачи электрической энергии, а наружный конец вторичной обмотки и прилегающий вывод первичной обмотки в целях электробезопасности соединен с землей (Н.Тесла. Электрический трансформатор. Пат. США №593138, от 02.11.1897). Недостатком известного устройства являются потери мощности на высокой частоте из-за потерь на сопротивлении высоковольтной обмотки. Известен высоковольтный высокочастотный трансформатор, содержащий однослойную спиральную катушку, которая выполнена однослойной с электрической длиной, равной четверти длины волны, и подключена к генератору и нагрузке несимметрично (Пат. РФ 2033651 от 22.04.1988). Недостатком известного устройства является использование для получения резонансных колебаний собственной емкости спиральной обмотки. Известен электрический высокочастотный трансформатор, содержащий низковольтную и высоковольтную обмотку, выполненные в виде спиральной катушки с длиной высоковольтной обмотки, равной четверти длины волны тока и напряжения, спиральная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций изолированного проводника, площадь сечения которого различна для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению: где cosφi - нормированное значение тока i-й секции; где Ii - ток в i-й секции, I0 - ток в начале первой секции, Si - сечение проводника в i-й секции; Недостатком известного устройства является снижение надежности из-за увеличения напряжения по длине спиральной обмотки и возможности пробоя изоляции в конце спиральной обмотки. Задачей изобретения является повышение надежности и срока службы высокочастотного трансформатора. Технический результат заключается в увеличении электрической прочности изоляции высоковольтной обмотки. Технический результат достигается тем, что в электрическом высокочастотном трансформаторе, содержащем низковольтную обмотку, подключенную через емкость к высокочастотному генератору, и высоковольтную обмотку, выполненную в виде спиральной катушки с длиной обмотки, равной четверти длины волны тока и напряжения, спиральная обмотка состоит из нескольких секций изолированного проводника, площадь сечения которого различна для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению: где cosφi - нормированное значение тока i-й секции; где Ii - ток в i-й секции, I0 - ток в начале первой секции, Si - сечение проводника в i-й секции; где sinψi - нормированное значение напряжения в конце i-й секции. где Vi - напряжение в конце i-й секции; V0 - напряжение в конце спиральной обмотки; δi - толщина электрической изоляции в i-й секции. В варианте электрического высокочастотного трансформатора он выполнен без сердечника. В другом варианте электрического высокочастотного трансформатора он содержит незамкнутый сердечник. Сущность изобретения иллюстрируется на фиг.1, 2. На фиг.1 представлена электрическая схема устройства и на фиг.2 показано распределение тока и напряжения в секциях высоковольтной обмотки высокочастотного трансформатора. Согласно фиг.1 высокочастотный генератор 1 через емкости 2 подключен к низковольтной обмотке 3 высокочастотного трансформатора 4. Высоковольтная обмотка 5 выполнена в виде спиральной катушки с длиной проводника lB, равной При частоте генератора f0=50 кГц Высоковольтная обмотка 5 состоит из секций C1, C2, C3 с разным сечением проводника и разной толщиной изоляции. На фиг.2 показано распределение волны тока 6 и напряжения 7 в четвертьволновой спиральной высоковольтной обмотке 5. Максимальная величина электрического поля в изоляции в секции Ci равна где Vi=V0sinφi - напряжение в конце i-й секции; V0 - максимальное напряжение в конце спиральной обмотки, равное номинальному напряжению высоковольтной обмотки высокочастотного трансформатора 4; δi - толщина изоляции i-й секции. Считая электрическое поле постоянным по длине спиральной обмотки, получим уравнение где A1 - постоянная величина; V0 - номинальное напряжение высоковольтной обмотки 5 высокочастотного трансформатора 4 и является постоянной величиной. Разделим обе части уравнения на V0. Получим где A2 - другая постоянная величина, a sinψi - нормированное значение электрического напряжения в i-й секции спиральной обмотки На фиг.2 высоковольтная спиральная обмотка 5 четвертьволнового резонансного трансформатора 4 длиной 1500 м при частоте 50 кГц содержит три секции по 500 м каждая. Принимая максимальное значение нормированного напряжения для секции C1 ψ1=30°, sinψ1=0,5; для секции C2 ψ2=60°, sinψ2=0,815; для секции C3 ψ3=90°, sinψ3=1. Для выполнения условия одинаковой величины электрического поля в изоляции проводника получаем соотношения для толщины изоляции в секциях Выбирая для конца третьей секции С3 напряжение V0=100 кВ, толщину изоляции 15 мм, получим δ1=7,5 мм, δ2=0,815·15=12 мм, δ3=15 мм. Выполнение высокочастотного трансформатора 4 без сердечника обеспечивает несимметрию потенциалов на выводах высоковольтной обмотки 5 с нулевым потенциалом на выводе секции C1, соединенной с низковольтной обмоткой 3 и полным потенциалом, равным номинальному напряжению V0 высоковольтной обмотки 5, на конце секции C3. Использование незамкнутого сердечника с воздушным зазором 1-100 мм в зависимости от размеров трансформатора позволяет уменьшить размеры высокочастотного трансформатора за счет увеличения коэффициента электромагнитной связи при сохранении несимметрии потенциалов на выводах высоковольтной обмотки 5. Пример выполнения высокочастотного трансформатора. Высокочастотный трансформатор выполнен без сердечника. Число витков в низковольтной обмотке 3 равно 4. Высоковольтная обмотка 5 имеет общую длину 1500 м. Обмотка имеет три секции по 500 м. Первая секция C1 имеет сечение проводника 15 мм2, толщина изоляции 7,5 мм, вторая секция C2 имеет сечение проводника 6 мм2, толщину изоляции 12 мм, третья секция C3 имеет сечение проводника 4 мм2, толщину изоляции 15 мм. Таким образом, по сравнению с известным трансформатором, у которого высоковольтная обмотка выполнена из проводника с изоляцией, одинаковой по всей длине высоковольтной обмотки, выполнение высоковольтной спиральной катушки из нескольких секций, в которых толщина изоляции увеличивается в соответствии с соотношением (1), увеличивает электрическую прочность изоляции, надежность и срок службы высокочастотного трансформатора. 1. Электрический высокочастотный трансформатор, содержащий низковольтную обмотку, подключенную через емкость к высокочастотному генератору, и высоковольтную обмотку, выполненную в виде спиральной катушки с длиной обмотки, равной четверти длины волны тока и напряжения, спиральная обмотка состоит из нескольких секций изолированного проводника, площадь сечения которого различна для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению 2. Электрический высокочастотный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен без сердечника. 3. Электрический высокочастотный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он содержит незамкнутый сердечник. www.findpatent.ru Трансформатор электрический - это... Что такое Трансформатор электрический? Трансформатор электрическийWikimedia Foundation. 2010.
Смотреть что такое "Трансформатор электрический" в других словарях:
dic.academic.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
,
,
, а начало спиральной обмотки соединено с концом низковольтной обмотки и через емкость - с одним из выводов высокочастотного генератора (патент РФ №2337423. Бюл. №30, опубл. 27. 10.2008).
,
, а начало спиральной обмотки соединено с концом низковольтной обмотки и через емкость с одним из выводов высокочастотного генератора, электрическое напряжение и толщина электрической изоляции проводника различна для каждой секции и увеличивается по мере удаления секции от начала спиральной обмотки согласно уравнению
,
.
длины волны тока и напряжения.
, где C - скорость электромагнитной волны.
,
.
; 
; 
.
; 
; 
.
где cosφi - нормированное значение тока i-й секции;
где sinψi - нормированное значение напряжения в конце i-ой секции.
