Основные части трансформатора | О трансформаторах | Архивы

• трансформатор

• справка

Содержание материала

• О трансформаторах

• Основные части трансформатора

• Магнитные системы трехфазных трансформаторов

• Параллельная работа трансформаторов

• Меры защиты трансформаторов от перенапряжений

Страница 2 из 5

Трансформатор состоит из сердечника, обмоток, бака с маслом (если трансформатор масляный), на котором размещены проходные изоляторы (вводы) и расширитель.

Рис. 2. Стержневые трансформаторы: а — однофазный, б — трехфазный

1 — стержень, 2 — ярмо, 3 — обмотка низшего напряжения, 4 — обмотка

высшего напряжения
А. Сердечник трансформатора. В сердечнике трансформатора принято выделять следующие части: стержни, на которых расположены катушки обмотки, и ярма, соединяющие стержни в общую магнитную цепь. Сердечники бывают двух типов: стержневые и броневые. Тип сердечника часто дает название и трансформатору.

В стержневом сердечнике стержни и ярма соединены последовательно. В однофазном трансформаторе (рис. 2, а) каждая из обмоток. располагается на двух стержнях, а в трехфазном (рис. 2, б) на одном стержне.

В броневом трансформаторе (рис. 3) магнитная цепь имеет две параллельные ветви и значительная часть поверхности обмотки охватывается сердечником. Магнитный поток в ярме вдвое меньше, чем в стержне, поэтому их можно выполнять вдвое меньшего сечения, как показано на рис. 3,а. В трехфазном броневом трансформаторе (рис. 3, б) для уменьшения магнитного потока в ярмах, общих для двух фаз, обе катушки среднего стержня включаются таким образом, чтобы направление магнитной оси этих катушек было противоположно направлению магнитных осей катушек крайних стержней.

Рис. 3. Броневые трансформаторы: а — однофазный, б — трехфазный

1 — стержень, 2 — ярмо, 3 — обмотка низшего напряжения, 4 — обмотка высшего напряжения

Рис. 4. Трансформатор с разветвленной магнитной цепью: а — однофазный, б — трехфазный

В отечественной промышленности броневые сердечники применяются только в трансформаторах малой мощности или в специальных трансформаторах. В современных трансформаторах большой мощности и высокого напряжения для перевозки в собранном виде по железным дорогам необходимо уменьшение высоты трансформатора, которое достигается применением сердечника с разветвленной магнитной цепью (рис. 4).

Рис. 6. Укладка полос шихтованного сердечника из холоднокатаной стали

Рис. 5. Укладка полос шихтованного сердечника трехфазного трансформатора: а — нечетный слой, б — четный слой

Сердечник трансформатора промышленной частоты собирается из полос электротехнической стали толщиной 0,5 или 0,35 мм. Применяется горячекатаная сталь марок Э41, Э42, Э43 и холоднокатаная сталь марок Э310, Э320, Э330. Для уменьшения потерь от вихревых токов отдельные полосы изолируются друг, от друга пленкой лака.

Рис. 1. Двухрамный сердечник

По способу соединения стержня с ярмом различают сердечники стыковые и шихтованные. В стыковых сердечниках стержни и ярма собираются отдельно и после укладки катушек объединяются в один сердечник. В шихтованных сердечниках стержни и ярма собираются впереплет (рис. 5). Затем полосы верхнего ярма вынимаются и после установки катушек снова укладываются на место. Стыковые сердечники получаются очень простыми в сборке и ремонте, однако в местах стыка возникают значительные потери от вихревых токов вследствие взаимного перекрытия полос стержней и ярем. Во избежание этого в стыках помещают тонкие изоляционные прокладки, которые, однако, уменьшают магнитную проводимость сердечника, но не устраняют полностью возможность замыкания полос между собой. Поэтому в настоящее время стыковые конструкции не применяются.

В стыках шихтованных сердечников также имеются дополнительные зазоры и потери от вихревых токов, однако значительно меньше, чем в стыковых сердечниках.

В холоднокатаной стали магнитные свойства значительно лучше вдоль проката, чем поперек, поэтому при повороте линий магнитного потока целесообразен скошенный стык между стержнем и ярмом (рис. 6).

Сердечники мощных однофазных трансформаторов выполняют двухрамными (рис. 7), Для улучшения охлаждения в таких сердечниках между его частями оставляется канал для циркуляции охлаждающего масла, значительно увеличивающий поверхность охлаждения. Ширина канала 12—20 мм обеспечивается изоляционными прокладками.

Рис. 8. Сечение стержня: а — трансформатора малой мощности, б — трансформатора большой мощности

Поперечные сечения стержней стержневых трансформаторов выполняются ступенчатыми (рис. 8). При увеличении количества ступеней улучшается использование площади внутри катушки для распределения магнитного потока, но усложняется изготовление

стержня. Ступени состоят из пакетов, собранных из полос одинаковой ширины. При больших диаметрах стержня между пакетами оставляют каналы для улучшения охлаждения.

Рис. 9. Сечение ярма: а — квадратное, б — ступенчатое

При масляном охлаждении ширина канала 5—6 мм и при воздушном охлаждении до 20 мм.

Броневые трансформаторы имеют прямоугольное сечение стержня с отношением  сторон 1 : 2 или 1 : 3, большая сторона прямоугольнику — в направлении сборки сердечника.

Сечение ярма обычно прямоугольное (рис. 9, а) или с небольшим количеством ступеней (рис. 9, б), причем каждый пакет и канал стержня сочетаются с пакетом и каналом ярма. Для увеличения магнитной проводимости сердечника и уменьшения потерь в стали обычно сечение ярма превышает на 10—15% сечение стержня.

Прессовка пакетов стержней в трансформаторах малой и средней мощности осуществляется при помощи деревянных планок, забиваемых между стержнем и изоляционным цилиндром, на котором намотана катушка обмотки (рис. 10, а). В трансформаторах большой мощности (более 1000 кВА на стержень) пакеты стержня стягиваются одним или двумя рядами стальных шпилек, изолированных относительно стержня трубками и шайбами из слоистого пластика — гетинакса или текстолита (рис. 10, б). Стяжка ярем осуществляется деревянными или стальными балками.

В трансформаторах малой мощности промышленной частоты применяется горячекатаная сталь тех же марок, что и в крупных трансформаторах. При увеличении частоты необходимо уменьшать толщину листа стали до 0,2—0,1 мм и при частоте порядка 1000 Гц оправдано применение прессованных сердечников из ферритов.

Для уменьшения количества стыков сердечник собирается из пластин, имеющих форму буквы Ш и полосок (рис. 11, а) или же из пластин с одним разрезом (рис. 11, б). Поперечное сечение сердечника имеет форму квадрата или прямоугольника.

Рис. 10. Прессовка сердечника: а — деревянными планками; б — стальными шпильками

1 — изоляционный цилиндр, 2 — деревянная планка, 3 — деревянный стержень, 4 — стальная шпилька, 5 — изоляционная трубка

В последнее время для однофазных трансформаторов мощностью до 500 кВ* а и для трансформаторов малой мощности применяют сердечники 7, намотанные из. стальной ленты (рис. 12).

Рис. 12. Трансформатор с намотанным сердечником

Б. Обмотки трансформаторов. По взаимному расположению обмоток высшего и низшего напряжения и способу их размещения на стержнях различают обмотки концентрические и чередующиеся.

Рис. 11. Лист сердечника трансформатора малой мощности: а — из двух частей, б — с одним разрезом

Концентрические обмотки имеют форму цилиндров различных диаметров (рис. 2), ближе к стержню обычно располагается обмотка низшего напряжения и снаружи обмотка высшего напряжения. Такое расположение обмоток облегчает выполнение изоляции,

Концентрические обмотки получили наибольшее распространение во всех стержневых трансформаторах и броневых трансформаторах малой мощности. Их разновидностью являются двойные концентрические обмотки, когда обмотка высшего напряжения располагается между двумя слоями обмотки низшего напряжения. Такие обмотки имеют меньший поток рассеяния, но изоляция их значительно сложнее.

Рис. 13. Цилиндрическая двухслойная обмотка

В чередующихся обмотках катушки обмоток высшего и низшего напряжения выполняются в виде дисков, размещенных группами на стержнях (рис. 3, а). Эти обмотки обычно имеют меньший поток рассеяния и в них при большом токе легко могут быть образованы симметричные параллельные цепи. Однако изоляция этих обмоток сложнее из-за большого количества промежутков между катушками высшего и низшего напряжения. Чередующиеся обмотки применяются главным образом в броневых трансформаторах.

Рис. 14. цилиндрическая многослойная обмотка

Наименьшая часть обмотки, полностью схватывающая стержень, называется витком. Каждый  виток состоит из одного или нескольких расположенных рядом параллельных проводников. Последовательно соединенные витки объединяются в один конструктивный элемент и образуют катушку. Витки в катушке располагаются в один или несколько слоев. Обмотка состоит из одной или нескольких катушек, соединенных последовательно и параллельно.

Обмотки масляных трансформаторов выполняются из проводов марок ПЭЛБО, ПБ и ПББО. В сухих трансформаторах с теплостойкой изоляцией применяется провод марки ПСД. Винтовые обмотки представляют собой витки, расположенные по винтовой линии вокруг кругового цилиндра по всей длине катушки. Если витки прилегают вплотную друг к другу, то такие обмотки часто называют цилиндрическими. Однослойные и двухслойные катушки наматываются из

проводников прямоугольного сечения и используются для обмоток низшего напряжения до 6 кВ. При больших сечениях провода катушки изготовляются из нескольких параллельных проводников, которые располагаются в одном слое, для того чтобы они находились в одинаковых условиях по отношению к потоку рассеяния. Для улучшения охлаждения один слой катушки отделяется от другого каналом 1 шириной 5—8 мм (рис. 13).

Рис. 15. Цилиндрическая винтовая обмотка

Рис. 16. Схема перекладки проводников обмотки

Многослойные катушки выполняются обычно из проводников круглого сечения и используются для обмоток высшего напряжения до 35 кВ. Между слоями прокладывается изоляция из кабельной бумаги. При большом количестве слоев обмотка выполняется из двух катушек с каналом между ними (рис. 14). Описанные обмотки отличаются простотой устройства и изготовления, но имеют малую механическую прочность.

Винтовые обмотки с промежутками между витками наматываются из нескольких проводников прямоугольного сечения. Проводники обычно располагаются в радиальном направлении катушки, но при большом количестве проводников могут располагаться рядом по оси катушек или образовывать несколько ходов винтовой линии. Во всех случаях между витками остаются каналы 1 для охлаждения (рис. 15).

Для равномерного распределения тока между параллельными проводниками в винтовых обмотках требуется перекладка проводников, при этом желательно, чтобы каждый проводник поочередно занимал все положения по радиусу катушки. Так как для перекладки проводников требуется дополнительное место по высоте катушки, то обычно ограничиваются только частичной перекладкой (рис. 16), при которой отдельные проводники занимают лишь некоторые из возможных положений по радиусу катушки. Винтовые обмотки используются в качестве обмоток низшего напряжения ~ трансформаторов средней и большой мощности, они обладают достаточной механической прочностью, так как имеют значительные радиальные размеры.

Спиральные обмотки состоят из нескольких десятков катушек, расположенных по высоте стержня. Катушки наматываются непрерывным проводником, витки в катушках располагаются по спирали. Между катушками имеются каналы для их охлаждения (рис. 17). Если для изготовления катушек используются параллельные проводники, то при намотке катушек производится перекладка проводников подобно описанной для винтовых обмоток. Спиральная обмотка обладает большой механической прочностью и надежностью, поэтому несмотря на сложность изготовления она широко применяется как обмотка высшего и низшего напряжения в трансформаторах большой мощности.

Рис. 17. Спиральная непрерывная обмотка

Катушки чередующихся обмоток из прямоугольного провода наматываются в виде двух расположенных рядом спиралей (как пара катушек спиральной обмотки). В обмотке высшего напряжения катушки соединяются последовательно, в обмотке низшего напряжения они образуют ряд параллельных цепей.

В трансформаторах небольшой мощности дисковые катушки выполняются из круглого провода, как в многовитковой обмотке.

Важным элементом конструкции обмотки является ее изоляция. При небольших мощностях и низких напряжениях катушки цилиндрических обмоток надеваются непосредственно на стержень сердечника. Деревянные клинья и планки, сжимающие стержень, одновременно выполняют роль изоляции обмотки от стержня. При значительных напряжениях и больших мощностях трансформатора обмотка отделяется от стержня одним или двумя изоляционными цилиндрами (рис. 18).

Рис. 18. Обмотки трехфазного трансформатора
В. Бак трансформатора. Конструктивное оформление трансформатора зависит в значительной степени от способа его охлаждения. По этому признаку трансформаторы делятся на следующие группы: а) сухие с естественным охлаждением или с искусственным воздушным охлаждением; б) масляные с естественным охлаждением; в) масляные с искусственным воздушным охлаждением масляного бака; г) масляные с искусственной циркуляцией масла и охлаждением его в особых охладителях с естественным или искусственным воздушным или водяным охлаждением.

В сухих трансформаторах с естественным охлаждением теплоотдача от трансформатора происходит непосредственно окружающему трансформатор воздуху. Так как коэффициент теплоотдачи в воздух невелик, то сухие трансформаторы с естественным охлаждением обычно выполняются лишь в единицах малой мощности для напряжений, не превышающих 6—10 кВ.

Основное значение имеют в настоящее время масляные трансформаторы, в которых стержень с обмотками помещается в бак с маслом. Циркуляция масла внутри бака обеспечивает передачу тепловой энергии потерь от обмоток и стержня к стенкам бака.

Чтобы нагревающееся масло могло свободно расширяться, в трансформаторах мощностью до 75 кВА и напряжением до 6,3 кВ его не доливают до крышки бака. При нагревании вытесняемый из бака воздух выходит через специальную пробку, которая одновременно служит для заливки масла в трансформатор.

Трансформаторы большой мощности снабжаются так называемыми расширителями. Они выполняются чаще всего в форме цилиндра из листовой стали, устанавливаемого на крышке трансформатора (рис. 19).

Обычно объем расширителя составляет 10% от объема масла в баке.

При наинизшей температуре (трансформатор выключен, холодное время года) масло находится в расширителе на нижней отметке; при нагревании масло вытесняется в расширитель, и уровень его повышается.

При последующем охлаждении уровень опять понижается и т. д. Этот процесс часто называют «дыханием» трансформатора.

Недостатком трансформаторного масла является его горючесть (температура вспышки около 160° С) и возможность образования взрывчатых смесей из паров масла и воздуха. В общественных и производственных зданиях необходимо устанавливать пожаро- и взрывозащищенные трансформаторы. Такие трансформаторы заполняются негорючей жидкостью — соволом или совтолом.

Баки в небольших трансформаторах выполняются гладкими; в трансформаторах средней мощности для увеличения охлаждающей поверхности применяются трубчатые баки, состоящие из труб, диаметром около 55 мм, вваренных в стенку бака и расположенных в один или несколько рядов (рис. 19). Широко распространенные ранее баки из волнистой стали в настоящее время не выполняются, так как по сравнению с трубчатыми они механически менее прочны и теплоотдача их хуже.

Для большего увеличения охлаждающей поверхности в трансформаторах значительной мощности применяются баки радиаторного типа с естественным охлаждением или с искусственным воздушным охлаждением с помощью вентиляторов 1 мощностью 150—200 вт (рис. 20).

Рис. 19. Трансформатор с трубчатым баком

1 — обмотка высшего напряжения, 2 — обмотка низшего напряжения, 3 — переключатель регулируемых отводов обмотки высшего напряжения, 4 — балка, прессующая ярмо, 5 — сердечник, в — отводы обмотки высшего напряжения, 7 — отводы обмотки низшего напряжения, 8 — патрубок для присоединения вакуумного насоса, 9 — кольцо для подъема выемной части, 10 — кран для заливки масла, 11 — ввод обмотки высшего напряжения, 12 — ввод обмотки низшего напряжения; 13 — привод переключателя, 14 — выхлопная труба, 15 — расширитель, 16 — газовое реле, 17 — трубчатый бак, 18 — кран для спуска масла, 19 — ролик, 20 — вертикальная стяжная шпилька, 21 — упорный угольник на дне бака

Последние выполняются на самые большие мощности. Но если место для установки трансформатора ограничено, применяют принудительную циркуляцию масла. Сущность этого способа охлаждения состоит в том, что масло при помощи насоса заставляют циркулировать через воздушный или водяной охладитель. В этих

условиях теплоотдача происходит очень интенсивно, и трансформатор может быть выполнен компактным. К недостаткам такого рода охлаждения следует отнести наличие дополнительного насосного агрегата охладительной системы и значительный расход воды на охлаждение (около 1,5 л/мин на 1 кета потерь при разности температур выходящей и входящей воды около 10° С).

Рис. 20. Двойной трубчатый радиатор с искусственной вентиляцией

Весьма большое значение в оборудовании трансформатора имеют выводные изоляторы, служащие для вывода концов обмоток из бака. Они устанавливаются обычно на верхней крышке бака трансформатора (рис. 19) и выполняются чаще всего из фарфора.

• Назад

• Вперед

• Назад

• Вперед

org/BreadcrumbList»>
• Вы здесь:  
• Главная

• Книги

• Архивы

• О трансформаторах

Читать также:

• Ремонт магнитопровода силового трансформатора

• Обозначения типов трансформаторов

• Ремонт обмоток силовых трансформаторов

• РНОА переключающие устройства

• Автотрансформатор

§63.

Назначение и принцип действия трансформатора

Назначение трансформатора.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы позволяют значительно повысить напряжение, вырабатываемое источниками переменного тока, установленными на электрических станциях, и осуществить передачу электроэнергии на дальние расстояния при высоких напряжениях (110, 220, 500, 750 и 1150 кВ). Благодаря этому сильно уменьшаются потери энергии в проводах и обеспечивается возможность значительного уменьшения площади сечения проводов линий электропередачи.

В местах потребления электроэнергии высокое напряжение, подаваемое от высоковольтных линий электропередачи, снова понижается трансформаторами до сравнительно небольших значений (127, 220, 380 и 660 В), при которых работают электрические потребители, установленные на фабриках, заводах, в депо и жилых домах. На э. п. с. переменного тока трансформаторы применяют для уменьшения напряжения, подаваемого из контактной сети к тяговым двигателям и вспомогательным цепям.

Кроме трансформаторов, применяемых в системах передачи и распределения электроэнергии, промышленностью выпускаются трансформаторы: тяговые (для э. п. с), для выпрямительных установок, лабораторные с регулированием напряжения, для питания радиоаппаратуры и др. Все эти трансформаторы называют силовыми.

Трансформаторы используют также для включения электроизмерительных приборов в цепи высокого напряжения (их называют измерительными), для электросварки и других целей. Трансформаторы бывают однофазные и трехфазные, двух- и многообмоточные.

Принцип действия трансформатора.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из стального магнитопровода 2 (рис. 212) и двух расположенных на нем обмоток 1 и 3.

Рис. 212. Схема включения однофазного трансформатора

Обмотки выполнены из изолированного провода и электрически не связаны. К одной из обмоток подается электрическая энергия от источника переменного тока. Эту обмотку называют первичной. К другой обмотке, называемой вторичной, подключают потребители (непосредственно или через выпрямитель).

При подключении трансформатора к источнику переменного тока (электрической сети) в витках его первичной обмотки протекает переменный ток i₁, образуя переменный магнитный поток Ф. Этот поток проходит по магнитопроводу трансформатора и, пронизывая витки первичной и вторичной обмоток, индуцирует в них переменные э. д. с. е₁ и е₂. Если к вторичной обмотке присоединен какой-либо приемник, то под действием э. д. с. е₂ по ее цепи проходит ток i₂.

Э. д. с, индуцированная в каждом витке первичной и вторичной обмоток трансформатора, согласно закону электромагнитной индукции зависит от магнитного потока, пронизывающего виток, и скорости его изменения. Магнитный поток каждого трансформатора является определенной величиной, зависящей от напряжения и частоты изменения переменного тока в источнике, к которому подключен трансформатор. Постоянна также и скорость изменения магнитного потока, она определяется частотой изменения переменного тока.

Следовательно, в каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируется одинаковая э. д.с. В результате этого отношение действующих значений э. д. с. Е₁ и E₂, индуцированных в первичной и вторичной обмотках трансформатора, будет равно отношению чисел витков N₁ и N₂ этих обмоток, т. е.

E₁/E₂ = N₁/ N₂.

Отношение э. д. с. Е_вн обмотки высшего напряжения к э. д. с. E_нн обмотки низшего напряжения (или отношение чисел их витков) называется коэффициентом трансформации,

n = Е_вн / E_нн = K_вн / K_нн.

Коэффициент трансформации всегда больше единицы. Если пренебречь падениями напряжения в первичной и вторичной обмотках трансформатора (в трансформаторах средней и большой мощности они не превышают обычно 2—5 % номинальных значений напряжений U₁ и U₂), то можно считать, что отношение напряжения U₁ первичной обмотки к напряжению U₂ вторичной обмотки приблизительно равно отношению чисел их витков, т. е.

U₁/U₂ ≈ N₁/ N₂

Таким образом, подбирая требуемое соотношение между числами витков первичной и вторичной обмоток, можно увеличивать или уменьшать напряжение на приемнике, подключенном к вторичной обмотке. Если необходимо на вторичной обмотке получить напряжение большее, чем подается на первичную, то применяют повышающие трансформаторы, у которых число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В понижающих трансформаторах, наоборот, число витков вторичной обмотки меньше, чем в первичной.

Трансформатор не может осуществить преобразование напряжения постоянного тока. При подключении его первичной обмотки к сети постоянного тока в трансформаторе создается постоянный по величине и направлению магнитный поток, который не может индуцировать э. д. с. в первичной и вторичной обмотках. Поэтому не будет происходить передачи электрической энергии из первичной обмотки во вторичную.

При подключении первичной обмотки трансформатора к сети переменного тока через эту обмотку проходит некоторый ток, называемый током холостого хода. При включении нагрузки по вторичной обмотке трансформатора начинает проходить ток, при этом увеличивается и ток, проходящий по первичной обмотке.

Чем больше нагрузка трансформатора, т. е. электрическая мощность и ток i₂, отдаваемые его вторичной обмоткой подключенным к ней приемникам, тем больше электрическая мощность и ток i₁, поступающие из сети в первичную обмотку.

Ввиду того что потери мощности в трансформаторе обычно малы, можно приближенно принять, что мощности в первичной и вторичной обмотках одинаковы. В этом случае можно считать, что токи в обмотках трансформатора приблизительно обратно пропорциональны напряжениям: I₁/I₂ ≠ U₂/U₁ или что токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны числам витков первичной и вторичной обмоток: I₁/I₂ ≠ N₂/N₁.

Это означает, что в повышающем трансформаторе ток во вторичной обмотке меньше, чем в первичной (во столько раз, во сколько напряжение U₂ больше напряжения U₁), а в понижающем ток во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

Поэтому в трансформаторах обмотки высшего напряжения выполняются из более тонких проводов, чем обмотки низшего напряжения.

Трансформатор

Трансформатор состоит из двух отдельных обмоток, называемых первичной и вторичной обмотками. Входное напряжение переменного тока прикладывается к первичной обмотке и создает изменяющееся магнитное поле. Это магнитное поле взаимодействует со вторичной обмоткой, индуцируя в ней напряжение переменного тока (точнее, ЭДС). Напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, имеет ту же частоту, что и входное напряжение, но его амплитуда определяется соотношением числа витков вторичной и первичной обмоток.

Если входное напряжение на выводах первичной обмотки = V1
выходное напряжение на выводах вторичной обмотки = V2
число витков первичной обмотки = T1
число витков вторичной обмотки = T2

то

Кроме того, I1/ I2 = T1/ T2, где I1 и I2 – токи первичной и вторичной обмоток соответственно.

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

Приведенные выше соотношения предполагают, что трансформатор имеет 100%-ный КПД, т. е. полностью отсутствуют какие-либо потери мощности. Следовательно,
Входная мощность I1•V1 = Выходная мощность I2•V2.
На практике трансформаторы имеют КПД около 96-99%. Для увеличения КПД трансформатора его первичная и вторичная обмотки наматываются на одном магнитном сердечнике (рис. 7.10).

Повышающий и понижающий трансформаторы

Повышающий трансформатор вырабатывает на выходе (во вторичной обмотке) более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке). Для этого число витков вторичной обмотки делается больше числа витков первичной обмотки.
Понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем на входе, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.

Коэффициент приведения сопротивления

Трансформатор, изображенный на рис. 7.11, имеет в цепи вторичной обмотки нагрузочный резистор r2. Сопротивление r2 можно пересчитать или, как говорят, привести к первичной обмотке, т. е. к сопротивлению трансформатора r1 со стороны первичной обмотки. Отношение r1/ r2 называется коэффициентом приведения сопротивления. Этот коэффициент можно рассчитать следующим образом. Поскольку r1 = V1 / I1 и r2 = V2 / I2, то

Рис. 7.10. Трансформатор.

Рис. 7.11. Коэффициент приведения
сопротивления

r1/ r2 = Т12/ Т22 = n2.

Рис. 7.12. Автотрансформатор.

Рис. 7.13. Автотрансформатор с несколькими отводами.

Но V1 / V2 = T1 / T2 = n и I2 / I1 = T1 / T2 = n, поэтому

r1 / r2 = n2

Например, если сопротивление нагрузки r2 = 100 Ом и отношение числа витков обмоток (коэффициент трансформации) T1 / T2 = п = 2 : 1, то со стороны первичной обмотки трансформатор можно рассматривать как резистор с сопротивлением r1 = 100 Ом • 22 = 100 • 4 = 400 Ом.

Автотрансформатор

Трансформатор может иметь одну-единственную обмотку с одним отводом от части витков этой обмотки, как показано на рис. 7.12. Здесь T1 — число витков первичной обмотки и T2 — число витков вторичной обмотки. Напряжения, токи, сопротивления и коэффициент трансформации определяются теми же формулами, которые применимы к обычному трансформатору.
На рис. 7.13 показан еще один трансформатор с единственной обмоткой, в котором сделано несколько отводов от этой обмотки. Все соотношения для напряжений, токов и сопротивлений по-прежнему определяются коэффициентом трансформации (V1/Va = Т1/Тa, V1/Vb = Т1/Тb и т. д.).

Трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки

На рис. 7.14 изображен трансформатор с отводом от середины его вторичной обмотки. С верхней и нижней половин вторичной обмотки снимаются выходные напряжения Va и Vb, Отношение входного напряжения (на первичной обмотке) к каждому из этих выходных напряжений определяется отношением числа витков, причем

V1/Va = Т1/Тa V1/Vb = Т1/Тb

где Т1, Тa и Тb — число витков первичной, вторичной а и вторичной b обмоток соответственно. Поскольку отвод сделан от середины вторичной обмотки, напряжения Va и Vb равны по амплитуде. Если средняя точка заземлена, как в схеме на рис. 7.14, то выходные напряжения, снимаемые с двух половин вторичной обмотки, находятся в противофазе.

Пример

Обратимся к рис. 7.15. (а) Рассчитайте напряжение между выводами В и С трансформатора, (б) Если между выводами А и В намотано 30 витков, то сколь¬ко всего витков имеет вторичная обмотка трансформатора?
Решение
a) VBC = VAD – VAB – VCD = 36 В – 6 В – 12 В = 18 В.
Число витков между А и В
b) VAB / VAD == ———————————————
Число витков между А и D

Следовательно, 6 В/36 В = 30/ TAD, отсюда TAD = 30 • 36/6 = 180 витков.

Рис. 7.14. Трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки.

Рис. 7.15. VAD = 36 В, VAB = б В,
VCD = 12 В.

Магнитная цепь

Принято говорить, что в магнитной цепи магнитный поток (или магнитное поле), измеряемый в теслах, создается силой, называемой магнитодвижущей силой (МДС). Магнитная цепь обычно сравнивается с электрической цепью, причем магнитный поток сопоставляется с током, а магнитодвижущая сила с электродвижущей силой. Точно так же, как говорят о сопротивлении R электрической цепи, можно говорить о магнитном сопротивлении S магнитной цени; эти понятия имеют аналогичный смысл. Например, такой магнитомягкий материал, как ковкое железо, обладает низким магнитным сопротивлением, т. е. низким сопротивлением для магнитного потока.

Магнитная проницаемость

Магнитная проницаемость материала это мера легкости его намагничивания. Например, ковкое железо и другие электромагнитные материалы, такие, как ферриты, обладают высокой магнитной проницаемостью. Эти материалы применяются в трансформаторах, катушках индуктивности, реле и ферритовых антеннах. В отличие от них немагнитные материалы имеют очень низкую магнитную проницаемость. Магнитные сплавы, такие, как кремнистая сталь, обладают способностью сохранять состояние намагниченности в отсутствие магнитного поля и поэтому применяются в качестве постоянных магнитов в громкоговорителях (динамических головках), магнитоэлектрических измерительных приборах с подвижной катушкой и т. д.

Экранирование

Рассмотрим полый цилиндр, помещенный в магнитное поле (рис. 7.16). Если этот цилиндр изготовлен из материала с низким магнитным сопротивлением (магнитомягкого материала), то магнитное поле будет концентрироваться в стенках цилиндра, как показано на рисунке, не попадая в его внутреннюю область.

Рис. 7.16. Магнитное экранирование.

Рис. 7.17. Электростатическое экранирование в трансформаторе.

Следовательно, если в эту область поместить какой-либо предмет, он будет защищен (экранирован) от влияния магнитного поля в окружающем пространстве. Такое экранирование, называемое магнитным экранированием, применяется для защиты от внешних магнитных полей электронно-лучевых трубок, магнитоэлектрических измерительных приборов с подвижной катушкой, динамических головок громкоговорителей и т. п.
В трансформаторах иногда применяется другой тип экранирования, называемый электростатическим или электрическим экранированием. Между первичной и вторичной обмотками трансформатора размещается экран из тонкой медной фольги, как показано на рис. 7.17. При заземлении такого экрана сильно уменьшается влияние емкости между обмотками, которая возникает из-за разности потенциалов этих обмоток. Электростатическое экранирование применяется также в коаксиальных кабелях и всюду, где проводники имеют разные потенциалы и находятся в непосредственной близости друг от друга.

В этом видео рассказывают о том, что такое трансформатор:

Добавить комментарий

Электрический трансформатор — Основная конструкция, работа и типы

Электрический трансформатор представляет собой статическую электрическую машину, которая преобразует электрическую мощность из одной цепи в другую без изменения частоты. Трансформатор может увеличивать или уменьшать напряжение с соответствующим уменьшением или увеличением тока.

Принцип работы трансформатора

Основным принципом работы трансформатора является явление взаимной индукции между двумя обмотками, связанными общим магнитным потоком. На рисунке справа показана простейшая форма трансформатора. В основном трансформатор состоит из двух катушек индуктивности; первичная обмотка и вторичная обмотка. Катушки электрически разделены, но магнитно связаны друг с другом. Когда первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения, вокруг обмотки создается переменный магнитный поток. Сердечник обеспечивает магнитный путь для потока, который связывается со вторичной обмоткой. Большая часть потока связана со вторичной обмоткой, которая называется «полезным потоком» или основным «потоком», а поток, который не связан со вторичной обмоткой, называется «потоком утечки». Так как создаваемый поток переменный (направление его постоянно меняется), во вторичной обмотке индуцируется ЭДС в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Эта ЭДС называется «ЭДС взаимной индукции», и частота ЭДС взаимной индукции такая же, как и у подведенной ЭДС. Если вторичная обмотка замкнута, то по ней протекает взаимно индуцированный ток, а значит, электрическая энергия передается от одной цепи (первичной) к другой цепи (вторичной).

Базовая конструкция трансформатора

В основном трансформатор состоит из двух индуктивных обмоток и многослойного стального сердечника. Катушки изолированы друг от друга, а также от стального сердечника. Трансформатор также может состоять из контейнера для сборки обмотки и сердечника (называемого баком), подходящих втулок для подключения клемм, маслорасширителя для подачи масла в бак трансформатора для охлаждения и т. д. На рисунке слева показана основная конструкция трансформатора. трансформатор.
Во всех типах трансформаторов сердечник изготавливается путем сборки (укладки) ламинированных стальных листов с минимальным воздушным зазором между ними (для получения непрерывного магнитного пути). Используемая сталь имеет высокое содержание кремния и иногда термообработана для обеспечения высокой проницаемости и низких потерь на гистерезис. Ламинированные стальные листы используются для уменьшения потерь на вихревые токи. Листы разрезаются по форме E, I и L. Чтобы избежать большого сопротивления на стыках, пластины укладываются чередованием сторон стыка. То есть, если стыки первой листовой сборки находятся на лицевой стороне, то стыки следующей сборки остаются на задней грани.

Типы трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать по различным основаниям, таким как типы конструкции, типы охлаждения и т. д.

(A) На основе конструкции трансформаторы можно разделить на два типа: (i) Трансформатор с сердечником и (ii) Трансформатор с кожухом, которые описаны ниже.

(i) Трансформатор с сердечником

В трансформаторе с сердечником обмотки представляют собой цилиндрические формованные обмотки, установленные на концах сердечника, как показано на рисунке выше. Цилиндрические катушки имеют разные слои, и каждый слой изолирован друг от друга. Для изоляции можно использовать такие материалы, как бумага, ткань или слюда. Обмотки низкого напряжения располагают ближе к сердечнику, так как их легче изолировать.

(ii) Трансформатор кожухового типа

Катушки предварительно намотаны и установлены слоями, уложенными друг на друга с изоляцией между ними. Трансформатор оболочкового типа может иметь простую прямоугольную форму (как показано на рис. выше) или может иметь распределенную форму.

(B) В зависимости от назначения

1. Повышающий трансформатор: Повышение напряжения (с последующим уменьшением тока) на вторичной обмотке.
2. Понижающий трансформатор: падает напряжение (с последующим увеличением тока) на вторичной обмотке.

(C) В зависимости от типа питания

1. Однофазный трансформатор
2. Трехфазный трансформатор

(D) В зависимости от их использования

1. Силовой трансформатор: Используется в сети передачи, высокая мощность
2. Распределительный трансформатор: Используется в распределительной сети, имеет сравнительно более низкую мощность, чем у силовых трансформаторов.
3. Приборный трансформатор: используется для реле и защиты в различных приборах в промышленности

•  Трансформатор тока (ТТ)
• Трансформатор напряжения (PT)

(E) На основе используемого охлаждения

1. Маслонаполненный самоохлаждающийся тип
2. Маслонаполненный с водяным охлаждением
3. С воздушным дутьем (с воздушным охлаждением)

Новое сообщение
Старый пост
Начало

Как работают трансформаторы. Основы цепей

Трансформатор — это электрическое устройство, предназначенное для передачи электроэнергии из одной цепи в другую с той же частотой. Его также называют статическим механизмом, так как он не имеет движущихся частей. Он используется для контроля уровней напряжения между цепями. Он состоит из трех основных частей, состоящих из двух обмоток и металлического сердечника, на который намотаны обмотки. Эти обмотки выполнены в виде катушек, изготовленных из материалов с хорошими токопроводящими свойствами. Обмотки в трансформаторе играют главную роль в машине, поскольку эти катушки обмотки служат катушками индуктивности.

Anatomy of a T ransformer

A transformer consists of the following parts:

• Primary coil
• Secondary coil
• Core
• Insulating materials
• Transformer oil
• Conservator
• Breather
• Tap changer
• Охлаждающие трубки
• Реле Бухгольца
• Взрывоотвод

Как работают трансформаторы

Первичная обмотка, вторичная обмотка и сердечник являются основными частями силового трансформатора. Эти детали очень важны для работы трансформатора.

Первичная обмотка обычно изготавливается из меди из-за ее высокой проводимости и пластичности. Число витков катушки должно быть кратно числу витков вторичной обмотки. Он также отвечает за создание магнитного потока. Магнитный поток создается, когда первичная катушка подключена к электрическому источнику. Медный проводник, используемый в первичной обмотке, должен быть тоньше, чем у вторичной обмотки, чтобы ток вторичной обмотки был выше, чем ток первичной обмотки.

Вторичная катушка, которая также состоит из меди, принимает магнитный поток, создаваемый первичной катушкой. Поток проходит через сердечник и соединяется со вторичной катушкой. Вторичная обмотка отдает энергию в нагрузку при изменении напряжения. В этой катушке будет индуцироваться напряжение, поэтому обмотка должна иметь большее число витков по сравнению с первичной катушкой. Ток, исходящий от первичной катушки, будет генерировать переменный магнитный поток в сердечнике, вызывая электромагнитную связь между первичной и вторичной катушками. Магнитный поток, проходящий через две катушки, индуцирует электродвижущую силу, величина которой пропорциональна числу витков катушки.

Накрутки проводов катушки, выходное напряжение и ток

Величина наведенного напряжения, вызванного наведенным током во вторичной катушке, зависит от количества витков вторичной катушки. Соотношение между витками проволоки и напряжением в каждой катушке определяется уравнением трансформатора :

Уравнение трансформатора показывает, что отношение входного и выходного напряжений трансформатора равно отношению числа витков на первичная и вторичная катушки.

Расчет входного и выходного напряжения/тока в зависимости от витков первичной и вторичной обмотки

Связь входного и выходного тока и витков обмотки трансформатора определяется выражением:

Данное уравнение показывает, что отношение входного и выходного тока трансформатора равно отношению числа витков двух катушек.

Оценивая два приведенных выше уравнения, мы можем сделать вывод, что если напряжение увеличивается, ток уменьшается. Точно так же, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Что такое рейтинг VA?

Номинал ВА или вольт-ампер обычно используется для определения силы тока при заданном напряжении в трансформаторе. Вольт-ампер также используется для обозначения полной мощности в электрической цепи. Этот рейтинг определяет, сколько вольт-ампер способен выдать трансформатор.

Определение ВА и расчет максимального тока для первичной и вторичной обмоток

Для расчета тока первичной и вторичной обмотки трансформатора с заданной мощностью ВА мы используем следующее:

Для отношения числа витков, напряжения и тока,

Для максимального тока первичной обмотки,

Для максимального тока вторичной обмотки,

Обозначение выходного напряжения трансформаторов с отводом от средней точки

A Трансформатор также широко известен как «двухфазный трехпроводной трансформатор». Это тип трансформатора, который имеет дополнительный провод, подключенный в середине вторичной обмотки трансформатора. Он обеспечивает два вторичных напряжения, В _А и В _В, с общим подключением. Эти вторичные напряжения равны подаваемому напряжению, таким образом обеспечивая равную мощность каждой обмотке.

12-0-12 Трансформатор

A 12-0-12 Трансформатор представляет собой понижающий трансформатор с отводом от средней точки с входным напряжением 220 В переменного тока при частоте 50 Гц и выходным напряжением 24 В или 12 В (среднеквадратичное значение). Он назван трансформатором 12-0-12 из-за выходных потенциалов трех клемм, как показано на рисунке выше. Вторичная обмотка состоит из трех выводов: двух выводов встык и третьего вывода в качестве центрального ответвления. На рисунке выше напряжение будет составлять 24 В от начала до конца (T ₁ и Т ₃ ). На Т ₁ и Т ₂ напряжение будет 12В. 0 в 12-0-12 представляет собой контрольную точку с нулевым напряжением.

Спасибо за внимание! Оставьте комментарий ниже, если у вас есть вопросы о чем-либо…

Основы трансформаторов — Трансформаторы — Основы электроники

Трансформаторы

Трансформатор — это устройство, передающее электрическую энергию от одного
цепь к другой за счет электромагнитной индукции. Электрическая энергия
всегда передается без изменения частоты, но может включать
изменения амплитуд напряжения и тока. Потому что работает трансформатор
по принципу электромагнитной индукции, он должен использоваться с
входное напряжение источника, изменяющееся во времени. Есть много видов власти
подходящие под это описание; для простоты объяснения и понимания,
Действие трансформатора будет объяснено с использованием синусоидального переменного напряжения в качестве
источник ввода.

Компоненты трансформатора

В своей основной форме трансформатор состоит из:

• Первичная обмотка (катушка), которая получает энергию от источника переменного тока.
• Вторичная обмотка (катушка), которая получает энергию от первичной
  обмотки и подает ее на нагрузку.
• Сердечник, обеспечивающий путь для магнитных линий потока.

Первичная и вторичная катушки намотаны на материал сердечника определенного типа.
В некоторых случаях витки проволоки наматывают на цилиндрическую или прямоугольную
немагнитная форма. По сути, материал сердечника — воздух, а трансформатор —
называется трансформатор с воздушным сердечником . Трансформаторы, используемые на низких частотах,
такие как 50 и 60 Гц, требуют сердечника из магнитного материала с низким магнитным сопротивлением,
обычно железо. Этот тип трансформатора называется трансформатором с железным сердечником .

Схематические обозначения трансформаторов

На рисунке ниже показаны типовые схематические обозначения трансформаторов. Символ для
трансформатор с воздушным сердечником показан на виде А. Части В и С на рисунке показывают
трансформаторы с железным сердечником. Полосы между катушками используются для обозначения
железное ядро. Часто к трансформатору делают дополнительные подключения.
обмотки в точках, отличных от концов обмоток. Эти дополнительные
соединения называются нажимает . Когда кран подключен к центру
обмотки, он называется центральным отводом . Вид C на рисунке ниже
показывает схематическое изображение трансформатора с железным сердечником с центральным отводом.

Схематические обозначения различных типов трансформаторов.

Трансформатор без нагрузки

На рисунке ниже показан трансформатор с воздушным сердечником. Первичная обмотка
подключен к источнику синусоидального переменного напряжения. Напряжение источника управляет
ток через первичную обмотку и, будучи синусоидальным, подвергается непрерывному
изменяется по величине и направлению. Магнитное поле
(поток) накапливается (расширяется) и сжимается (сжимается) вокруг первичной обмотки.
Изменяющееся магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, режет вторичную.
обмотка. Наведенное напряжение (ЭДС) возникает в
первичная и вторичная обмотки изменяющимся магнитным полем.
Первичное индуцированное напряжение немного меньше
чем напряжение источника, и они противоположны по полярности друг другу.
Небольшая разница между напряжением источника и первичным наведенным
напряжение достаточно велико, чтобы обеспечить протекание небольшого первичного тока,
называется намагниченность , или возбуждение , ток , при
вторичка не подключена к нагрузке.

Трансформатор без нагрузки.

Величина тока возбуждения определяется тремя факторами:
(1) величина напряжения источника, (2) сопротивление провода первичной катушки
и потери в сердечнике, и (3) реактивное сопротивление первичной обмотки, которое зависит
от частоты возбуждающего тока. Эти два последних фактора
управляется трансформаторной конструкцией.

Ток возбуждения выполняет две функции:

1. Большая часть энергии возбуждения используется для поддержания магнитного поля
   Главная.
2. Небольшое количество энергии используется для преодоления сопротивления провода
   и потери в сердечнике, которые рассеиваются в виде тепла (потери мощности).

Взаимосвязь первичной и вторичной фаз

Вторичное напряжение трансформатора может быть синфазным или
в противофазе с первичным напряжением. Это зависит от направления
в котором намотаны обмотки и расположение соединений
во внешнюю цепь (нагрузку). Проще говоря, это означает, что два напряжения
могут подниматься и опускаться вместе, или одно может подниматься, пока другое падает.

Трансформаторы, у которых вторичное напряжение совпадает по фазе с
первичные называются трансформаторами с одинаковой обмоткой , а те
в которых напряжения сдвинуты по фазе на 180 градусов, называются
трансформаторы с разнообмоточной обмоткой.

Точки используются для обозначения точек на условном обозначении трансформатора.
которые имеют одинаковую мгновенную полярность (точки, находящиеся в фазе).

Использование точек, указывающих фазу, показано на рисунке ниже. В части (А)
на рисунке первичная и вторичная обмотки намотаны сверху
вниз по часовой стрелке, если смотреть сверху на обмотки.
При построении таким образом верхний вывод первичного и верхнего
лидерство вторичного имеют такая же полярность. На это указывает
точки на символе трансформатора. Отсутствие фазовых точек указывает на
изменение полярности.

Мгновенная полярность зависит от направления намотки.

Часть (B) рисунка иллюстрирует трансформатор, в котором первичная
и вторичные намотаны в противоположных направлениях. Если смотреть сверху
обмотки, первичная обмотка намотана по часовой стрелке сверху вниз.
внизу, а вторичка намотана против часовой стрелки.
Обратите внимание, что верхние лиды первичного и вторичного каналов имеют напротив
полярности. На это указывают точки, расположенные на противоположных концах.
символ трансформатора. Таким образом, полярность напряжения на
клеммы вторичной обмотки трансформатора зависит от направления в
вторичка намотана относительно первичной.

Коэффициент сцепления

Коэффициент связи трансформатора зависит от
часть общей линии потока, которая пересекает как первичную, так и вторичную обмотки.
В идеале все линии потока, генерируемые первичной обмоткой, должны пересекать вторичную обмотку.
и все линии потока, генерируемого вторичной обмоткой, должны пересекать
начальный. Тогда коэффициент связи будет равен единице (единице), а максимальный
энергия будет передаваться от первичного к вторичному.
В практичных силовых трансформаторах используются сердечники из кремнистой стали с высокой проницаемостью.
и близкое расстояние между обмотками, чтобы обеспечить высокий коэффициент
муфты.

Линии потока, создаваемые одной обмоткой, которые не связаны с другой
обмотки называются поток рассеяния . Поскольку поток рассеяния, создаваемый
первичка не режет вторичку, она не может индуцировать напряжение в
вторичное. Следовательно, индуцированное во вторичной обмотке напряжение меньше
чем это было бы, если бы потока рассеяния не существовало. Поскольку эффект
потока рассеяния, чтобы снизить напряжение, наведенное во вторичной обмотке,
эффект можно воспроизвести, предположив, что индуктор подключен
последовательно с первичкой. Эта серия индуктивность рассеяния is
Предполагается, что часть приложенного напряжения падает, оставляя меньшее напряжение
по первичке.

Обороты и коэффициенты напряжения

Суммарное напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке
трансформатор определяется в основном коэффициентом числа
витков в первичной к числу витков во вторичной, а по
величина напряжения, подаваемого на первичку. См. рисунок ниже. Часть (А)
на рисунке изображен трансформатор, первичная обмотка которого состоит из десяти витков
провода, вторичная обмотка которого состоит из одного витка провода. Тебе известно
что по мере того, как линии потока, создаваемые первичным устройством, расширяются и сжимаются,
они вырезали оба десять витков первичной обмотки и один виток
вторичное. Так как длина провода во вторичной обмотке
примерно такой же, как длина провода в каждом
Включите первичную обмотку, напряжение (ЭДС), индуцированное во вторичной обмотке, будет
такое же, как напряжение (ЭДС), индуцированное в каждом витке первичной обмотки .
Это означает, что при подаче напряжения на первичную обмотку 10 вольт,
встречная ЭДС в первичке почти 10 вольт. Таким образом, каждый ход в
первичная обмотка будет иметь наведенную встречную ЭДС, равную примерно одной десятой
общее приложенное напряжение, или один вольт. Поскольку одни и те же линии потока пересекают
витков как во вторичном, так и в первичном, каждый виток будет иметь
в нем индуцируется ЭДС в один вольт. Трансформатор в части (А)
рисунок ниже имеет только один виток во вторичной обмотке, таким образом, ЭДС на
вторичка — один вольт.

Обороты трансформатора и коэффициенты напряжения.

Трансформатор, представленный в части (B) рисунка выше, имеет десятивитковую
первичный и двухвитковый вторичный. Поскольку поток индуцирует один вольт на
очередь, общее напряжение на вторичной обмотке равно двум вольтам. Уведомление
что вольты на виток одинаковы как для первичной, так и для вторичной обмотки.
обмотки. Поскольку встречная ЭДС в первичке равна (или почти)
приложенного напряжения, пропорция может быть установлена, чтобы выразить значение
напряжение, индуцированное с точки зрения напряжения, приложенного к первичной и
количество витков в каждой обмотке. Эта пропорция также показывает
соотношение между числом витков в каждой обмотке и
напряжение на каждой обмотке. Эта пропорция выражается
уравнение

куда

N _p — число витков в первичной обмотке
В _p — напряжение, приложенное к первичной обмотке
В _с — напряжение, наведенное во вторичной обмотке 9013 7 -7 витков 9013 N во вторичном

Обратите внимание, что уравнение показывает, что отношение вторичного напряжения
к первичному напряжению равно отношению вторичных витков к первичному
повороты. Уравнение можно записать как

Следующие формулы выводятся из приведенного выше уравнения:

Если известны любые три из величин в приведенных выше формулах,
четвертая величина может быть вычислена.

Пример
Трансформатор имеет 200 витков в первичной обмотке, 50 витков во вторичной обмотке и 120 витков во вторичной обмотке.
вольт, приложенных к первичной обмотке ( V _p ). Какое напряжение
по вторичному ( V _s )?

Решение:

Трансформатор в приведенной выше задаче имеет меньше витков во вторичной обмотке, чем
в первичке. В результате напряжение на вторичной обмотке меньше.
чем на первичке. Трансформатор, в котором напряжение на
на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной
называемый понижающим трансформатором . Соотношение шага вниз четыре к одному
трансформатор пишется как 4:1. Трансформатор с меньшим количеством витков
первичном, чем во вторичном, будет создавать большее напряжение на
вторичного, чем напряжение, приложенное к первичному. трансформатор
в котором напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение
применяется к первичной называется повышающий трансформатор . Соотношение
повышающего трансформатора «один на четыре» следует записать как 1:4. Уведомление
в двух соотношениях номинал первичной обмотки всегда указывается первым.

Влияние нагрузки

Когда сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке (рисунок ниже),
напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, вызывает протекание тока
во вторичной обмотке. Этот ток создает поле потока вокруг
вторичный (показан пунктирными линиями), который противостоит потоку
поле о первичном (закон Ленца). Таким образом, поток о вторичном
отменяет часть потока относительно первичного. Суммарный поток в ядре
трансформатор является общим как для первичной, так и для вторичной обмотки.
При меньшем потоке, окружающем обмотки, первичная и вторичная индукция
напряжения снижаются.
Снижение первичного индуцированного напряжения увеличивает разницу
между напряжением источника и первичным наведенным напряжением, тем самым
позволяя протекать большему первичному току.
Дополнительный ток в первичной обмотке генерирует больше
линий потока, почти восстанавливая исходное количество общих линий потока.

Простой трансформатор, показывающий соотношение потоков первичной и вторичной обмотки.

Обороты и коэффициенты тока

Количество силовых линий, развитых в ядре, пропорционально
сила намагничивания (в ампер-витках) первичной и вторичной обмоток.
Ампер ( I × N ) является мерой магнитодвижущей силы.
сила; определяется как магнитодвижущая сила, развиваемая одним ампер
тока, протекающего по катушке с одним витком. Поток, существующий в
сердечник трансформатора окружает как первичную, так и вторичную обмотки.
Поскольку поток одинаков для обеих обмоток, ампер-витки в обеих
первичная и вторичная обмотки должны быть одинаковыми.

Следовательно:

куда

I _р N _р — ампер-витки в первичной обмотке

Разделив обе части уравнения на
I _p N _s , вы получаете:

С

тогда

куда

V _P — напряжение, применяемое к первичному
V _S — напряжение по всему второму
I _P — ток.

Обратите внимание, что уравнения показывают, что коэффициент текущей ликвидности является обратным
отношение витков и отношение напряжения. Это означает, что трансформатор, имеющий
меньше витков во вторичной обмотке, чем в первичной, приведет к понижению
напряжение, но увеличит ток.

Пример:
Трансформатор имеет отношение напряжения 6:1. Найдите ток в
вторичный, если ток в первичном 200 мА.

Решение:

Транспонирование для I _s :

Замена:

В приведенном выше примере показано, что хотя напряжение на вторичной обмотке
составляет одну шестую напряжения на первичной обмотке, ток во вторичной
в шесть раз больше тока в первичной обмотке.

На приведенные выше уравнения можно посмотреть с другой точки зрения.
Выражение

называется коэффициентом трансформации витков и может быть выражен
как единый фактор. Помните, соотношение оборотов указывает сумму на
трансформатор увеличивает или уменьшает приложенное напряжение
к первичке. Например, если вторичная обмотка трансформатора имеет
в два раза больше витков, чем в первичной обмотке, индуцированное напряжение
во вторичке будет в два раза больше напряжения на первичке.
Если во вторичной обмотке вдвое меньше витков, чем в первичной, то напряжение
на вторичной обмотке будет половина напряжения на первичной.
Однако коэффициент витков и коэффициент тока трансформатора имеют
обратное отношение. Таким образом, повышающий трансформатор 1:2 будет иметь половину
ток во вторичке как в первичке. Понижающий трансформатор 2:1.
ток во вторичной обмотке будет в два раза больше, чем в первичной.

Соотношение мощностей между первичной и вторичной обмотками

Как только что было объяснено, коэффициент трансформации трансформатора влияет на ток.
а также напряжение. Если напряжение во вторичной обмотке удвоится, ток
на вторичке вдвое меньше. И наоборот, если напряжение уменьшается вдвое в
во вторичной обмотке ток удваивается. Таким образом,
вся мощность, подводимая к первичной обмотке источником, также передается
к нагрузке вторичным (минус мощность, потребляемая вторичным
трансформатора в виде потерь).