Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение

Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

Назначение трансформаторов

Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

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

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.

Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.

Читайте так же:
Обдирочная фреза по металлу

Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.

Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.

Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Потери энергии в трансформаторе

Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.

В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.

Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд — ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!

Трансформаторы3714

Трансформаторы силовые

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии и ее передачи из одних цепей в другие, в котором используются свойства магнитно-связанных контуров.
По назначению трансформаторы можно разделить на силовые, согласующие, измерительные.

Читайте так же:
Разметка отверстий под шканты

Силовые трансформаторы обеспечивают питание электронных схем заданным напряжением и одновременно — гальваническую развязку первичной и вторичной цепей. Линейка трансформаторов питания представлена моделями различной мощности (от 0,7 до 500 Вт) с широким спектром выходного напряжения. Цена трансформатора зависит главным образом от его мощности, количества обмоток, исполнения.
Основными производителями силовых трансформаторов являются: Трансвит (трансформаторы питания на витом магнитопроводе), Торэл (тороидальные трансформаторы), Комплекс и Электрон-Комплекс (трансформаторы питания для печатного монтажа, в том числе и герметичного исполнения).

Согласующие трансформаторы используются для согласования сопротивления различных каскадов электронных схем, обеспечивая минимальные потери и искажения сигнала. Применение трансформатора позволяет существенно улучшить шумовые характеристики устройства. В ассортименте представлены согласующие трансформаторы как в SMD-исполнении, так и для печатного и поверхностного монтажа. Основные производители: Bourns, Epcos.

Измерительные трансформаторы (или датчики тока) применяются для контроля величины рабочих токов моторов, соленоидов, контроля перегрузок, обрывов в цепи, одновременно обеспечивая изоляцию измерительных приборов от цепи высокого напряжения, чем достигается безопасность измерения. Мы предлагаем измерительные трансформаторы производства Talema с широким диапазоном измеряемых токов от 5 до 200 А.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Алматы, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль.
Доставка в пункты выдачи заказов Pickpoint, OZON, Boxberry, DPD, CDEK, «Связной», а также Почтой России в следующие города: Тольятти, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Оренбург, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Трансформаторы» вы можете купить оптом и в розницу.

SA Трансформатор

Для практического использования электрической энергии в различных устройствах и приборах необходимо уметь обеспечить самые различные значения напряжений. Для этого используются трансформаторы (от латинского слова transformo — преобразую). Трансформатор был изобретен в 1878 г. русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым.

  • Трансформатор (рис. 1, а) — это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Читайте так же:
Самый лучший краскопульт электрический

Схематическое изображение трансформатора показаны на рисунке 1, б.

Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на котором располагаются две или несколько обмоток. Обмотка трансформатора, на которую подается переменное напряжение, называется первичной, а обмотка, с которой снимается преобразованное переменное напряжение, — вторичной. Число витков в первичной обмотке трансформатора обозначим N1, а во вторичной — N2.

Обмотки трансформатора могут быть расположены на общем сердечнике различным образом (рис. 2).

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Линии индукции магнитного поля, создаваемого переменным током в первичной обмотке, благодаря наличию сердечника практически без потерь пронизывают витки вторичной обмотки. Поскольку магнитный поток во вторичной обмотке изменяется со временем (т.к. в первичной обмотке переменный ток), то согласно закону Фарадея в ней возбуждается ЭДС индукции. Трансформатор может работать только на переменном токе, т.к. магнитный поток, созданный постоянным током, не изменяется с течением времени.

Пусть первичная обмотка трансформатора подключена к источнику тока с переменной ЭДС E1 и с действующим значением напряжения U1. На вторичной обмотке ЭДС E2 и напряжение U2.

Из законов Ома (left(I=dfrac <>, ; ; ; U=Icdot Rright)) следует, что напряжение на обмотке равно

где r — сопротивление обмотки. При изготовлении трансформатора сопротивление первичной обмотки r1 делают очень малым, поэтому часто им можно пренебречь. Тогда

Если пренебречь потерями магнитного потока в сердечнике, то в каждом витке вторичной обмотки будет индуцироваться точно такая же ЭДС индукции e1, как и ЭДС индукции e2 в каждом витке первичной обмотки, т.е. e1 = e2. Следовательно, отношение ЭДС в первичной E1 и вторичной E2 обмотках равно отношению числа витков в них:

  • Отношение числа витков в первичной катушке N1 к числу витков во вторичной N2 называют коэффициентом трансформации:

Режимы работы

Холостой ход

  • Режимом холостого хода трансформатора называется режим с разомкнутой вторичной обмоткой (I2 = 0).

В этом случае напряжение на вторичной обмотке равно индуцируемой в ней ЭДС (см. уравнение (1)):

Читайте так же:
Навесы на деревянные ворота

Тогда из уравнения (2) получаем

В зависимости от коэффициента трансформации k (числа витков N1 и N2) напряжение U2 может быть как больше (k < 1), так и меньше напряжения U1 (k > 1).

  • Трансформатор, который увеличивает напряжение, называют повышающим, а трансформатор, который уменьшает напряжение — понижающим.

Рабочий ход

  • Рабочим ходом трансформатора называют режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена некоторая нагрузка.

При таком режиме работы из уравнения (1) получаем

где (U_ <2>=I_ <2>cdot R_<2>,) R2 — сопротивление нагрузки.

Так как потери энергии в современных трансформаторах не превышают 2%, то можно записать, что мощности тока в обоих обмотках трансформатора практически одинаковы:

Тогда с учетом уравнения (2) получаем

В повышающем трансформаторе (k < 1) напряжение U2 > U1, а сила тока I2 < I1. В понижающем трансформаторе все наоборот.

Режимом короткого замыкания

  • Режимом короткого замыкания называется режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки.

Данный режим опасен для трансформатора, поскольку в этом случае ток во вторичной обмотке максимален и происходит электрическая и тепловая перегрузка системы.

Потери трансформатора

При работе реального трансформатора всегда имеются энергетические потери, связанные с различными физическими процессами:

  • нагревание обмоток трансформатора;
  • работа по перемагничиванию сердечника;
  • рассеяние магнитного потока.

Наиболее значительные энергетические потери обусловлены тепловым действием вихревых токов (токов Фуко) возникающими в массивном проводнике при изменении пронизывающего его магнитного потока. Для их уменьшения сердечники трансформаторов изготовляют не из сплошного куска металла, а из тонких пластин, разделенных тончайшими слоями диэлектрика (пластины покрывают лаком).

Современные трансформаторы имеют очень высокие КПД (95-99 %), что позволяет им работать практически без потерь.

Трансформатор — это электростатическое устройства, предназначенное,

Трансформатор — это электростатическое устройства, предназначенное, для преобразование переменного тока, одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. В зависимости от назначения трансформаторы разделяются: силовые общего применения специализированные. Силовые трансформаторы общего применения используются в системах передачи и распределения электроэнергий в качестве повышающих или понижающих. К специализированным трансформаторам относятся: силовые специального назначения (печные, выпрямительные, сварочные, радио трансформаторы),автотрансформаторы, измерительные и испытательные трансформаторы для преобразования частоты и т.д.

Читайте так же:
Схема подключения двухфазного выключателя

Слайд 5 из презентации «Устройство силовых трансформаторов»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Устройство силовых трансформаторов.pptx» можно в zip-архиве размером 7155 КБ.

Похожие презентации

«Устройство системного блока» — Кулеры – вентиляторы, предназначенные для воздушного охлаждения. Кулеры. CD/DVD-ROM. Обычно радиаторы охлаждаются кулерами, но не всегда. От видеокарты зависит качество изображения. Из чего состоит системный блок? Сетевая карта. Процессор – мозг системного блока, выполняет логические операции. Радиаторы.

«Основные устройства компьютера» — Является техническим средством мультимедиа. Основные устройства персонального компьютера. Персональный компьютер представляет собой набор взаимосвязанных устройств. Монитор (дисплей) Устройство для отображения текстовой и графической информации. Клавиатура Устройство для ввода информации и управления работой программ.

«Компьютерные устройства» — Аннотация. Сейчас считается достаточным, если оперативной памяти в вашем компьютере 512 MB (Мегабайт). Компьютерная безопасность. Устройство компьютера. Из истории компьютера. Меньше — плохо, больше — обычно не нужно. Обычно, домой покупают цветные струйные принтеры. Словарь компьютерных терминов. Некоторых профессионалов компьютерного спорта последнее обстоятельство просто бесит!

«Устройство ПК» — Запуск программ на выполнение. Данные. Постоянная память (ПЗУ). Из чего состоит системный блок? Адаптер портов. Количество цветов: для SVGA расширено до 65536 (high color) и 16,7 млн. Операционная система Windows. Мониторы. Внешние устройства ВЫВОДА информации. Графический многооконный интерфейс. Презентационные технологии (программа MS PowerPoint).

«Проводники в электростатическом поле» — К проводникам относятся: Полярные. Неполярные. Поле внутри проводника, помещенного в электростатическое поле, отсутствует. Проводники в электростатическом поле. Диэлектрики в электростатическом поле. Проводники в электростатическом поле Диэлектрики в электростатическом поле. Евнеш. — Металлы; жидкие растворы и расплавы электролитов; плазма.

«Трансформаторы» — Трансформаторы — принцип действия. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Потери на нагревание электрических проводов пропорциональны квадрату тока через провод. По технике безопасности в бытовых электроприборах используются небольшие напряжения (380/220В). Современные трансформаторы имеют высокий КПД — свыше 99 %.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector