Устройство повышающего трансформатора напряжения

Что делает повышающий трансформатор?

Повышающие трансформаторы представляют собой силовые конструкции, предназначенные для монтажа в электрических бытовых и производственных цепях. Установка меняет напряжение в сторону повышения. Как работает повышающий тип трансформаторов, где используются такие установки, нужно рассмотреть подробнее.

Функционирование

Чтобы понять, что такое трансформаторы повышающие напряжение, нужно вникнуть в принцип работы. Оборудование изготавливается для электростанций, схемы конструкции которых относятся к проходной категории.

Повышающий трансформатор на электростанциях используется для обеспечения населенных пунктов, прочих объектов током с определенными техническими показателями. Без преобразователя высокое напряжение по пути своего следования постепенно снижается.

Конечный потребитель получал бы недостаточное количество электроэнергии. На конечной в цепи электростанции благодаря этой установке, принимают электричество соответствующего значения. Потребитель получает напряжение в сети до 220 В.

Промышленные сети обеспечиваются до 380 В.

Схема, показывающая работу трансформатора в линии, включает в себя несколько элементов. Генератор на электростанции производит электричество 12 кВ. Оно поступает по проводам к повышающим подстанциям. Здесь устанавливается трансформаторный аппарат, призванный повышать показатель в линии до 400 кВ.

От подстанции электричество поступает в высоковольтную линию. Далее энергия попадает на понижающую подстанцию. Здесь она снижается до 12кВ.

Трансформаторами с обратным принципом действия ток направляется в низковольтную линию передач. В конце устанавливается еще один понижающий агрегат. От него электричество с показателем 220 В поступает в дома, квартиры и т. д.

Принцип устройства

Рассматривая, как работает трансформатор повышающий напряжение, нужно вникнуть в основные принципы действия конструкции. Основой работы трансформатора является механизм электромагнитной индукции.

Металлический сердечник находится в изоляционной среде. В схему включено две катушки. Количество обмоток неодинаковое.

Повысить показатель способны катушки, в первом контуре которых больше витков, чем во втором.

Напряжение переменного типа поступает на первый контур. Например, это ток в сети 110 (100) В. Появляется магнитное поле. Его сила увеличивается при правильном соотношении обмоток в сердечнике. Когда электричество проходит по второй обмотке в повышающем трансформаторе появляется ток с определенным показателем. Например, обеспечивается показатель характеристики сети 220 В.

При этом частота остается прежней. Для поступления постоянного тока в линию электроснабжения в цепь монтируется преобразователь. Этот прибор может быть в оборудовании повышающего типа. Прибор способен работать не только для изменения напряжения, но и частоты. Определенное оборудование питается постоянным током.

Разновидности

К категории повышающих разновидностей техники относится ряд устройств, отличающихся конструкцией, назначением, техническими характеристиками:

  1. Автотрансформатор. Обладает одной совмещенной обмоткой.
  2. Силовой. Наиболее распространенная разновидность среди приборов, которые повышают показатель напряжения.
  3. Антирезонансный. Обладает закрытой конструкцией. Из-за особого принципа функционирования имеют компактные габариты.
  4. Заземляемый. Обмотки соединяются звездой или зигзагом.
  5. Пик-трансформаторы. Отделяют постоянный и переменный ток.
  6. Бытовые. Повышение характеристик электричества при функционировании трансформатора производится в небольшом диапазоне. Помогают устранить помехи в бытовой сети, защитить технику от перепадов, пониженного и повышенного электричества.

Представленные конструкции отличаются мощностью и техническими характеристиками.

Другие виды

В соответствии с рабочими характеристиками представленное оборудование различается еще по нескольким признакам. По количеству контуров бывают однофазные (бытовые) и трехфазные (промышленные) конструкции.

В качестве охладительной системы применяются разные субстанции. Различают масляные и сухие разновидности. В первом случае оборудование стоит дешевле. Масло является пожароопасным веществом. При их использовании предусматривается качественная защита от аварии. Сухие агрегаты заполнены негорючим веществом. Они стоят дороже, но требования по их установке лояльные.

Циркуляция охладителя в системе может быть принудительным или естественным. Существуют конструкции, в которых эти методы комбинируются. Многообразие видов позволяет каждому подобрать оптимальный тип устройства.

Маркировка

Производителями разработана специальная маркировка представленного оборудования. Это позволяет потребителям и проверяющим легко определить разновидность оборудования.

В общем виде обозначение выглядит так — ТМ/Н – Х, где:

  • Т – обозначение типа прибора;
  • М – мощность агрегата, заданная производителем, кВА;
  • Н – класс напряжения со стороны обмотки высокого напряжения (ВН);
  • Х – климатическая характеристика, определяющая особенности размещения в соответствии с ГОСТ 15150.

Маркировка может включать в себя и другие характеристики. Табличка с указаниями параметров прибора устанавливается на его корпус. При установке оборудования информация с маркировкой должна находиться в доступном для визуального осмотра месте. Подробнее о маркировке трансформаторов читайте здесь.

Ремонт и обслуживание

Трансформатором называется сложное оборудование. Периодически потребуется проводить его обслуживание и ремонт. Доверить эту работу рекомендуется профессионалам. Только человек с соответствующей подготовкой имеет право проводить подобные работы.

При повышенной скорости нагрева, наличии шума, требуется произвести перемотку контуров трансформатора. Эту процедуру сможет выполнить неквалифицированный специалист, обладающий минимальным уровнем знаний в области работы электротехники.

Прибор имеет магнитопривод. Он является общим для катушек. Первый контур ответственен за понижение, а второй – за повышение электричества в сети. Осмотр трансформатора производится по определенной технологии.

Проверка

Сначала проводится визуальный осмотр блока. Если при работе наблюдается перегрев, на поверхности появляются деформации, неровности, вздутие изоляции. Если осмотр не выявил отклонений, нужно найти вход и выход прибора. Первый из них подведен к первой катушке. Здесь появляется магнитное поле в момент подачи электричества. Вывод подведен ко вторичной обмотке.

Выходной сигнал фильтруется. Этот показатель нужно замерять. Снимаются разборные части конструкции корпуса. Требуется получить доступ к микросхемам. Это позволит замерять напряжение мультиметром. При этом потребуется учесть номинальные показатели. Если результат замеров окажется меньше 80 % от заданного производителем значения, цепь первичной не функционирует правильно.

Первую катушку отсоединяют от прибора. На нее больше не поступает электричество. Затем проверяется вторичный контур. При отсутствии фильтрации используется питание от измерительного прибора. При отсутствии нормального напряжения в системе, аппаратура требует ремонта.

После проверки в случае исправности составляющих элементов, конструкция собирается  обратном порядке. При необходимости проводится ремонт агрегата.

Интересное видео: Как работает трансформатор?

Рассмотрев особенности, принцип работы повышающих трансформаторов, можно оценить их важность в линиях электропередач. Применение подобного оборудования повышает качество электричества в бытовых, промышленных сетях. Его устанавливают повсеместно. Представленные разновидности установок сегодня пользуются высоким спросом.

Источник: https://ProTransformatory.ru/vidy/povyshayushhij-transformator

Узнаем все про повышающие трансформаторы напряжения

Повышающие трансформаторы напряжения представляют собой устройства, которые применяются в электрических цепях для изменения показателей напряжения электроэнергии в сторону их повышения.

В основе любого трансформатора напряжения лежит принцип работы на основе электромагнитной индукции. Железное ядро находится в изоляционных маслах, которые не пропускают электричество. В конструкции находится две катушки с различным количеством обмоток. В первой катушке данных витков будет больше, чем во второй.

Повышающий трансформатор напряжения включает в себя несколько составных частей, обеспечивающих работу устройства. В основе конструкции располагается железное ядро, на которое намотано две катушки.

Через первую катушку проходит воздействие напряжения переменного тока, в результате чего образуется магнитное поле, осуществляющее выполнение принципа электромагнитной индукции.

Согласно формуле dФ/dt, сила магнитного поля может увеличиваться путем увеличения показателей тока до необходимых значений.

Здесь не стоит забывать о прямой зависимости показателей напряжения магнитного поля от определенного количества обмоток, которые расположены в железном ядре. Соответственно, чем меньше витков — тем меньше напряженность.

Следовательно, когда магнитный поток проходит через линию обмоток второй катушки, то там и будет возникать напряжение. Данные показатели будут рассчитываться по формуле: NФ/dt, где N — это число витков самой катушки. Это, так называемый, Закон Фарадея, согласно которому напряжение будет той же частоты, что и на первой катушке.

Подробнее про устройство на видео

Типы трансформаторов

Как и в любом техническом устройстве, повышающие трансформаторы могут быть самых различных видов, отличающихся между собой по показателям мощности, сфере использования и т.д.

Рассмотрим каждый тип данного устройства более подробно:

  • Автотрансформатор имеет в своем наличии только одну обмотку с парой концевых клемм. Как правило, это трансформаторы однофазного типа, в которых присутствуют первичные и вторичные катушки.
  • Трансформаторы тока обладают большим количеством обмоток, по сравнению с предыдущим типом. Кроме того, в конструкции подобных устройств используется магнитный сердечник, резисторы и датчики оптического типа, ответственные за регулировку частоты напряжения.
  • Агрегат силового типа представляет собой специальный прибор, передающий ток между контурами через процесс электромагнитной индукции.
  • Агрегат антирезонансного типа представляет собой литой прибор, которые обладает практически полностью закрытой структурой. В продаже имеются как трехфазные, так и однофазные устройства. Во многом, данные устройства схожи с силовыми агрегатами, но обладают более компактными габаритами.
  • Заземляемые устройства отличаются от других специальной структурой обмоток, которые соединяются между собой зигзагом или звездой.
  • Пик-трансформаторы используются для отделения постоянного и переменного тока. Данные устройства получили достаточно широкое распространение в компьютерных технологиях и средствах радиосвязи.
  • Домашние устройства разделительного типа применяются в качестве передатчика электричества от источника переменного тока к самому прибору. Бытовые устройства, обладающие мощностью 220 вольт, применяются в качестве защитной меры от воздействия электрического тока и предотвращения помех в работе различных устройствах.

Читайте так же:  Информация про сварочные аппараты TIG

Обслуживание и ремонт

Повышающие трансформаторы относятся к технически сложным устройствам, поэтому самостоятельное исправление поломок крайне не рекомендуется.

Единственное, что может быть выполнено своими руками — это перемотка обмоток устройства.

Рассмотрим в качестве примера тот тип, в котором используется многократная обмотка. В данном агрегате располагается магнитный сердечник, который является общим для всех трех катушек индуктивности. Как правило, одна катушка является понижающей, а вторая повышающей в данном устройстве.

Не лишним будет узнать порядок проверки трансформаторов, что позволит избежать вероятных проблем в дальнейшем. Рассмотрим всю процедуру поэтапно:

  1. Сперва необходимо осмотреть весь блок. Как правило, перегрев системы провоцирует появление некоторых выпуклостей или неровностей, которые говорят о деформации некоторых деталей.
  2. Определяем вход и выход устройства. Первый контур должен быть подключен к первой катушке устройства, где формируется само магнитное поле. Вторая часть, которая выступают в роли получателя энергии от магнитного поля, должна быть состыкована со вторичной обмоткой.
  3. Затем нужно определить фильтрацию выходного сигнала. Примечательно, что она является идентичной для диодов и конденсаторов на второй катушке устройства.
  4. Далее нужно снять некоторые части корпуса, чтобы был полный доступ к микросхемам устройства. Это нужно для того, чтобы можно было определить показатели напряжения при помощи мультиметра.
  5. Если полученные показатели оказываются существенно меньше ожидаемых (менее 80% от оптимальных), то вероятная причина поломки кроется во всей цепи, которая соединяется вокруг первичной обмотки. Для исправления причин, следует отсоединить первую катушку от подачи на нее электричества.
  6. Далее нужно проверить вторичный выход. Если фильтрация отсутствует, то нужно использовать питание от мультиметра. Если вы заметили, что оптимальное напряжение не достигается, то причина может быть в самом трансформаторе, либо в выходных клеммах.

Вообще, все эти манипуляции лучше доверить соответствующему специалисту, который не только корректно разберет и соберет устройство, но и проверит показатели частоты напряжения на отдельных участках схем первичной и вторичной обмотки.

Читайте также:  Ручная лебедка: устройство, виды и принцип действия

Обзор моделей

Для упрощения процесса выбора повышающих трансформаторов напряжения следует рассмотреть несколько моделей, получивших наибольшее распространение.

Начнем с серии НОЛ-СЭЩ, которая представлена сразу четырьмя моделями — 6, 10, 20 и 35, соответственно. Данные агрегаты относятся к заземляемым устройствам, которые можно устанавливать в распределительные устройства и камеры одностороннего обслуживания.

Технические характеристики НОЛ-СЭЩ 6:

  • показатель напряжения первичной обмотки — 6 кВ;
  • показатель напряжения вторичной обмотки — 100 вольт;
  • частота — 50 Гц;
  • работа в температурной диапазоне — от -45C до +50C.

Цена данного устройства составляет 25 тысяч рублей.

Технические характеристики НОЛ-СЭЩ 10:

  • показатель напряжения первичной обмотки — 10 кВ;
  • показатель напряжения вторичной обмотки — 100 вольт;
  • частота — 50 Гц;
  • работа в температурной диапазоне — от -45C до +50C.

Стоимость устройства — 30 тысяч рублей.

Технические характеристики НОЛ-СЭЩ 20:

  • показатель напряжения первичной обмотки — 20 кВ;
  • показатель напряжения вторичной обмотки — 100 вольт;
  • частота — 50 Гц;
  • работа в температурной диапазоне — от -10C до +55C.

Цена за такой трансформатор будет порядка 33 тысяч рублей.

Технические характеристики НОЛ-СЭЩ 35:

  • показатель напряжения первичной обмотки — 35 кВ;
  • показатель напряжения вторичной обмотки — 100 вольт;
  • частота — 50 Гц;
  • работа в температурной диапазоне — от -10C до +55C.

Данное устройство будет стоить около 40 тысяч рублей.

ATR-2000 относится к автотрансформаторам с однофазной структурой. Размер устройства довольно компактный, что позволяет его использовать на столе, либо навешивать на стену.

Технические характеристики ATR-2000:

  • тип используемой сети — однофазная;
  • входное напряжение — от 150 до 190 вольт;
  • выходное напряжение — от 174 до 220 вольт;
  • ширина устройства — 46,6 см;
  • глубина — 25,5 см;
  • высота — 24,7 см;
  • общая масса — 12 кг.

Стоимость данного прибора составляет порядка 11 тысяч рублей.

Для промышленной сферы используются более мощные устройства, повышающие напряжение с 220 вольт до 380 и 660 вольт. В частности, есть серия агрегатов ТП1, предназначенная именно для промышленной среды. Вот технические характеристики основных моделей:

Технические характеристики ТП1-0,2:

  • показатель мощности — 0,2 кВА;
  • тип сети — однофазная;
  • общая масса — 13 кг;
  • длина — 32 см;
  • ширина — 16 см;
  • высота — 30 см;
  • повышение напряжения — с 220 до 380 вольт.

В среднем, стоимость данного агрегата составляет около 7 тысяч рублей.

Технические характеристики ТП1-0,4:

  • показатель мощности — 0,4 кВА;
  • тип сети — однофазная;
  • общая масса — 14 кг;
  • длина — 32 см;
  • ширина — 16 см;
  • высота — 30 см;
  • повышение напряжения — с 220 до 380 вольт.

Читайте так же:  Рассмотрим воздушные электрические компрессоры 220В

Технические характеристики ТП1-1:

  • показатель мощности — 1 кВА;
  • тип сети — однофазная;
  • общая масса — 25 кг;
  • длина — 43 см;
  • ширина — 21 см;
  • высота — 37,8 см;
  • повышение напряжения — с 220 до 380 вольт.

Стоимость данного агрегата — 8 тысяч рублей.

Технические характеристики ТП1-2:

  • показатель мощности — 2 кВА;
  • тип сети — однофазная;
  • общая масса — 29 кг;
  • длина — 43 см;
  • ширина — 21 см;
  • высота — 37,8 см;
  • повышение — с 220 до 380 вольт.

Цена составляет порядка 11 тысяч рублей.

Технические характеристики ТП1-10:

  • показатель мощности — 10 кВА;
  • тип сети — однофазная;
  • общая масса — 125 кг;
  • длина — 62,4 см;
  • ширина — 50,4 см;
  • высота — 72,3 см;
  • повышение напряжения — с 220 до 380 вольт.

Будет стоить около 75 тысяч рублей.

Изготовление своими руками

Для самостоятельного изготовления устройств подобного типа понадобится определенный перечень материалов, которые нужно приобрести.

В частности, необходимо купить достаточное количество ленточной изоляции, сердечник (можно использовать от старого телевизора), достаточное количество проводов и эмалевой изоляции.

Изготавливаем намоточный станок. Для этого нам понадобится обычная диска (длина 400 мм и ширина 100 мм).

Присоединяем к ней два бруска (50 на 50 мм) на расстоянии в 300 мм друг от друга (в качестве крепления используем обычные шурупы).

Предварительно, нужно просверлить данные бруски на одинаковой высоте при помощи сверла диаметром порядка 0,8 см. Заводим в получившиеся отверстия пруток, на конце которого присоединяем катушку.

Вообще, самостоятельное изготовление повышающего трансформатора напряжения представляется довольно трудоемким процессом, требующим не только наличия необходимых материалов, но и некоторым специфическим расчетам.

В частности, необходимо будет вычислять количество витков обмоток, а также сечение и диаметр проводов.

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что самостоятельная сборка подобного устройства под силу только квалифицированному человеку, знакомому с основными понятиями электрики и расчетов по формулам.

Для остальных же людей, оптимальным выбором будет приобретение готового устройства в специализированном магазине. Однако, и тут не все так просто. Важно изучить технические особенности конкретного аппарата, проконсультироваться со специалистом, который подскажет, какой именно прибор понадобится в вашем конкретном случае.

В заключении еще немного информации про изготовление своими руками

Источник: http://generatorexperts.ru/elektrogeneratory/povyshayushhie-transformatory-napryazheniya.html

Как работает трансформатор

Содержание:

Трансформатор относится к категории статических электромагнитных устройств, способных преобразовывать переменный ток с одним значением напряжения в переменный ток с другим напряжением, сохраняя при этом одну и ту же частоту.

Эти приборы успешно используются в электрических сетях для передачи и распределения энергии, а также являются неотъемлемой частью многих электроустановок.

В связи с этим, особенно актуальным становится вопрос, как работает трансформатор, в зависимости от количества обмоток, фаз, способов охлаждения и других конструктивных особенностей, от которых напрямую зависит применение данных устройств.

Действие понижающего трансформатора

Существуют различные типы понижающих трансформаторов. Они могут быть одно-, двух- или трехфазными, что позволяет использовать их в различных областях энергетики.

Конструкция этих устройств включает в себя две обмотки и шихтованный сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь. Отличительной особенностью понижающего трансформатора является различное число витков в первичной и вторичной обмотке.

Для того, чтобы правильно использовать устройство, нужно хорошо представлять себе, как работает понижающий трансформатор.

Напряжение, подаваемое на вход трансформатора, вызывает появление в обмотке электродвижущей силы, которая, в свою очередь приводит к возникновению магнитного поля.

В результате пересечения этим полем витков второй катушки, в ней появляется собственная электродвижущая сила самоиндукции.

Под ее воздействием во второй катушке появляется напряжение, отличающееся от первичного на разницу количества витков в обеих обмотках.

Для определения точных параметров, необходимо выполнить расчеты понижающего трансформатора. Следует учитывать, что возникновение электродвижущей силы самоиндукции возможно лишь под действием переменного напряжения. Поэтому все бытовые электрические сети работают только на переменном токе.

В современных условиях все чаще возникает необходимость в преобразовании высокого напряжения в низкое. Это связано с тем, что электростанции вырабатывают ток высокого напряжения, обеспечивающий потребности какого-то участка.

Поэтому на каждом таком участке начальное напряжение преобразуется до значения, допустимого к применению в бытовых условиях. Кроме того, понижающие трансформатора довольно часто используются в бытовых условиях, чтобы адаптировать низковольтные устройства к сетевому току 220В.

Они являются конструктивными элементами различных блоков питания, адаптеров, стабилизаторов и других аналогичных устройств.

Приобретая понижающий трансформатор, следует обратить внимание на такие параметры, как мощность и количество витков в обеих обмотках. Необходимо учитывать важный показатель – коэффициент трансформации напряжения. Этот параметр зависит от соотношения количества витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, определяется соотношение напряжений на обеих обмотках.

В понижающем трансформаторе число витков первичной обмотки превышает количество витков во вторичной обмотке, выдающей пониженное выходное напряжение.

В некоторых устройствах имеется несколько выводов, означающих наличие сразу нескольких групп соединений. Формирование нужной схемы в них осуществляется в зависимости от величины входного и выходного тока.

Такие трансформаторы являются универсальными и многофункциональными, пользующиеся широкой популярностью у потребителей.

Принцип работы трансформатора напряжения

Основная функция трансформаторов напряжения заключается в преобразовании энергии источника в нужное значение напряжение. Данные устройства могут работать лишь при переменном напряжении с неизменной частотой.

В соответствии с коэффициентом трансформации существует три типа трансформаторов напряжения:

  • Понижающий. В этих устройствах напряжение на выходе меньше, чем входное. Используется в блоках питания, стабилизаторах и т.д.
  • Повышающий. Здесь ток на выходе больше, чем на входе. Применяется, в основном, в усилительных устройствах.
  • Согласующий. Работа этих приборов происходит без изменений параметров напряжения, все действия ограничиваются лишь гальванической развязкой. Используется в схемах звуковых усилителей.

Для того чтобы правильно использовать ту или иную конструкцию, необходимо точно знать, как работает трансформатор тока. Известно, что основой работы этих устройств является электромагнитная индукция.

Для снижения потерь в процессе трансформации и максимальной передачи энергии в трансформаторах используются магнитопроводы.

В конструкции имеется одна первичная катушка, в то время как вторичных катушек бывает несколько, в зависимости от назначения каждого прибора. 

После возникновения в первичной обмотке переменного тока, в магнитопроводе появляется магнитный поток, возбуждающий напряжение во вторичной обмотке. Основным параметром считается коэффициент трансформации, равный отношению напряжения в первичной обмотке, к напряжению во вторичной обмотке. Таким же образом соотносится число витков, имеющихся в первой и второй катушках.

С помощью этого коэффициента выполняется расчет параметров для конкретного трансформатора.

Например, если в первичной обмотке имеется 2000 витков, а во вторичной – 100, коэффициент трансформации будет равен 20. Следовательно, при входном сетевом напряжении 240 В, выходное напряжение составит 12 В.

Таким же способом определяется необходимое количество витков при заданных значениях входного и выходного напряжения.

Одним из типов таких устройств, широко применяемых на практике, являются измерительные трансформаторы напряжения. Они используются в оборудовании, потребляющем большие токи и высокие рабочие напряжения с целью проведения контрольных измерений. С помощью этих устройств, измеряемые величины снижаются до уровня, позволяющего выполнить необходимые замеры.

Источник: https://electric-220.ru/news/kak_rabotaet_transformator/2017-01-15-1157

Трансформаторы напряжения 220 220, 10 кв, 110 и 6 кв

Существует огромное количество видов электрических устройств. Предлагаем рассмотреть, что это такое – понижающие и повышающие трансформаторы напряжения, для чего нужны эти приборы, их принцип работы и коэффициент трансформации.

Определение и назначение

Трансформатор напряжения ГОСТ 1983-2001- это устройство, используемое в электрических цепях, для того чтобы изменить напряжение электроэнергии. Данные электронные устройства могут использоваться как для повышения электрической энергии, так и для понижения, ими обеспечивается защита отдельных электрических приборов и зданий.

Фото – Трансформатор напряжения

В основе работы трансформатора лежит принцип электромагнитной индукции. Железное ядро погружено в изоляционное масла, которое не проводит электричество.

Читайте также:  Виды и описание гидроабразивной резки металла

Катушки провода физически не подключены. Провод первой катушки имеет больше витков, чем во второй. Разное число витков обмоток обеспечивает разность напряжения катушек.

Трансформаторы высокого напряжения работают только с цепями переменного тока.

Емкостные трансформаторы являются пассивными устройствами – они не добавляют мощность. Но зато не только контролирую количество проходящей энергии, но и гарантируют высокое КПД – мощные измерительные трансформаторы тока и напряжения способны передавать ток с напряжением от 6 кВ до 10 кВ без потерь.

Фото – Бытовая защита трансформатором

Принцип работы

Трансформатор состоит из двух катушек, намотанных на железное ядро.

Когда ток переменного напряжения проходит через первичную катушку, вокруг неё образовывается магнитное поле, благодаря которому обеспечивается выполнение закона электромагнитной индукции.

Сила магнитного поля увеличивается, если ток возрастает от нуля до ее максимального значения, заданного в формуле dΦ/dt. Магнитный поток может изменять свое направление в обе стороны (на подъем и спад), в зависимости от области использования устройства.

Фото – Принцип работы

Тем не менее, напряженность магнитного поля зависит от числа витков обмоток в ядре, чем меньше витков – тем ниже показатель магнетизма. Когда ток уменьшается, напряженность магнитного поля снижается.

В том случае, когда линии магнитного потока ядра проходят через витки вторичной обмотки, напряжение будет вызываться на вторичной обмотке. Количество индуцированного напряжения будет определяться по формуле: NΦ/dt (Закон Фарадея), где N – количество витков катушки. Это напряжение имеет ту же частоту, что напряжение первичной обмотки.

Видео: технические характеристики трансформатора напряжения НАМИ 6

Типы трансформаторов

В зависимости от использования, конструкции и мощности существуют такие виды трансформаторов, рассмотрим каждый класс подробно:

  1. Автотрансформатор (от от 0,3 до 6 кВт) имеет одну обмотку с двумя концевыми клеммами, а также один или более терминалов в промежуточных точках трансформатора, в котором размещены первичные и вторичные катушки. Чаще всего это однофазный трансформатор напряжения. Представлен маркой ОСМ;
  2. Трансформатор тока имеет первичную и вторичную обмотку, магнитный сердечник, а также специальные резисторы, оптические датчики, которые помогают ускорять процессы регулировки напряжения. Переменный ток, протекающий в первичной, производит переменное магнитное поле в сердечнике, который затем индуцирует переменный ток в обмотке вторичной цепи. Главной целью устройства трансформации является обеспечение первичной и вторичной цепей и уравнение их сигналов, так чтобы во вторичной цепи ток был линейно пропорционален первичному току. Для этого провода устройства соединяют в разомкнутый треугольник.  На рисунке изображена а) схема трансформатора; б) диаграмма векторная; в)диаграмма векторов идеального трансформатора.Фото – Диагармма
  3. Силовой трансформатор – это электрический прибор, который передает ток между двумя контурами при помощи электромагнитной индукции. В свою очередь эти высоковольтные трансформаторы бывают понижающие, повышающие, масляные и сухие. НТС, НТМИ, НКФ, СРА, СРВ, ТМГ, ТСЗИ, ABB, ОМ-0,63 до 160 КВА не может работать с постоянным током, хотя, когда он подключен к источнику постоянного тока, трансформатор обычно дает краткий выходной импульс, во время подъема напряжения.Фото – Силовой трансформатор
  4. Трансформатор антирезонансного типа – литые устройства с полузакрытой структурой и хорошей тепловой изоляцией. Этот прибор может быть трёхфазный, однофазный. По принципу действия практически не отличается от силового трансформатора, но имеет небольшие размеры, хорошо подходит для всех видов климатических условий.  Это серии НАМИТ, НАМИ, ВАВИН. Антирезонансные приборы используются в условиях сильных нагрузок или передачи сигналов на большие расстояния.
  5. Заземляемые трансформаторы (или догрузочные) – устройства  специального назначения, главной особенностью которых являются обмотки, соединенные между собой звездой или зигзагом. Они используются, чтобы позволить три провода (дельте) многофазной системы соединяться с фазой и нейтралью нагрузок, обеспечивая обратный путь для тока в нейтрали. Заземление трансформаторов часто включают одну обмотку трансформатора с зигзагообразной конфигурацией, но иногда работает при помощи соединения звезда-треугольник из выделенных обмоток трансформатор, чаще всего применяются для подключения счетчика. Представлены моделями ЗНОЛ, НОЛ, НОМ, ЗНОЛП, ЗНОМ.Фото – Заземляемый трансформатор
  6. Пик-трансформаторы используются для сопоставления импульсных источников и нагрузки, с целью изменить полярность импульса, чтобы отделить постоянный и переменный токи, добавить сигналы. Чаще всего используются в компьютерных системах, радиосвязи. У них упрощенная конструкция: вокруг ферримагнитного сердечника расположена обмотка с определенным количеством витков. Он защищает чувствительные устройства от замыкания, сейчас используется редко, его могут заменить предохранители или частотный стабилизатор. Это идеальные приспособления для защиты электрической сети частного дома, если позволяют характеристики определенной модели;
  7. Домашний разделительный трансформатор используется для передачи электрической энергии от источника переменного тока к оборудованию или устройству, при этом блокируя передаточные способности источника питания. Бытовые разделительные трансформаторы 220 220 вольт обеспечивают гальваническую развязку, регулирование напряжения, и чаще всего используются для защиты от поражения электрическим током, для подавления электрических помех на чувствительных устройствах или передачи энергии между двумя не подключенными контурами. Этот вид преобразователей способен блокировать передачу постоянного тока от одной схемы к другой, но при этом пропуская переменный ток. На его проверке используется напряжение короткого замыкания трансформатора (до 10 кВ, для более мощных приборов возможны показатели до 110 кВ).

Обслуживание и ремонт

Мы не рекомендуем своими руками чинить сложные электрические приспособления. Единственно, что можно исправить без необратимых последствий – это перемотать обмотку трансформатора.

Фото – Схема строения трансформатора

Рассмотрим пример многократной обмотки трансформатора. Здесь три катушки индуктивности, они имеют общий магнитный сердечник, которые объединяет их при помощи магнитной связи.

Отношение коэффициента витка обмотки и коэффициента напряжения сохраняются в данной конструкции для нескольких пар катушек. Вероятнее всего, в таких конструкциях одна обмотка является понижающей, а другая – повышающей.

Такой трансформатор-регулятор должен для нормальной работы иметь определенное количество витков, поэтому предварительно прочитайте инструкцию к прибору.

Рассмотрим, как проводится поверка трансформатора:

  1. Осмотрите трансформатор визуально. В большинстве случаев перегрев вызывает выпуклость некоторых участков корпуса;
  2. Определение входа и выходы трансформатора. Первый электрический контур, который генерирует магнитное поле, должен быть подключен к первичной обмотке трансформатора, туда и подается напряжение. Вторая схема, которая получает питание от магнитного поля, должна быть подключена к вторичной обмотке трансформатора.
  3. Определите фильтрации выходного сигнала фазы. Она является общей для подключения конденсаторов и диодов на вторичной обмотке трансформатора и формирует сетевое переменное питание в постоянный ток.
  4. Подготовьте прибор для измерения напряжения. Удалить крышки и панели, чтобы получить доступ к схемам и проводникам. При помощи мультиметра нужно измерить напряжение устройства;
  5. Подайте питание на схемы. Используйте мультиметр в режиме переменного тока для измерения первичной обмотки трансформатора. Если измерение меньше, чем 80 процентов от ожидаемого напряжения, неисправность может находиться в любом места трансформатора или схемы, которые обеспечивают контакт первичной обмотки с питанием сети. В этом случае первичная обмотка должна быть отделена от подачи электроэнергии. Если потребляемая мощность (не отключая обмотку) поднимается к ожидаемому значению, то трансформатор работает плохо. Если потребляемая мощность не подходит и близко к ожидаемому значению, то проблема заключается не в трансформаторе, а во входной цепи;
  6. Измерьте вторичный выход преобразователя. Если Вы определили, что нет фильтрации, то используйте режим питания от мультиметра. Возможно, понадобится переключить прибор на постоянный ток. Если ожидаемого напряжения нет на вторичной обмотке, то либо трансформатор не работает, либо какая-то проблема с выходными клеммами. Проверьте их по отдельности.

До включения устройство полностью собирается, еще раз проверяется на точность. Желательно также проконсультироваться у электрика. Монтаж также должен осуществляться при помощи специалиста.

Для того чтобы купить трансформатор напряжения, мы советуем обратиться в профессиональный магазин, там Вы сможете просмотреть каталог, изучить прайс-лист, выбрать нужную модель, получить на неё гарантию, а также подробные ответы специалиста на все интересующие вопросы. Широкий выбор трансформаторов представлен в сети Интернет. Стоимость на небольшой трансформатор средней мощности в России, Украине, Беларуси и странах СНГ колеблется в пределах от 20 000 рублей до 50 000. Цена может значительно уменьшаться при оптовых закупках.

ОЦЕНИТЬ:(1

Источник: https://www.asutpp.ru/transformatory-napryazheniya.html

Трансформаторы напряжения

УСТРОЙСТВО – ХАРАКТЕРИСТИКИ – РАСЧЕТ

Трансформатор — устройство для преобразования величины напряжения переменного тока. Работа трансформатора основывается на законе электромагнитной индукции.

Ток, протекающий по одной из обмоток, вызывает возникновение переменного магнитного поле в сердечнике, а оно наводит ЭДС в остальных обмотках.

Именно наличие переменного магнитного поля создает условия для работы трансформатора. На постоянном токе трансформатор работать не может. В случае подключения трансформатора к источнику постоянного напряжения, переменное магнитное поле не создается, следовательно нет причины для образования ЭДС.

В таком случае ток первичной обмотки определяется только ее омическим сопротивлением.

Трансформатор преобразует напряжение при сохранении частоты и баланса мощностей на входе и выходе с учетом КПД. Также при помощи трансформаторов осуществляется гальваническая развязка по цепям питания.

Большинство электронной аппаратуры требует питания, отличного от напряжения сети. В большинстве случаев это напряжение значительно ниже и может иметь несколько различных значений.

Трансформатор с несколькими вторичными обмотками позволяет выполнить максимально простое преобразование величины напряжения с той оговоркой, что питающее напряжение переменное.

В случае необходимости преобразовывать постоянное напряжение, приходится сначала преобразовывать его в переменное, что требует определенных схемотехнических решений. В таком случае использование трансформаторов оправдано только наличием гальванической развязки между обмотками.

Устройство трансформатора напряжения

Основные узлы, которые входят в трансформатор это сердечник и обмотки. Сердечники трансформаторов бывают двух типов — броневые и стержневые. Для работы с низкочастотными напряжениями, в том числе и 50 Гц применяются стержневые магнитопроводы. В свою очередь они подразделяются на:

  • Ш-образные;
  • П-образные;
  • тороидальные.

Для изготовления сердечника используется специальное трансформаторное железо. От качества железа во многом зависят параметры трансформатора, такие как ток холостого хода (ТХХ) и КПД. Сердечник набирается из тонких листов железа, изолированных друг от друга слоем окиси или лака. Это делается для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике за счет вихревых токов.

Как Ш-образный, так и П-образный сердечники могут собираться из отдельных пластин, а могут быть использованы уже готовые половинки, сделанные из навитых на специальную оправку сплошных лент железа, поклеенных и разрезанных на две части — витые сердечники. Такие сердечники называются ПЛ.

У каждого из типов свои достоинства и недостатки:

Наборные сердечники.Наиболее часто используются для сборки магнитопровода произвольного сечения, которое ограничивается только шириной пластин.

Следует иметь ввиду, что наилучшие параметры имеют трансформаторы с поперечным сечением сердечника, близким к квадратному.

Недостатки — необходимость в плотном стягивании, повышенное магнитное поле рассеивания трансформатора и низкий коэффициент заполнения окна катушки (реальная площадь металла в сердечнике меньше геометрических размеров из-за неплотного прилегания пластин).

Витые.Собираются еще проще, поскольку весь сердечник состоит из двух частей для П-образного магнитопровода и четырех для Ш-образного. Характеристики значительно лучше, чем у наборного магнитопровода.

Недостатки — соприкасающиеся поверхности должны иметь минимальный зазор во избежание ослабления магнитного поля.

Читайте также:  Мотоблок каскад: неисправности и инструкция по ремонту

При ударах пластины половинок зачастую отслаиваются и их очень трудно совместить для плотного прилегания.

Существует только определенный ряд размеров магнитопроводов.

Тороидальные.Представляют собой кольцо, свитое из ленты трансформаторного железа Имеют самые лучшие характеристики из всех типов сердечников, минимальный ТХХ и практически полное отсутствие магнитного поля рассеивания.

Основной недостаток — сложность намотки, особенно проводов большого диаметра.

Классический трансформатор имеет одну первичную обмотку и одну или несколько вторичных. Обмотки изолируются друг от друга для исключения вероятности между обмоточного пробоя. Как первичная, так и вторичные обмотки могут иметь отводы.

В Ш-образных трансформаторах все обмотки наматываются на центральном стержне, а в П-образном первичная может размещаться на одном стержне, а вторичная на другом. Гораздо чаще обмотки делятся пополам и наматываются на обеих стержнях.

Затем обе половины обмоток соединяются последовательно.

Такая намотка улучшает характеристики трансформатора и сокращает количество провода для обмоток.

В начало

Основные технические характеристики

Основные характеристики трансформатора:

  • входное напряжение;
  • значения выходных напряжений;
  • мощность;
  • напряжение и ток холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках представляет собой коэффициент трансформации. Он зависит только от соотношения количества витков в обмотках и остается постоянным в любых режимах работы.

Мощность трансформатора зависит от сечения сердечника и диаметра проводов в обмотках (соответственно – допустимого тока). Мощность со стороны первичной обмотки всегда равна сумме мощностей вторичных за вычетом потерь в обмотках и сердечнике.

Напряжение холостого хода — это напряжение на вторичных обмотках без нагрузки. Разница между ним и напряжением под нагрузкой характеризует потери в обмотках за счет сопротивления провода.

Таким образом, чем толще проводники в обмотках, тем меньше будут потери и меньше разница в напряжениях.

Величина тока холостого хода зависит, в основном от качества сердечника. В идеальном трансформаторе ток, проходящий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, за счет магнитной индукции создает ЭДС противоположного направления.

Индуцированная ЭДС компенсирует подаваемое напряжение и ТХХ равен нулю. В реальных условиях, за счет потерь в сердечнике, величина ЭДС всегда меньше первичного напряжения, в результате чего возникает ТХХ. Для уменьшения тока для изготовления сердечника нужен материал высокого качества, между пластинами должен отсутствовать немагнитный зазор.

Последнему требованию в максимальной степени соответствуют тороидальные сердечники — в них немагнитный зазор отсутствует.

В начало

Расчет трансформатора напряжения

Как показывает опыт и практика, точный расчет трансформатора напряжения себя не оправдывает. Точность нужна только при определении количества витков для получения нужного коэффициента трансформации. Диаметр проводов обмоток должен соответствовать или превосходить минимально допустимому по условиям нагрева.

Общая последовательность расчета трансформатора такова:

  • определение мощности трансформатора;
  • подбор сердечника с сечением максимально близкого к расчетному, но не меньше его;
  • определение количества витков катушек, приходящихся на один вольт напряжения;
  • расчет количества витков для каждой обмотки;
  • расчет сечения проводов обмоток.

Мощность трансформатора определяется суммированием мощностей всех обмоток за исключением первичной. Для каждой из них — это произведение напряжения на максимальный ток потребления. Для расчета сечения сердечника нужна габаритная мощность трансформатора, которая учитывает КПД.

Рассматриваемые трансформаторы имеют КПД от 70% при мощности до 150 Вт и до 90 % при большей мощности. Таким образом, чтобы получит габаритную мощность нужно мощность вторичных обмоток умножить на коэффициент 1.3 — 1.1.

Площадь поперечного сечения можно найти как квадратный корень из габаритной мощности. Имея значение площади можно подобрать из таблиц готовый сердечник. Если планируется разборный, то исходя из размеров имеющихся пластин можно вычислить необходимую толщину набора.

Как уже говорилось выше, сечение должно быть близким к квадрату.

Наибольшие затруднения вызывает нахождение числа витков. Для этого нужно сначала рассчитать сколько витков должно приходиться на один вольт напряжения. Это значение будет различаться в зависимости от площади сечения сердечника. Следует иметь ввиду, что при одинаковом сечении у магнитопроводов разных типов это значение также будет различно.

Можно воспользоваться следующей формулой: N = К/S,

где N — количество витков на вольт, S — площадь сечения сердечника в см2, K — коэффициент, зависящий от материала и типа сердечника.

Значение коэффициента К:

  • для наборных сердечников — 60;
  • для типов ПЛ — 50;
  • для тороидальных сердечников 40.

Как видим, количество витков у тороидального трансформатора будет минимальным. Умножая число витков на вольт на требуемое напряжение каждой обмотки, получим значение количества витков. Для компенсации потерь напряжения, количество витков вторичных обмоток нужно увеличить на 5%.

У мощных трансформаторов (более 150 Вт) этого делать не нужно.

Сечение проводов также определяется по упрощенной формуле: 0.7√I, где I — ток обмотки.

Провод нужно брать ближайшего к расчетному сечения (можно больше, но не меньше).

В случае сомнений по поводу того, поместится ли провод в обмотке, можно посчитать, сколько витков уложится в один слой и определить количество слоев и их общую толщину для каждой из обмоток. Это справедливо только для Ш-образных и П-образных трансформаторов.

В тороидальных количество витков в каждом последующем случае будет меньше, чем в предыдущем за счет уменьшения внутреннего диаметра.

В начало

© 2012-2018 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/transformatory_naprjazhenija.html

Трансформаторы тока и напряжения: назначение, устройство, принцип действия. Основная информация об измерительных трансформаторах тока и напряжения

Для того чтобы привести параметры тока и напряжения к требуемым нормам, используют специальные электротехнические устройства, называемые трансформаторами.

В зависимости от назначения, устройства и класса точности трансформаторы тока и напряжения, подразделяются на несколько типов.

В этой статье рассмотрим измерительные трансформаторы напряжения и тока, которые устанавливают в цепях учета электроэнергии.

Трансформатор тока: общие понятия

В цепи учета устанавливают трансформаторы тока (ТТ) класса точности не ниже 0,5 номинальная мощность которых подбирается в соответствии с параметрами сети. Назначение этого устройства – обеспечение контроля потребления электроэнергии. Типы трансформаторов тока: ТПЛ, ТОЛ 10, ТПОЛ, Т-0,66, ТФЗМ и другие.

Трансформаторы тока ТПОЛ-10 с первичной обмоткой 1000 А

Конструкция трансформаторов тока обладает следующими особенностями.

  1. Первичная обмотка выполняется в виде толстой шины (количество витков минимизировано). Такая конструкция позволяет оптимизировать коэффициент трансформации и улучшить работу трансформатора.
  2. Провод вторичной обмотки наматывается на основу, изготовленную из магнитного материала с большой площадью поперечного сечения. Ток вторичной обмотки обычно равен 5А (иногда – 1А).

Виды трансформаторов тока

Следует выделить три основных вида.

  1. Сухие трансформаторы: у них первичная обмотка имеет физическую связь со вторичной. Значение вторичного тока непосредственно зависит от коэффициента трансформации.
  2. Тороидальные: устанавливаются на шину или кабель и потому не имеют первичной обмотки. Первичный ток протекает по проводнику в середине корпуса. Такие трансформаторы с раздвоенным ядром (могут открываться без отключения первичной цепи) могут выполнять защитную функцию (от КЗ сети).
  3. Высоковольтные (масляные или газовые): могут быть с первичной обмоткой или без нее (шинного типа). Кроме измерительной могут иметь дополнительную вторичную обмотку – для обеспечения работы релейной защиты.

Поверка трансформаторов тока

Поверка ТТ выполняется в соответствии ГОСТ 8.217-2003. Нормативный документ предусматривает следующие операции:

  • проведение внешнего осмотра (проверяется целостность корпуса, наличие и правильность нанесения маркировок, паспортные данные);
  • размагничивание: существует несколько способов, один из которых предписывает плавное увеличение тока (в течение 2 мин.) на первичной обмотке от 0 до 100% от номинального значения при полной номинальной нагрузке и затем – плавное снижение до нуля;
  • проверка соответствия полярности клемм первичной и вторичной обмоток (по схеме поверки);
  • определение токовых и угловых погрешностей: выполняется с помощью эталонного трансформатора тока, магазина нагрузок и прибора сравнения (компаратора).

Результаты поверки оформляются протоколом и свидетельством. В определенных случаях предусматривается пломбирование.

Стенд для поверки трансформаторов тока

Трансформаторы напряжения: устройство и принцип действия

Устройство трансформаторов тока и напряжения во многом сходно: вокруг стального сердечника, набранного из листовой стали, наматываются первичные и вторичные обмотки. Трансформаторы напряжения (ТН) бывают одно- и трехфазными. Их назначение – снижение напряжения до необходимого уровня.

В измерительной трехфазной сети устанавливают группу однофазных (на каждую фазу) или трансформатор, в корпусе которого собраны три первичной обмотки и три вторичной. Выходное напряжение трехфазных измерительных ТН – 100 В.

Номинальное напряжение первичной обмотки зависит от параметров сети (35 кВ, 10 кВ, 6 кВ).

Трансформаторы напряжения, кроме измерительных, используются для:

  • подключения измерительных приборов и другого оборудования для обеспечения его безопасной эксплуатации;
  • для расширения пределов измерения подключенных приборов;
  • для обеспечения работы противопожарной автоматики и релейной защиты.

Трансформаторы тока и напряжения, схемы включения которых ничем не отличаются от понижающих трансформаторов, являются измерительными, если расположены перед счетчиками и имеют класс точности не менее 0,5 (для коммерческого учета).

Трансформатор напряжения в ячейке

Некоторые типы трансформаторов напряжения

  1. КНФ-110: масляный трансформатор, состоящий из двух каскадов на общем магнитопроводе.
  2. НОМ-35 или ЗНОМ-35: конструкция таких трансформаторов герметична, внутри корпуса – масло, уровень которого находится на 25-30 мм ниже крышки. Маслорасширителем они не снабжены.
  3. НТМИ-6: трансформатор с изолированной нейтралью.

    Активная его часть состоит из однофазных трансформаторов, помещенных в общий корпус. Внутри корпуса – масло, для доливки которого на крышке находится специальная пробка. Кроме того, на крышке находятся клеммы первичной и вторичных обмоток. Дополнительная вторичная обмотка служит для подключения сигнализации и защиты.

    Сработка происходит при замыкании любой из фаз первичных обмоток на землю. 

  4. НАМИ-10: изготавливаются на напряжение первичной обмотки 10 и 6 кВ, на вторичной – 100 В.
  5. НТМК-6(10): конструкция с трехстержневым магнитопроводом. На стержнях находятся обмотки высокого и низкого напряжения, соединенных «звездой», при этом нулевая точка имеет свой вывод.

    Обмотка разомкнутого треугольника не предусмотрена. Предназначен НТМК-6(10) только для цепей учета электроэнергии.

Поверка трансформаторов напряжения

Поверка ТН выполняется в соответствии с Методикой ГОСТ 8.216-211 ГСИ. Процедура предусматривает:

  • внешний осмотр, при котором проверяется исправность выводов, наличие и соответствие маркировки, целостность изоляции, наличие таблички с маркировкой;
  • определение погрешностей: выполняется с помощью эталонного трансформатора напряжения, магазина нагрузок и компаратора.

Результаты поверки оформляются протоколом и свидетельством. На корпусе (в предназначенном для этого месте) устанавливают пломбу.

В заключение – видеоролик на тему «Трансформаторы тока и напряжения: назначение», где будет рассказано о конструкции НТМИ-10.

Трансформаторы тока и напряжения: назначение, устройство, принцип действия

  • 5.00 / 5 5

Источник: http://recn.ru/transformatory-toka-i-napryazheniya-naznachenie-ustrojstvo-princip-dejstviya

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector