≡×МЕНЮ

•   Коробка пердач
• Двигун
• Двигун 
• Рідини
• Коробка пердач 

Що таке трансформатор та як він працює. Що таке трансформатор – це пристрій, здатний змінювати напругу змінного струму. Трансформатори струму, призначення та принцип дії

Для того, щоб у домашніх умовах самостійно підвищити ефективність роботи багатьох пристроїв та напругу в електричній мережі, часто використовуються регулюючі пристрої. Пропонуємо, у зв'язку з цим, розглянути принцип роботи трансформатора струму знижувального, підвищуючого, імпульсного, Тесла, а також автотрансформатора.

Принцип роботи та класифікація трансформаторів

Принцип роботи вимірювального трансформатора (як і роздільного) дуже простий. Він підпорядковується закону Фарадея електромагнітної індукції. Насправді, взаємна індукція між двома або більше обмотками відповідає за дії перетворення в електричному трансформаторі.

Відповідно до цього, закон Фарадея свідчить: «швидкість зміни потокозчеплення за часом прямо пропорційна наведеній ЕРС у провіднику або котушки».

Основи теорії трансформатора

Скажімо, у нас трансформатор з однією обмоткою, яка з'єднана зі змінним електричним джерелом струму. Змінний струм через обмотку виробляє потік, що постійно змінюється, який оточує котушку. Якщо будь-яка інша обмотка наближена до попередньої, певна частина потоку з'єднується з нею. Цей потік постійно змінюється в амплітуді та напрямі, але у цих випадках має відбуватися зміна потокозчеплення у другу обмотку чи обмотки.

Відповідно до закону Фарадея електромагнітної індукції, має бути ЕРС, яке індукується раз на секунду. Якщо ланцюг останньої обмотки закритий, через неї повинен проходити електричний струм. Це найпростіший принцип роботи електричного силового або зварювального трансформатора, і це основний принцип роботи трансформатора.

Схема силового трансформатора

Щоразу, коли ми використовуємо рух змінного струму до електричної котушки, потік енергії оточує цю обмотку. Потік струму буде нерівномірним і швидкість його постійно змінюється. Природно ЕКГ вироблятиметься у ньому, як і законі Фарадея, де йдеться про явище електромагнітної індукції. Це найбільш фундаментальне поняття теорії трансформатора

Обмотка, яка приймає електричну потужність джерела, як правило, відома як первинна обмотка трансформатора.

Обмотка, що дає необхідну вихідну напругу через взаємну індукцію в трансформаторі, називається вторинною обмоткою трансформатора.

Основні конструкційні частини трансформатора

Існує три основні частини трансформатора:

1. Первинна обмотка трансформатора – здійснює магнітний потік, коли підключена до електричного джерела.
2. Магнітний сердечник трансформатора - магнітний потік, що створюється первинною обмоткою, створює замкнутий магнітний ланцюг.
3. Вторинна обмотка трансформатора – намотана на сердечник.

Як працює силовий чи зварювальний трансформатор

Електричний силовий трансформатор є статичним пристроєм, який перетворює електричну енергію від однієї схеми до іншої без безпосереднього з'єднання за допомогою взаємної індукції між своїх обмоток. Він перетворює енергію від однієї схеми до іншої, не змінюючи свою частоту, але може працювати в різних рівнях напруги, наприклад, якщо зварювальник змінив флюс, або стався збій генератора при зварюванні.

Трифазний трансформатор

Робота однофазного трансформатора напруги

Принцип роботи однофазного трансформатора не надто відрізняється від трифазного знижувального приладу. Коли електричний струм проходить у первинній обмотці, вона створює МП, що має досить потужні силові лінії. Вони пронизують первинну котушку повністю і вторинну частково. Всі ці лінії замкнуті навколо провідників котушок, але їхня частина замкнута безпосередньо на провідниках.

Відео: наочний урок, який розповідає про принцип роботи трансформатора

Згідно із законом про магнітний зв'язок, чим ближче об'єкти один до одного, тим сильніший цей зв'язок, але чим вони далі розташовані - тим він слабший, і так поки не стане нульовим. Це пояснюється тим, що при розташуванні коаксіального типу чим обмотки розташовані далі, тим менше зчеплення силових ліній та їх проникнення в трансформаторні котушки.

Схема: однофазний трансформатор

Потрібно розуміти, що в однофазному трансформаторі сила магнітного поля залежить від струму. Стрибки змінного електричного струму можуть значно знизити силу МП, або навпаки. Це ще називається законом електрорушійної сили. Тобто. у першій обмотці виробляється самоіндукція, а у вторинній – взаємоіндукція.

Як тільки кінці цих обмоток з'єднаються - пристрій, якому необхідно отримати результати роботи трансформатора, стане забезпечуватись електричним струмом, принцип роботи буде запущений, у певній послідовності котушки почнуть працювати.

Робота автотрансформатора

Найчастіше в домашніх умовах використовують трансформатор не з двома обмотками, а з однією. Розглянемо принцип роботи електронного автотрансформатора (вольтододаткового трансформатора) та його характеристики. Дані устрою ставляться до трансформаторів спеціального використання, т.к. їх обмотка низької напруги у звичайних трансформаторів, є обмоткою високої напруги, вони пов'язані між собою як магнітним полем, а й гальванічним.

Схема: автотрансформатор

Перемикаючи обмотки за бажання можна отримати або високу, або низьку напругу. Підключаючи джерело змінного струму до осердя, ми отримаємо змінне магнітне поле. І між точками сердечника виникне і посилюватиметься ЕРС. Завдяки тому, що сердечник виконаний особливим чином, у ньому протікає дуже мала кількість струму, що створює досить сильне МП. Тобто. при економії матеріалів ми отримуємо різне за потребою напругу.

Автотрансформатори доцільніше використовувати у областях, де потрібна зовсім незначна зміна напруги та РПН, але на тривалий відрізок часу. Це лабораторії, невеликі підприємства чи домашні господарства.

Бувають ще й вузькоспеціалізовані лабораторні трансформатори, у них дещо інша схема:

Обмотка виконана із спеціального феромагнітного матеріалу, що зводить ймовірність резонансного руху до мінімуму. Основні відмінності від звичайного приладу – це:

1. Крім феромагнетика вони обмотані мідним проводом;
2. Найнижчі допустимі параметри – максимальна потужність до 7 кВА;
3. Тут працює система рядкового ролика - на поверхні трансформатора є доріжка, по якій пересувається ролик або щітка, що контактує.

Але такий обмотувальний трансформатор має свої недоліки:

• Необхідно ізолювати вторинні та первинні ланцюги, т.к. вони мають досить сильний електричний зв'язок;
• не можна використовувати для захисту в потужних мережах, припустимо межу від 6 до 10 кВ;
• ремонт та утримання потребує значних вкладень.

Робота гідротрансформатора

Кожен водій бульдозера або іншої машини, знайомий із принципом роботи трансформатора АКПП або гідротрасформатора, але яке його призначення. Насправді даний прилад є модернізованою муфтою, яка обертається не один раз, а два, газове обладнання вимагає установки навіть декількох таких приладів.

Його необхідно встановити між двигуном та трансмісією, щоб отримати обертальний рух, який після перейде на колеса. Зовні механізм нагадує бублик, за що й отримав таке «прізвисько» від автослюсарів, але у нього досить складна конструкція:

По обидва боки вбудовані насоси, а в центрі встановлено міні реактор. Останній прилад повинен передавати рідину (масло, наприклад), на турбінне колесо, яке своєю чергою розподіляє її поступово по всій поверхні трансформатора.

Переднє колесо жорстко з'єднане з головним валом машинного двигуна, захоплюючи рідину, що передає її далі за механізмом. Але реактор за потреби блокує цей рух і виводить колесо з роботи.

Крім блокування моменту, що обертається, конструкція масляного триобмотувального трансформатора дозволяє йому виконувати функції демпфінування. Тобто, якщо авто досягло своєї межі, скажімо, 80 км/год, то для запобігання нещасному випадку момент, що обертається, починає передаватися вже через демпфінуючі пружини. Таким чином, здійснюється захист від холостого ходу та різкої зупинки двигуна.

Таким чином і можна пояснити принцип роботи трансформатора, як бачите, все дуже схоже, але є деякі нюанси у різних моделей залежно від галузі застосування та конструкції.

Найпростіший являє собою пристрій, що складається із сталевого осердя і двох обмоток (рис. 1). При подачі в первинну обмотку змінної напруги у вторинній обмотці індукується ЕРС тієї ж частоти. Якщо до вторинної обмотки підключити деякий електроприймач, то в ній виникає електричний струм і на вторинних затискачах трансформатора встановлюється напруга, яка трохи менше, ніж ЕРС і деякою відносно малою мірою залежить від навантаження. Відношення первинної напруги до вторинного (коефіцієнт трансформації) приблизно дорівнює відношенню чисел витків первинної та вторинної обмоток.

Мал. 1. Принцип влаштування однофазного двообмотувального трансформатора. 1 первинна обмотка, 2 вторинна обмотка, 3 сердечник. U1 первинна напруга, U2 вторинна напруга, I1 первинний струм, I2 вторинний струм, магнітний потік Ф

Найпростіші умовні позначення трансформаторів зображено на рис. 2; Для наочності різні обмотки трансформатора можна, як і малюнку, уявити різними кольорами.

Мал. 2. Умовне позначення трансформатора у докладних (багатолінійних) схемах (a) та у схемах електричних мереж (b)

Трансформатори можуть бути одно- або багатофазними, а вторинних обмоток може бути більшою за одну. В електричних мережах зазвичай використовують трифазні трансформатори з однією або двома вторинними обмотками. Якщо первинна і вторинна напруга відносно близькі один одному, то можуть використовуватися і однообмотувальні автотрансформатори, принципові схеми яких представлені на рис. 3.

Мал. 3. Принципові схеми понижуючого (a) та підвищуючого (b) автотрансформаторів

Найважливішими номінальними показниками трансформатора є його номінальна первинна і вторинна напруга, номінальна первинний і вторинний струм, а також номінальна вторинна повна потужність (номінальна потужність). Трансформатори можуть виготовлятися як на дуже малу потужність (наприклад, для мікроелектронних ланцюгів), так і дуже велику (наприклад, для потужних енергосистем), охоплюючи діапазон потужностей від 0,1 mVA до 1000 MVA.

Втрати енергії в трансформаторі - обумовлені активним опором обмоток втрати в міді і спричинені вихровими струмами і гістерезисом в осерді втрати в сталі - зазвичай настільки малі, що ккд трансформатора, як правило, вище 99%. Незважаючи на це, тепловиділення в потужних трансформаторах може виявитися настільки сильним, що необхідно вдаватися до ефективних способів тепловідведення. Найчастіше активна частина трансформатора розміщується в баку, заповненому мінеральним (трасформаторним) маслом, яке, при необхідності, забезпечується примусовим повітряним або водяним охолодженням. При потужності до 10 MVA (іноді і вище) можуть застосовуватись і сухі трансформатори, обмотки яких зазвичай залиті з епоксидною смолою. Основні переваги сухих трансформаторів полягають у вищій вогнебезпеці та у виключенні течі трансформаторної олії, завдяки чому вони можуть без перешкод встановлюватись у будь-яких частинах будівель, у тому числі на будь-якому поверсі. Для вимірювання змінних струму або напруги (особливо у разі великих струмів та високих напруг) часто використовуються вимірювальні трансформатори.

Пристрій трансформатора напруги за своїм принципом не відрізняється від силових трансформаторів, але працює він у режимі, близькому до холостого ходу; коефіцієнт трансформації у разі досить постійний. Номінальна вторинна напруга таких трансформаторів зазвичай дорівнює 100 V. Вторинна обмотка трансформатора струму в ідеальному випадку короткозамкнута і вторинний струм у такому разі пропорційний первинному. Номінальний вторинний струм зазвичай становить 5 A, але іноді може бути меншим (наприклад, 1 A). Приклади умовних позначень трансформаторів струму наведено на рис. 4.

Мал. 4. Умовне позначення трансформатора струму в розгорнутих схемах (a) та в однолінійних схемах (b)

Першим може вважатися виготовлене Майклом Фарадеєм (Michael Faraday) індукційне кільце (англ. induction ring), що складається з кільцевого сталевого осердя і двох обмоток, за допомогою якого він 29 серпня 1831 відкрив явище електромагнітної індукції (рис. 5). Під час швидкого перехідного процесу, що виникає при включенні або відключенні первинної обмотки, що з'єднана з джерелом постійного струму, у вторинній обмотці індукується імпульсна ЕРС. Такий пристрій може називатися імпульсним або транзієнтним трансформатором.

Мал. 5. Принцип влаштування транзієнтного трансформатора Майкла Фарадея. i1 первинний струм, i2 вторинний струм, t час

Виходячи з відкриття Фарадея, вчитель фізики коледжу міста Маргнута (Margnooth) біля Дубліна (Dublin, Ірландія) Ніколас Келлан (Nicholas Callan, 1799-1864) побудував в 1836 індукційну котушку (іскровий індуктор), цей пристрій дозволяло перетворити постійний струм на змінний струм високої напруги і викликати довгі іскрові розряди. Індукційні котушки стали швидко вдосконалюватися і в 19 столітті широко застосовувалися при дослідженні електричних розрядів. До них можуть бути віднесені котушки запалення сучасних автомобілів. Перший трансформатор змінного струму запатентував у 1876 році російський електротехнік Павло Яблочков, який жив у Парижі, використавши його в ланцюгах живлення своїх дугових ламп. Сердечник трансформатора Яблочкова являв собою прямий пучок сталевих дротів, внаслідок чого магнітний ланцюг був не замкнутим, як у Фарадея, а відкритим, і в інших установках такий трансформатор застосовувати не стали. У 1885 році інженери-електрики Будапештського заводу Ганц і Компанія (Ganz & Co.) Макс Дері (Max Deri, 172 1854-1938), Отто Тітуш Блаті (Otto Titus Blathy, 1860-1939) і Кароль Зіперновскі (Karoly 18 1942) виготовили трансформатор з тороїдальним дротяним сердечником і заразом розробили систему розподілу електроенергії на змінному струмі, засновану на застосуванні цих трансформаторів. Трансформатор із ще найкращими властивостями, сердечник якого збирався з Е- та I-подібних сталевих листів, створив того ж року американський електротехнік Вільям Стенлі (William Stanley, 1858–1916), після чого почався швидкий розвиток систем змінного струму як у Європі, так і та в Америці. Перший трифазний трансформатор збудував у 1889 році Михайло Доливо-Добровольський.

Трансформатор - незамінний пристрій електротехніки.

Без нього енергосистема у її нинішньому вигляді не могла б існувати.

Ці елементи присутні і в багатьох електроприладах.

Бажаючим познайомитися з ними ближче пропонується дана стаття, тема якої – трансформатор: принцип роботи та види приладів, а також їхнє призначення.

Так називають пристрій, що змінює величину змінної електричної напруги. Існують різновиди, здатні змінювати його частоту.

Такими апаратами оснащують багато приладів, також вони застосовуються в самостійному вигляді.

Наприклад, установки, що підвищують напругу передачі струму по електромагістралям.

Напруга, що генерується електростанцією, вони піднімають до 35 – 750 кВ, що дає подвійну вигоду:

• зменшуються втрати у дротах;
• потрібні дроти меншого перерізу.

У міських електромережах напруга знову зменшується до величини 6,1 кВ, знову ж таки з використанням .У розподільчих мережах, які роздають електрику споживачам, напруга знижують до 0,4 кВ (це звичні нам 380/).

Принцип роботи

Робота трансформаторного пристрою заснована на явищі електромагнітної індукції, яка полягає в наступному: при зміні параметрів магнітного поля, що перетинає провідник, в останньому виникає ЕРС (електрорушійна сила). Провідник у трансформаторі є у формі котушки або обмотки, і загальна ЕРС дорівнює сумі ЕРС кожного витка.

Для нормальної роботи потрібно виключити електричний контакт між витками, тому використовують провід в ізолюючій оболонці. Цю котушку називають вторинною.

Магнітне поле, необхідне для генерації у вторинній котушці ЕРС, створюється іншою котушкою. Вона підключається до джерела струму і називається первинною. Робота первинної котушки заснована на тому факті, що при протіканні через провідник струму навколо нього формується електромагнітне поле, а якщо він змотаний в котушку, воно посилюється.

Як працює трансформатор

При протіканні через котушку параметри електромагнітного поля не змінюються, і воно нездатне викликати ЕРС у вторинній котушці. Тому трансформатори працюють лише зі змінною напругою.

На характер перетворення напруги впливає співвідношення кількості витків в обмотках – первинної та вторинної. Його позначають "Кт" - коефіцієнт трансформації. Чинний закон:

Кт = W1 / W2 = U1 / U2,

• W1 і W2 - кількість витків у первинній та вторинній обмотках;
• U1 та U2 – напруга на їх висновках.

Отже, якщо в первинній котушці витків більше, то напруга на вторинній висновках нижче. Такий апарат називають знижуючим, Кт у нього більше за одиницю. Якщо витків більше у вторинній котушці - трансформатор напруга підвищує і називається підвищуючим. Його Кт менше одиниці.

Великий силовий трансформатор

Якщо знехтувати втратами (ідеальний трансформатор), то із закону збереження енергії слід:

P1 = P2,

де Р1 та Р2 - потужність струму в обмотках.

Оскільки P = U * I, Отримаємо:

• U1 * I1 = U2 * I2;
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / Кт.

Це означає:

• у первинній котушці понижуючого пристрою (Кт > 1) протікає струм меншої сили, ніж у вторинному ланцюзі;
• з підвищуючими трансформаторами (Кт< 1) все наоборот: сила тока в первичной катушке выше, чем в цепи вторичной.

Цю обставину враховують при доборі перерізу дротів для обмоток апаратів.

Конструкція

Трансформаторні обмотки надягають на магнітопровід - деталь з феромагнітної, трансформаторної або іншої магнітом'якої сталі. Він є провідником електромагнітного поля від первинної котушки до вторинної.

Під дією змінного магнітного поля в магнітопроводі також генеруються струми - вони називаються вихровими. Ці струми призводять до втрат енергії та нагрівання магнітопроводу. Останній, з метою звести це явище до мінімуму, набирають із безлічі ізольованих один від одного пластин.

На магнітопроводі котушки розташовують подвійно:

• поряд;
• намотують одну поверх іншої.

Обмотки для мікротрансформаторів виготовляють із фольги товщиною 20 – 30 мкм. Її поверхня в результаті окиснення стає діелектриком і відіграє роль ізоляції.

Конструкція трансформатора

На практиці досягти співвідношення Р1 = Р2 неможливо через втрати трьох видів:

1. розсіювання магнітного поля;
2. нагрівання проводів та магнітопроводу;
3. гістерезис.

Втрати на гістерезис – це витрати енергії на перемагнічування магнітопроводу.Напрямок силових ліній електромагнітного поля постійно змінюється. Щоразу доводиться долати опір диполів у структурі магнітопроводу, що вишикувалися певним чином у попередній фазі.

Втрати на гістерезис прагнуть зменшити, застосовуючи різні конструкції магнітопроводів.

Отже, насправді величини Р1 і Р2 відрізняються і співвідношення Р2 / Р1 називають ККД пристрою. Для його вимірювання використовуються такі режими роботи трансформатора:

• холостого ходу;
• короткозамкнутий;
• із навантаженням.

У деяких різновидах трансформаторів, що працюють з напругою високої частоти, магнітопровід відсутня.

Режим холостого ходу

Первинна обмотка підключена до джерела струму, а ланцюг вторинної розімкнуто. При такому підключенні в котушці тече струм холостого ходу, що в основному реактивний струм намагнічування.

Такий режим дозволяє визначити:

• ККД пристрою;
• коефіцієнт трансформації;
• втрати в магнітопроводі (мовою професіоналів - втрати в сталі).

Схема трансформатора в режимі холостого ходу

Короткозамкнений режим

Висновки вторинної обмотки замикають без навантаження (коротко), так що струм у ланцюзі обмежується лише її опором. На первинні контакти подають таку напругу, щоб струм в ланцюгу вторинної обмотки не перевищував номінального.

Таке підключення дозволяє визначити втрати на нагрівання обмоток (втрати міді). Це необхідно при реалізації схем із застосуванням замість реального трансформатора активного опору.

Режим із навантаженням

У цьому стані до висновків вторинної обмотки підключено споживача.

Охолодження

У процесі роботи трансформатор гріється.

Застосовують три способи охолодження:

1. природне: для малопотужних моделей;
2. примусове повітряне (обдув вентилятором): моделі середньої потужності;
3. потужні трансформатори охолоджуються за допомогою рідини (в основному використовують олію).

Прилад з олійним охолодженням

Види трансформаторів

Апарати класифікуються за призначенням, типом магнітопроводу та потужністю.

Силові трансформатори

Найбільш численна група. До неї належать усі трансформатори, що працюють в енергомережі.

Автотрансформатор

Цей різновид між первинною і вторинною обмотками є електричний контакт. При намотуванні дроту роблять кілька висновків - при перемиканні між ними задіюється різне число витків, через що змінюється коефіцієнт трансформації.

• Підвищений ККД. Пояснюється тим, що перетворенню піддається лише частина потужності. Це особливо важливо при незначній різниці між напругою на вході та виході.
• Низька вартість.Це обумовлено меншою витратою сталі та міді (автотрансформатор має компактні розміри).

Ці пристрої вигідно застосовувати в мережах напругою 110 кВ і більше із ефективним заземленням при Кт не вище 3-4.

Трансформатор струму

Використовується для зниження сили струму у підключеній до джерела живлення первинній обмотці. Пристрій знаходить застосування у захисних, вимірювальних, сигнальних та керуючих системах. Перевага в порівнянні з шунтовими схемами вимірювання полягає в наявності гальванічної розв'язки (відсутність електроконтакту між обмотками).

Первинна котушка входить у ланцюг змінного струму – досліджувану чи контрольовану – з навантаженням послідовно. До висновків вторинної обмотки підключають виконавче індикаторне пристрій, наприклад, реле або прилад вимірювання.

Трансформатор струму

Допустимий опір у ланцюзі вторинної котушки обмежений мізерними значеннями - майже коротке замикання.

У більшості струмових величина номінального струму в цій котушці становить 1 або 5 А. При розмиканні ланцюга в ній формується висока напруга, здатна пробити ізоляцію та пошкодити підключені прилади.

Імпульсний трансформатор

Працює з короткими імпульсами, тривалість яких вимірюється десятками мікросекунд. Форма імпульсу мало спотворюється. В основному використовуються у відеосистемах.

Зварювальний трансформатор

• Цей пристрій:
• знижує напругу;

Регулювати зварювальний струм можна зміною числа витків обмоток, задіяних у процесі (вони мають кілька висновків). При цьому змінюється величина індуктивного опору або вторинна напруга холостого ходу. За допомогою додаткових висновків обмотки розбиті на секції, тому регулювання зварювального струму здійснюється східчасто.

Габарити трансформатора багато в чому залежить від частоти змінного струму. Чим вона вища, тим компактнішим вийде пристрій.

Зварювальний трансформатор ТДМ 70-460

На цьому принципі засновано влаштування сучасних інверторних зварювальних апаратів.Вони змінний струм перед подачею на трансформатор піддається обробці:

• випрямляється за допомогою діодного моста;
• в інверторі - керованому мікропроцесором електронному вузлі з ключовими транзисторами, що швидко перемикаються - знову стає змінним, але вже з частотою 60 - 80 кГц.

Тому ці зварювальні апарати такі легкі та невеликі.

Також влаштовані блоки живлення імпульсного типу, наприклад, ПК.

Роздільний трансформатор

У цьому пристрої обов'язково присутня гальванічна розв'язка (немає електричного контакту між первинною та вторинною обмотками), а Кт дорівнює одиниці. Тобто розподільний трансформатор напруга залишає незмінною. Він необхідний підвищення безпеки підключення.

Дотик до струмоведучих елементів обладнання, підключеного до мережі через такий трансформатор, сильного удару струмом не призведе.

У побуті такий спосіб підключення електроприладів доречний у вологих приміщеннях - у ванних кімнатах та ін.

Крім силових трансформаторів, є сигнальні розділові. Вони встановлюються в електроланцюзі для гальванічної розв'язки.

Магнітопроводи

Бувають три види:

1. Стрижневі.Виконані у вигляді стрижня ступінчастого перерізу. Характеристики залишають бажати кращого, зате прості у виконанні.
2. Броневі.Краще стрижневих проводять магнітне поле і також захищають обмотки від механічних впливів. Недолік: висока вартість (потрібно багато сталі).
3. Тороїдальні.Найбільш ефективний різновид: створюють однорідне сконцентроване магнітне поле, чим сприяють зменшенню втрат. Трансформатори з тороїдальним магнітопроводом мають найбільший ККД, але вони дорогі через складність виготовлення.

Потужність

Потужність прийнято позначати у вольт-амперах (ВА). За цією ознакою пристрої класифікуються так:

• малопотужні: менше 100 ВА;
• середньої потужності: кілька сотень ВА;

Існують установки великої потужності, що вимірюється в тисячах ВА.

Трансформатори відрізняються призначенням і характеристиками, але принцип дії у них однаковий: змінне магнітне поле, що генерується однією обмоткою, збуджує другий ЕРС, величина якого залежить від числа витків.

Необхідність у перетворенні напруги виникає дуже часто, тому трансформатори набули найширшого поширення.

Цей пристрій можна виготовити самостійно.

Трансформатор - електричний пристрій, що передає енергію змінного струму від контуру до іншого способом електромагнітного взаємодії. Більшість трансформаторів складаються з трьох частин: первинна обмотка, вторинна обмотка та сердечник. Трансформатор використовується для того, щоб перетворювати змінний струм на електроживлення для побутових та промислових приладів.

Принцип роботи трансформатора

Трансформатори працюють за принципом електромагнітної взаємодії. Щоб електромагнітна взаємодія відбувалася, необхідна присутність магнітного поля та провідника, між якими має відбуватися відносний рух.

Коли первинну обмотку трансформатора подається змінний струм, навколо обмотки утворюється магнітне поле. Оскільки подається змінний струм, що змінює напрямок кожну половину циклу, щомиті відбувається багаторазове розширення та зникнення магнітного поля. Вторинна обмотка якраз і є тим провідником, який потрібний для електромагнітної взаємодії, а розширення та зникнення магнітного поля забезпечує відносний рух. Отже, коли дотримано всіх трьох вимог, відбувається електромагнітна взаємодія. В результаті, у вторинній обмотці трансформатора індукується напруга.

Підвищують трансформатори є силові конструкції, призначені для монтажу в електричних побутових і виробничих ланцюгах. Установка змінює напругу у бік підвищення. Як працює тип трансформаторів, де використовуються такі установки, потрібно розглянути докладніше.

Функціонування

Підвищуючий трансформатор на електростанціях використовується для забезпечення населених пунктів, інших об'єктів струмом із певними технічними показниками. Без перетворювача висока напруга шляхом свого прямування поступово знижується. Кінцевий споживач отримував би недостатню кількість електроенергії. На кінцевій ланцюгу електростанції завдяки цій установці, приймають електрику відповідного значення. Споживач отримує напругу в мережі до 220 Ст. Промислові мережі забезпечуються до 380 Ст.

Схема, що показує роботу трансформатора в лінії, включає кілька елементів. Генератор на електростанції виготовляє електрику 12 кВ. Воно надходить по дротах до підстанцій, що підвищують. Тут встановлюється трансформаторний апарат, покликаний підвищувати показник лінії до 400 кВ.

Від підстанції електрика надходить у високовольтну лінію. Далі енергія потрапляє на знижувальну підстанцію. Тут вона знижується до 12кВ.

Трансформаторами із зворотним принципом дії струм прямує до низьковольтної лінії передач. Наприкінці встановлюється ще один знижувальний агрегат. Від нього електрика з показником 220 В надходить до будинків, квартир і т.д.

Принцип пристрою

Розглядаючи, як працює трансформатор, що підвищує напругу, потрібно вникнути в основні принципи дії конструкції. Основою роботи трансформатора є механізм електромагнітної індукції. Металевий осердя знаходиться в ізоляційному середовищі. У схему включено дві котушки. Кількість обмоток неоднакова. Підвищити показник здатні котушки, у першому контурі яких більше витків, ніж у другому.

Напруга змінного типу надходить перший контур. Наприклад, це струм мережі 110 (100) У. З'являється магнітне поле. Його сила збільшується при правильному співвідношенні обмоток у сердечнику. Коли електрика проходить по другій обмотці у трансформаторі, що підвищує, з'являється струм з певним показником. Наприклад, забезпечується показник характеристики мережі 220 Ст.

При цьому частота залишається незмінною. Для надходження постійного струму до лінії електропостачання в ланцюг монтується перетворювач. Цей прилад може бути в обладнанні типу, що підвищує. Прилад здатний працювати як зміни напруги, а й частоти. Певне обладнання живиться незмінним струмом.

Різновиди

1. Автотрансформатор. Має одну суміщену обмотку.
2. Силовий. Найбільш поширений різновид серед приладів, які підвищують показник напруги.
3. Антирезонансний. Має закриту конструкцію. Через особливий принцип функціонування мають компактні габарити.
4. Заземлюваний. Обмотки з'єднуються зіркою чи зигзагом.
5. Пік-трансформатор. Відокремлюють постійний та змінний струм.
6. Побутові. Підвищення електрики при функціонуванні трансформатора проводиться в невеликому діапазоні. Допомагають усунути перешкоди у побутовій мережі, захистити техніку від перепадів, зниженої та підвищеної електрики.

Представлені конструкції відрізняються потужністю та технічними характеристиками.

Інші види

Відповідно до робочих характеристик представлене обладнання відрізняється ще за кількома ознаками. За кількістю контурів бувають однофазні (побутові) та трифазні (промислові) конструкції.

Як охолоджувальну систему застосовуються різні субстанції. Розрізняють масляні та сухі різновиди. У першому випадку обладнання коштує дешевше. Олія є пожежонебезпечною речовиною. У разі їх використання передбачається якісний захист від аварії. Сухі агрегати заповнені негорючою речовиною. Вони коштують дорожче, але вимоги щодо їх встановлення лояльні.

Циркуляція охолоджувача у системі може бути примусовим чи природним. Існують конструкції, у яких ці методи комбінуються. Різноманітність видів дозволяє кожному підібрати оптимальний тип пристрою.

Маркування

Виробниками розроблено спеціальне маркування представленого обладнання. Це дозволяє споживачам та перевіряльникам легко визначити різновид обладнання.

У загальному вигляді позначення виглядає так. ТМ/Н – Х, де:

• Т – позначення типу приладу;
• М - потужність агрегату, задана виробником, кВА;
• Н - клас напруги з боку обмотки високої напруги (ВН);
• Х – кліматична характеристика, що визначає особливості розміщення відповідно до ГОСТ 15150.

Маркування може включати інші характеристики. Табличка із вказівками параметрів приладу встановлюється на корпус. Під час встановлення обладнання інформація з маркуванням повинна знаходитись у доступному для візуального огляду місці. Докладніше про маркування трансформаторів читайте.

Ремонт та обслуговування

Трансформатор називається складне обладнання. Періодично потрібно проводити його обслуговування та . Довірити цю роботу рекомендується професіоналам. Лише людина з відповідною підготовкою має право проводити такі роботи.

При підвищеній швидкості нагріву, наявності шуму потрібно провести перемотування контурів трансформатора. Цю процедуру зможе виконати некваліфікований фахівець, який має мінімальний рівень знань у галузі роботи електротехніки.

Прилад має магнітопривід. Він є загальним для котушок. Перший контур відповідальний зниження, а другий – підвищення електрики у мережі. Огляд трансформатора здійснюється за певною технологією.

Перевірка

Спершу проводиться візуальний огляд блоку. Якщо під час роботи спостерігається перегрів, поверхні з'являються деформації, нерівності, здуття ізоляції. Якщо огляд не виявив відхилень, потрібно знайти вхід та вихід приладу. Перший із них підведено до першої котушки. Тут з'являється магнітне поле на момент подачі електрики. Висновок підведено до вторинної обмотки.

Вихідний сигнал фільтрується. Цей показник слід заміряти. Знімаються частини конструкції конструкції корпусу. Потрібно отримати доступ до мікросхем. Це дозволить вимірювати напругу мультиметром. При цьому потрібно врахувати номінальні показники. Якщо результат вимірів виявиться менше 80% від заданого виробником значення, первинний ланцюг не функціонує правильно.

Першу котушку від'єднують від приладу. На неї більше не надходить електрика. Потім перевіряється вторинний контур. У разі відсутності фільтрації використовується живлення від вимірювального приладу. За відсутності нормальної напруги в системі апаратура вимагає ремонту.

Після перевірки у разі справності складових елементів, конструкція збирається у зворотному порядку. За потреби проводиться ремонт агрегату.

Цікаве відео: Як працює трансформатор?

Розглянувши особливості, принцип роботи трансформаторів, що підвищують, можна оцінити їх важливість в лініях електропередач. Застосування такого обладнання підвищує якість електрики у побутових, промислових мережах. Його встановлюють повсюдно. Представлені різновиди установок сьогодні мають високий попит.