Tehnik-ast.ru

Электро Техник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

История трансформатора

История трансформатора

Наука и новые технологии Павел АНДРЕЕВ по материалам Александра СЕМЁНОВА 3630

Изобретение, благодаря которому мы получаем доступ к электроэнергии неприметно, оно не движется, работает практически бесшумно и, как правило, скрыто от наших глаз в отдельных помещениях или за экранирующими перегородками.

Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем крошечные, размером в несколько миллиметров, так и гиганты массой более 500 тонн.

Создание в конце XIX века трансформатора было революционным для молодой тогда электротехники, занимавшейся в основном вопросами электрического освещения. На рубеже веков электроэнергетические системы переменного тока стали уже общепринятыми, и трансформатор получил ключевую роль в передаче и распределении электроэнергии.

Открытие Фарадея

Явление, лежащее в основе действия электрического трансформатора, было открыто английским физиком Майклом Фарадеем.

В своих экспериментах Фарадей опирался на опыты датского физика Х. К. Эрстеда, который в 1820 году установил, что ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. До этого электричество и магнетизм считались проявлениями совершенно различных и независимых друг от друга сил. И уж если электрический ток мог порождать магнитное поле, то казалось вероятным, что и магнитное поле, в свою очередь, могло порождать электрический ток.

В 1831 году Фарадей доказал, что для порождения магнитным полем тока в проводнике необходимо, чтобы поле было переменным. Он изменял напряженность магнитного поля, замыкая и прерывая электрическую цепь, порождающую поле. Тот же эффект достигается, если воспользоваться переменным током, то есть током, направление которого меняется со временем. Это явление взаимодействия между электрическими и магнитными силами получило название электромагнитной индукции.

Принцип действия трансформатора

В трансформаторе обмотка из витков провода, подключенная к источнику питания и порождающая магнитное поле, называется первичной. Другая обмотка, в которой под действием этого поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), называется вторичной.

Индукция между первичной и вторичной обмотками взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует ЭДС в первичной точно так же, как первичная обмотка индуцирует ЭДС во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает ЭДС. Это явление, называемое самоиндукцией, наблюдается также и во вторичной обмотке.

На явлении взаимной индукции и самоиндукции основано действие трансформатора. Для эффективной работы этого устройства необходимо, чтобы между его обмотками существовала связь и каждая из них обладала высокой самоиндукцией. Этим условиям можно удовлетворить, намотав первичную и вторичную обмотки на железный сердечник так, как это сделал Фарадей в своих первых экспериментах.

Железо увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз (о материалах, обладающих таким свойством, говорят, что они имеют высокую магнитную проницаемость). Кроме того, железный сердечник локализует поток магнитной индукции, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же остаются индуктивно связанными.

Фарадей не стал детально исследовать открытое явление. Поэтому в течение нескольких десятилетий оно не нашло широкого практического применения.

Особый интерес представляли первые эксперименты с «индукторами», состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, – в частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в обмотке прерывался.

Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского института (его именем была названа единица индуктивности).

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора. Теперь сердечники представляли собой «связку» изолированных железных проводов.

Первые трансформаторы и электрическое освещение

После того как в 1860‑х была изобретена динамо-машина – генератор электроэнергии, также основанный на открытиях Фарадея, – появилась возможность использовать переменный ток.

Первый, кто подсоединил трансформатор к источнику переменного тока, был Уильям Гроув, которому для его лабораторных опытов понадобился источник высокого напряжения. Но этот опыт оставался незамеченным до тех пор, пока Томас Альва Эдисон не начал работать над осуществлением идеи электрического освещения в 1880‑х.

К этому времени уже существовали электрические лампы с платиновыми нитями накала и лампы на основе электрической дуги, или дугового разряда между двумя электродами. Лампы обоих типов работали неплохо, однако их электрические характеристики накладывали некоторые ограничения на способы их включения в электрическую цепь. В частности, все лампы подключались последовательно, подобно елочным гирляндам, поэтому они загорались и гасли одновременно.

Хотя такой способ был приемлем, например, для уличного освещения, невозможность включать и выключать отдельные лампы в произвольные моменты времени, а также высокое напряжение, необходимое при последовательном соединении большого числа осветительных приборов, препятствовали его применению в жилых домах и на небольших предприятиях.

Читайте так же:
Как добывают железную руду в россии

Способ же параллельного соединения, в котором каждая лампа работает в своей собственной цепи, требовал слишком толстых медных проводов для подведения достаточно сильного тока к лампам, имевшим в то время относительно низкое сопротивление.

Изобретение Голара

Приблизительно в то же время трансформаторы были впервые применены в системах электрического освещения в Англии. Французский изобретатель Люсьен Х. Голар и английский промышленник Джон Д. Гиббс воспользовались трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно, первичные обмотки трансформаторов находились в последовательном соединении с дуговыми лампами.

В 1882 году Голар и Гиббс получили патент на свое устройство, названное ими вторичным генератором. Его работу они продемонстрировали в 1883 году в Англии, а в 1884 году – в Италии. Вторичный генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три венгерских инженера из будапештской фирмы Ganz and Company. Они присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные недостатки.

По возвращении в Будапешт Макс Дери, Отто Т. Блажи и Карл Циперовски сконструировали и изготовили несколько трансформаторов для систем параллельного соединения с генератором.

Их трансформаторы (с замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для параллельного соединения, чем «связки» железных проводов с открытыми концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались вокруг тороидальной «связки» проводников.

В системах передачи электроэнергии

Многие специалисты искали способы передачи электроэнергии при более высоком напряжении по сравнению с тем, которое требовалось в потребляющих устройствах.

В 1884 году Вестингауз нанял молодого инженера Уильяма Стэнли, у которого возникла идея воспользоваться трансформатором для решения проблемы передачи электроэнергии. Узнав о работе Голара и Гиббса, он посоветовал Вестингаузу приобрести патенты на трансформатор.

Стэнли был убежден в преимуществах параллельных схем соединения, и к началу лета 1885 года им уже было создано несколько трансформаторов с сердечниками замкнутой формы.

Вскоре в связи с ухудшившимся состоянием здоровья Стэнли вынужден был уехать вместе со своей лабораторией из промышленного задымленного Питтсбурга. С одобрения Вестингауза он переселился в Грейт-Бэррингтон, шт. Массачусетс, где продолжал работать над трансформаторами.

Тем временем Вестингауз, еще не до конца убежденный в эффективности параллельного соединения, экспериментировал с различными комбинациями вторичных генераторов Голара и Гиббса вместе с другим пионером в области электротехники – Оливером Б. Шелленбергером.

Трансформаторы Стэнли – Вестингауза

К декабрю 1885 года успехи, достигнутые Стэнли, наконец убедили Вестингауза, и он, вместе с Шелленбергом и еще одним блестящим инженером – Альбертом Шмидом, приступил к усовершенствованию трансформатора Стэнли, с тем чтобы он (в отличие от венгерского торроидального устройства) стал простым и дешевым в производстве.

Сначала сердечник изготовлялся из тонких железных пластин в форме буквы «Н». Обмотки из изолированной медной проволоки наматывались на горизонтальную часть сердечника, свободные концы которого замыкались дополнительными слоями железных полосок.

Стэнли предложил изготавливать железные пластины в форме буквы Ш, чтобы центральный стержень можно было легко вставлять в заранее намотанную катушку. Ш-образные пластины укладывались в чередующихся противоположных направлениях, а на концы пластин укладывались прямые железные полоски для замыкания магнитной цепи. Эта конструкция трансформатора применяется и в наши дни.

Путь к современным трансформаторам

В начале 1900‑х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провел серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну трансформаторной стали с добавками кремния.

А следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 1930‑х, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии проката и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50 процентов, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала пятикратно.

Усовершенствование трансформаторов и схем электропитания радиоэлектронных устройств, основанных на их применении, продолжается и по сей день.

Как устроен трансформатор? Как подключить трансформатор к сети? FAQ Часть 2

В статье рассмотрены вопросы об устройстве, определении габаритной мощности, подключении и фазировании обмоток силовых низкочастотных трансформаторов.

Самые интересные ролики на Youtube

Страницы 1 2 3 4

Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.

Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

2, 5 – стержневые,

Правда, кольцевых штампованных магнитопроводов я никогда не видел.

Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Читайте так же:
Краскопульт пневматический в леруа мерлен цена

Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Подробнее о магнитопроводах в главе – «Разборка и сборка трансформаторов».

Как определить габаритную мощность трансформатора.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.

Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.

Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P = B * S² / 1,69

P – мощность в Ваттах,

B – индукция в Тесла,

S – сечение в см²,

1,69 – постоянный коэффициент.

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции.
Тип магнитопроводаМагнитная индукция мах (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
5-1010-5050-150150-300300-1000
Броневой штампованный1,21,31,351,351,3
Броневой витой1,551,651,651,651,6
Кольцевой витой1,71,71,71,651,6

Где взять исходный трансформатор?

Проще всего подобрать готовый трансформатор на радиорынке, если, конечно, он есть в вашем городе. Там же можно договориться о перемотке трансформатора. Но, и трансформаторы, и услуги по их перемотке достаточно дороги.

На картинке часть лотка на радиорынке, где можно купить трансформаторы в городе Cishinau (Кишинёв).

Если у Вас в сарае или на балконе валяется какая-нибудь ненужная техника, то наверняка в ней есть и трансформаторы. Любой разборный сетевой трансформатор очень легко переделать под свои нужды. Самое главное, чтобы хватило его габаритной мощности.

Если мощность трансформатора меньше требуемой, то под нагрузкой выходное напряжение трансформатора может существенно просесть. Но, это тоже не беда, так как микросхемы типа TDA2030, TDA2040 и TDA2050 могут работать при значительном снижении напряжения питания, а именно: ±6, ±2,5 и ±4,5 Вольт соответственно.

Маловероятно, что вторичные обмотки найденного трансформатора подойдут по току и напряжению, но первичная обмотка уже рассчитана на напряжение осветительной сети и это самое лучшее подспорье, так как перемотать вторичную обмотку намного проще, чем первичную.

Хорошо, если это будет стандартный унифицированный трансформатор, тогда можно по его наименованию точно определить напряжения и максимально допустимые токи вторичных обмоток. Такие трансформаторы не поддаются разборке, поэтому прежде чем его покупать, нужно сверить название с данными в справочнике.

В конце статьи есть ссылка на справочник, в котором можно найти подробную информацию о большинстве унифицированных трансформаторов советского и постсоветского производства.

Если же это будет трансформатор без опознавательных знаков, то вероятность того, что его придётся перематывать, будет стремиться к 99%. За такой транс много платить не стоит.

При покупке трансформатора на кольцевом магнитопроводе, следует иметь в виду, что не каждый трансформатор можно разобрать, не повредив первичной обмотки.

  1. Годится для замены вторичной обмотки.
  2. Нужно мотать первичную обмотку.
  3. Нужно мотать первичную обмотку.

Как подключить неизвестный трансформатор к сети?

Прежде чем подключать трансформатор к сети, нужно прозвонить его обмотки омметром. У понижающих трансформаторов сопротивление сетевой обмотки намного больше, чем сопротивление вторичных обмоток и может отличаться в сто раз.

Первичных (сетевых) обмоток может быть несколько, либо единственная обмотка может иметь отводы, если трансформатор универсальный и рассчитан на использование при разных напряжениях сети.

В двухкаркасных трансформаторах на стержневых магнитопроводах, первичные обмотки распределены по обоим каркасам.

При пробном включении трансформаторов можно воспользоваться приведённой схемой. При неправильном включении предохранитель FU защитит сеть от короткого замыкания, а трансформатор от повреждения.

Рассчитываем ток предохранителя обычным способом:

I = P / U

I – ток, на который рассчитан предохранитель (Ампер),

P – габаритная мощность трансформатора (Ватт),

U – напряжение сети (

35 / 220 = 0,16 Ампер

Ближайшее значение – 0,25 Ампер.

Схема измерения тока Холостого Хода (ХХ) трансформатора. Ток ХХ трансформатора обычно замеряют, чтобы исключить наличие короткозамкнутых витков или убедится в правильности подключения первичной обмотки.

Читайте так же:
Какой домкрат лучше для легкового автомобиля ваз

При замере тока ХХ, нужно плавно поднимать напряжение питания. При этом ток должен плавно возрастать. Когда напряжение превысит 230 Вольт, ток обычно начинает возрастать более резко. Если ток начинает резко возрастать при напряжении значительно меньшем, чем 220 Вольт, значит, либо Вы неправильно выбрали первичную обмотку, либо она неисправна.

Мощность (Вт)Ток ХХ (мА)
5 — 1010 — 200
10 -5020 — 100
50 — 15050 — 300
150 — 300100 — 500
300 — 1000200 — 1000

Ориентировочные токи ХХ трансформаторов в зависимости от мощности.

Нужно добавить, что токи ХХ трансформаторов даже одной и той же габаритной мощности могут очень сильно отличаться. Чем более высокие значения индукции заложены в расчёт, тем меньше ток ХХ.

Схема подключения, при определения количества витков на вольт.

Как сфазировать обмотки трансформатора?

На электрических схемах принято отмечать жирной точкой начало намотки отдельных катушек трансформатора, если это необходимо. Но, выводы катушек реального трансформатора могут не иметь вообще никакой маркировки.

При прозвонке неизвестного трансформатора, может понадобиться определить начало намотки некоторых катушек.

Например, если две отдельные части первичной обмотки включить навстречу друг другу, то они просто могут выйти из строя. На картинке изображён трансформатор, у которого первичная обмотка состоит из двух частей и эти части подключены в противофазе, что недопустимо (!).

Для фазировки обмоток можно использовать стрелочный вольтметр постоянного тока и батарейку (химический элемент питания) включённые по приведённой схеме.

Диапазон измеряемого напряжения вольтметра нужно подобрать так, чтобы было хорошо заметно движение стрелки. Начинать лучше с большего диапазона.

Если при замыкании выключателя, стрелка вольтметра отклонилась в прямом направлении, то за начало фазируемых обмоток нужно принять «+» (плюс) батареи и «+» вольтметра.

Если стрелка отклонилась в обратном направлении, обмотки подключены в противофазе относительно «+» батареи и «+» вольтметра.

Get the Flash Player to see this player.

Нужно иметь в виду, что при замыкании выключателя, стрелка вольтметра будет отклоняться в одну сторону, а при размыкании в противоположную, из-за возникшей ЭДС самоиндукции. Ориентироваться нужно по отклонению стрелки именно в момент включения выключателя.

При подключении катушек витых стержневых или штампованных стержневых трансформаторов, у которых два симметрично расположенных каркаса, нужно иметь в виду, что силовые магнитные линии выходят из одного каркаса, но входят в другой.

На картинке изображён трансформатор, у которого первичная обмотка состоит из двух симметричных катушек с выводами 1, 2 и 1’, 2’. Катушки расположены на двух симметрично расположенных друг относительно друга каркасах.

Например, чтобы соединить катушки такого трансформатора последовательно, нужно соединить выводы 2 и 2’, а сеть подключить к выводам 1, 1’.

Страницы 1 2 3 4

Нашли ошибку в тексте? Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!

Из чего сделан трансформатор

Согласующий трансформатор

Поскольку трансформаторы способны понижать или увеличивать напряжение и ток на любую величину, а так же эквивалентно передавать энергию между первичной и вторичной обмотками, их можно использовать для «преобразования» импеданса нагрузки на любую величину. Последняя фраза заслуживает некоторого объяснения, поэтому давайте рассмотрим, что это означает.

Задача нагрузки обычно состоит в том, чтобы сделать что-то продуктивное с рассеиваемой мощностью. В случае с резистивным нагревательным элементом практическая цель рассеиваемой мощности состоит в том, чтобы нагреть что-либо. Все нагрузки рассчитываются на безопасное рассеивание определенного максимального количества энергии, но, две нагрузки с одинаковой номинальной мощностью не обязательно должны быть идентичными. Давайте рассмотрим два резистивных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт каждый:

ransformers47

Оба нагревателя рассеивают по 1000 ватт мощности, но делают это при разных уровнях напряжения и тока (250 вольт 4 ампера, и 125 вольт 8 ампер). Применив закон Ома (R = U / I) для определения необходимого сопротивления этих нагревательных элементов, мы получим 62,5 Ом и 15,625 Ом соответственно. Поскольку обе нагрузки находятся в цепях переменного тока, мы можем говорить не о простом их сопротивлении току, а об импедансе (хотя в нашем случае простое сопротивление — это всё, из чего они состоят, и у них нет реактивного сопротивления). Нагреватель на 250 вольт считается нагрузкой с более высоким импедансом, чем нагреватель на 125 вольт.

Если мы возьмем нагревательный элемент рассчитанный на 250 В (из первой схемы), и подключим его к схеме с источником питания на 125 В (ко второй схеме), то нас ждет большое разочарование. При импедансе (сопротивлении) 62,5 Ом ток в схеме будет составлять всего 2 А (I = U / R; 125 / 62,5), а мощность, рассеиваемая на нагревательном элементе, будет составлять всего 250 Вт (P = IU; 125 x 2) или четвертую часть от его номинальной мощности. Сопротивление нагревательного элемента и напряжение источника в этом случае будут несогласованными, и мы не получим полного рассеивания мощности от нагревателя.

Читайте так же:
Картинки ножей из дерева

Однако, не все так плохо. У нас получится использовать нагревательный элемент на 250 вольт в схеме с питанием 125 вольт, если мы воспользуемся повышающим трансформатором:

ransformers48

Правильное соотношение обмоток трансформатора обеспечивает повышение напряжения и понижение тока до таких значений, которые необходимы для нормальной работы нагрузки, не соответствующей данному источнику питания. Давайте внимательно посмотрим на параметры первичной цепи этой схемы: напряжение в ней составляет 125 вольт, а ток — 8 ампер. При таких значениях напряжения и тока источник питания «знает», что он питает нагрузку с импедансом 15,625 Ом (R = E / I). Однако, во вторичной цепи прекрасно себя «чувствует» нагрузка с импедансом 62,5 Ом. Отсюда можно сделать вывод, что наш повышающий трансформатор преобразовал не только напряжение и ток, но и импеданс.

Коэффициенты преобразования напряжения, тока и импеданса можно рассчитать по следующим формулам:

ransformers49

Все это согласуется с рассмотренным ранее примером повышающего трансформатора 2:1 и коэффициентом преобразования импеданса от 62,5 Ом до 15,625 Ом (коэффициент 4:1 — это 2:1 в квадрате). Преобразование импеданса — это очень полезная особенность трансформаторов, позволяющая нагрузке рассеивать свою полную номинальную мощность даже в том случае, если система питания не обдадает необходимым напряжением, чтобы сделать это напрямую.

А теперь давайте вспомним Теорему о максимуме отдаваемой мощности. В ней говорится, что сопротивление нагрузки будет рассеивать максимальное количество энергии только в том случае, когда это сопротивление будет равно сопротивлению Тевенина / Нортона источника питания. Заменив слово «сопротивление» на «импеданс», мы получим версию данной теоремы для переменного тока. Если мы хотим получить максимальное рассеивание мощности нагрузкой, мы должны правильно согласовать импеданс нагрузки и импеданс источника питания (Тевенина / Нортона). Этот вопрос, как правило, больше касается специализированных электрических цепей, таких как радиопередатчики, антенны и аудиоусилители, акустические системы. Давайте возьмем систему аудиоусилителя и посмотрим, как она работает:

ransformers50

При внутреннем импедансе 500 Ом усилитель сможет отдать полную мощность только на нагрузку (динамик), также имеющую импеданс 500 Ом. Такая нагрузка будет понижать более высокое напряжение и потреблять меньше тока, чем потреблял бы динамик с импедансом 8 Ом, рассеивая при этом такое же количество энергии. Если динамик на 8 Ом подключить непосредственно к усилителю с импедансом 500 Ом, как показано на рисунке, то несоответствие импедансов приведет к значительному ухудшению характеристик (понижению пиковой мощности). Кроме того, пытаясь управлять динамиком с низким импедансом, усилитель значительное количество энергии будет рассеивать в виде тепла.

Чтобы наша система работала лучше, можно использовать трансформатор, который будет согласовывать разные импедансы. Поскольку мы переходим от источника питания с высоким импедансом (высокое напряжение, низкий ток) к нагрузке с низким импедансом (низкое напряжение, большой ток), нам необходимо использовать понижающий трансформатор:

ransformers51

Согласующий трансформатор согласовывает импеданс усилителя (500 Ом) с импедансом динамика (8 Ом) с целью достижения максимальной эффективности.

Чтобы получить коэффициент преобразования импеданса 500 : 8, нам понадобится соотношение витков первичной и вторичной обмоток равное квадратному корню из 500 : 8 (или квадратному корню из 62,5 : 1 или 7,906 : 1). При наличии такого трансформатора динамик будет нагружать усилитель до необходимого предела, потребляя при этом мощность на нужных уровнях напряжения и тока (чтобы соблюсти Теорему о максимуме передаваемой мощности и обеспечить наиболее эффективную подачу мощности в нагрузку). Трансформатор в данном случае будет называться согласующим.

Любой, кто ездил на «скоростном» велосипеде, может интуитивно понять принцип работы согласующего трансформатора. Ноги человека будут отдавать максимальную мощность при вращении педалей с определенной скоростью (от 60 до 90 оборотов в минуту). Выше или ниже этой скорости вращения мышцы ног человека менее эффективно вырабатывают энергию. Целью «звездочек» велосипеда является согласование импеданса ног водителя с условиями езды, чтобы они всегда вращали педали с оптимальной скоростью.

Если велосипедист попытается начать движение на «высокой» передаче, ему будет очень тяжело сдвинуться с места. Почему это произойдет, потому что велосипедист слаб? Конечно же нет. Это произойдет потому, что высокое передаточное число цепи и звездочек выбранной передачи представляет несоответствие между условием начала движения (большая инерция, которую нужно преодолеть) и ногами велосипедиста ( для достижения максимальной выходной мощности ему необходимо вращать педали со скоростью 60-90 об / мин ). С другой стороны, выбор слишком «низкой» передачи позволит велосипедисту незамедлительно начать движение, но ограничит максимальную скорость, которую он сможет достичь. Опять же, является ли отсутствие скорости признаком слабости в ногах велосипедиста? И снова нет. Это произойдет потому, что более низкое передаточное число выбранной передачи создст другой тип несоответствия между условием начала движения (низкая нагрузка) и ногами велосипедиста (потеря мощности при вращении быстрее, чем 90 об / мин). То же самое касается и источников электроэнергии с их нагрузками: для максимальной эффективности системы должно быть соответствие импедансов. В цепях переменного тока трансформаторы выполняют ту же функцию, что и звездочки с цепью на велосипеде, они согласуют импедансы источника и нагрузки.

Читайте так же:
Изображение наружной резьбы на чертеже

Согласующие трансформаторы п о конструкции или внешнему виду принципиально не отличаются от трансформаторов любого другого типа. На следующей фотографии вы можете увидеть небольшой согласующий трансформатор (шириной около двух сантиметров), использующийся в аудиоусилителях:

ransformers52

На этой печатной плате, в верхнем правом углу, слева от резисторов R2 и R1, можно увидеть другой согласующий трансформатор. Он обозначен как «T1»:

Одновитковые и многовитковые трансформаторы тока

Август 4th, 2012 Рубрика: Трансформаторы тока, Электрооборудование

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока_12

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Сегодня у меня новость — я ИДУ В ОТПУСК.

Скажу сразу, что расслабляться в отпуске мне не придется, т.к. много планов и работы, в том числе и по написанию статей на сайте.

Ладно, много говорить не будем, а сразу перейдем к теме сегодняшней статьи, которая познакомит Вас с одновитковыми и многовитковыми трансформаторами тока.

Кто забыл о чем идет речь, то рекомендую сначала почитать предыдущие публикации про назначение и применение трансформаторов тока, их основные параметры, разновидности и классификацию.

Начнем с одновитоковых трансформаторов тока, которые делятся на два типа:

Одновитковые трансформаторы тока без первичной обмотки

Одновитковые ТТ без первичной обмотки не имеют своей собственной первичной обмотки. Они бывают трех разновидностей:

Про встроенные трансформаторы тока я уже Вам рассказывал в статье про разновидности и классификацию трансформаторов тока на примере ТВТ с коэффициентом трансформации 600/5. Здесь только добавлю то, что роль первичной обмотки встроенного трансформатора тока выполняет стержень проходного изолятора (ввода).

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока

Ниже Вы можете посмотреть схему встроенного трансформатора тока:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Встроенный трансформатор, по сути, состоит только из магнитопровода («железа»), на который намотана вторичная обмотка. В качестве изоляционного промежутка между первичной и вторичной обмоткой используется изоляция самого проходного изолятора.

Следующим, мы рассмотрим шинные трансформаторы тока, которые являются самыми распространенным. Их частенько применяют для организации системы учета электроэнергии в электроустановках классом напряжения до 1000 (В). Об этом на сайте уже имеется несколько подробных статей — читайте раздел про «Учет электроэнергии».

Схема шинного ТТ выглядит следующим образом (аналогична встроенному трансформатору тока):

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Разницей между встроенным и шинным трансформаторами тока является только принцип исполнения первичной обмотки. Если у встроенного трансформатора тока роль первичной обмотки служит проходной изолятор (ввод), то у шинного трансформатора для этой цели применяется шина. Шина (шинка), а может быть и несколько шин, пропускается в полость (сквозь) трансформатор тока.

Большинство из Вас видели и сталкивались с шинными трансформаторами тока, например, типа ТШП 0,66 (кВ). Вот так они выглядят в живую:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Ну и последним видом ТТ, которые не имеют своей собственной первичной обмотки, являются разъемные трансформаторы тока. Их схема приведена ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Разъемный трансформатор тока состоит из магнитопровода, который разделен на 2 равные части. Эти части легко и быстро стягиваются с помощью шпилек, что очень удобно при их эксплуатации и электромонтаже.

В качестве первичной обмотки разъемного трансформатора является обычный проводник с током. Ниже на фотографии Вы можете увидеть как выглядит разъемный трансформатор тока типа ТЗРЛ-70.

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

На подстанциях нашего предприятия разъемные трансформаторы тока применяются для реализации земляной защиты высоковольтных силовых кабельных линий. Поэтому в случае его выхода из строя, он легко заменяется на другой, т.к. он является разъемным. Процедура замены занимает несколько минут и состоит из раскручивания стяжных шпилек трансформатора и отключения проводов со вторичной обмотки.

Одновитковые трансформаторы тока с первичной обмоткой

Одновитковые ТТ с первичной обмоткой имеют свою собственную первичную обмотку. Они бывают двух разновидностей:

Стержневые трансформаторы тока в качестве первичной обмотки имеют прямоугольный стержень (реже круглый), который закреплен в проходном изоляторе. Упрощенная схема стержневого трансформатора тока выглядит так:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Этот вид трансформатора тока нашел широкое применение, в том числе и на подстанциях нашего предприятия. Несколько фотографий ТПОЛ-10 я Вам все таки покажу.

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Последний вид, который мы рассмотрим сегодня из одновитковых трансформаторов тока, это U-образные трансформаторы тока. Название говорит само за себя. Схема такого ТТ приведена ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Таких трансформаторов тока я не встречал, да и наверное уже и не встречу, поэтому и фотографий предоставить не смогу.

Многовитковые трансформаторы тока

Теперь приступим к знакомству и классификации многовитковых ТТ. А их перечень и разнообразие совсем даже не мал. Перечислим самые распространенные:

Схема многовитковых трансформаторов тока с петлевой первичной обмоткой изображена на рисунке ниже:

odnovitkovye_i_mnogovitkovye_transformatory_toka_одновитковые_и_многовитковые_трансформаторы_тока

Петлевая первичная обмотка может иметь несколько витков. Примером таких трансформаторов могут служить ТПФМ-10.

klassifikaciya_transformatorov_toka_классификация_трансформаторов_тока_11

На наших подстанциях их осталось очень мало, т.к. мы заменяем их на более новый тип ТПОЛ-10.

Схема многовитковых трансформаторов тока со звеньевой первичной обмоткой изображена на рисунке ниже:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector