Что такое трансформатор понижающий – режимы, схема, назначение, из чего состоит

как выбрать и подключить,виды(220/110, 220/12) , принцип работы, фото, видео урок как сделать своими руками

Чтобы разобраться с темой «понижающий трансформатор», необходимо понять, для чего он используется в быту, и зачем нужно понижать напряжение? Начнем с известных всем фактов, один из которых – это напряжение в розетке, равное 220 вольт. Так вот не всем бытовым приборам это напряжение необходимо. К примеру, вся система телевизора работает от напряжения двенадцать вольт. Поэтому в него обязательно вставляется трансформатор понижающего типа. То есть, он уже закладывается в конструкцию прибора на стадии его проектирования. И таких приборов в быту используется большое количество.

То же самое можно сказать и о некоторых видах освещения. К примеру, светодиодные ленты, которые работают от специального блока питания. Последний, по сути, и есть трансформатор понижающий 220 на 12 вольт. То есть, блок понижает напряжение до необходимого.

Конструкция и принцип работы

Сам принцип действия прибора достаточно прост.

• Ток подается на первичную обмотку, которая создает вокруг стержня магнитное поле переменного типа, направленное в определенную сторону.
• Магнитное поле создает ток во вторичной обмотке.

При этом величина тока на выходе будет зависеть от количества витков в каждой обмотке. Кстати, таким образом, можно сделать или повышающий трансформатор, или понижающий. Чаще всего в быту используются первые. Вторые же используются реже, к примеру, для освещения, где установлены неоновые лампы. Им необходимо напряжение 12 000 вольт.

А вот в промышленности повышающие трансформаторные агрегаты используются чаще всего, потому что передача электроэнергии на дальние расстояния без больших потерь невозможна. Поэтому 380 вольт преобразуют посредству трансформатора в более высокие величины и передают по высоковольтным линиям, при этом снижая потери до минимума.

Внимание! Любой понижающий напряжение прибор выдает на выходе тот же переменный ток. Если необходим ток постоянный, то к трансформатору понижающему 220 на 12 устанавливается выпрямитель.

Необходимо отметить, что научно-технический прогресс не стоит на месте. Поэтому сегодня производители предлагают электронные трансформаторы понижающего типа. В них нет катушек и сердечника, в основе прибора лежат микросхемы, конденсаторы, резисторы и другие электронные элементы. В чем же его преимущество перед классическим вариантом?

• Небольшая масса прибора.
• Небольшие размеры.
• Высокий коэффициент полезного действия.
• Не нагревается и не гудит.
• Есть возможность проводить регулировку выходного напряжения.
• В схему прибора уже встроена защитная система от короткого замыкания.

Как правильно выбрать

Итак, на что необходимо обратить внимание, покупая понижающий трансформатор?

1. Входное напряжение. Понятно, что на корпусе прибора может быть надпись 220 или 380 вольт. Так как нас интересует бытовой вариант, то выбираем тот, у которого написано 220 В.
2. Выходное напряжение. Для этого вам придется ознакомиться с параметрами прибора потребления. Это могут быть лампочки или электронные бытовые приборы. К примеру, если у вас установлены в системе освещения дома светодиодные лампы на 12 вольт, то придется приобретать трансформаторный прибор, понижающий напряжения с 220 В на 12 В.
3. Мощность. Сразу же оговоримся, что этот показатель должен быть у трансформатора на 20% выше, чем у потребителей. При этом учитывается суммарная мощность потребителей. К примеру, если понижающие трансформаторы используются в системе освещения, то его мощность складывается из мощностей каждой лампочки, плюс 20%.

Напомним, что на всех потребителях мощность указывается в ваттах. Обозначение производится на корпусе или в сопроводительных документах. Если этот показатель вами не найдет, тогда можно его подсчитать самостоятельно, используя закон Ома, который гласит, что мощность электрического прибора – это произведение его напряжения на силу тока. К примеру, лампочка, работающая от сети 12 вольт, на которой написана сила тока в 5 А, будет иметь мощность: 5А*12В=60 Вт.

Как правильно подключить

Подключение понижающего трансформатора 220-110 или любой другой конфигурации – процесс достаточно простой. Во-первых, на заводских приборах клеммы подключения всегда маркируются. Для подключения нулевого провода используется клемма с обозначением «N» или «0», для фазного «L» или «220». На выходе обычно «0» и «110». Последнее число может меняться в зависимости от выдаваемого на выходе напряжения.

Во-вторых, если вами приобретен самодельный прибор или не новый, где стерта маркировка на клеммах, то распознать, какая обмотка первичная, а какая вторичная, можно по сечению используемого в ней медного провода. Так вот, в первичной обмотке сечение провода меньше, чем во вторичной. В повышающем трансформаторе все наоборот. То есть, тонкий провод устанавливается на вторичную обмотку.

Разновидности

Видов понижающих трансформаторов не так много. В основе их классификации лежат область применения и вид исполнения. В первом случае они делятся на бытовые и промышленные. Во втором на открытого типа и закрытого, то есть, в корпусе. Сюда же можно внести еще одно разделение, где учитывается способ крепления в плоскостях.

• Стержневой. Обмотки собираются вокруг стержня, поэтому сам прибор может устанавливаться только вертикально.
• Броневой. Здесь используется броневой вид обмотки, который позволяет проводить установку прибора в любом положении.

Но отметим тот факт, что различий в работе у двух видов не наблюдается.

Промышленные образцы делятся на три вида:

1. Силовые в масле.
2. Трехфазные в масле (снижение до 380 вольт).
3. Сухие трехфазные (снижение до 380 вольт).

Условия эксплуатации

Основное условие правильной эксплуатации – это специально отведенное место для установки. Оно должно быть сухим, чистым, герметичным от попадания пыли и грязи. В быту для этого используется специальный ящик с понижающим трансформатором. И последнее условие – трансформатор должен быть обязательно заземлен.

Как работает трансформатор

Содержание:

electric-220.ru

Понижающий трансформатор и все аспекты его выбора

Большинство бытовых приборов не могут напрямую подключаться к электросети в 220В. Для их питания необходимо пониженное напряжение и получить его можно только при использовании специального оборудования. К таким приборам относится понижающий силовой трансформатор. Этот прибор способен преобразовывать переменное напряжение одного значения в такой же параметр, только с другими показателями. Он широко используется в радиоэлектронной и электротехнической отраслях промышленности, в быту.

Конструктивные особенности

Схема трансформатора

Основным блоком агрегата является ферромагнитная катушка. Ее обмотки выполнены из медных проводов. По принципу действия они делятся на первичные – на них подается напряжение из сети и вторичные – с которых оно снимается потребителями.

Между собой их связывает переменное магнитное поле, наводимое в сердечнике трансформатора электронного понижающего. При этом между ними отсутствует электрический контакт. У таких моделей число витков на первичной обмотке больше, чем у вторичной, что приводит к уменьшению параметров на выходе.

Все рабочие детали трансформатора напряжения понижающего, располагаются в корпусе, но есть приборы и не имеющие его. Наличие или отсутствие кожуха зависит от технологии изготовления устройства. В одном случае – это сердцевина, заключенная в обмотке, выполненной в стержневом виде. Во втором сердечник находится внутри броневого вида, при котором витки могут располагаться как вертикально, так и горизонтально.

На чем основывается работа оборудования

Функционирование таких приборов основывается на законе Фарадея или явлении электромагнитной индукции. Она заключается в следующем. На первичную обмотку трансформатора электронного понижающего поступает напряжение. При этом переменный ток проходя через нее приводит к созданию магнитного поля. Это обеспечивает появление напряжения во вторичной обмотке за счет возбуждения электродвижущей силы.

Смотрим видео, принцип работы прибора:

Соотношение параметров приблизительно соответствует числу витков в соответствующих обмотках трансформаторов понижающих однофазных. Поэтому уменьшение напряжения приводит к повышению силы тока. Кроме этого в процессе работы оборудования неизбежны незначительные потери энергии, не превышающие 2-3% и мощности.

Виды и их особенности

Приборы, используемые для преобразования напряжения, представлены различными модификациями. В зависимости от типа сердечника они подразделяются на:

1. Стержневые;
2. Броневые;
3. Тороидальные.

Технические характеристики у понижающих трансформаторов почти не отличаются, в то время как способ изготовления у каждого из представленных видов особенный.

Смотрим видео, виды и их классификация:

Среди всего разнообразия моделей наибольшее распространение получили сухие трансформаторы напряжения понижающие. Но очень часто находят применение и силовые приборы, работающие на масле.

Они могут быть:

• Одно;
• Трехфазными.

Трансформатор электронный понижающий первого типа получает питание от сети, в которой ток течет по четырем проводам, три из которых – это фаза и один – ноль. Однофазные получают ток, протекающий по двух проводам. В жилых домах обычно используются именно такие сети.

Силовые масляные трансформаторы понижающие трехфазные имеют идеальный единичный коэффициент, а некоторые из них могут преобразовывать напряжение равное 600В. Обычно такими параметрами характеризуются крупногабаритные приборы, использующиеся на производстве. Есть среди трансформаторов электронных понижающих, и компактные, предназначенные для применения в быту.

Различают оборудование и по выходному напряжению. Оно может быть, как 12 так 380В. Возможно некоторые собирают трансформатор своими руками. Особых сложностей в этом нет, а инструкцию и схему можно легко найти в сети.

Основные характеристики

Маркировка оборудования зависит от его параметров. И чтобы в ней разобраться необходимо знать все его технические характеристики. Поскольку трансформаторы электронные понижающие бывают одно- или трехфазными, то и параметры у них будут соответственно отличаться.

Виды и типы

Основными для рассматриваемых приборов считаются такие показатели, как:

• Частота;
• Мощность;
• Выходное напряжение;
• Габариты;
• Вес.

И если первый параметр будет неизменным у различных моделей, то все остальные имеют существенные различия. Причем габариты и все увеличиваются вместе с возрастанием мощности. Наибольшего значения эта характеристика достигает у больших промышленных устройств. Но и габариты такого трансформатора электронного понижающего весьма впечатляющие.

В то же время бытовые модели отличаются небольшими размерами и массой. Они легки в транспортировке и монтаже.

Как правильно выполнить расчет?

Отличие понижающих приборов от повышающих состоит в соотношении количества витков на обмотках. И именно этот параметр называется коэффициентом трансформации напряжения. У всех повышающих моделей этот параметр меньше единицы.

Выполнить расчет понижающего трансформатора можно основываясь на законах физики. Выполняется это следующим образом. Доказанным фактом является утверждение, что работа прибора основана на явлении электромагнитной индукции. Ток, проходя по обмотке приводит к появлению магнитного потока. Он возбуждает ЭДС. А так как сердечник трансформаторов напряжения понижающих бытовых изготавливается из стали, то он концентрирует магнитное поле с потоком внутри него.

Определить значение ЭДС в одном витке можно основываясь на законе Фарадея по формуле:

е=Ф, где

Ф- производная потока магнитной индукции по времени.

Основываясь на этом равенстве и проведя ряд вычислений получаем следующее соотношение:

U1/U2 ≈ E1/E2 = N1/N2 = К, где

U1 и U2 – действующие напряжения;

E1 и E2 – ЭДС;

N1 и N2 – число витков.

Если исходя из этой формулы коэффициент получается больше 1, значит, ваш прибор понижающий.

Назначение обмоток

Устройство трансформатора напряжения понижающего, было рассмотрено выше, а в этом разделе будет рассказано об одном из самых важных элементов. Это первичная и вторичная обмотки. Они располагаются на магнитопроводе понижающих трансформаторов. Причем ближе к нему находится та, на которой более низкое напряжение. Такое расположение не случайно, так как ее легче изолировать.

Смотрим видео, правильное подключение трансформатора к сети:

Между ними находятся прокладки или другие изоляционные детали, которые чаще всего выполняются из электрокартона.

Первичная обмотка подключается к источнику переменного напряжения, а вторичная к устройствам, потребляющим энергию. Причем к одному трансформатору может быть одновременно подключено несколько таких приборов.

Для выполнения обмотки используются провода, изолированные кабельной бумагой. Они могут иметь различные типы сечения:

• Круглое;
• Прямоугольное.

По способу расположения они делятся на:

• Располагаемые на стержнях концентрически;
• Дисковые наматываемые в порядке чередования.

Преимущества и недостатки

Использование рассматриваемого оборудования не только в промышленности, но и в быту объясняется не только необходимостью снижения напряжения до безопасной для человека величины 12В. Такие приборы отличаются нетребовательностью к входным параметрам. Они способны работать при напряжении в 110В, обеспечивая постоянное его значение на выходе.

К недостаткам понижающих трансформаторов можно отнести;

• Ограниченный емкостной ресурс, ограниченный 5 годами;
• Малую мощность, лучшие из них не способны обеспечивать более 30 Вт;
• Более высокая стоимость, чем у индуктивных моделей.

Но в то же время у них не мало и преимуществ. Одним из основных являются более компактные габариты и вес, что делает из более удобными в монтаже и транспортировке. Также эти приборы не создают радиопомех и способны обеспечить плавное увеличение напряжения. Понижающие трансформаторы меньше нагреваются. Этот параметр очень часто оказывается решающим при выборе оборудования.

Оснащение некоторых моделей терморегуляторами позволяет им отключаться при перегреве электросхем и КЗ, тем самым продлевая срок службы.

generatorvolt.ru

устройство и принцип работы, назначение, схемы, фото и видео-инструкция как сделать и подключить трансформатор своими руками

Вопрос, что такое трансформатор, для опытных и даже начинающих электриков совершенно простой. Но обычные обыватели, которые с электрикой не дружат, даже и не представляют, как выглядит трансформатор, для чего он необходим, а тем более, не осведомлены о его конструкции и принципе работы. Поэтому в этой статье будем разбираться с этим прибором, рассмотрим вопрос, а можно ли сделать трансформатор своими руками, и так далее. Итак, трансформатор – это электромагнитное устройство, которое  может изменять напряжение переменного тока (увеличивать или уменьшать).

Устройство и принцип работы

Итак, конструкция трансформатора достаточно проста и состоит из сердечника и двух катушек из медной проволоки. В основе принципа работы лежит электромагнитная индукция. Чтобы вы поняли, как работает этот прибор, рассмотрим, как магнитное поле, образуемое в катушках (обмотках) устройства, изменяет показатель напряжения.

Подаваемый на первую обмотку электрический ток (он переменный, поэтому изменяется по направлению и величине) образует в катушке магнитное поле (оно также переменное). В свою очередь магнитное поле образует во второй катушке электрический ток. Такой своеобразный обмен параметрами. Но просто так изменение напряжения не произойдет, оно зависит от того, сколько витков медной проволоки в каждой обмотке. Конечно, величина изменения магнитного поля (скорость) также влияет на величину напряжения.

Что касается количества витков, то получается так:

• если число витков в первичной катушке больше, чем во вторичной, то это понижающий трансформатор;
• и, наоборот, если количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, то это повышающий трансформаторный прибор.

Поэтому существует формула, которая определяет так называемый коэффициент трансформации. Вот она:

k=w1/w2, где w – это число витков в катушке с соответствующим номером.

Внимание! Любой трансформатор может быть и понижающим, и повышающим, все зависит от того, к какой обмотке (катушке) подсоединяется питающий кабель сети переменного тока.

И еще один момент, касающийся устройства. Это сердечник трансформатора. Все дело в том, что существуют разные виды этого устройства, в которых сердечник присутствует или отсутствует.

• Так вот, в тех видах, где сердечник трансформатора отсутствует или изготовлен из феррита или альсифера называются высокочастотными (выше 100 кГц).
• Приборы с сердечником из стали, феррита или пермаллои – низкочастотные (ниже 100 кГц).

Первые используются в радио- и электросвязи. Вторые в для усиления звуковых частот, к примеру, в телефонии. Со стальным сердечником используется в электротехнике (в бытовых приборах в том числе).

Условные обозначения и параметры

Приобретая трансформатор, необходимо понимать, что написано на его корпусе или в сопроводительных документах. Ведь существует определенная маркировка трансформаторов, которые определяют его назначение. Основное, на что необходимо обратить внимание, до какого показателя этот прибор может снизить напряжение. К примеру, 220/24 говорит о том, что на выходе получится ток напряжением 24 вольта.

А вот буквенные обозначения чаще всего говорят о типе устройства. Кстати, имеется в виду буквы, стоящие после цифр. К примеру, О или Т – одно- или трехфазный соответственно. То же самое можно сказать о количестве обмоток, о типе охлаждения, о способе и месте установки (внутренние, наружные и прочее).

Что касается параметров трансформатора, то существует определенный стандартный ряд, который и определяет характеристики прибора. Их несколько:

• Напряжение в первичной катушке.
• Напряжение во вторичной катушке.
• Первичная сила тока.
• Вторичная сила тока.
• Общая мощность аппарата.
• Коэффициент трансформации.
• КПД.
• Коэффициент мощности и нагрузки.

Есть так называемая внешняя характеристика трансформатора. Это зависимость вторичного напряжения от вторичной силы тока, при условии, что сила тока первичной обмотки будет номинальной, а cos φ= const. По-простому – чем выше сила тока, тем ниже напряжение. Правда, второй параметр изменяется всего лишь на несколько процентов. При этом внешняя характеристика трансформатора определяется относительными характеристиками, а именно коэффициентом загрузки, который определяется по формуле:

K=I2/I2н, где второй показатель силы – это сила тока при номинальном напряжении.

Конечно, характеристики трансформатора – это достаточно большой ряд всевозможных показателей, от которых зависит сама работа прибора. Здесь и мощность потерь, и внутреннее сопротивление в обмотке.

Как сделать самостоятельно

Итак, как сделать трансформатор самому? Зная, принцип работы установки и его конструктивные особенности, можно собрать своими руками простейший аппарат. Для этого вам понадобится любое металлическое кольцо, на котором надо накрутить два участка обмотки. Самое важно – обмотки не должны касаться друг друга, а место их намотки не зависит конкретно от их расположения. То есть, они могут быть размещена напротив друг друга или рядом. Важно – даже небольшое расстояние между ними.

Внимание! Трансформатор работает только от сети переменного тока. Так что не стоит подключать к вашему устройству батарейку или аккумулятор, где присутствует ток постоянный. Работать от этих источников электроэнергии он не будет.

Как уже было сказано выше, количество витков в обмотках определяет, какой прибор вы собираете – понижающий или повышающий. К примеру, если вы на первичной обмотке соберете 1200 витков, а на вторичной всего лишь 10, то на выходе вы получите напряжение 2 вольта. Конечно, при подключении первичной катушки к напряжению 220-240 вольт. Если фазировка трансформатора будет заменена, то есть, провести подсоединение 220 вольт к вторичной обмотке, то на выходе первичной получится ток напряжением 2000 вольт. То есть, к назначению трансформатора надо подходить осторожно, учитывая тот самый коэффициент трансформации.

Как правильно подключить

Что касается монтажа трансформатора, особенно его понижающего типа в быту дома, то необходимо знать некоторые нюансы проводимого процесса.

• Во-первых, это касается самого устройства. При монтаже трансформатора иногда появляется необходимость подключения не одного потребителя, а сразу нескольких. Поэтому обращайте внимание на количество выходных клемм. Конечно, необходимо знать, что суммарная потребляемая мощность потребителей не должна быть больше мощности самого трансформаторного устройства. Во всяком случае, специалисты рекомендуют, чтобы второй показатель был всегда больше первого на 15-20%.
• Во-вторых, подключение трансформатора производится электрической проводкой. Так вот ее длина и до прибора, и после не должна быть очень большой. К примеру, понижающий аппарат для светодиодного освещения предполагает наличие проводки от него до светильников не больше двух метров. Это позволит избежать больших потерь мощности.

Внимание! Нельзя процесс монтажа трансформатора проводить и в том случае, если потребляемая мощность потребителей будет меньше мощности самого агрегата.

• В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно. Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки.

Схема замещения

Буквально несколько слов о том, что такое схема замещения трансформатора. Начнем с того, что две катушки соединены между собой магнитным полем, поэтому проанализировать работы трансформатора, а тем более его характеристики, очень сложно. Поэтому для этих целей сам прибор заменяют моделью, которая и называется схема замещения трансформатора.

По сути, все переводится на математический уровень, а точнее, в уравнения (токов и электрического состояния). Здесь важно, чтобы все уравнения, касающиеся прибора и его модели, совпадали. Кстати, для многих схема замещения трансформатора достаточно сложна, поэтому существует упрощенный вариант, в котором нет тока холостого хода, ведь на него приходится незначительная часть.

Фазировка

Фазировка трансформатора – это испытание его выходов, когда в одну цепь подключены несколько приборов параллельно. Ведь обязательное условие эффективной работы цепи с отсутствием больших потерь мощности – это правильное соединение фаз между собой, чтобы образовался замкнутый контур.

Если фазы не совпадут, то падает мощности и растет нагрузка. Если не совпадает чередование фаз, то произойдет короткое замыкание.

Заключение по теме

Итак, был сделан небольшой обзор всего, что касается трансформаторных установок, поэтому будем считать, что вопрос, зачем нужны трансформаторы, исчерпан, хотя и не полностью. Об этом приборе можно говорить долго. К примеру, самые простые варианты: как разобрать трансформатор, как прозвонить его, как подключить или демонтировать самому дома.

onlineelektrik.ru

2. Повышающие и понижающие трансформаторы | 9. Трансформаторы | Часть2

2. Повышающие и понижающие трансформаторы

Повышающие и понижающие трансформаторы

До сих пор мы с вами рассматривали трансформаторы, у которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, давая примерно одинаковые уровни напряжения и тока в обоих цепях. Однако, равенство напряжений и токов между первичной и вторичной обмотками трансформатора не является нормой для всех трансформаторов. Если индуктивности двух обмоток имеют разную величину, происходит нечто интересное:

transformer   
v1 1 0 ac 10 sin
rbogus1 1 2 1e-12       
rbogus2 5 0 9e12
l1 2 0 10000    
l2 3 5 100      
k l1 l2 0.999   
vi1 3 4 ac 0    
rload 4 5 1k    
.ac lin 1 60 60 
.print ac v(2,0) i(v1)  
.print ac v(3,5) i(vi1) 
.end    

freq          v(2)        i(v1)       
6.000E+01     1.000E+01   9.975E-05    Primary winding

freq          v(3,5)      i(vi1)      
6.000E+01     9.962E-01   9.962E-04    Secondary winding

Обратите внимание на то, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт против 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз превышает первичный (0,9962 мА против 0,09975 мА). В этом SPICE моделировании описано устройство, которое в десять раз понижает напряжение и в десять раз повышает ток.

Трансформатор — это очень полезное устройство. С его помощью мы легко можем повысить или понизить напряжение и ток в цепях переменного тока. Появление трансформаторов сделало практической реальностью передачу электроэнергии на большие расстояния. Трансформаторы позволяют уменьшить потери на проводах линий электропередач (соединяющих генерирующие станции с нагрузками) путем повышения переменного напряжения и понижения переменного тока. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) трансформаторы понижают уровни напряжения до более безопасных значений и снижают стоимость применяемого оборудования. Трансформатор, который на выходе (во вторичной обмотке) вырабатывает более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке), называется повышающим трансформатором (его вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная). И наоборот, понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем подается на его вход, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.

Посмотрите еще раз на фотографию, показанную в предыдущей статье:

На поперечном разрезе трансформатора хорошо видно первичную и вторичную обмотки.

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое число витков вторичной обмотки. Он преобразует высокое напряжение и маленький ток в низкое напряжение и большой ток. Благодаря большому току вторичной обмотки, в ней используется провод большого сечения. Первичная обмотка, ток в которой имеет небольшую величину, может быть выполнена из провода меньшего сечения.

Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать по противоположному назначению (подключить вторичную обмотку к источнику переменного напряжения, а первичную обмотку — к нагрузке). В этом случае трансформатор будет выполнять противоположную функцию: понижающий трансформатор будет функционировать как повышающий, и наоборот. Однако, для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из его обмоток должны быть спроектированы под конкретные рабочие диапазоны напряжения и тока (этот вопрос рассматривался в предыдущей статье). Поэтому, при использовании трансформатора по «противоположному» назначению, напряжения и токи его обмоток должны оставаться в исходных конструктивных параметрах. Только в этом случае трансформатор будет эффективен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).

Трансформаторы часто имеют такую конструкцию, что не очевидно, какие провода принадлежат к первичной обмотке, а какие к вторичной. Во избежание путаницы, на многих трансформаторах (в основном импортного производства) используется обозначение «Н» для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), и обозначение «X» для низковольтной обмотки. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с надписью «h2», «h3», «X1» и «X2».

Если вы вспомните, что мощность равна произведению напряжения и тока, то поймете почему напряжение и ток всегда движутся в «противоположных направлениях» (если напряжение увеличивается, то ток уменьшается, и наоборот). Вы так же поймете, что трансформаторы не могут производить энергию, они могут только преобразовывать ее. Любое устройство, которое могло бы произвести больше энергии, чем потребило, нарушило бы Закон сохранения энергии (энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована).

Практическая значимость вышесказанного становится более очевидной, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов, преобразование уровней напряжения и тока могло быть достигнуто только за счет использования установок, содержащих моторы и генераторы:

Установка мотор/генератор иллюстрирует основной принцип трансформатора

В этой установке мотор механически соединен с генератором. Генератор предназначен для получения желаемых уровней напряжения и тока за счет скорости вращения мотора. В то время, как и мотор и генератор являются достаточно эффективными устройствами, использование их в связке не обладает достаточной эффективностью, так что общий КПД установки находится в диапазоне 90% или менее. Кроме того, движущиеся части данных установок подвержены трению и механическому износу, а это, в свою очередь, влияет как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы же, с другой стороны, способны преобразовывать переменное напряжение и ток с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради стоит сказать, что установки мотор/генератор не обязательно являются устаревшими в сравнении с трансформаторами во всех сферах применения. Если трансформаторы явно превосходят моторы/генераторы в преобразовании переменного напряжения и тока, то они не могут преобразовать одну частоту переменного тока в другую, а также преобразовать (сами по себе) постоянное напряжение в переменное или наоборот. Установки мотор/генератор могут все это делать относительно просто, хотя и с некоторыми ограничениями эффективности, описанными выше. Эти установки также обладают уникальным свойством сохранения кинетической энергии: то есть, если по какой-либо причине источник питания мотора мгновенно отключается, его угловой момент (инерция вращательного движения) будет еще некоторое время поддерживать вращение генератора, изолируя тем самым нагрузку (питаемую генератором) от «сбоев» в основной энергосистеме.

При внимательном просмотре цифр в SPICE анализе вы должны увидеть соотношение между коэффициентом трансформации и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная обмотка (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная (10000 Гн против 100 Гн), и что напряжение было понижено с 10 В до 1 В (в 10 раз). Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток. Поскольку обе обмотки трансформатора намотаны вокруг одного и того же сердечника (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на их индуктивность равны, за исключением количества витков в каждой из обмоток. Если мы еще раз взглянем на формулу индуктивности, то увидим, что индуктивность катушки пропорциональна квадрату числа ее витков:

Таким образом, должно быть очевидно, что две обмотки трансформатора в вышеприведенном SPICE моделировании при соотношении их индуктивностей 100 : 1 должны иметь соотношение витков провода 10 : 1, так как 10 в квадрате равно 100. Поскольку соотношение витков соответствует соотношению между первичным и вторичным напряжениями и токами (10 : 1), мы можем сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен соотношению витков провода между первичной и вторичной обмотками.

Повышающее / понижающее действие соотношения витков обмоток в трансформаторе аналогично соотношениям шестеренок в механических редукторных системах, которые преобразуют значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:

Повышающие и понижающие трансформаторы, применяющиеся для распределения электроэнергии, могут иметь гигантские размеры (сопоставимые с размером дома). На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около четырех метров:

Обзор:

• Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношениями витков первичных и вторичных обмоток.

• Коэффициент трансформации напряжения равен квадратному корню из отношения индуктивности первичной обмотки к индуктивности вторичной обмотки.

www.radiomexanik.spb.ru

Трансформаторы понижающие

Для обеспечения электрического питания разного вида приборов и оборудования, как правило, применяют трансформаторы понижающего действия. Данное устройство способно регулировать мощность подаваемого тока в зависимости от необходимой требуемой мощности рабочего оборудования. Дело в том, что принцип работы понижающего трансформатора заключается в изменении тока от исходного уровня напряжения в требующийся ток для каждого конкретного вида устройств.  

Конструкция трансформатора понижающего

Вся структура понижающего трансформатора состоит из таких деталей как ферромагнитная основа и обмоток из меди, которые по принципу действия бывают первичными и вторичными. Вся работа понижающего трансформатора напрямую зависит от такого явления как индукция, которая действует посредством влияния магнитных полей. Данное явление выполняет функцию передачи энергетического ресурса из контуров трансформатора друг другу. 

Количество трансформаторов, выпускаемых сегодня является достаточно большим, существует большое разнообразие моделей и модификаций понижающих трансформаторов. Тем не менее, следует знать, что наиболее продуктивным в использовании аппарат это тот, который трансформирует энергию с коэффициентом менее одного. Это качество является наиболее характерной отличительной чертой трансформаторов понижающего действия.

Характеристики трансформаторов понижающего действия

На сегодняшний день при таком обилии выбора трансформаторных устройств важно учитывать их отличительные характеристики и качество работы. Как правило понижающие трансформаторы можно подразделить на типы. Так, например, трансформаторы понижающие могут работать от одной фазы, либо от трех фаз. К тому же понижающие трансформаторы существуют как габаритные, которые используются на больших предприятиях и производствах, так и небольшие, бытовые трансформаторы, которые используются в условиях дома, для обслуживания бытовой и электронной техники.

Трансформаторы могут быть выполнены в двух видах. А именно открытом виде, и установленными в корпус. В зависимости от того, какая технология применялась для изготовления понижающего трансформатора, он может быть стержневого вида, когда сердцевина помещается в обмотку, выполненную в стержневом виде и размещенную исключительно в вертикальном положении. Вторым видом технологии изготовления трансформатора понижающего действия является броневой вид. Это вид технологии изготовления, при котором сердечник, находящийся внутри броневого вида обмотки, может быть расположен как в вертикальном положении, так и в горизонтальном. По сути особого отличия в работе этих двух видов отмечено не было.

Классификация понижающих трансформаторов

Как правило, наиболее выделяются в сферах применения понижающие трансформаторы трех видов. Трансформаторы силовые, эксплуатируемые на масле, трансформаторы с тремя фазами, также работающие на масле и трансформаторы, работающие всухую на трех фазах. Как было сказано выше, силовой трансформатор понижающего действия имеет идеальный единичный коэффициент. Некоторые модели таких понижающих трансформаторов способны к преобразованию тока с изначальным напряжением в шестьсот вольт.

Напряжение на выходе может варьироваться от двенадцати до трехсот восьмидесяти вольт. Хотя, как правило, номинальным является напряжение равное двуустам двадцати вольтам. Для продуктивной и качественной работы трансформаторов понижающего действия важно соблюдение всех правил эксплуатации. Устройство должно быть установлено в специально отведенных местах, исключающих попадание пыльных частиц, влаги и различного рода загрязнений. Важно так же то, что аппарат непременно должен быть заземлен, во избежание различных опасных ситуаций.

promplace.ru

Трансформатор понижающий: принцип действия и виды

Принцип действия любого трансформатора основан на явлении самоиндукции. Трансформатор понижающий практически ничем не отличается от повышающего.Достаточно изменить способ подключения (перевернуть элемент) и из понижающего получится повышающий аналог.

В цепях управления трансформаторы используются для организации гальванической развязки, когда на вход устройства приходит фаза и заземлённый ноль, а на выходе появляется напряжение без заземлённой нейтрали. Преимущественно это используется для питания оборудования, работающего на логических элементах.

Трансформатор – устройство, состоящее из двух обмоток с шихтованным сердечником, который набирается из электротехнической стали. Если необходимо сделать обычную гальваническую развязку, то эти катушки должны быть выполнены с одинаковым количеством витков. Если нужно сделать трансформатор понижающий, то количество витков будет отличаться.

На вход устройства подаётся напряжение (при этом в обмотке возникает электродвижущая сила, которая порождает магнитное поле). Это поле пересекает витки второй катушки, где возникает своя электродвижущая сила самоиндукции. В свою очередь во второй катушке тоже возникает напряжение, которое будет отличаться от первичного во столько же раз, во сколько отличается количество витков обеих обмоток.

Расчёт понижающего трансформатора необходим, чтобы понять, какими должны быть параметры устройства. В силу того, что ЭДС самоиндукции возникает вследствие движения, трансформатор работает лишь на переменном напряжении. Именно поэтому в бытовой сети — только переменный ток.

Сегодня преимущественно используется такая разновидность, как трансформатор понижающий. Ибо чаще всего возникает необходимость преобразовать высокое напряжение в низкое. Их используют в сфере городской электрификации (на подстанциях и электростанциях). Паровые турбины и гидроагрегаты вырабатывают напряжение с расчётом на обеспечение энергией определённой площади города, поэтому важно использовать понижающие трансформаторы, чтобы начальное напряжение на каждом из участков преобразовывалось в допустимое для бытовых нужд.

При покупке трансформатора важно обратить внимание на коэффициент полезного действия, мощность и число витков обеих обмоток. Бывают трансформаторы с несколькими выводами (это означает, что в устройстве реализовано несколько групп соединений и, в зависимости от величины входного и выходного значения, формируется нужная схема). Это универсальные трансформаторы. Они, правда, немного дороже, но пользуются огромным спросом.

fb.ru