Трансформатор понижающий это: Понижающий трансформатор: устройство и принцип работы

Понижающий трансформатор: устройство и принцип работы

Поделиться:

11.05.2010

Трансформатор понижающий представляет собой электромагнитный прибор, который состоит из ферромагнитного сердечника и двух проволочных обмоток – первичной и вторичной.

Магнитопровод – это совокупность элементов ферромагнитного материала (обычно электротехническая сталь), которые собраны в определенной геометрической форме. В нем происходит локализация основного магнитного поля трансформатора понижающего.

Вся магнитная система вместе со всеми компонентами называется остовом. При этом часть, где располагаются основные обмотки, называют стержнем. А часть, необходимая для замыкания магнитной цепи, – это ярмо.

В соответствии с расположением стержней в пространстве понижающий трансформатор может иметь плоскую, пространственную, симметричную либо несимметричную магнитную систему.

Понижающие трансформаторы напряжения отличаются конструктивными особенностями. Производители делают выбор в пользу одной из двух концепций – броневая или стержневая. Принципиальное отличие технических решений сводится к тому, что в первом случае обмотки заключены в сердечнике броневого типа, а во втором – сердечник заключен в обмотках стержневого типа. При этом в устройствах первого типа ось обмоток может располагаться вертикально или горизонтально, в то время когда во втором случае – ось размещается вертикально.

Однако способ производства не влияет на эксплуатационные характеристики и надежность устройства. Предприятие выбирает тот вариант, который считает наилучшим с точки зрения организации технологического процесса.

Принцип действия понижающего трансформатора основан на использовании явления взаимной индукции, которая действует через магнитное поле, и обеспечивает передачу электроэнергии из одного контура устройства в другой.

На сегодняшний день в продаже представлен трансформатор понижающий различных типов и видов: одно- или трехфазный, с открытым корпусом или с защитным кожухом.

Одна из важнейших характеристик прибора – это коэффициент трансформации, который не должен превышать 1.

В зависимости от модификации устройство преобразовывает электрический ток разного начального напряжения, которое может достигать 660В. Трансформатор, понижающий до 220В, получил наибольшее распространение. Существует также понижающий до 380 Вольт трансформатор.

В соответствии с предъявляемыми требованиями для каждого случая выходное напряжение может быть разным: например, трансформатор понижающий до 36 Вольт, а также 12, 24, 42В и т.д.

Понижающий трансформатор (220B 110В) обеспечивает нормальную работу оборудования и электроприборов, которые изготовлены в странах, где нормы сетей электропитания отличаются от российского стандарта.

Понижающие трансформаторы напряжения имеют широкую область применения, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять с учетом определенных запросов для каждого отдельного случая.

Поделиться:

Просмотров 7610

Принцип работы понижающего трансформатора напряжения и его устройство

24 апреля 2020 2717

Большинство электрических инструментов, приборов, оборудования работает от сетевого напряжения переменного тока, равного 220 В. Но для низковольтных электропотребителей – галогенных осветительных приборов, низковольтных обогревателей, светодиодных светильников и других – его значение снижают до определенной величины. Для решения этой задачи применяются аппараты без подвижных компонентов – понижающие трансформаторы, которые понижают величину напряжения до нужного значения, оставляя частоту неизменной.

Различные модели этих аппаратов могут использоваться в энергетической отрасли, промышленности, а также в быту для получения значения напряжения, безопасного для пользователя.

Устройство и принцип работы понижающего трансформатора

В состав аппарата входит ферромагнитный сердечник с двумя обмотками – первичной и вторичной. На обмотки наматываются проводники, каждый слой которых изолируется кабельной бумагой. Поперечное сечение проводника может быть круглым или прямоугольным (шина).

Первичная и вторичная обмотки между собой электрически не контактируют. Отсутствие электроконтакта обеспечивают изоляционные прокладки, изготовленные из электрокартона или других изоляторов. Большинство аппаратов со всеми компонентами заключается в защитный корпус.

Принцип действия:

• На первичную обмотку, имеющую большее количество витков по сравнению с вторичной, поступает сетевой ток. Он образует магнитное поле, пересекающее вторичную обмотку.
• Во вторичной обмотке образуется ЭДС, под воздействием которой генерируется выходное напряжение со значением, необходимым для электропитания электронных приборов. Отношение входного (высокого, ВН) напряжения к выходному (низкому, НН) равно отношению количества витков первичной обмотки к числу витков вторичной. Конструкция понижающего трансформатора может предусматривать одновременное подключение нескольких низковольтных потребителей.
• В ходе трансформации происходят потери мощности, равные примерно 3 %.

Понижающие трансформаторы не меняют частоту тока. Для ее изменения, в том числе для получения постоянного тока, в схему включают выпрямители. Чаще всего они представляют собой диодные мосты. Современные приборы могут дополняться другими полупроводниковыми и интегральными схемами, которые улучшают эксплуатационные характеристики аппаратов.

Чтобы определить, какой перед вами трансформатор – понижающий или повышающий, необходимо посмотреть маркировки обмоток. В понижающем аппарате первичной является высоковольтная обмотка, которая маркируется буквой «Н», вторичной – низковольтная обмотка, обозначаемая буквой «Х». В повышающем устройстве первичной является низковольтная обмотка «Х», вторичной – высоковольтная «Н».

Виды понижающих трансформаторов

В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия выделяют следующие типы устройств:

• Стержневые. Эти модели, в которых обмотки располагаются вокруг сердечников магнитопровода, обладают средней или высокой мощностью. Стержневые понижающие трансформаторы имеют простую конструкцию, их обмотки легко изолировать, обслуживать и осуществлять ремонт. Их разновидность – броневые аппараты, в которых обмотки «броней» охватывают магнитопровод. Это простой и дешевый аппарат, но его трудно обслуживать и ремонтировать.
• Тороидальные. Сердечник в таких аппаратах имеет форму тора. Тороидальные модели применяются в маломощных радиоэлектронных устройствах. Они легкие, имеют небольшие размеры, позволяют достигать высокой плотности тока. Ток намагничивания – минимальный. Аппараты могут выдерживать достаточно высокие температуры.
• Многообмоточные. Имеют две или более вторичных обмоток. Позволяют получать несколько значений выходного напряжения, то есть обеспечивают питание нескольких потребителей.

По роду тока, с которым работают трансформаторы, их разделяют на:

• Однофазные. Наиболее распространенный тип, имеющий профессиональное и бытовое применение. Фазный и нулевой провода электропроводки подсоединяются к первичной обмотке.
• Трехфазные. Востребованы в энергетике, на производственных предприятиях, реже – в бытовых условиях. Служат для трансформации трехфазного напряжения.

Для чего нужен понижающий трансформатор

Разнообразие конструкций, имеющихся в продаже, позволяет выбрать оптимальную модель для конкретной области применения:

• В энергетической индустрии используют понижающие аппараты высокой мощности – до 1000 МВА. Выпускаемые модели – 765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/110 кВ.
• Для адаптации высокого напряжения к параметрам бытовой электросети используют малые распределительные трансформаторы, мощность которых достигает 1-5 МВА. На стороне высокого напряжения могут быть предусмотрены значения 10, 20, 35 кВ, на низкой – 400 или 230 В.
• Для бытовой техники обычно применяют трансформаторы, изменяющие напряжение с 220-230 В до 42, 36, 12 В. Конкретная величина Uвых определяется требованиями потребителя.

При подборе оптимальных устройств учитывают суммарную мощность потребителей, напряжение на входе и выходе, необходимость (или ее отсутствие) изменения частоты, габариты и массу.

Оцените статью:

Нет времени читать? Заберите к себе и прочтите позже

Смотрите также:

Реле контроля напряжения: как выбрать и подключить

29 октября 2019

Реле напряжения однофазное РКН – устройство, позволяющее защитить бытовые приборы, электроинструмент и другое электрооборудование, запитанные от электрической сети.

Читать полностью

Классификация медицинских помещений по электробезопасности. Медицинские помещения группы 2

13 сентября 2019

Медицинские помещения группы 2 — это помещения, где контактирующие части используются для внутрисердечных процедур, операционные, палаты с оборудованием жизнеобеспечения пациента…

Читать полностью

Режим изолированной нейтрали для операционных блоков

21 января 2019

Режим изолированной нейтрали для операционных блоков. Рекомендации по организации сетей питания.

Читать полностью

Что такое понижающий трансформатор

— Реклама —

Трансформатор — это пассивное устройство, которое преобразует уровень напряжения либо с высокого на низкий, либо с низкого на высокий. Трансформатор, который преобразует мощность высокого напряжения в мощность низкого напряжения, называется понижающим трансформатором, а тот, который преобразует низкое напряжение в высокое, называется повышающим трансформатором.

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции, также известному как закон электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому величина напряжения прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Чтобы получить более полное представление о работе трансформатора, давайте разберемся в его основах.

Взаимная индукция

— Реклама —

Это означает, что ток индуцируется в катушке, когда она проходит рядом с катушкой с током, имеющей переменный магнитный поток. Этот индуцированный ток прямо пропорционален скорости изменения тока.

Закон Фарадея

В соответствии с законом Фарадея любое изменение магнитного поля вблизи катушки или проводника приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС), которая индуцируется внутри катушки из-за изменения магнитного потока.

Конструкция

Трансформатор состоит из следующих основных частей:

Сердечник

Катушки, намотанные на определенный материал, вместе образуют сердечник трансформатора. Эти сердечники изготовлены из материала с очень высокой проницаемостью, способного выдерживать флюс. Сердечник трансформатора действует как путь или канал для легкого прохождения магнитного потока. Эти сердечники изготовлены из ферромагнитных материалов с высокой проницаемостью, таких как железо.

В трансформаторах мы используем тонкие листы металлического железа вместо одного цельного сердечника, потому что один сплошной сердечник вызывает большее образование вихревых токов, что снижает эффективность трансформатора.

Обмотка

Трансформаторы напряжения намотаны проводами, называемыми катушками. Здесь мы используем провода с меньшим сопротивлением и хорошей проводимостью, что необходимо для получения хорошего КПД трансформатора. Как правило, медь используется в обмотке трансформатора, так как она имеет хорошую электропроводность и очень низкое сопротивление по сравнению с другими. Это также не дорого, как золото, серебро и платина.

Рабочий

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Таким образом, при изменении тока одной катушки электрический ток также индуцируется в другой катушке, находящейся рядом с ней.

Каждый трансформатор состоит из двух катушек или обмоток: первичной и вторичной. Первичная обмотка подключена к источнику переменного тока, а вторичная к нагрузке. При подаче переменного тока на первичную обмотку катушки возникает магнитный поток. Через сердечник трансформатора магнитное поле завершает свой путь. Когда вторичная обмотка соприкасается с этим магнитным потоком, на ней индуцируется ЭДС. Сила создаваемой ЭДС зависит от количества витков в обмотке вторичной катушки.

N1>N2

где, N1 = количество витков в 1-й катушке

N2 = количество витков во 2-й катушке

Соотношение между напряжением и количеством витков в катушке:

Vp / Vs = Np/Ns

где, Vp = напряжение в первичной обмотке

Vs = напряжение во вторичной обмотке

Np = количество витков в первичной обмотке

Ns = количество витков во вторичной обмотке

Понижающий трансформатор

Что такое понижающий трансформатор?

Трансформатор, который имеет большее число витков в первичной обмотке и меньшее число во вторичной обмотке, называется понижающим трансформатором. Итак, как мы можем видеть из предыдущего уравнения для отношения между количеством витков в обмотке и напряжением, если количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной, то ЭДС, генерируемая во вторичной обмотке, меньше, чем первичная. вход.

Следовательно, мы получаем более низкое напряжение во вторичной обмотке понижающего трансформатора напряжения. Как видно из названия, понижающий трансформатор используется для преобразования мощности более высокого напряжения в мощность более низкого напряжения.

Теперь давайте разберем описанный выше процесс на примере. Предположим, у нас есть источник переменного тока, который может производить 210 В. Если мы используем трансформатор, имеющий Np (количество витков в первичной обмотке) = 20000 и Ns (количество витков во вторичной обмотке) = 100, тогда Vs (напряжение на вторичной обмотке ) определяется как

Vs = (Vp * Ns)/Np

Подставьте приведенные выше значения в это уравнение для расчета напряжения на вторичной обмотке. Я оставил эту работу для вас. Укажите правильное значение в комментариях.

Типы понижающих трансформаторов

1. Однофазные понижающие трансформаторы
2. Понижающие трансформаторы средней фазы
3. Понижающие трансформаторы с несколькими ответвлениями

Применение понижающего трансформатора

Понижающие трансформаторы используются в адаптерах питания и выпрямителях для эффективного снижения напряжения. Они также используются в электронных SMPS.

Другие области применения включают:

• Линии электропередач
• Сварочные аппараты
• Стабилизаторы и инверторы напряжения

Преимущества понижающих трансформаторов

• Понижающие трансформаторы очень эффективны и могут обеспечить требуемую мощность с КПД до 99 процентов.
• Мы можем легко получить желаемое выходное напряжение без больших потерь мощности.
• Они дешевле и надежнее.
• Их можно использовать для подачи больших токов и низких напряжений.

---

 

Что такое понижающий трансформатор?

Загрузите эту статью в формате PDF.

Трансформаторы представляют собой статические электрические устройства без движущихся частей, преобразующие электрическую мощность от одного значения напряжения и тока к другому. Частота электрического тока остается постоянной.

Трансформаторы классифицируются по их функции: повышающей или понижающей. Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение входящего тока, а понижающие трансформаторы уменьшают напряжение входящего тока. Входящее напряжение называется первичным напряжением, а исходящий поток — вторичным.

Как правило, повышающие трансформаторы располагаются на электростанциях и повышают напряжение, поступающее от электростанции в дальние распределительные сети. С другой стороны, понижающие трансформаторы снижают напряжение потоков электроэнергии, поступающих на местный уровень распределения. Дальний поток сначала понижается до уровня, приемлемого для локальной раздачи, а затем снова понижается в каждом узле-потребителе (жилые дома и офисы).

Необходимость трансформеров

При передаче электроэнергии как на большие, так и на короткие расстояния в системе возникают внутренние потери. Эти потери имеют большую величину, когда ток выше (при более низком напряжении), чем при низком токе. По этой причине для передачи на большие расстояния необходимо, чтобы электричество имело высокое напряжение и малую силу тока. Однако высокое напряжение небезопасно для потребителей и не подходит для большинства электроприборов. Бытовые электроприборы обычно рассчитаны на 220 В.

Трансформаторы преобразуют электричество между высоким напряжением и малым током, необходимым для распределения на большие расстояния, и низковольтным, сильным током, необходимым для использования потребителем.

Кроме того, линии электропередачи обычно изготавливаются из меди, чтобы минимизировать потери, связанные с передачей. Медь имеет самое низкое электрическое сопротивление среди всех проводящих материалов.

Применение понижающего трансформатора

Электростанции производят электроэнергию напряжением 20 кВ, которое затем повышается до 440 кВ для распределения на большие расстояния. При поступлении на местную распределительную станцию ​​напряжение снижается до 11 кВ с помощью понижающего трансформатора. Отсюда для распределения к отдельным потребителям еще один понижающий трансформатор снижает напряжение до стандартных 220 В, пригодных для использования потребителями.

Бытовое напряжение в большинстве районов составляет 220 В. Однако бытовые розетки работают при напряжении 110 или 120 В в США и соседних странах. Подключение устройства на 220 В к розетке на 110 В может повредить устройство. К счастью, недорогие переходники (рис. 1) вполне доступны для полного решения проблемы. Они продаются менее чем за 20 долларов в большинстве магазинов электроники. На многих из этих устройств европейского производства прямо указано, что их можно использовать в Соединенных Штатах.

Работа трансформатора

Трансформаторы работают по принципу взаимной индукции. Изменяющееся магнитное поле в одном витке провода индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседнем витке провода, индуктивно связанном с первым. Проще говоря, трансформатор состоит из двух катушек провода с высокой взаимной индуктивностью. Эти катушки электрически разделены, но имеют общую магнитную цепь (рис. 2).

У понижающего трансформатора вторая катушка имеет меньше витков, чем первая, что позволяет снизить напряжение в выходящем электрическом потоке.

Первичная обмотка, представляющая собой первый набор катушек, подключается к источнику переменного тока или к источнику первичного напряжения. Вторичная обмотка подключается к нагрузке или отводу вторичного напряжения, распределяя электроэнергию от трансформатора.

Переменный ток, протекающий при первичном напряжении, создает переменный магнитный поток. Это индуцирует аналогичный ток во вторичной катушке, создавая вторичное напряжение. Здесь уменьшенное количество витков во вторичной катушке эффективно снижает результирующее напряжение, следовательно, «снижает» напряжение до более низкого значения при сохранении постоянной частоты.

Обратите внимание, что при уменьшении напряжения ток увеличивается, чтобы частота оставалась постоянной. По этой причине вторичная обмотка понижающих трансформаторов обычно имеет провод для вторичной обмотки большего сечения, чем для первичной обмотки. Поскольку ток первичного напряжения мал, проводка первичной катушки не требует слишком толстого провода. И наоборот, увеличение тока, протекающего через вторичную обмотку, требует увеличения толщины провода. Если провод во вторичной обмотке слишком тонкий, он расплавится из-за накопления резистивного тепла, что приведет к катастрофическому отказу.

Изменение направления потока

Можно использовать как повышающий, так и понижающий трансформаторы в обратном направлении. Путем переключения притока и оттока направление электрического потока меняется на противоположное. Таким образом, повышающий трансформатор может выполнять функцию понижающего трансформатора и наоборот.

Вопросы производства

Трансформаторы являются дорогостоящим, но важным элементом цепочки поставок электроэнергии. Для приобретения трансформаторов необходимы большие капитальные затраты, и ожидается, что их хватит на весь прогнозируемый срок службы. Однако в действительности эти трансформаторы обычно выходят из строя примерно на полпути ожидаемого срока службы. Обмотки, переключатели ответвлений и втулки в плохом состоянии часто являются основной причиной.

Однако виноваты не только неадекватные планы обслуживания. Трансформаторы часто не соответствуют условиям их предполагаемого использования, что создает ненужную нагрузку на устройство после его использования. Несмотря на то, что трансформаторы полностью статичны и не имеют движущихся частей, сила тока, протекающего через проволочные катушки, вызывает износ самих катушек. То же самое относится к переключателям ответвлений и втулкам. Со временем целостность этих материалов нарушается либо незначительно, либо катастрофически.

Чтобы предотвратить этот преждевременный отказ, трансформаторы должны быть выбраны с осторожностью. После установки, ввод в эксплуатацию также должен быть выполнен с осторожностью. Условия эксплуатации должны тщательно контролироваться, а планы технического обслуживания должны выполняться регулярно и тщательно. При соблюдении этих условий трансформаторы, вероятно, будут обеспечивать оптимальную производительность в течение всего прогнозируемого срока службы.

Сердечник

Кроме того, будьте благоразумны при выборе марки материала, используемого для сердечника трансформатора. Хотя материал более высокого качества, как правило, дороже, он обычно обеспечивает более длительный ожидаемый срок службы. Подберите марку материала в соответствии с нормальными условиями использования и желаемым сроком службы трансформатора.

Обмотки

Тщательно выбирайте металл, используемый в обмотках трансформатора. Цель здесь состоит в том, чтобы свести к минимуму сопротивление в проводах при максимальной электрической проводимости. Медь, как правило, является лучшим выбором в этом случае, хотя обычно она дороже, чем алюминий, который является альтернативой.

В долгосрочной перспективе медь, как правило, является наиболее экономичным вариантом, поскольку она обеспечивает меньшее сопротивление электрическому току, чем альтернативные материалы. Это уменьшенное сопротивление приводит к меньшим потерям электроэнергии, повышая долгосрочную эффективность оборудования. Дополнительным преимуществом является снижение накопления тепла в системе, поскольку электрическое сопротивление генерирует тепло при использовании альтернативных материалов.

Важно понимать физическое расположение катушек. Такое расположение должно соответствовать ожидаемым условиям эксплуатации.

Изоляция

Изоляция имеет решающее значение для правильной работы трансформатора, а также для безопасности персонала на объекте. Сопоставьте это с ожидаемыми условиями эксплуатации, обеспечив оптимальный выбор изоляционного материала и конфигурации.

Заключение

Трансформаторы необходимы для эффективного функционирования национальной энергосистемы. Эти устройства позволяют преобразовывать электроэнергию с правильным соотношением напряжения к току как для передачи на большие расстояния, так и для местного распределения. Из-за их стоимости трансформатор следует выбирать с осторожностью.