Трансформаторы – это устройства, которые позволяют изменять напряжение и ток электрической энергии, их основные характеристики включают размеры, вес, мощность, номинальное напряжение и ток, класс точности, коэффициент полезного действия, эффективность, температурные и защитные характеристики.
Основные характеристики и свойства трансформаторов: понятное объяснение для студентов обновлено: 14 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру
Помощь в написании работы
Добро пожаловать на лекцию по электротехнике! Сегодня мы будем говорить о трансформаторах – устройствах, которые играют важную роль в электроэнергетике. Трансформаторы используются для изменения напряжения и тока в электрических цепях, что позволяет эффективно передавать энергию на большие расстояния и обеспечивать работу различных устройств.
Мы рассмотрим основные внешние характеристики трансформаторов, такие как размеры, вес и мощность. Также мы изучим номинальное напряжение и ток, класс точности, коэффициент полезного действия, эффективность, температурные и защитные характеристики трансформаторов.
Цель этой лекции – помочь вам понять суть и принципы работы трансформаторов, а также показать их важность и применение в современной электротехнике. Давайте начнем!
Нужна помощь в написании работы?
Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Трансформатор переменного тока и его принцип работы
Принцип работы трансформатора переменного тока основан на явлении электромагнитной индукции. Он состоит из двух или более обмоток, которые могут быть намотаны на одном магнитном сердечнике из магнитопроводящего материала.
Первичная обмотка, через которую протекает входной ток, называется первичной обмоткой. Вторичная обмотка, на которой снимается выходное напряжение, называется вторичной обмоткой.
Когда переменный ток протекает через первичную обмотку, возникает переменное магнитное поле в магнитопроводе. Это переменное магнитное поле индуцирует переменное напряжение во вторичной обмотке. Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки определяет коэффициент трансформации, который определяет изменение напряжения между первичной и вторичной обмотками.
Трансформатор переменного тока имеет ряд преимуществ, таких как высокая энергоэффективность, компактность, низкая стоимость и долгий срок службы. Он широко используется в энергетической отрасли для передачи электроэнергии на большие расстояния и в электроустановках различного назначения.
Определение первичной и вторичной обмотки трансформатора из Aliexpress Проверка и подключение
- Преимущества трансформатора переменного тока:
- Высокая энергоэффективность
- Компактность
- Низкая стоимость
- Долгий срок службы
Трансформатор переменного тока играет важную роль в современной энергетике и является незаменимым компонентом электрических сетей. Благодаря его принципу работы и конструкции, он обеспечивает надежную передачу и распределение электрической энергии, что необходимо для обеспечения электроснабжения в различных отраслях промышленности и быту.
Определение и основные характеристики
Главной характеристикой трансформатора является его коэффициент преобразования, который определяет соотношение между входным и выходным напряжениями. Коэффициент преобразования вычисляется как отношение числа витков в первичной обмотке (вход) к числу витков во вторичной обмотке (выход).
Трансформаторы также имеют мощность, которая определяет способность устройства передавать энергию. Мощность трансформатора зависит от входного и выходного напряжений, а также от эффективного значения тока.
Один из основных параметров трансформатора — это его пусковой ток, который определяет максимальное значение тока, которое может протекать через устройство при включении. Обычно пусковой ток гораздо больше рабочего тока трансформатора.
Другая важная характеристика трансформатора — его КПД (коэффициент полезного действия), который показывает, насколько эффективно устройство преобразует энергию. КПД трансформатора вычисляется как отношение выходной мощности к входной мощности и обычно выражается в процентах.
Трансформаторы широко используются в электроэнергетике, электронике, промышленности и домашних приборах. Они позволяют эффективно передавать, распределять и изменять электрическую энергию, что делает их неотъемлемой частью современной техники и инфраструктуры.
Основные внешние характеристики трансформаторов
Трансформаторы – это электрические устройства, которые используются для изменения напряжения и тока переменного тока. Они имеют несколько внешних характеристик, которые определяют их размеры, вес и другие параметры.
Размеры и вес трансформаторов
Размеры и вес трансформаторов зависят от их мощности и конструкции. Обычно трансформаторы имеют прямоугольную форму и состоят из железного сердечника и обмоток. Размеры трансформаторов могут варьироваться от небольших, которые могут поместиться на ладонь, до огромных, которые занимают целые комнаты. Вес трансформаторов также может быть разным, от нескольких килограммов до нескольких тонн.
Мощность трансформаторов
Мощность трансформаторов указывает на их способность передавать энергию. Она измеряется в вольтах-амперах (ВА) или киловольтах-амперах (кВА). Мощность трансформатора определяется его номинальным током и напряжением. Большие трансформаторы обычно имеют большую мощность, чем маленькие.
Номинальное напряжение и ток трансформаторов
Номинальное напряжение и ток трансформаторов указывают на значения, при которых они должны работать. Номинальное напряжение обозначает напряжение, при котором трансформатор должен работать безопасно и эффективно. Номинальный ток указывает на максимальный ток, который трансформатор может передавать без перегрузки.
Класс точности трансформаторов
Класс точности трансформаторов определяет, насколько точно они могут измерять напряжение или ток. Класс точности обычно указывается в процентах и может быть разным для разных типов трансформаторов. Чем ниже класс точности, тем точнее измерения трансформатора.
Коэффициент полезного действия трансформаторов
Коэффициент полезного действия трансформатора (КПД) указывает на эффективность его работы. Он определяется отношением полезной мощности, которая передается на выходе трансформатора, к полной мощности, которая подается на вход. КПД трансформатора обычно выражается в процентах и может быть разным для разных типов трансформаторов.
Эффективность трансформаторов
Эффективность трансформатора указывает на то, насколько хорошо он преобразует энергию. Она определяется отношением полезной мощности к полной мощности и обычно выражается в процентах. Чем выше эффективность трансформатора, тем меньше энергии теряется в процессе преобразования.
Температурные характеристики трансформаторов
Трансформаторы имеют определенные температурные характеристики, которые указывают на их способность работать при разных температурах. Некоторые трансформаторы могут работать при высоких температурах, в то время как другие могут иметь ограничения по температуре.
Защитные характеристики трансформаторов
Трансформаторы могут иметь различные защитные характеристики, которые обеспечивают их безопасную работу. Некоторые трансформаторы могут иметь защиту от перегрузки, короткого замыкания или перенапряжения. Эти характеристики помогают предотвратить повреждение трансформатора и обеспечить его долговечность.
Размеры и вес трансформаторов
Размеры и вес трансформаторов являются важными характеристиками, которые нужно учитывать при выборе и установке трансформатора. Они определяют физические размеры и массу трансформатора, что влияет на его удобство транспортировки, установки и эксплуатации.
Размеры трансформаторов
Размеры трансформаторов обычно указываются в трех измерениях: длина, ширина и высота. Они могут быть различными в зависимости от типа и мощности трансформатора. Большие трансформаторы, такие как те, которые используются в электростанциях, могут иметь габариты в несколько метров и весить несколько десятков тонн. Маленькие трансформаторы, например, для использования в бытовых приборах, могут иметь габариты всего несколько сантиметров.
Вес трансформаторов
Вес трансформаторов также может варьироваться в зависимости от их типа и мощности. Он указывается в килограммах или тоннах. Большие трансформаторы обычно имеют больший вес, так как они содержат большое количество материалов, таких как медь и сталь. Маленькие трансформаторы, наоборот, имеют меньший вес, так как они содержат меньше материалов.
Размеры и вес трансформаторов важны для правильной установки и эксплуатации. Например, при установке трансформатора необходимо учитывать его размеры, чтобы обеспечить достаточное пространство для его размещения и подключения. Вес трансформатора также важен при его транспортировке и перемещении, так как он может быть достаточно тяжелым и требовать специального оборудования для подъема и перемещения.
Автотрансформатор
Обмотки этого устройства являются одной цепью и их взаимодействие между собой обеспечивается как электромагнитной, так и гальванической связью. Они позволяют на разных выводах от группы витков получать различные выходные напряжения. Примеры трансформаторов можно посмотреть на Рис.4.
Экономия провода на обмотке и на количестве материала сердечника позволяет уменьшить стоимость и вес устройства. Наличие же гальванической связи между обмотками является его недостатком.
Автотрансформаторы применяются в системах автоматики, широко применяются в высоковольтных сетях. Большое распространение получили трёхфазные автотрансформаторы.
Силовые автотрансформаторы применяются в системах пуска мощных электродвигателей и имеют собственную мощность сотни мегаватт.
Одной из разновидностей автотрансформатора является лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), который позволяет произвольно менять выходное напряжение в рамках диапазона регулирования. Контактный движок с угольной щёткой может перемещаться от витка к витку обмотки на тороидальном сердечнике посредством поворотной ручки, что и обеспечивает плавное изменение выходного напряжения.
Наиболее часто применяемые ЛАТР – однофазные с диапазоном напряжения на выходе 0-250 вольт и трёхфазные 0-450 вольт.
Сварочный трансформатор
Эти устройства предназначены для получения выходного тока большой силы с соответственным понижением выходного напряжения. Устройство такого трансформатора можно посмотреть на Рис.5
Первичная обмотка такого устройства чаще всего имеет один виток либо прямой провод, пропущенный через сердечник и последовательно включённый в цепь измеряемого переменного тока. Вторичных обмоток может быть несколько. К ним подключаются измерительные приборы и устройства защиты. Измерительные приборы и устройства защиты должны иметь малое внутреннее сопротивление. Ток во вторичных обмотках пропорционален току первичной обмотки с коэффициентами трансформации К.
Для трансформаторов тока К должен быть значительно больше единицы.
Измерительные трансформаторы гальванически развязывают рабочую и измерительные цепи, что делает работу в измерительных цепях безопасной. Требование включения нагрузки в измерительные цепи обязательно, иначе трансформатор может выйти из строя.
Такие трансформаторы широко применяются в схемах релейной защиты.
Купить понижающий трансформатор
Чаще всего бывает нужно купить понижающий трансформатор. Ведь для питания всевозможных бытовых приборов требуется именно пониженное напряжение (относительно сети 220В). Что вообще надо знать, если необходимо купить трансформатор? Прежде всего, конечно, необходимо чётко понимать, надо купить трансформатор понижающий или повышающий? Далее необходимо определить мощность, на которую он должен быть рассчитан. Она складывается из нагрузки, которую необходимо питать плюс учесть потери на КПД трансформатора. Также, желательно определиться с типом, т.е. на каком «железе» (магнитопроводе) он должен быть намотан. Есть два основных типа: тороидальные трансформаторы и, так называемые, обычные. Разница между ними весьма существенная, у обоих типов есть свои плюсы и минусы и определиться с этим надо заранее. Про тороидальные трансформаторы читайте не нашем сайте. О том, какие обмотки должны быть на покупаемом трансформаторе, читайте далее.
Обмотку трансформатора, на которую подаётся напряжение, называют первичной обмоткой, с которой снимают напряжение — вторичной. Между первичной и вторичной обмоткой нет никакого электрического контакта. Они связаны между собой переменным магнитным полем, наведённым в сердечнике трансформатора напряжением, поданным на первичную обмотку. (Здесь речь не идёт об автотрансформаторах, где первичная и вторичная обмотки являются частью друг друга)
В процессе преобразования напряжения теряется очень небольшая часть мощности. Поэтому мощность, снимаемая с вторичной обмотки трансформатора, практически равна мощности, которую способна принять первичная обмотка. Необходимо отметить, что если трансформатор понижающий, то ток, на который может быть рассчитана вторичная обмотка, будет выше, чем на первичной. При повышающем трансформаторе — наоборот.
Коэффициент трансформации напряжения
Соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, называемое коэффициентом трансформации напряжения, определяет соотношение напряжений на обмотках. Понижающий трансформатор имеет большее количество витков у первичной обмотки, которая соединяется с источником высокого сетевого питания и меньшее количество витков у вторичной обмотки для выдачи пониженного выходного напряжения.
Коэффициент трансформации = | Vp | = | Np |
Vs | Ns |
Вых мощ = вх мощ |
Vs × Is = Vp × Ip |
Vp = Напряжение на первичной обмотке трансформатора Np = Число витков первичной обмотки трансформатора Ip = Ток первичной обмотки трансформатора | Vs = Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Ns = Число витков вторичной обмотки трансформатора Is = Ток вторичной обмотки трансформатора |
Как устроен и работает трансформатор, какие характеристики учитываются при эксплуатации
В энергетике, электронике и других отраслях прикладной электротехники большая роль отводится преобразованиям электромагнитной энергии из одного вида в другой. Этим вопросом занимаются многочисленные трансформаторные устройства, которые создаются под различные производственные задачи.
Одни из них, имеющие наиболее сложную конструкцию, выполняют трансформацию мощных потоков высоковольтной энергии, например. 500 или 750 киловольт в 330 и 110 кВ или в обратном направлении.
Другие работают в составе малогабаритных устройств бытовой техники, электронных приборов, системах автоматизации. Они также широко используются в различных блоках питания мобильных устройств.
Трансформаторы работают только в цепях переменного напряжения разной частоты и не предназначены для применения в схемах постоянного тока, в которых используются преобразователи других типов.
Трансформаторы делятся на две основные группы: однофазные, питающиеся от сети однофазного переменного тока, и трехфазные, питающиеся от сети трехфазного переменного тока.
Трансформаторы очень различны по своей конструкции. Основными элементами трансформатора являются: замкнутый стальной сердечник (магнитопровод), обмотки и детали, служащие для крепления магнитопровода и катушек с обмотками и установки трансформатора в выпрямительное устройство. Матнитопровод предназначен для создания замкнутого пути для магнитного потока.
Части магннтопровода, на которых размещены обмотки, называются стержнями, а части, на которых отсутствуют обмотки и которые служат для замыкания: магнитного потока в магнитопроводе — ярмом. Материалом для магнитопровода трансформатора служит листовая электротехническая сталь (трансформаторная сталь). Эта сталь бывает различных марок, толщины, горячей и холодной прокатки.
Общие принципы работы трансформаторов
Мы знаем, что электромагнитная энергия неразрывна. Но ее принято представлять двумя составляющими:
Так проще понимать происходящие явления, описывать процессы, делать расчеты, конструировать различные устройства и схемы. Целые разделы электротехники посвящены раздельным анализам работы электрических и магнитных цепей.
Электрический ток, как и магнитный поток, протекает только по замкнутой цепи, обладающей сопротивлением (электрическим или магнитным). Его создают внешние приложенные силы — источники напряжения соответствующих энергий.
Однако, при рассмотрении принципов работы трансформаторных устройств придётся одновременно исследовать оба этих фактора, учесть их комплексное воздействие на преобразование мощности.
Если мы на замкнутый железный сердечник намотаем не одну, а две катушки, то при подключении одной из них, которую мы при этом назовем первичной, к зажимам переменного тока, в другой, которую мы назовем вторичной, будет индуктироваться переменная э. д. с. того же числа периодов, какое имеет ток в первичной катушке. От вторичной катушки мы можем взять переменный ток, как от обычного источника переменного тока — генератора. Такой прибор называется трансформатором, так как с помощью его можно изменить величину напряжения переменного тока, прежде чем приложить его к данной цепи. В практике обе катушки первичная и вторичная, находятся на одной и той же стороне сердечника, одна вокруг другой.
Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, выполненных намоткой витками изолированной проволоки, по которым протекает электрический ток и одной магистрали для магнитного потока. Ее принято называть сердечником или магнитопроводом.
К вводу одной обмотки приложено напряжение от источника электроэнергии U1, а с выводов второй оно, после преобразования в U2, подается на подключенную нагрузку R.
Под действием напряжения U1 в первой обмотке по замкнутой цепи протекает ток I1, величина которого зависит от полного сопротивления Z, состоящего из двух составляющих:
1. активного сопротивления проводов обмотки;
2. реактивной составляющей, обладающей индуктивным характером.
Величина индуктивного сопротивления оказывает большое влияние на работу трансформатора.
Протекающая по первичной обмотки электрическая энергия в виде тока I1 представляет собой часть электромагнитной, магнитное поле которой направлено перпендикулярно движению зарядов или расположению витков проволоки. В его плоскости размещен сердечник трансформатора — магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток Ф.
Все это наглядно отражено на картинке и строго соблюдается при изготовлении. Сам магнитопровод тоже замкнут, хотя в отдельных целях, например, для снижения магнитного потока в нем могут делать зазоры, увеличивающие его магнитное сопротивление.
За счет протекания первичного тока по обмотке магнитная составляющая электромагнитного поля проникает в магнитопровод и циркулирует по нему, пересекая витки вторичной обмотки, которая замкнута на выходное сопротивление R.
Под действием магнитного потока во вторичной обмотке наводится электрический ток I2. На его величине сказывается значение приложенной напряженности магнитной составляющей и полной сопротивление цепи, включая подключенную нагрузку R.
При работе трансформатора внутри магнитопровода создается общий магнитный поток Ф и его составные части Ф1 и Ф2.
Как устроен и работает автотрансформатор
Среди трансформаторных устройств особой популярностью пользуются упрощенные конструкции, использующие в работе не две разные отдельно выполненные обмотки, а одну общую, разделенную на секции. Их называют автотрансформаторами.
Принцип работы такой схемы практически остался прежним: происходит преобразование входной электромагнитной энергии в выходную. По виткам обмотки W1 протекают первичные токи I1, а по W2 — вторичные I2. Магнитопровод обеспечивает путь движения для магнитного потока Ф.
У автотрансформатора имеется гальванически связь между входными и выходными цепями. Так как преобразованию подвергается не вся приложенная мощность источника, а только часть ее, то создается более высокий КПД, чем у обычного трансформатора.
Такие конструкции позволяют экономить на материалах: стали для магнитопровода, меди для обмоток. Они обладают меньшим весом и стоимостью. Поэтому их эффективно используют в системе энергетики от 110 кВ и выше.
Особых отличий в режимах работы трансформатора и автотрансформатора практически нет.
Рабочие режимы трансформатора
При эксплуатации любой трансформатор может находиться в одном из состояний:
- выведен из работы;
- номинальный режим;
- холостой ход;
- короткое замыкание;
- перенапряжение.
Холостой ход трансформатора
Холостой ход — работа прибора, машины и т. п. без нагрузки, вхолостую. При холостом ходе приборы, машины не отдают мощности, но сами при этом обычно потребляют ту или иную мощность.
Например, трансформатор, работающий без нагрузки (с разомкнутой вторичной обмоткой), потребляет некоторый ток из сети (т. н. холостой ток трансформатора), и этот ток, текущий в первичной обмотке, связан с потреблением некоторой мощности из сети, которая идет на нагрев обмотки (а в случае наличия потерь в стали и на нагрев сердечника) трансформатора.
Режим вывода из работы
Для его создания достаточно снять питающее напряжение источника электроэнергии с первичной обмотки и этим исключить прохождение электрического тока по ней, что и делают всегда в обязательном порядке с подобными устройствами.
Однако на практике при работе со сложными трансформаторными конструкциями такая мера не обеспечивает полностью меры безопасности: на обмотках может оставаться напряжение и приносить вред оборудованию, подвергать опасности обслуживающий персонал за счет случайного воздействия разрядов тока.
Как это может произойти?
У малогабаритных трансформаторов, которые работают в качестве блока питания, как показано на верхней фотографии, постороннее напряжение никакого вреда не причинит. Ему там просто неоткуда взяться. А на энергетическом оборудовании его обязательно следует учитывать. Разберём две часто встречающиеся причины:
1. подключение постороннего источника электроэнергии;
2. действие наведенного напряжения.
Первый вариант
На сложных трансформаторах работает не одна, а несколько обмоток, которые используются в разных цепях. Со всех их необходимо отключать напряжение.
Кроме того, на подстанциях, эксплуатируемой в автоматическом режиме без постоянного оперативного персонала к шинам силовых трансформаторов подключают дополнительные трансформаторы, обеспечивающие собственные нужды подстанции электроэнергией 0,4 кВ. Они предназначены для питания защит, устройств автоматики, освещения, отопления и других целей.
Их так и называют — ТСН или трансформаторы собственных нужд. Если со входа силового трансформатора снято напряжение и его вторичные цепи разомкнуты, а на ТСН проводятся работы, то существует вероятность обратной трансформации, когда напряжение 220 вольт с низкой стороны проникнет на высокую по подключенным шинам питания. Поэтому их необходимо обязательно отключать.
Действие наведенного напряжения
Если около шин отключенного трансформатора проходит высоковольтная линия, находящаяся под напряжением, то токи, протекающие по ней, способны наводить напряжение на шинах. Необходимо применять меры для его снятия.
Номинальный режим работы
Это обычное состояние трансформатора во время его эксплуатации для которого он и создан. Токи в обмотках и приложенные к ним напряжения соответствуют расчетным значениям.
Трансформатор в режиме номинальной нагрузки потребляет и преобразует мощности, соответствующие проектным значениям в течение всего предусмотренного ему ресурса.
Режим холостого хода
Он создается в том случае, когда на трансформатор подано напряжение от источника питания, а на выводах выходной обмотки отключена нагрузка, то есть разомкнута цепь. Этим исключается протекание тока по вторичной обмотке.
Трансформатор в режиме холостого хода потребляет минимально возможную мощность, определяемую его конструкторскими особенностями.
Режим короткого замыкания
Так называют ситуацию, когда нагрузка, подключенная к трансформатору оказывается закороченной, наглухо зашунтированной цепочками с очень малыми электрическими сопротивлениями и на нее действует вся мощность питания источника напряжения.
В этом режиме протекание огромных токов КЗ ничем практически не ограничивается. Они обладают огромной тепловой энергией и способны сжечь провода или оборудование. Причем действуют до тех пор, пока схема питания через вторичную или первичную обмотку не выгорит, разорвавшись в наиболее слабом месте.
Это самый опасный режим, который способен возникнуть при работе трансформатора, причем, в любой, самый неожиданный момент времени. Его появление можно предвидеть, а развитие следует ограничивать. С этой целью используют защиты, которые отслеживают превышение допустимых токов на нагрузке и максимально быстро их отключают.
Режим перенапряжения
Обмотки трансформатора покрыты слоем изоляции, который создается для работы под определенным напряжением. При эксплуатации возможно его превышение по различным причинам, возникающим как внутри электрической системы, так и в результате воздействия атмосферных явлений.
В заводских условиях определяется величина допустимого превышения напряжения, которое может действовать на изоляцию до нескольких часов и кратковременных перенапряжений, создаваемых переходными процессами при коммутациях оборудования.
Для предотвращения их воздействия создают защиты от повышения напряжения, которые при возникновении аварийной ситуации отключают питание со схемы в автоматическом режиме или ограничивают импульсы разрядов.
- Комплект охранной сигнализации Security Alarm System
- Как устроена и работает охранная сигнализация и датчики-извещатели
- Как рассчитать потери напряжения в кабеле
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Режимы работы
Существует три основных режима работы устройств трансформации напряжения:
- Режим холостого хода . В этом случае нагрузка к вторичной обмотке не подключена, передача электроэнергии не происходит. Выходное напряжение равно U2, ток I2 равен нулю, ток I1определяется потерями (в обмотке и сердечнике). Этот режим на практике используется для некоторых измерений параметров во время профилактической наладки и после ремонта.
- Режим нагрузки – к выводам вторичной катушки подключен потребитель электроэнергии. Обычный режим коммерческого использования электрооборудования. Ток I2определяется мощностью нагрузки, I1– мощностью нагрузки и потерями. Выходное напряжение, в общем случае, меньше напряжения холостого хода и определяется соотношением мощности нагрузки и выходного сопротивления устройства.
- Режим короткого замыкания . Вторичная обмотка замкнута накоротко, сопротивление нагрузки равно нулю. Теоретически ток I2 (и I1) равен бесконечности, практически ограничивается мощностью трансформатора и мощностью источника электроэнергии.
Режим КЗ кратковременно используется для снятия некоторых характеристик трансформатора, но чаще всего он возникает в аварийной ситуации и требует немедленного отключения.
При этом существуют трансформаторы, режим КЗ для которых является нормальным режимом. Это так называемые трансформаторы тока. При определенных условиях у них ток во вторичной обмотке обратно пропорционален току в первичной. Этим можно пользоваться для измерений, включая первичную обмотку последовательно с нагрузкой. Имея определенные отличия в конструктиве, они работают по тому же принципу (трансформатор «не знает», что он трансформирует ток).
Режим холостого хода (разомкнутой вторичной цепи) для трансформаторов тока является нештатным и опасным.
Классификация трансформаторов
Классифицировать устройства трансформации можно по разным критериям – как конструктивным, так и электрическим.
По способу охлаждения
В качестве охлаждающей среды в устройствах трансформации электрической энергии может применяться масло. По этому критерию они делятся на:
- масляные трансформаторы;
- сухие (охлаждаются окружающим воздухом, естественным или принудительным потоком).
Масляное исполнение обычно бывает у мощных высоковольтных трансформаторов. Кроме охлаждающей функции, масло выполняет еще и изолирующую роль.
В качестве изолирующей среды в некоторых случаях используется элегаз (шестифтористая сера). Устройства трансформации с такой изоляцией называются элегазовыми.
По отношению выходного напряжения
Есть трансформаторы, у которых выходное напряжение выше входного. Это означает, что количество витков во вторичной катушке больше, чем в первичной, а коэффициент трансформации k>1. Такие трансформаторы называются повышающими.
У других типов преобразовательных устройств выходное напряжение ниже входного, количество витков во вторичной обмотке ниже, чем в первичной, k
По количеству обмоток
В самом минимальном случае узел трансформации содержит две обмотки – первичную и вторичную. В практических конструкциях вторичных обмоток может быть больше одной:
- трансформатор с одной вторичной катушкой (+первичная) называется двухобмоточным;
- устройство с двумя вторичными обмотками – трехобмоточным;
- если вторичных обмоток еще больше – трансформатор называется по их количеству.
Преобразователь напряжения с несколькими вторичными катушками может быть одновременно понижающим и повышающим. Так, силовой трансформатор для питания ламповых электронных устройств от сети 220 вольт может питать анодные цепи ламп напряжением 350 вольт и цепи накала напряжением 6 вольт (от разных обмоток).
По назначению
Устройства, предназначенные для питания потребителей или для передачи энергии, называются силовыми трансформаторами. Они рассчитаны на достаточно большие токи.
Есть устройства, которые преобразуют напряжения для измерений электрических величин. Например, сложно создать вольтметр, который непосредственно подключается в сеть 110 кВ для измерения напряжения. Но можно включить его через промежуточный трансформатор с точно известным коэффициентом трансформации (измерительный трансформатор). Такие устройства обычно имеют небольшую мощность, зато высокую точность.
Шкала вольтметра в таких случаях градуируется с учетом коэффициента трансформации.
В радиотехнике применяют так называемые согласующие трансформаторы – они позволяют согласовать устройства с различным входным и выходным сопротивлением. Такие устройства называют трансформаторами сопротивления, хотя они работают по тому же принципу.
По количеству фаз
В однофазных сетях применяются устройства с одной первичной обмоткой. Такие трансформаторы называются однофазными. В трехфазных сетях трансформируется каждая фаза, для этого можно использовать три однофазных узла. Но чаще применяются трансформаторы с тремя первичными и тремя (или более) катушками. Такие трансформаторы называются трехфазными.