ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ Приборы и оборудование охранно пожарной сигнализации, видеонаблюдения, контроля доступа. Порядок выбора, установки и применения. |
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ: |
Назначение трансформатора (ТР) заключается в преобразовании электрических величин переменного напряжения и тока. Трансформатор может использоваться для их повышения и понижения, а также гальванической развязки между электрическими цепями.
Состоит он из нескольких катушек, размещенных на магнитопроводе (сердечнике) и работает, если кратко, следующим образом (рис.1):
1. Переменный ток подается на первичную обмотку (L1), которая представляет собой катушку с определенным количеством витков.
2. Этот ток создает переменный магнитный поток в сердечнике.
3. Магнитный поток пересекает вторичную обмотку (L2), которая также является катушкой с определенным количеством витков.
4. Изменение магнитного потока индуцирует (наводит) ЭДС (электродвижущую силу), создавая переменный ток во вторичной цепи.
Это что касается принципа действия, изложенного простыми словами.
На практике удобней работать с напряжениями, поскольку ток зависит от сопротивления нагрузки, а напряжение в рабочем режиме нет.
Основная формула трансформатора выглядит следующим образом:
U1/U2=N1/N2,
где N1 и N2 количество витков катушек L1 и L2 соответственно.
То есть значения напряжений на обмотках трансформатора пропорциональны числу витков соответствующих катушек.
Эту формулу можно переписать в виде:
U2=U1*(N2/N1).
Таким образом, если вторичная катушка имеет меньше витков, чем первичная, то напряжение на ней будет меньше (ТР понижающий), если наоборот, то говорят о повышающем трансформаторе.
Отношение к=U1/U2=N1/N2 называют коэффициентом трансформации.
Несмотря на то, что входные и выходные напряжения и токи различаются их мощность, если пренебречь потерями, одинакова U1*I1=U2*I2.
На как любое реальное устройство в электротехнике трансформатор имеет коэффициент полезного действия (КПД).
КПД - это отношение мощности, передаваемой во вторичную цепь, к мощности, потребляемой от первичной цепи. Он показывает, насколько эффективно осуществляется преобразование электрической энергии.
КПД = P2/P1, где:
КПД всегда меньше 1 (или 100%) из-за потерь энергии в:
Факторы, влияющие на КПД:
1. Материал сердечника.
Материалы с высокой магнитной проницаемостью (например, феррит) снижают потери.
2. Размер и конструкция.
Большие трансформаторы, как правило, имеют более высокий КПД.
3. Частота тока.
С увеличением частоты увеличиваются потери в сердечнике.
4. Нагрузка.
При максимальной нагрузке КПД обычно наибольший.
Примеры значений КПД трансформаторов:
Трансформатор состоит из следующих основных частей:
1. Сердечник.
Представляет собой замкнутый контур, в котором создается магнитный поток.
Может быть изготовлен из различных ферромагнитных материалов: трансформаторное железо (пермаллой), феррит. Они обладают высокой магнитной проницаемостью, что позволяет создавать сильный магнитный поток.
По форме могут быть (рис.2):
2. Обмотки.
Обычно изготавливаются из медной проволоки, изолированной лаком.
Служат для создания магнитного поля (первичная) и его преобразования в ток (вторичная).
Как правило, обмотка наматывается в несколько слоев, между которыми располагается дополнительный слой изоляции из специальной электротехнической бумаги (картона). Готовые обмотки могут пропитываться лаком, который является дополнительной изоляцией.
Поскольку принцип действия трансформатора заключается в преобразовании переменного тока в магнитное поле и наоборот, то части обмотки могут вибрировать (гудеть) с частотой рабочего напряжения.
Лаковая пропитка фиксирует витки провода и предотвращает их смещение относительно друг друга.
4. Охлаждающая система.
Необходима для отвода тепла, выделяемого при работе трансформатора.
В устройствах малой мощности охлаждение осуществляется естественным путем потоками воздуха.
В силовых устройствах большой мощности используется масляное охлаждение. Масло также служит дополнительным изолятором.
5. Корпус.
Защищает внутренние элементы трансформатора от внешних воздействий (влажность, пыль, механические повреждения).
Также он обеспечивает безопасность, предотвращая случайное прикосновение человека к токонесущим частям, находящимся под напряжением. Трансформаторы, использующиеся в слаботочных (сигнальных) цепях могут быть бескорпусными.
Часто в электротехнике применяются решения, при которых трансформатор располагается в общем кожухе с прибором.
Ниже рассмотрено назначение и приведены примеры и функции основных видов трансформаторов, используемых в электротехнических устройствах и системах электроснабжения.
Силовые.
Наиболее распространенный тип. Принцип действия заключается в преобразовании (повышении или понижении) значений напряжения.
Используются в системах электроснабжения (трансформаторных подстанциях) предприятий, населенных пунктов и пр.
Автотрансформаторы.
Имеют одну обмотку с несколькими отводами. Позволяет при небольших затратах на изготовление получать ряд выходных напряжений с нужным шагом. При использовании подвижного контакта дают возможность плавного изменения напряжения.
Используются в стабилизаторах напряжения, при лабораторных измерениях.
Измерительные трансформаторы.
Существует два типа таких устройств:
Предназначены для понижения значения измеряемого параметра до величины, соответствующей параметрам средств измерений (вольтметры, амперметры). Характеризуются высоткой точностью и стабильностью в работе.
Разделительные.
Это устройства с коэффициентом трансформации равным единице. То есть значения входных и выходных сигналов у них равны. Применяются для обеспечения гальванической развязки между электрическими цепями.
Обеспечивают высокий уровень электробезопасности.
Согласующие.
Применяются в электронных схемах для согласования и сопряжения различных их частей, например, по сопротивлению. Могут быть входными, выходными, промежуточными.
Пример использования таких трансформаторов: различного вида усилители, радиоприемная и передающая аппаратура.
Импульсные.
Наматываются на ферромагнитных сердечниках и служат для преобразования входного сигнала в прямоугольный импульс. Преобразуют получаемый сигнал в прямоугольный импульс. Защищают от высокочастотных помех.
Область применения: вычислительная техника, радиосвязь, локационные установки.
Пик-трансформаторы.
Принцип действия заключается в преобразовании синусоидального напряжения в импульсные пики. При этом полярность и частота остаются неизменными.
Применение: электронные управляющие схемы, системы контроля и автоматизации, связь и радиолокация.
Сварочные.
Обеспечивают питание дуговой сварки на переменном токе. В процессе работы понижают сетевое напряжение до безопасных величин, обеспечивая высокие токи для создания и поддержания электрической дуги.
Имеют возможность регулировок для настройки оптимального режима работы сварки.
Рекомендуемые материалы:
Электромеханический замок – устройство, принцип работы, установка и подключение
Что такое блок питания и для чего он нужен
Защитно коммутационные аппараты для автоматического отключения питания
Что такое УЗО в электрике, для чего нужно и как работает
Назначение автоматического выключателя и как он работает
Электрический датчик, устройство, принцип работы, виды и назначение
* * *
© 2014-2025 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов