​Что такое трансформатор: виды, назначение, особенности применения

  • ​Что такое трансформатор: виды, назначение, особенности применения

Что такое трансформатор? Существует достаточно четкое определение данного понятия, в которое включены главные технические характеристики. В ходе изучения профильной темы становится понятно, что трансформатор - это оборудование или агрегат энергостистемы. Без него невозможно организовать передачу энергии на большие дистанции, а еще сложнее в эпицентре организовать распределение импульса между приемниками, устройствами. А устройства могут быть усилительными, выпрямительными, сигнализационными. По стандарту, в комплектации трансформатора имеется более двух обмоток, задача которых преобразовывать переменный токопоток одного напряжения последовательно в переменный ток другого по наличию напряжения.

трансформатор

И такое преобразование стало возможным из-за магнитного поля трансформатора. И в каких технических условиях выполняется преобразование энергии, попробуем разобраться в статье.

Самое простое объяснение конструктивных особенностей трансформатора или что обязательно надо знать об агрегате

Самая важная конструктивная особенность установки трансформатора состоит в его комплектовании из одной или нескольких катушек, но чаще всего их называют ленточными обмотками. Обычно они изготавливаются из специального ферромагнитного материала и наматываются на магнитопровод или сердечник. При этом обязательно применяются изоляционные материалы. И все эти элементы «объединяются» магнитным потоком.

трансформатор

В каких основных сферах деятельности используют трансформаторы: назовем главные области применения.

Главная задача трансформатора – это преобразовывать переменное напряжение. Фактически, это расширяет диапазон применения агрегата и его используют в следующих областях:

  • Электроэнергетика
  • Электроника
  • Радиотехника.

Кто и когда изобрел трансформатор, имеет ли он одного «прародителя»?

Знатоки физики в ответе на данный вопрос могут разойтись во мнении, придерживаясь разных точек зрения, доказывая больший и меньший вклад европейских или отечественных ученых в создание трансформатора. Обязательно, многие упомянут Майкла Фарадея, которому приписывают открытие и трактовку электромагнитной индукции, которая проявляется при функционировании электротрансформатора. Еще в 1831 году Фарадею и Генри удалось создать прибор, имеющий схожие свойства с трансформатором, но при этом он еще не был способен менять ток и напряжение, иными словами в функционале отсутствовала возможность трансформировать переменный импульс тока.

Майкл Фарадей

Но самое главное, не надо забывать о важной исторической дате - 30 ноября 1876 года. Этот день считается Днем рождения трансформатора. А оформил патент на прогрессивное изобретение Павел Николаевич Яблочков. В 19 веке оборудование было простым, основывалось на простых конструктивных особенностях, когда использовался специальный стержень, а на него накладывались специальные обмотки. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник, а вот агрегаты с замкнутым сердечником появились чуть позже. А как же в современном мире? Как выполняется расшифровка работы трансформатора?

Главный принцип действия и важное устройство трансформатора

Взаимная индукция. Именно этот физический принцип лег в основу действия трансформатора. Он проявляется в слаженной работе первичной обмотки, которая по стандартной схеме подключена к источнику переменного тока агрегата. В системе беспрерывно протекает переменный ток, который провоцирует формирование магнитопотока в трансформаторе. Далее по цепочке действий уже начинает функционировать появившийся в системе магнитный поток. Он пронизывает витки вторичной внутренней обмотки, описываемого в статье агрегата, как следствие, начинает индуктировать, то есть вызывать электродвижущую силу. В технической литературе данная сила чаще всего обозначается аббревиатурой – ЭДС. А если представить наглядную ситуацию, что вторичная, имеющаяся в наличии, обмотка уже имеет контакт с каким-либо приемником энергии, например, светильником, лампой накаливания, то начинается подача тока к имеющемуся источнику.
Таким образом, обобщая выше обозначенное, можно утверждать, что электроэнергия происходит процесс трансформации в агрегате, стартуя из первичной сети во вторичную. В системе присутствует напряжение, которое импонирует приемнику энергии и специально рассчитано для эксплуатации в данной системе.

И если подробно разбирать вопрос, что такое трансформатор, то обязательно надо упомянуть наличие в агрегате стального магнитопровода, при помощи которого улучшается связь между первичной и вторичной обмотками. При этом все названные элементы изолированы друг от друга.

Что такое обмотка в трансформаторе: основные и краткие определения

Первичная обмотка является частью сети источника электрической энергии, включенной в созданную систему.

Вторичная обмотка – это часть системы, от которой продуцируемая энергия передается к приемнику.

Общее устройство трансформатора

От разницы напряжения в первичных и, соответственно, вторичных обмоток всецело зависит классификация, по которой трансформаторы подразделяются на понижающие и повышающие. Соответственно, если первичная обмотка «слабее» вторичной, то тогда агрегат выполняет функцию повышения, наоборот, когда первичный элемент доминирует, то трансформатор работает на понижение импульса.

ВАЖНО ПОНИМАТЬ! Любой трансформатор способен выполнять попеременно и первую, и вторую функцию по понижению или повышению напряжения. И от того как они налажены, определяется сфера их применения. Обычно, повышающие трансформаторы нужны в таких системах, где электроэнергия раздается на большие расстояния, обслуживает достаточно широкое количество разнообразных объектов. А понижающие трансформаторы нужны на этапе, когда идет распределение импульса между потребителями.

Еще определяют следующие виды узкоспециализированных обмоток, также обозначенных в теле данной статьи.

Во-первых, обмотка высшего напряжения. Она имеет общепринятое обозначение ВН, да и название говорит само за себя, то есть данной обмотке свойственно высшее напряжение.

Во-вторых, на противовес существует и обмотка низшего напряжения. По аналогии она также обозначается аббревиатурой – НН, и отличается тем, что обмотка функционирует в состоянии низкого напряжения.

А изучая техническую литературу, также можете задаться вопросом, из чего состоит трансформатор трехобмоточный. Оказывается, что у такой категории агрегатов имеются обмотки не только с достаточно высоким и, соответственно, низким напряжением, но и средним. Уточним обозначение аббревиатурой данной обмотки – СН. И это означает, что магнитопровод трехобмоточного трансформатора состоит из трех изолированных обязательно друг от друга обмоток. От одной из них трансформатор «питается», вместе с этим продуцирует два вида напряжения, которые способны электроэнергией две различные группы приемников.

Как выглядит обмотка трансформатора. Определим ее основные технические особенности

Обычно обмотка трансформатора имеет форму цилиндра. Основной материл изготовления – круглый медный изолированный провод или же медная шина прямоугольного сечения. Второй вариант используется, если оборудование рассчитано на работу с большим током.

И вот к избранному магнитопроводу цилиндрической формы плотно примыкает обмотка низкого, как положено по инструкции, напряжения. Изоляция обязательно используется. Ею является специальная прослойка, которая отделяет основной стержень от обмотки НН. Аналогичная изолирующая прокладка укладывается и между обмотками низкого, а также высокого напряжения.

Режимы работы трансформатора и его номинальные данные. Какую информацию надо знать об оборудовании

Каждый трансформатор имеет свой «паспорт». Он представлен в виде металлической таблички, прикрепленной на корпусе агрегата. Данный щиток монтирован на видном месте, поэтому не надо будет тратить время на его поиск. Вся информация нанесена методом гравировки, травлением или выбиванием, чтобы важная информация сохранилась на века. А что можно узнать по паспарту трансформатор тока? Во-первых, первоначально можно обратить внимание на марку завода-производителя, дату выпуска, чтобы оценить степень износа оборудования и его гарантийное использование. Во-вторых, всегда набивается заводской номер, как главный символ регистрации продукта и доказательство его оригинальности.

Чаще всего потребителей на информационном щитке интересуют три важных параметра:

  • Тип и обозначение трансформатора.
  • Номинальная мощность и напряжение.
  • Число фаз.

Таким образом, монтированный на корпусе металлический щиток дает подробную информацию об оборудовании, просто ее надо профессионально считывать и применять трансформатор напряжения по назначению, учитывая все особенности вновь создаваемого энергетического проекта. Для многих специалистов важно знать мощность каждой обмотки (а эта информация также указывается на щитке), чтобы выполнить правильно подключение и осознать потенциал оборудования. На период монтажа часто используется информация с «металлического паспорта», потому что там обязательно обозначена схема соединения обмоток или катушек трансформатора, напряжение короткого замыкания, выраженного в процентах. Кому-то важно бывает уточнить род установки, а она может быть внутренней или наружной. И все это обозначается на шильдике оборудования. Рекомендуется на него обращать внимание при выборе товара и его дальнейшем монтаже.

Что такое современные трансформаторы, и какие они имеют базовые принципы действия

Когда пришло понимание основных комплектующих агрегата, стоит найти ответ вопрос, на каких базовых принципах работают трансформаторы в электротехнике. Их не так много, обычно, они сводятся к двум основным правилам.

ПРИНЦИП ПЕРВЫЙ. Электрический ток агрегата меняется в установленном временном промежутке и способствует изменению магнитного поля, то есть состояние трансформатора можно охарактеризовать, как электромагнетизм.

ПРИНЦИП ВТОРОЙ. В агрегате происходит изменение магнитопотока. И как только он проходит через обмотку, в системе формируется электродвижущая сила или сокращенно ЭДС. В физическом плане в трансформаторе происходит электромагнитная индукция, о которой уже несколько раз упоминалось в этой статье.

Какие виды трансформаторов существуют, и чем объясняется их разнообразие?

  1. Силовые. Их основное назначение – понижать напряжение в магистрали, на выход выдавать привычные многим показатели в 220 В. Обычно к ним относят трехфазные и многофазные трансформаторы.
  2. Трансформаторы тока. Название четко определяет функционал агрегата, отвечающий за регулировку тока в сети.
  3. Трансформаторы напряжения. У оборудования аналогичная задача, да только этот тип отвечает за появляющееся в сети напряжение, контроль его положенных показателей.
  4. Сварочные. Основная сфера применения – строительные и ремонтные работы, когда появляется необходимость разделять сварочные и силовые сети и подавать нужную степень напряжения, чтобы безопасно работать со сварочным оборудованием.
  5. Импульсные или сигнальные трансформаторы предназначены для передачи, формирования, предполагаемого преобразования и запоминания импульсных сигналов.
  6. Согласующие сигнальные агрегаты. Режим трансформатора предусматривает согласование различных полных сопротивлений электрических цепей при преобразовании и передаче электрических сигналов.

По наличию фаз в устройстве трансформатора и принципов их работы определяют в технической литературе виды и назначение того или иного агрегата. А именно: однофазные, трехфазные.

Что такое вихревые токи, названные в честь французского ученого Фуко и чем они опасны для любых видов трансформаторов

Основным материалом, применимым в конструкции трансформаторов, является металл, а значит, надо учитывать его физические и химические свойства. Отмечено учеными, что при электромагнитной индукции в металлической, а значит, проводящей среде, меняется магнитный поток, и появляются вихревые токи Фуко. Они являются следствием нагревания металла. А к чему они приводят? – К потере энергии в магнитопроводе, что кончено же, снижает потенциал трансформатора. Потери объясняются параметрами и материалом сердечника.

Таким образом, трансформаторы относят к статическим электромагнитным устройствам, без которых трудно представить преобразование энергии, адаптацию импульсов к тому или иному источнику или оборудованию. При работе надо всегда учитывать тип и назначение агрегата, правильно оценивать информацию с «паспорта» изделия.

08.04.2019 13:25:12
0
646

Комментарии:

Внимание: HTML символы запрещены!
Я прочитал Политика безопасности и согласен с условиями