Для чего нужен повышающий трансформатор

Расчеты параметров

На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению:

Будет интересно➡ Катушка тесла (Трансформатор) самостоятельная сборка собственными силами

N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см2. Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника. Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.

Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.

Рассчитываем необходимый диаметр проводов. Мощность сердечника трансформатора своими руками по габаритам 170 ватт. На обмотке сети ток 170 / 220 = 0,78 ампера. Плотность тока 2 ампера на мм2, стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, завод сэкономил на этом.

Магнитопровод в сборе вместе с узлами и соединительными элементами образует остов трансформатора. Деталь, на которую намотаны обмотки, является стержнем. Область системы, предназначенная для замыкания цепи и не несущая витков контура, называется ярмом. Расположение в пространстве стержней служит для разделения системы на следующие виды.

Виды расположения стержней.

Как выполнить подключение

Подключение трансформаторов в параллельную работы допускается только при соблюдении всех перечисленных условий. Допускается возможность работы устройств с различными группами включения обмоток:

в группах с разницей 4 часа (120 гр.) производится круговая перестановка обмоток;
группы с разницей 6 часов (180 гр.), например 0, 4, 8 и 6, 10, 2, подключаются после смены мест начала и конца обмотки одного из трансформаторов;
в нечетных группах меняются местами две фазы на обмотках высокого и низкого напряжений.

Во всех случаях выполняют повторную фазировку обмоток.

Все работы по установке и коммутации выполняются при отсутствии высокого напряжения.

Изготовление обмоток

Катушку надевают на деревянный брусок с размерами стержня магнитопровода. В нем предварительно сверлится отверстие для прутка намоточного. Эта деталь вставляется в станок, и начинается процесс изготовления обмотки:

на катушку наматывают 2 слоя лакоткани;
один конец провода закрепляют на щечке и начинают медленно вращать ручку станка;
витки надо укладывать плотно, изолируя каждый намотанный слой от соседнего лакотканью;
после того как намотана катушка первичной обмотки, провод обрезают и второй его конец закрепляют на щечке рядом с первым.

На оба вывода надевают изоляционные трубки, а снаружи обмотку закрывают изоляцией. В такой же последовательности производится намотка катушки вторичной обмотки.

Ремонт и обслуживание

Трансформатором называется сложное оборудование. Периодически потребуется проводить его обслуживание и ремонт. Доверить эту работу рекомендуется профессионалам. Только человек с соответствующей подготовкой имеет право проводить подобные работы.

При повышенной скорости нагрева, наличии шума, требуется произвести перемотку контуров трансформатора. Эту процедуру сможет выполнить неквалифицированный специалист, обладающий минимальным уровнем знаний в области работы электротехники.

Прибор имеет магнитопривод. Он является общим для катушек. Первый контур ответственен за понижение, а второй – за повышение электричества в сети. Осмотр трансформатора производится по определенной технологии.

Проверка

Сначала проводится визуальный осмотр блока. Если при работе наблюдается перегрев, на поверхности появляются деформации, неровности, вздутие изоляции. Если осмотр не выявил отклонений, нужно найти вход и выход прибора. Первый из них подведен к первой катушке. Здесь появляется магнитное поле в момент подачи электричества. Вывод подведен ко вторичной обмотке.

Выходной сигнал фильтруется. Этот показатель нужно замерять. Снимаются разборные части конструкции корпуса. Требуется получить доступ к микросхемам. Это позволит замерять напряжение мультиметром. При этом потребуется учесть номинальные показатели. Если результат замеров окажется меньше 80 % от заданного производителем значения, цепь первичной не функционирует правильно.

Первую катушку отсоединяют от прибора. На нее больше не поступает электричество. Затем проверяется вторичный контур. При отсутствии фильтрации используется питание от измерительного прибора. При отсутствии нормального напряжения в системе, аппаратура требует ремонта.

После проверки в случае исправности составляющих элементов, конструкция собирается обратном порядке. При необходимости проводится ремонт агрегата.

Конструкция и принцип действия

Внешний вид типичного трансформатора тока представлен на рисунке 1. Характерным признаком этих моделей является наличие у них диэлектрического корпуса. Формы корпусов могут быть разными – от прямоугольных до цилиндрических. В некоторых конструкциях отсутствуют проходные шины в центре корпуса. Вместо них проделано отверстие для обхвата провода, который выполняет функции первичной обмотки.

Читайте также: Головной убор к шубе (93 фото)

Рис. 1. Трансформатор тока

Материалы диэлектриков выбирают в зависимости от величины напряжений, для которых предназначено устройство и от условий его эксплуатации. Для обслуживания промышленных энергетических систем изготавливают мощные ТТ с керамическими корпусами цилиндрической формы (см. рис. 2).

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

Особенностью трансформатора является обязательное наличие нагрузочного элемента (сопротивления) во вторичной обмотке (см. рис. 3). Резистор необходим для того, чтобы не допускать работы в режиме без вторичных нагрузок. Функционирование трансформатор тока с ненагруженными вторичными обмотками недопустимо из-за сильного нагревания (вплоть до разрушения) магнитопровода.

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

Обслуживание и ремонт

Повышающие трансформаторы относятся к технически сложным устройствам, поэтому самостоятельное исправление поломок крайне не рекомендуется.

Единственное, что может быть выполнено своими руками — это перемотка обмоток устройства.
Рассмотрим в качестве примера тот тип, в котором используется многократная обмотка. В данном агрегате располагается магнитный сердечник, который является общим для всех трех катушек индуктивности. Как правило, одна катушка является понижающей, а вторая повышающей в данном устройстве.

Не лишним будет узнать порядок проверки трансформаторов, что позволит избежать вероятных проблем в дальнейшем. Рассмотрим всю процедуру поэтапно:

Сперва необходимо осмотреть весь блок. Как правило, перегрев системы провоцирует появление некоторых выпуклостей или неровностей, которые говорят о деформации некоторых деталей.
Определяем вход и выход устройства. Первый контур должен быть подключен к первой катушке устройства, где формируется само магнитное поле. Вторая часть, которая выступают в роли получателя энергии от магнитного поля, должна быть состыкована со вторичной обмоткой.
Затем нужно определить фильтрацию выходного сигнала. Примечательно, что она является идентичной для диодов и конденсаторов на второй катушке устройства.
Далее нужно снять некоторые части корпуса, чтобы был полный доступ к микросхемам устройства. Это нужно для того, чтобы можно было определить показатели напряжения при помощи мультиметра.
Если полученные показатели оказываются существенно меньше ожидаемых (менее 80% от оптимальных), то вероятная причина поломки кроется во всей цепи, которая соединяется вокруг первичной обмотки. Для исправления причин, следует отсоединить первую катушку от подачи на нее электричества.
Далее нужно проверить вторичный выход. Если фильтрация отсутствует, то нужно использовать питание от мультиметра. Если вы заметили, что оптимальное напряжение не достигается, то причина может быть в самом трансформаторе, либо в выходных клеммах.

Вообще, все эти манипуляции лучше доверить соответствующему специалисту, который не только корректно разберет и соберет устройство, но и проверит показатели частоты напряжения на отдельных участках схем первичной и вторичной обмотки.

Что такое режим холостого хода

Одно из наиболее используемых электротехнических устройств – трансформатор. Данное оборудование используется для изменения величины электрического напряжения. Рассмотрим особенности режима холостого хода трансформатора, с учётом правил определения характеристик для различных видов устройств.

Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток, расположенных на сердечнике. При подаче напряжения на входную катушку, образуется магнитное поле, индуцирующее ток на выходной обмотке. Разница характеристик достигается, благодаря различному количеству витков в катушках входа и выхода.

Под режимом холостого хода понимают состояние устройства, при котором во время подачи переменного электротока на входную катушку выходная находится в разомкнутом состоянии. Данная ситуация характерна для агрегата, подключённого к электросети, при условии, что нагрузку к выходному контуру ещё не включили.

Режим короткого замыкания

В процессе эксперимента можно найти:

электроток холостого хода (замеряется амперметром) – обычно его значение невелико, не больше 0,1 от номинального показателя тока первой обмотки;
мощность, теряемую в магнитопроводе прибора(или другими словами потери в стали);
показатель трансформации напряжения – примерно равен значению в первичной цепи, деленному на таковое для вторичной (оба значения – данные вольтметров);
по результатам замеров силы тока, мощности и напряжения первичной электроцепи можно высчитать коэффициент мощности: мощность делят на произведение двух других величин.

Рабочий процесс изготовления каркасов катушек

Катушка трансформатора.

При применении круглого сердечника его предварительно обматывают ленточной изоляцией и затем прямо начинают мотать на него провод, распределяя нужное количество витков по всему кольцу.

После того как закончена намотка первичной обмотки, ее закрывают 3-4 слоями лакоткани и затем сверху начинают накручивать витки вторичной ее части. При использовании обычных магнитопроводов каркас катушек делают так:

делается выкройка гильзы с отворотами на сторонах торцов;
из картона вырезают щечки;
свертывают тело катушки по намеченным линиям в небольшую коробочку и заклеивают;
надевают на гильзу верхние части (щечки) и, отогнув отвороты, приклеивают.

После этого ленточной изоляцией закрывают провод, предварительно выведя наружу концы обмоток.

Принцип устройства

Рассматривая, как работает трансформатор повышающий напряжение, нужно вникнуть в основные принципы действия конструкции. Основой работы трансформатора является механизм электромагнитной индукции. Металлический сердечник находится в изоляционной среде. В схему включено две катушки. Количество обмоток неодинаковое. Повысить показатель способны катушки, в первом контуре которых больше витков, чем во втором.

Напряжение переменного типа поступает на первый контур. Например, это ток в сети 110 (100) В. Появляется магнитное поле. Его сила увеличивается при правильном соотношении обмоток в сердечнике. Когда электричество проходит по второй обмотке в повышающем трансформаторе появляется ток с определенным показателем. Например, обеспечивается показатель характеристики сети 220 В.

При этом частота остается прежней. Для поступления постоянного тока в линию электроснабжения в цепь монтируется преобразователь. Этот прибор может быть в оборудовании повышающего типа. Прибор способен работать не только для изменения напряжения, но и частоты. Определенное оборудование питается постоянным током.

Откуда он появился

В начале XIX века ученые изучали свойства магнитного поля. И экспериментально было показано, что переменное магнитное поле способно создавать ток: его фиксировали приборами на проводнике. При этом долгое время никто не измерял его величину.

К середине того же века были изучены свойства ферромагнетиков и параметры магнитного поля, появился даже прообраз трансформатора — катушка Румкорфа. Наконец, в 1876 году русский ученый П. Н. Яблочков запатентовал первый в мире стержневой трансформатор.

Чуть позже в Англии стали производить первые трансформаторы с замкнутым сердечником, которые и стали прообразом почти всех современных устройств этого типа. Все дальнейшие работы велись в направлении усовершенствования, и основывались они на изучении эксплуатационных свойств этого устройства. Так, были введены сердечники из слоистого материала, масляное охлаждение. В СССР распространение трансформаторов шло вместе с электрификацией всей страны, с конца 20-х годов прошлого века.

Принцип работы повышающего трансформатора

Повышающий трансформатор работает по тому же принципу, что и обычный трансформатор. Повышающие трансформаторы потребляют более низкое напряжение и обеспечивают более высокое напряжение. Их работа основана на законах Фарадея и теории коэффициента поворота.

Внутри повышающего трансформатора ток течет из-за входного напряжения. Протекание тока индуцирует магнитный поток вокруг обмоток, и этот поток проходит через сердечник трансформатора.

Напряжение во вторичных обмотках индуцируется вторичной обмоткой.

Следующий принцип работы — коэффициент поворота. Передаточное число выражается как отношение числа витков первичной обмотки к коэффициенту витков вторичной обмотки. Он также описывается как отношение входного напряжения к выходному напряжению.

Коэффициент оборотов = Nпервичный/Nвторичный =Vпервичный/Vвторичный ———————- (i)

Или, Vsecondary = Vprimary * (Nsecondary / Nprimary) ——————— (ii)

Здесь Nprimary = количество витков первичной обмотки.

Nsecondary = Количество витков вторичной обмотки

Vprimary = напряжение первичной стороны

Vsecondary = Напряжение вторичной стороны

Используя отмеченное уравнение (ii), мы пытаемся вычислить вторичное напряжение. Понятно, что входное напряжение постоянно. Теперь, изменив коэффициент трансформации, мы можем получить желаемое выходное напряжение. Повышающий трансформатор используется для создания более высокого напряжения на выходе. Вот почему соотношение (Nsecondary / Nprimary) установлено больше 1.

Теперь из уравнений мы можем заметить, что вторичный N будет больше в отличие от понижающего трансформатора. Поэтому повышающий трансформатор имеет большее количество витков во вторичных обмотках.

Узнайте, как работает трансформатор. Щелкните здесь для навигации!

Функции и работа трансформаторов

В электронике трансформаторы являются незаменимыми устройствами. Однако, для их наиболее эффективной работы, необходимо хорошо представлять себе, что понижает или повышает трансформатор. В зависимости от потребностей, они повышают или, наоборот, понижают величину потенциала в цепочках с переменным током.

С появлением отличающихся трансформаторных устройств стала возможной доставка электричества на значительные дистанции. Заметно снижаются потери на проводах ЛЭП, когда переменное напряжение повышается, а ток – понижается. Это происходит на всей протяженности проводников, соединяющих электростанцию с подключенными потребителями. На каждом конце таких линий напряжения снижаются до безопасного уровня, облегчая работу используемого оборудования.

Какой трансформатор называют повышающим, а какой понижающим, и какая между ними разница

Если отвечать коротко, то прибор выдающий более высокий потенциал, в сравнении со входом, считается повышающим. Если же происходит обратный процесс, и потенциал на выходе меньше, чем на входе, такое устройство будет понижающим. В первом случае вторичная обмотка обладает большим количеством витков, чем на первичная, а во втором, наоборот, в работе применяется вторичная обмотка с меньшим количеством витков. Этим они кардинально отличаются друг от друга.

Можно ли понижающий трансформатор использовать как повышающий

Да, можно. Поскольку для перемены функций достаточно изменить схему соединения обмоток с источником потенциала и нагрузкой. Соответственно, изменится и функциональность понижающего трансформатора.

На практике, с целью повышения эффективности устройства, индуктивность всех обмоток рассчитывается для точных рабочих значений тока и напряжения. Эти показатели должны обязательно сохраняться в исходном состоянии, когда повышающий и понижающий трансформатор изменяют свои функции на противоположные.

Как определить принадлежность той или иной обмотки

Конструктивно, трансформаторы выполнены по такому принципу, что невозможно сразу определить их различия, то есть, какие провода называется и фактически являются первичной, а которые из них – вторичной обмоткой. Поэтому, чтобы не запутаться, применяется маркировка. Для высоковольтной обмотки предусмотрен символ «Н», в понижающих устройствах она служит первичной, а в повышающих – вторичной обмоткой. Обмотка с низким вольтажом маркируется символом «Х».

Для того чтобы понять особенности, отличие и принцип действия каждого из этих устройств, их следует рассмотреть более подробно.

Звонковый трансформатор — параметры и применение

Звонковые трансформаторы преследуют одну цель — снизить напряжение сети до уровня, подходящего для дома или конкретного устройства. Это делается для того, чтобы колокол можно было разместить снаружи, например, на заборе, где из-за высокой влажности или возможности разбрызгивания увеличивается риск поражения электрическим током. При низких напряжениях это не опасно.

Параметры колокольных трансформаторов особо не меняются, но выбор часто сильно ограничен техническими проблемами.

Выходное напряжение и выходной ток. Их уровень определяется путем проверки требований к звонкам. В настоящее время относительно редко используются колокольные трансформаторы с напряжением более 8 В. 12 В — это уровень, необходимый для больших, сложных дверных звонков или домофонов. В обоих случаях это абсолютно безопасное напряжение. Многие колокольные трансформаторы имеют несколько выводов, комбинации которых позволяют получать различные выходные напряжения (например, 4, 8 или 12 В);
Способ монтажа. Во многих старых электропроводках все еще установлено несколько или несколько десятков трансформаторов. В техническом плане они обычно эффективны, хотя эффективность, уровень безопасности и эстетика оставляют желать лучшего. Эти трансформаторы устаналивались непосредственно на стене, но сегодня это решение практически не используют. В настоящее время застройщики предпочитают устанавливать трансформаторы для шины Т-35. Трансформатор на DIN-рейке может быть установлен без дополнительных отверстий в конструкции и является более универсальным;
Безопасность. В этом отношении различия невелики, поскольку стандартом является защита от перегрева и перегрузки, но в каждом случае стоит обратить внимание на предложение отдельных производителей.

Понижающие трансформаторы

Для отдельных приборов, используемых в быту, напряжение в 220В является излишним – для их подключения рекомендуется использовать понижающие трансформаторы (220 на 15 вольт или 220 на 10 вольт).

К преимуществам использования данных мини-трансформаторов для дома можно отнести:

защита от поражения электрическим током и возникновения возгорания (особенно актуально в банях, ванных комнатах и прочих помещения, обладающих повышенной влажностью);
экономия потребления электроэнергии (низковольтные осветительные приборы потребляют в разы меньше энергии, чем обычные);
продление срока службы приборов.

Зарядные устройства для телефонов, ноутбуков и прочих гаджетов уже имеют встроенные трансформаторы, а вот при монтаже низковольтного освещения с использованием светодиодных и галогенных ламп, требуется самостоятельная установка устройств для понижения напряжения.

Достоинства и недостатки сердечников

Наборные чаще применяются для устройства магнитопроводов с произвольным сечением, ограничивающимся только шириной пластин. Лучшие параметры имеют устройства трансформации напряжения с квадратным сечением. Недостатком такого типа сердечника считается необходимость плотного стягивания пластин, малый коэффициент заполнения пространства катушки, а также повышенное рассеивание магнитного поля устройства.
Витые сердечники намного проще наборных в сборке. Весь сердечник Ш-образного типа состоит из четырёх частей, а П-образный тип имеет только две части в своей конструкции. Технические характеристики такого трансформатора гораздо лучше, нежели чем наборного. К недостаткам можно отнести необходимость минимального зазора между частями. При физическом воздействии пластины частей могут отслаиваться, и, в дальнейшем очень трудно добиться плотного их прилегания.
Тороидальные сердечники имеют форму кольца, которое свито из трансформаторной железной ленты. Такие сердечники имеют самые лучшие технические характеристики и практически полное исключение рассеивания магнитного поля. Недостатком считается сложность намотки, особенно проводов с большим сечением.

В трансформаторах Ш-образного типа все обмотки обычно делаются на центральном стержне. В П-образном устройстве вторичная обмотка может наматываться на один стержень, а первичная — на другой. Особенно часто, встречаются конструктивные решения, когда разделённые пополам обмотки наматываются на оба стержня, а после соединяются между собой последовательно. При этом существенно сокращается расход провода для трансформатора, и улучшаются технические характеристики прибора.

Другие виды

В соответствии с рабочими характеристиками представленное оборудование различается еще по нескольким признакам. По количеству контуров бывают однофазные (бытовые) и трехфазные (промышленные) конструкции.

В качестве охладительной системы применяются разные субстанции. Различают масляные и сухие разновидности. В первом случае оборудование стоит дешевле. Масло является пожароопасным веществом. При их использовании предусматривается качественная защита от аварии. Сухие агрегаты заполнены негорючим веществом. Они стоят дороже, но требования по их установке лояльные.

Циркуляция охладителя в системе может быть принудительным или естественным. Существуют конструкции, в которых эти методы комбинируются. Многообразие видов позволяет каждому подобрать оптимальный тип устройства.

Функционирование

Чтобы понять, что такое трансформаторы повышающие напряжение, нужно вникнуть в принцип работы. Оборудование изготавливается для электростанций, схемы конструкции которых относятся к проходной категории.

Повышающий трансформатор на электростанциях используется для обеспечения населенных пунктов, прочих объектов током с определенными техническими показателями. Без преобразователя высокое напряжение по пути своего следования постепенно снижается. Конечный потребитель получал бы недостаточное количество электроэнергии. На конечной в цепи электростанции благодаря этой установке, принимают электричество соответствующего значения. Потребитель получает напряжение в сети до 220 В. Промышленные сети обеспечиваются до 380 В.

Схема, показывающая работу трансформатора в линии, включает в себя несколько элементов. Генератор на электростанции производит электричество 12 кВ. Оно поступает по проводам к повышающим подстанциям. Здесь устанавливается трансформаторный аппарат, призванный повышать показатель в линии до 400 кВ.

От подстанции электричество поступает в высоковольтную линию. Далее энергия попадает на понижающую подстанцию. Здесь она снижается до 12кВ.

Трансформаторами с обратным принципом действия ток направляется в низковольтную линию передач. В конце устанавливается еще один понижающий агрегат. От него электричество с показателем 220 В поступает в дома, квартиры и т. д.

Разновидности

К категории повышающих разновидностей техники относится ряд устройств, отличающихся конструкцией, назначением, техническими характеристиками:

Автотрансформатор. Обладает одной совмещенной обмоткой.
Силовой. Наиболее распространенная разновидность среди приборов, которые повышают показатель напряжения.
Антирезонансный. Обладает закрытой конструкцией. Из-за особого принципа функционирования имеют компактные габариты.
Заземляемый. Обмотки соединяются звездой или зигзагом.
Пик-трансформаторы. Отделяют постоянный и переменный ток.
Бытовые. Повышение характеристик электричества при функционировании трансформатора производится в небольшом диапазоне. Помогают устранить помехи в бытовой сети, защитить технику от перепадов, пониженного и повышенного электричества.

Представленные конструкции отличаются мощностью и техническими характеристиками.

Типы трансформаторов

Как и в любом техническом устройстве, повышающие трансформаторы могут быть самых различных видов, отличающихся между собой по показателям мощности, сфере использования и т.д.
Рассмотрим каждый тип данного устройства более подробно:

Автотрансформатор имеет в своем наличии только одну обмотку с парой концевых клемм. Как правило, это трансформаторы однофазного типа, в которых присутствуют первичные и вторичные катушки.
Трансформаторы тока обладают большим количеством обмоток, по сравнению с предыдущим типом. Кроме того, в конструкции подобных устройств используется магнитный сердечник, резисторы и датчики оптического типа, ответственные за регулировку частоты напряжения.
Агрегат силового типа представляет собой специальный прибор, передающий ток между контурами через процесс электромагнитной индукции.
Агрегат антирезонансного типа представляет собой литой прибор, которые обладает практически полностью закрытой структурой. В продаже имеются как трехфазные, так и однофазные устройства. Во многом, данные устройства схожи с силовыми агрегатами, но обладают более компактными габаритами.
Заземляемые устройства отличаются от других специальной структурой обмоток, которые соединяются между собой зигзагом или звездой.
Пик-трансформаторы используются для отделения постоянного и переменного тока. Данные устройства получили достаточно широкое распространение в компьютерных технологиях и средствах радиосвязи.
Домашние устройства разделительного типа применяются в качестве передатчика электричества от источника переменного тока к самому прибору. Бытовые устройства, обладающие мощностью 220 вольт, применяются в качестве защитной меры от воздействия электрического тока и предотвращения помех в работе различных устройствах.

Повышающие трансформаторы напряжения

Преобразование напряжения присутствует повсеместно в любой области нашей жизни и деятельности. Вырабатываемое на электростанции напряжение повышается до нескольких киловольт, чтобы быть переданным с наименьшими потерями через линии электропередач на многие тысячи километров. А потом оно снова понижается на трансформаторных подстанциях до привычных нам значений в 380/220 вольт.

Повышающие трансформаторы не применяются для стабилизации напряжения в тех случаях, когда его значение в сети постоянно изменяется. Для домашнего применения используют только стабилизаторы.

Рассмотрим принцип работы трансформатора напряжения подробнее, не погружаясь в излишние сложности.

Виды изделий

Сейчас мы опишем некоторую часть этих преобразователей и особенности их конструкции.

Силовой преобразователь

Это устройство, работающее в сетях и служащее для повышения или понижения напряжения в процессе электропередачи. В крупных энергосистемах напряжение, вырабатываемое электростанцией, сперва повышают до нескольких сотен вольт (а то и до мегавольта), чтобы уменьшить потери при передаче. Затем уже в регионах ставят понижающие трансформаторы, и таким образом в несколько приемов электроэнергия доходит до вашей квартиры. Последний трансформатор, который стоит перед вашим домом, понижает напряжение с 10 кВ до 220 В.

Поскольку линии передач у нас трехфазные, со сдвигом 120 градусов, то в вашей дворовой будке стоят три катушки, и напряжение между вторичными обмотками двух любых из них составляет 400 (по факту со включенными нагрузками — 380) вольт. А между любой из фаз и нейтралью — 220. Поэтому на двери подстанции и значится «10 кВ/400 В/220 В». Выпускаются такие изделия стержневого и броневого типов.

Также понижающий трансформатор стоит в ряде устройств бытовой техники, где 220 В преобразует в 12.

Измерительные трансформаторы

Их можно встретить на больших подстанциях и предприятиях энергоснабжения. Применяются они для измерения параметров высоковольтных сетей, поскольку измерительную аппаратуру при высоком напряжении подключить попросту невозможно. Принципиально они не отличаются от силовых, все дело в режиме работы и схеме подключения.

Для точности измерений такие трансформаторы включают в сеть таким образом, чтобы они оказывали как можно меньшее влияние на измеряемые показатели.

Поскольку эти устройства предназначены для замеров соответствующих параметров, к ним предъявляются определенные требования по классу точности. Измерения происходят в масштабе, и если отклонения во вторичной обмотке будут и невелики, то в первичной они будут выше во много раз — то есть их нужно умножить на коэффициент трансформации. Поэтому такие трансформаторы подлежат регулярным проверкам.

Импульсные варианты

Предназначены для преобразования напряжения и тока, имеющих импульсный (не синусоидальный) график изменения. Задача такого элемента в цепи заключается в том, чтобы передать импульс без искажения его формы, что довольно сложно, если вспомнить о паразитных индуктивностях и емкостях, а также о свойствах сердечника. Поэтому при расчете таких трансформаторов особое внимание уделяют именно последнему — он должен обладать хорошей индуктивностью и при этом не стать причиной «размазывания» сигнала.

Говоря об импульсных электротрансформаторах, нельзя не упомянуть о пик-трансформаторах, задача которых — преобразовать синусоидальный сигнал в импульсный. Чтобы этого достичь, пользуются двумя методами:

в первичную обмотку последовательно ставят большое сопротивление;
между обмотками ставят магнитный шунт.

И в том, и в другом случае упор делается на изменение характеристик магнитного потока, изменение которого и определяет форму сигнала во вторичной обмотке.

Сварочные устройства

Это — разновидность понижающего, и причиной конструктивных отличий этого преобразователя от остальных является режим его эксплуатации. Если простой трансформатор работает под нагрузкой, то сварочный — на коротком замыкании. Соответственно, он должен выдерживать высокие токи, которые протекают по его вторичной обмотке. Ток, конечно, стараются минимизировать, поставив обмотки подальше друг от друга, но сама суть процесса дуговой сварки тока требует. Поэтому сечение провода во вторичной обмотке делается большим, а кабели, которые сварщики за собой таскают, хорошо изолированы.

Автотрансформаторы

Это не классические преобразователи: в них нет разделения на первичную и вторичную обмотку в прямом смысле слова, они соединены друг с другом напрямую.

Изменение напряжения достигается путем изменения числа витков. Чаще всего у таких устройств есть третий вывод, а в некоторых случаях они имеют регулировку.

Автотрансформаторы нашли свое применение там, где большой коэффициент трансформации не нужен, например, в стабилизаторах. Они в определенных пределах позволяют подогнать напряжение под норматив, требуемый нагрузкой.

В настоящее время часто встречаются в лабораториях и, как ни странно, на железной дороге. Подобная схема обеспечивает бесперебойность питания на длинных дистанциях пути при минимуме потерь.

Это далеко не все разновидности этого преобразователя как по конструкции, так и по назначению. Писать о применении трансформатора можно долго: он занял свое прочное место в электроэнергетике и радиоэлектронике уже давно. А пока мы лучше разберемся с его устройством.

Какой трансформатор называют повышающим

Повышающий трансформатор это обычный трансформатор (см. назначение и принцип действия трансформатора) который повышает значение напряжения электрического тока. На первичной обмотке оно ниже, а на вторичной выше. Тем самым на выходе прибора напряжение выше и за счет определенного числа витков обмотки и сечения имеет нужное значение.

Принцип работы повышающего трансформатора заключается в величине К (коэффициент трансформации).

При К>1 трансформатор является понижающим, а при К повышающий трансформатор схема

Применение повышающих трансформаторов

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Повышающий тороидальный трансформатор

Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками.

Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток — преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями.

Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов.

Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности.

Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.

Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам:

во-первых, экономия материалов на производстве,
во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест,
в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.

Охлаждение обмоток — еще один важный фактор.

Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой.

Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.

Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора.

Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.

При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.

Для чего около электростанций устанавливают повышающий напряжение трансформатор?

Любой проводник имеет свое сопротивление и поэтому в ЛЭП неизбежно возникают тепловые потери на нагрев проводника. Величина нагрева пропорциональна квадрату тока в цепи, по этому повышая напряжение до сотен киловольт, мы, согласно закону Ома понижаем ток, а значит и снижает тепловые потери и размер проводников ЛЭП, экономия материалов и стоимости.

См. Принцип работы трансформаторов в передаче электрической энергии на расстоянии

Видео: Повышающий трансформатор

Советы по выбору

Перед приобретением стабилизатора напряжения необходимо определиться с тем, нужен он или нет, однако для профилактики его все же стоит устанавливать, поскольку напряжение в электрических сетях нередко различается.

При выборе мини-трансформатора учитываются следующие характеристики:

Число фаз.
Выходная мощность.
Масса прибора.
Габариты трансформатора.
Эксплуатационный срок.
Рабочий диапазон напряжения.
Скорость реакции на скачки напряжения.

Обязательно уточняется нагрузка конкретных приборов. Однофазовые трансформаторы приобретаются для бытовых приборов небольшой мощности, трехфазовые стабилизаторы — для большого количества приборов с необходимостью в распределении нагрузки.

Одним из самых популярных и востребованных трансформаторов считается «Ресанта АСН» — однофазовый цифровой стабилизатор, обладающий доступной ценой в 2600 рублей. Такой трансформатор крепится на стену.

Более дорогой и надежной моделью является стабилизатор «Штиль». Его примерная стоимость составляет 4000 рублей. Стабилизатор «Штиль» оптимально подходит для защиты электронной техники и бытовых приборов при переменном напряжении.

Технологическое присоединение к электрическим сетям

Калькулятор необходимой мощности — примерный расчет потребности в электрической мощности для подачи заявки на технологическое присоединение;
Калькулятор стоимости — примерный расчет стоимости технологического присоединения к электрическим сетям в зависимости от типа присоединения (существующее или новое);
Этапы присоединения — подробное описание основных этапов, необходимых для осуществления технологического присоединения к электрическим сетям;
Ответы ОАО «Ленэнерго» на часто задаваемые вопросы по технологическому присоединению дополнительной мощности или новой мощности и заключению договора энергоснабжения.