На каком токе работает трансформатор: Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

• Для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500 кВ). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП.
• В контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000 В.
• В сетях до 1000 В для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги и прочее.
• Для электросетей до 500 В, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов.
• В качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.

Поток электронов идет строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключите два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечет.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – то есть если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели электротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В; для строительной техники, например, экскаваторов, бульдозеров используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24 В. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7 В.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой (-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку). 

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц) означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном.

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза».

Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220 В.

Переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

• Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
• Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
• Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.

Поток электронов постоянно колеблется с определенной частой (в 50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию).

Поток электронов двигается как угодно, отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность.

 

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства –трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000 В городских сетей до 220 В домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

ОСО трансформаторы силовые сухие понижающие (ЭТЗ)	ОСОВ трансформаторы силовые сухие понижающие водозащищенные	ОСО трансформаторы силовые сухие понижающие

 

Как работает трансформатор тока

В процессе эксплуатации энергетических систем довольно часто решаются вопросы, связанные с необходимостью каких-либо установленных электрических величин в аналогичные величины с измененными значениями в определенной пропорции. Для этого необходимо знать, как работает трансформатор тока, действие которого основано на законе электромагнитной индукции, применяемого для электрических и магнитных полей. В процессе работы выполняется преобразование первичной величины вектора тока, протекающего в силовой цепи, во вторичный ток с пониженным значением. Во время такого преобразования соблюдается пропорциональность по модулю и точная передача угла.

В каком режиме работает трансформатор тока

Работа трансформатора может осуществляться в нескольких режимах. Одним из них является режим холостого хода, при котором вторичная обмотка находится в разомкнутом состоянии. Потребление тока первичной цепью самое минимальное, поэтому он называется током холостого хода. Магнитное поле холостого хода образуется вокруг первичной обмотки. Данный режим считается абсолютно безвредным для трансформатора.

Основным является режим нагрузки, в который трансформатор переходит из режима холостого хода. Во вторичной обмотке начинается течение тока, создающего магнитный поток, направленный против магнитного поля в первичной обмотке. В первый момент значение этого магнитного потока уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции в первичной обмотке.

Поскольку внешнее напряжение, приложенное к генератору, не изменяется, это приводит к нарушению электрического равновесия между приложенным напряжением и ЭДС самоиндукции, а ток в первичной обмотке увеличивается. Соответственно увеличивается и магнитный поток, а также электродвижущая сила самоиндукции. Однако значение тока в первичной обмотке будет выше, чем в режиме холостого хода. Таким образом, сумма магнитных потоков первичной и вторичной обмоток в режиме нагрузки, будет равна магнитному потоку первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.

В режиме нагрузки, когда появляется вторичный ток, происходит возрастание первичного тока. Это приводит к падению напряжения во вторичной обмотке и его уменьшению. В случае снижения нагрузки, при которой вторичный ток уменьшается, наступает уменьшение и размагничивающего действия вторичной обмотки. Наблюдается рост магнитного потока в сердечнике и соответствующий рост самоиндукции ЭДС. Данный процесс, касающийся электрического равновесия, продолжается до тех пор, пока оно полностью не восстановится.

Одним из основных считается и режим короткого замыкания, при котором во вторичной цепи будет практически нулевое сопротивление. Ток во вторичной цепи достигает максимального значения, магнитное поле во вторичной обмотке также будет иметь наивысший показатель. Одновременно, магнитное поле в первичной обмотке уменьшается и становится минимальным. Следовательно, происходит и снижение индуктивного сопротивления в этой обмотке. В то же время возрастает ток, потребляемый первичной цепью. Данная ситуация приводит к возникновению режима короткого замыкания, опасного не только для самого трансформатора, но и для всей цепи. Защита от короткого замыкания обеспечивается путем установки предохранителей в первичной или вторичной цепи.

Особенности работы трансформатора тока в разных условиях:

• Режим работы приближается к короткому замыканию, поскольку сопротивление нагрузки, подключаемой совместно со вторичной обмоткой, имеет минимальное значение. Фактически, работа трансформатора тока происходит в режиме короткого замыкания.
• Трансформатор тока своим режимом работы существенно отличается от других трансформаторных устройств. При изменении нагрузки в обычном трансформаторе, значение магнитного потока в сердечнике не изменяется при условии постоянно приложенного напряжения.

В каком режиме работает измерительный трансформатор напряжения

Важнейшими элементами высоковольтных цепей являются измерительные трансформаторы напряжения. Данные устройства предназначены для понижения высокого напряжения, после чего пониженное напряжение может питать измерительные цепи, релейную защиту, автоматику и учет, а также другие элементы. Таким образом, трансформаторы напряжения позволяют измерять напряжение в высоковольтных сетях, от них поступает питание на катушки реле минимального напряжения, счетчики, ваттметры, фазометры, а также на аппаратуру, контролирующую состояние изоляции сети.

С помощью трансформатора осуществляется понижение высокого напряжения до стандартных значений. С их помощью происходит разделение измерительных цепей и релейной защиты с первичными цепями высокого напряжения. Подключение первичной обмотки производится к источнику входного напряжения сети, а вторичная обмотка соединяется параллельно с катушками реле и измерительных приборов. Работа трансформатора напряжения осуществляется в режиме, приближенном к холостому ходу. Это связано с высоким сопротивлением приборов, подключенных параллельно и низким током, потребляемым ими.

Для обеспечения нормальной работы вторичных цепей установка трансформаторов напряжения может выполняться не только на шинах подстанции, но и на каждой точке подключения. Перед началом электромонтажных работ необходимо осмотреть устройство, проверить целостность изоляции, исправность узлов и элементов. С целью дальнейшей безопасной эксплуатации трансформатора, его корпус и вторичная обмотка заземляется. В результате, создается защита от возможного перехода высокого напряжения во вторичные цепи в случае пробоя изоляции.

Что такое трансформатор тока? Классификация и типы

Энергосистемы — это больше, чем кажется на первый взгляд. На самом деле мы не можем видеть электричество, но мы можем видеть, как оно работает (или не работает). Так много элементов собираются вместе, как головоломка, чтобы сформировать электрическую энергию, одним из которых является трансформатор тока. Вот что вам нужно знать об этом жизненно важном элементе оборудования:

Понижающий ток на ТТ

Трансформатор тока — это устройство, используемое для выработки переменного тока во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в его первичной обмотке. Это в основном используется, когда ток или напряжение слишком высоки для прямого измерения. Затем индуцированный вторичный ток подходит для измерительных приборов или обработки в электронном оборудовании, которое обычно требует изоляции между первичной и вторичной цепями.

Это снижение токов высокого напряжения обеспечивает удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока, с помощью стандартного амперметра.

Электрический ТТ отличается от трансформатора напряжения или мощности тем, что он состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Что также отличает его от трансформатора напряжения, так это то, что первичный ток не зависит от вторичного тока нагрузки, а вместо этого управляется внешней нагрузкой. Коэффициент трансформации ТТ равен количеству вторичных витков. Это соотношение основано на том, что первичный проводник проходит один раз через окно трансформатора.

Классификация и типы

Трансформаторы тока можно разделить на две отдельные группы. Первый, измерительный трансформатор тока, используется вместе с измерительными приборами для величины тока, энергии и мощности. Другой, защитный трансформатор тока, используется вместе с защитным оборудованием, включая катушки отключения, реле и т. д.

Существует три основных типа трансформаторов тока:

1. вторичный) на магнитном стальном сердечнике с различными витками в зависимости от конструкции.
2. Тип стержня: , состоящий из стержня соответствующего размера и материала, используемого в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку.
3. Окно (тороидальное): не имеет первичной обмотки, но имеет отверстие в сердечнике, через которое проходит проводник, несущий первичный ток нагрузки.

Убедитесь, что на вашем объекте есть все необходимое оборудование, включая электрические трансформаторы, для безопасной и эффективной передачи, распределения и использования электроэнергии переменного тока.

Информация, содержащаяся в этой статье, предназначена только для общих информационных целей и основана на информации, доступной на дату первоначальной публикации. Не делается никаких заявлений о том, что информация или ссылки являются полными или актуальными. Эта статья не является заменой обзора действующих государственных постановлений, отраслевых стандартов или других стандартов, характерных для вашего бизнеса и/или деятельности, и не должна рассматриваться как юридическая консультация или мнение.

Читатели, у которых есть конкретные вопросы, должны обратиться к применимым стандартам или проконсультироваться с юристом.

Основы электроники: что нужно знать о трансформаторах

Трансформатор сочетает в себе два основных принципа магнетизма и индуктивности, размещая две катушки провода в непосредственной близости друг от друга. Вот принципы, которые использует трансформатор:

Когда источник переменного тока подключен к одной из катушек, эта катушка создает магнитное поле, которое расширяется и сжимается в соответствии с изменением напряжения переменного тока. Другими словами, когда напряжение на катушке увеличивается, катушка создает расширяющееся магнитное поле. Когда напряжение достигает своего пика и начинает уменьшаться, магнитное поле, создаваемое вокруг катушки, начинает разрушаться.

Вторая катушка расположена в пределах магнитного поля, создаваемого первой катушкой. Когда магнитное поле расширяется, оно индуцирует ток во второй катушке.

Напряжение на второй катушке увеличивается до тех пор, пока расширяется магнитное поле. Когда магнитное поле начинает разрушаться, напряжение на второй катушке начинает уменьшаться.

Таким образом, ток, индуцируемый во второй катушке, отражает ток, проходящий через первую катушку. При этом теряется небольшое количество энергии, но если трансформатор хорошо сконструирован, сила тока, индуцируемого во второй катушке, очень близка к силе тока, прошедшего через первую катушку.

Первая катушка в трансформаторе — та, которая подключена к переменному напряжению — называется первичной катушкой . Вторая катушка — та, в которой индуцируется переменное напряжение — называется вторичной катушкой . Все трансформаторы имеют как первичную, так и вторичную обмотку.

Трансформатор, в первичной обмотке которого больше витков, чем во вторичной обмотке, называется понижающим трансформатором

, поскольку он снижает напряжение, т. е. напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной обмотке. Точно так же трансформатор, у которого во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной, называется 9.0039 повышающий трансформатор потому что он увеличивает напряжение.

Хотя в повышающем трансформаторе напряжение увеличивается, ток пропорционально уменьшается. Например, если в первичной обмотке вдвое меньше витков, чем во вторичной, то напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, будет в два раза больше напряжения, приложенного к первичной обмотке, но ток, протекающий через вторичную обмотку, будет вдвое меньше тока. протекающий через первичную обмотку.

Аналогичным образом, при снижении напряжения в понижающем трансформаторе пропорционально увеличивается ток. Таким образом, если напряжение сократить вдвое, ток удвоится.

Запомните основную формулу расчета электроэнергии:

П = ВИ

Другими словами, мощность равна напряжению, умноженному на ток. Трансформатор передает мощность от первичной обмотки к вторичной обмотке. Поскольку мощность должна оставаться неизменной, при увеличении напряжения ток должен уменьшаться. Точно так же, если напряжение уменьшается, ток должен увеличиваться.

Трансформаторы являются основной причиной, по которой мы используем переменный ток вместо постоянного тока в больших системах распределения электроэнергии. Это потому, что, когда вы отправляете большое количество энергии на большое расстояние, гораздо эффективнее отправлять мощность в виде высокого напряжения и низкого тока.

Трансформаторы работают только с переменным током. Это потому, что это изменение магнитного поля, создаваемого первичной катушкой, которое индуцирует напряжение во вторичной катушке. Для создания изменяющегося магнитного поля напряжение, подаваемое на первичную катушку, должно постоянно изменяться. Поскольку постоянный ток представляет собой постоянное фиксированное напряжение, он создает фиксированное магнитное поле, которое не будет индуцировать напряжение во вторичной обмотке.