Трансформатор характеристики: Основные характеристики трансформаторов | Мощные трансформаторы | Архивы

Силовые трансформаторы: назначение и основные характеристики

Трансформаторы силовые предназначены для преобразования трехфазного переменного тока в сетях электроэнергии. Они имеют многогранный спектр применения на всевозможных производствах, в общественных сооружениях и зданиях, используются для повышения уровня безопасности и снижения вероятности взрыва или возгорания. Применяются и в тех местах, где предоставляются высокие требования к экологической чистоте. Также одним из главных областей применения – это объекты АЭС, с классом безопасности 3 ил 4.

Предназначение трансформаторов

Главной задачей трансформатора является повысить безопасность использования электроприборов путем снижения напряжения в сети. Контроль уровня напряжения позволяет без риска перегорания использовать электрооборудование. Благодаря этому можно спокойно выполнять работы по строительству, где возникают постоянные перепады напряжения из-за специфики работы.

Основные показатели и характеристики

Далее приведем список основных показателей, которые характеризуют данное оборудование:

• коэффициент трансформации,
• потери короткого замыкания,
• напряжение короткого замыкания,
• потери холостого хода,
• суммарные потери,
• ток холостого хода,
• полная масса.

Важной характеристикой является и номинальные напряжения обмоток, которые представляют собой напряжения первичной и вторичной обмоток.

Трансформаторы силовые применяются в различных условиях любой сложности. Устойчивы к повышенной влажности, стабильно работают при загрязненности. Оборудование характеризуется относительно малым уровнем шума, позволяя комфортно работать с ним. Агрегат наделен стойкостью к перегрузкам, что позволит эксплуатировать трансформатор при граничных нагрузках, сохраняя пожаробезопасность.

Отличительная черта трансформаторов – это возможность использования оборудования при холостом ходе. Такой режим работы позволяет сократить потребление тока. Стоит обратить внимание, что трансформаторы уязвимы к различного рода вибрациям, тряске и ударам. Поэтому устанавливать их стоит на устойчивую поверхность без каких-либо колебаний. Также поддаются воздействию химической агрессивной среды. Данное оборудование подходит для работы в закрытых помещениях или же на открытом воздухе.

Трансформатор

Нередко один и тот же источник переменного тока должен питать приборы, рассчитанные на разные напряжения.

Трансформатором называется электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы делятся по назначению: силовые, специальные, измерительные и радиотехнические. К силовым относятся трансформаторы, преобразующие электрическую энергию для потребителей (35/6, 110/6, 6/0,4 кВ и т.д.), к специальным — сварочные и выпрямительные, к измерительным — трансформаторы тока и напряжения, служащие для подключения электроизмерительных приборов, к радиотехническим — маломощные трансформаторы и трансформаторы, работающие на повышенной частоте. Кроме этого, они делятся по роду тока на однофазные и трехфазные и по способу охлаждения — на масляные, сухие и с твердым наполнителем.

Трансформатор состоит из двух основных частей — магнитопровода и обмоток. Магнитопровод набирается из тонких листов электротехнической стали с малой коэрцитивной силой, изолированных друг от друга. Часть магнитопровода, на котором располагается обмотка, называется стержнем, а часть, замыкающая стержни, ярмом. По своему устройству магнитопровод подразделяется на П-образный и Ш-образный.
Обмотка трансформатора наматывается изолированным проводом с дополнительной изоляцией между слоями. Обмотка трансформатора с большим числом витков называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а с меньшим — низшего напряжения (НН).

Работа трансформатора

Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере однофазного трансформатора, схематически представляющего собой магнитопровод с двумя обмотками W₁ и W₂.
При подключении первичной обмотки к источнику синусоидального напряжения
по обмотке течет ток , создающий намагничивающую силу под действием которой возникает магнитный поток .
По закону электромагнитной индукции во вторичной цепи индуцируется электродвижущая сила:

ЭДС отстает от магнитного потока на угол 90°, а

Действующее значение
где
f — частота сети;

Аналогичная ЭДС возникает и в первичной обмотке, так как магнитный поток пронизывает витки и первичной обмотки. Поэтому отношение Е1/Е2 будет определять коэффициент трансформации по напряжению: если К_тр>1, Е₁>Е₂ — трансформатор понижающий; К_тр<1, Е₁<Е₂ — повышающий; К_тр=1, Е₁=Е₂ — разделительный.
Из выше сказанного следует, что индуцированные э. д. с. пропорциональны числу витков в обмотках:

Режим работы трансформатора

В работе трансформатора можно выделить три режима: холостого хода, когда вторичная обмотка разомкнута, короткого замыкания, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, и рабочий режим под нагрузкой.
В режиме холостого хода I₂=0, U_2хх=Е₂, ток в первичной обмотке I₁₀=U₁/Z₁₀, сопротивление Z₁₀= R₁₀+jX₁₀. Ток I₁₀ составляет 3-10% номинального (рабочего) тока трансформатора I_1н.
Ввиду малости первичного тока потери мощности в первичной катушке составляют не более одного процента от номинальной мощности трансформатора и их можно принять равными нулю так же, как и во вторичной P₁₀ -> 0, Р₂=0. В режиме холостого хода потери мощности наблюдаются только в магнитопроводе и связаны с перемагничиванием и вихревыми токами, определяемыми магнитным материалом P₁₀= P_ст.
Если первичное напряжение не изменяется, то потери в стали постоянны и пропорциональны значению магнитной индукции В в степени угла магнитного запаздывания —. Значение угла составляет 5-10 электрических градусов.
В этом случае ; I₁₀R₁ и I₁₀X₁ <<E₁ тогда параметры холостого хода определяют параметры магнитной системы:

Векторная диаграмма в режиме холостого хода может быть построена на основании уравнения для первичной обмотки:

Режим короткого замыкания для трансформатора является аварийным, так как при U₂=0 и Z_н=0 ток в первичной обмотке будет в 15-20 раз больше тока номинального рабочего режима. Поэтому опыт короткого замыкания производят только с целью определения параметров первичной и вторичной обмоток при U_1к <<U_1н. Опыт производят при условии I_2к =I_2н тогда I_1к =I_1н и U_1к <<U_1н. Напряжение короткого замыкания для первичной обмотки задается в паспортных данных трансформатора в процентах от номинального напряжения U_1к=(U_1к U_1н)100% и составляет примерно 5% для трансформаторов с масляным охлаждением и 2-2,5 % для трансформаторов с воздушным охлаждением.
Так как напряжение короткого замыкания в первичной обмотке во много раз меньше номинального, то
и
Потери в стали будут стремиться к нулю.
Мощность при коротком замыкании рассеивается только в обмотках трансформатора и идет на нагрев меди в них т. е. мощность потерь на джоулеву теплоту в обмотках,

Общее сопротивление короткого замыкания Z_{к. з.} определится из отношения U_1к=I_1нR_к.з.=P_к.з./I_1н;


Векторная диаграмма трансформатора в режиме короткого замыкания имеет вид в соответствии с уравнением:

Для составления схемы замещения и удобства расчета рабочих режимов используют метод приведения параметров вторичной обмотки трансформатора к первичной. Тогда W₁=W’₂, где W’₂ — число витков обмотки приведенного трансформатора; W’₂= K_трW₂; Е’₂=Е₂К_тр; U’₂=U₂К_тр.
Условием приведения является постоянство энергетических характеристик (мощности и потерь) S₂=S’₂и Р_м2=Р’_м2. Тогда I’₂=I₂(1/К_тр);

.
При замыкании вторичной обмотки на активную нагрузку в этой обмотке возникнет ток; обозначим I₂ его действующее значение; напряжение на зажимах обмотки станет равным U₂, а сдвиг фаз — cosφ. По закону Ленца ток во вторичной обмотке противодействует изменению магнитного потока в сердечнике. В результате этого индуктивное сопротивление первичной обмотки уменьшится, а ток в первичной обмотке будет возрастать до тех пор, пока не восстановится начальное значение магнитного потока. Действующее значение тока в первичной обмотке нагруженного трансформатора больше тока холостого хода: I₁>I_хх
По закону сохранения энергии

P₂—мощность, потребляемая со вторичной обмотки;
P₁-мощность, потребляемая из сети первичной обмоткой.

Для расчетов режимов работы трансформатора используют Т-образную (рис. а) и Г-образную (рис. б) схемы замещения.

Уравнения цепи для Т-схемы имеют вид:

Схемы замещения трансформатора

Рабочие свойства трансформатора в нагрузочном режиме характеризуются зависимостями вторичного напряжения U₂ от тока во вторичной обмотке I₂ и КПД от коэффициента загрузки β.
Зависимость напряжения от тока называется нагрузочной или внешней характеристикой. Кривая 1 соответствует режиму емкостной нагрузки, cosφ < 1, кривая 2 — активной нагрузке, cosφ=0, кривая 3 -индуктивной нагрузке, cosφ < 1. Максимальный коэффициент полезного действия трансформатора составляет 0,98 и находится из соотношения полезной мощности на нагрузке к мощности, потребляемой из сети (смотри выше):

где β=I₂/I_2н — коэффициент загрузки трансформатора; S -полная мощность трансформатора.
Из рабочих характеристик трансформатора видно, что потери в стали Р_ст не зависят от нагрузки и являются постоянными. Потери в меди Р_м обмоток растут и изменяются по нелинейному закону. Коэффициент полезного действия имеет максимальное значение при равенстве указанных потерь и коэффициенте загрузки, равном 0,6.
На практике часто применяют автотрансформатор, у которого часть обмотки принадлежит одновременно двум цепям: первичной и вторичной. Он предназначен для плавного изменения вторичного напряжения.

50 Гц трансформаторы или почти 15 кг железа в одной статье. Технический обзор трансформаторов. Трансформаторы

Так уж получается, что даже повсеместный приход в нашу жизнь импульсных блоков питания, о которых я много рассказывал вам в разных обзорах, так и не смог вывести полностью из нашей жизни обычные трансформаторы. Они применяются там, где импульсный Бп не подходит из-за своих «особенностей», особенно в линейных блоках питания, аудиотехнике и многих применениях где нежелательны помехи. Собственно о таких трансформаторах и пойдет сегодня речь.

Не так давно я искал на ОЛХ обычный трансформатор, и несколько раз натыкался на трансформаторы для (не — от, а именно для) аудиотехники, причем трансформаторы новые, явно нигде не применялись и часто предназначены для техники Sven.

А так как информации по ним «кот наплакал», то было решено сделать небольшой экскурс, по тому, что предлагает «рынок», т.е. описать некоторые 50 Гц трансформаторы которые можно купить на ОЛХ или Авито.

Заказал разных трансформаторов, много, посылку нести было очень тяжело так как небольшая на вид коробочка весила почти 11кг.
Продавец все аккуратно замотал, но почта все таки смогла сломать у одного трансформатора пластмассовый держатель предохранителя, больше повреждений не было.

Большая часть трансформаторов показана на данном фото, но на самом деле в обзоре их будет чуть больше. Хотя наверное называть данную статью обзором не совсем корректно, так как его структура будет больше напоминать некий справочный листок, отчасти из-за специфики, отчасти чтобы не раздувать объем.

Все трансформаторы будут идти в порядке увеличения веса и соответственно мощности, так как у 50 Гц трансформаторов это обычно связанные величины.
Также я постарался сделать все описания единообразными, для удобства сравнения и восприятия, кроме того в некоторых описаниях буду иногда давать типичные варианты применения.

И начну я с самого мелкого трансформатора, но нет, это трансформатор с Таобао, даже два. Шли они в комплекте к индикаторам уровня с ВЛИ и в итоге вместе с доставкой обошлись мне весьма дорого, но раз уж попали, пускай будут.

EL41X26
Заявлено 8 Ватт и одна выходная обмотка с отводом. Клемник очень странный, выведено 4 провода, но к трансформатору идет 3, скорее всего клемник неродной.

1. Вес 273 грамма, соответственно два трансформатора весят почти 550 грамм, при ценах на доставку с таобао вышли они мне дороже чем если бы я купил их в оффлайне, не думал что продавец их дает в комплекте при такой низкой цене за товар.

Габариты —
2. Высота
3, 4. Ширина трансформатора и ширина по крепежным элементам.
5, 6. Толщина трансформатора и размер по каркасу обмотки.

Далее фото веса и размеров будут идти в том же порядке.

Все собрано очень простенько, внутри виднеется обмотка, насчет термопредохранителя сложно сказать, но похоже что все таки он есть.

Почти все тесты выходного напряжения проходили в ходе одной большой проверки, но в принципе напряжение у меня дома держится довольно стабильно около 230 Вольт, соответственно если входное напряжение другое, то выходное изменится пропорционально.

1. Довольно важный параметр, ток холостого хода, чем он меньше, тем лучше в плане нагрева, расхода энергии, а для аудиотехники иногда и в плане качества работы.

2. Первая часть обмотки, заявлено 4.5 Вольта, реально без нагрузки почти 6.7
3. Вторая часть обмотки, 25 Вольт
4. Полное напряжение, 32 Вольта, при этом заявлялось 30 Вольт, если я правильно понял данные на наклейке.

Вспомогательные данные, индуктивность обмоток и сопротивление, но на всякий случай в скобках я буду данные о сопротивлении дублировать данными измерения на постоянном токе. Кроме того почти все фото здесь соответствуют фотографии выше, т.е. например если третье фото это обмотка 25 Вольт, то здесь на третьем фото будет измерение той же самой обмотки.

1. Первичная
2. Первая половина вторичной
3. Вторая половина вторичной
4. Вторичная обмотка полностью

Вы спросите, а зачем вообще данные об индуктивности? Да просто на всякий случай, вдруг попадется дефектный трансформатор с межвитковым КЗ, по сопротивлению такое часто почти не определить, а вот индуктивность от такого меняется очень сильно и можно проще выявить дефект.

Дальше идут трансформаторы с ОЛХ.

EL48-C2405
Мелкий, маломощный трансформатор, который даже уже успел принять участие в одном из обзоров, платы защиты для акустических систем.

Заявлено две обмотки по 12 Вольт 0.5 Ампера, т.е. мощность порядка 12 Ватт, но он и немного больше предыдущего.
По входу просто провода, по выходу трехконтактный разъем, центральный отвод обмотки подключен по центру разъема.

Вес, высота, ширина, толщина. Что интересно, это единственный трансформатор в данной статье у которого каркас обмоток установлен не горизонтально, а вертикально.

Провода первичной обмотки заделаны нормально, внутри виднеется термопредохранитель. Кстати, практически у всех импортных трансформаторов, даже китайских, который мне попадали в руки, внутри стоял термопредохранитель, при этом у отечественных все с точностью до наоборот, не помню ни одного такого. Связано это скорее всего с более высоким током холостого хода и более высокой рабочей температурой импортных (в основном китайских) трансформаторов, но об этом ближе к концу обзора.

Провода вторичной обмотки заделаны хуже, но держатся крепко 🙂

1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Общее напряжение вторичной обмотки
3, 4. Напряжения полуобмоток.

1. Первичная обмотка
2. Вторичная полностью
3, 4. Полуобмотки

Следующий трансформатор, при этом как и предыдущий, произведен фирмой CQC, мне это ничего не говорит, но сегодня это не последний трансформатор от данной фирмы.
TL-48-C2410 — ссылка

Здесь также одна выходная обмотка с отводом от середины, полуобмотки также на 12 Вольт, но ток уже до 1 Ампера, т.е. мощность до 24 Ватта.
Никаких разъемов нет, из трансформатора выходят просто провода, зато есть предохранитель, что бывает иногда очень удобно.

Вес здесь уже больше чем пол кило, даже в таком относительно малом габарите.

Пластик каркаса непрозрачный, да и отверстий чтобы посмотреть диаметр провода, нет. Но в общем все выглядит аккуратно.

1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Общее напряжение вторичной обмотки
3, 4. Напряжения полуобмоток.

1. Первичная обмотка
2. Вторичная полностью
3, 4. Полуобмотки

И опять трансформатор от фирмы CQC, очень похож на предыдущий, но немного больше размерами.
Модель — 33085700280 — ссылка

Все как у предыдущего, разъемов нет, только провода, также на одном из входных проводов повесили предохранитель, даже также одна обмотка на 24 Вольта с отводом от середины, но ток 1.2 Ампера, соответственно мощность 28.8 Ватта.

Ради интереса прикинул соотношение веса к мощности, у предыдущего было 548гр и 24 Ватта, здесь 675гр и 28.8 Ватта, разница в весе 23%, а в мощности всего 20%, т.е. он не на столько мощнее, насколько тяжелее, как по мне, это даже лучше.

Здесь уже видны провода обмоток, на вид диаметр проводов вторичной обмотки около 0.5мм.

А вот ток холостого хода у него почти в полтора раза выше чем у предыдущего, хотя мощность почти одинакова, это уже хуже.
1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Общее напряжение вторичной обмотки
3, 4. Напряжения полуобмоток.

1. Первичная обмотка
2. Вторичная полностью
3, 4. Полуобмотки

Трансформатор с лаконичным названием модели — AF-11, производитель неизвестен — ссылка

Непривычное напряжение вторичной обмотки в 2х13 Вольт, ток до 2 Ампер, мощность 52 Ватта.
Первичная обмотка подключается просто проводами, на проводах от вторичных поставили разъемчик, но как по мне, то он слабоват для тока в 2 Ампера.

Здесь вес уже более существенный, почти килограмм, если провести аналогию с соотношением веса/мощности на примере этого трансформатора и модели на 24 Ватта и весом в 548 грамм, то получается что данный трансформатор легче.

Диаметр провода вторичной обмотки немного больше чем у предыдущего трансформатора с током 2 Ампера.

1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Общее напряжение вторичной обмотки
3, 4. Напряжения полуобмоток.

1. Первичная обмотка
2. Вторичная полностью
3, 4. Полуобмотки

Более сложный трансформатор, модель TR-A60, данный трансформатор устанавливается в активных колонках Sven L5-30r

Никаких данных о выходном напряжении нет, но все провода оконцованы разъемами, правда входные провода очень уж короткие, трансформатор делался явно под конкретное издение.

Вес чуть больше килограмма, потому исходя из соотношения веса/мощности у предыдущих трансформаторов, а также числа 60 в названии модели предположу что выходная мощность у него порядка 60 Ватт.

Выходных обмоток здесь три, причем одна с отводом от середины, а вторая с тремя отводами, средним и парой дополнительных.

1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2, 3. Первая выходная обмотка классическая, судя по напряжению предположу что она рассчитывалась на 2х10 Вольт под нагрузкой, ток скорее всего около 0.5 А.
4, 5. На зеленые провода второй обмотки выведены отводы второй вторичной обмотки, напряжение относительно общего провода 10-11 Вольт, общее — 20-22 Вольта.
6. Подключением между разными отводами можно получить промежуточные напряжения, например 3 Вольта.
7, 8. Желтыми проводами выведены концы второй обмотки, напряжение относительно общего провода 14.7 (около 13 под нагрузкой) и соответственно 29 (26) общее.
9. Подключение между зеленым и желтым проводом.

Для лучшего понимания схема обмоток, если обмотка с синими проводами рассчитана на ток 0.5 Ампера, то имеет мощность около 10 Ватт, тогда обмотка с желтыми и зелеными проводами скорее всего на ток 2 Ампера.

Индуктивность обмоток соответственно их напряжениям с предыдущего фото, промежуточные варианты не измерял.

И снова трансформатор от фирмы CQC, но уже заметно мощнее предыдущих, модель — MS-440, устанавливается в мультимедийных системах Sven MS-310, 311, 321.

Трансформатор имеет одну обмотку напряжением 22 Вольта с отводом от середины, ток 2.7 Ампера, мощность 59.4 Ватта.
Разъем есть только на выходных проводах.

В статье все трансформаторы идут по увеличению веса и с данным трансформатором была небольшая путаница так как его вес всего на 16 грамм больше чем у предыдущего. Вернее путаница была до того как я их взвесил, внешне они имеют почти идентичные размеры, соответственно мое предположение насчет мощности в 60 Ватт у предыдущего подтверждается.

Провод вторичной обмотки довольно толстый, но сами выходные провода почему-то тонкие.

1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Общее напряжение вторичной обмотки
3, 4. Напряжения полуобмоток.

1. Первичная обмотка
2. Вторичная полностью
3, 4. Полуобмотки

Здесь название модели трансформатора HT-435R говорит само за себя, так как он применяется в одноименной акустике — SVEN HT435R.

Данных о выходных напряжениях и токах нет, трансформатор имеет две обмотки, каждая с отводом от середины, при этом явно одна силовая, вторая вспомогательная.

Вес 1250 грамм, что говорит о мощности порядка 70-75 Ватт.

Провода обмоток не просматриваются, но интересно выглядит полупустой каркас первичной обмотки (последнее фото).

1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Общее напряжение силовой вторичной обмотки
3, 4. Напряжения полуобмоток.
5, 6. Напряжение вспомогательной обмотки, половинное и общее.

Получается что силовая обмотка имеет скорее всего напряжение под нагрузкой 12-13 Вольт (24-26 Общее), а вспомогательная 8-9 Вольт.
Если опять предположить что вспомогательная имеет ток 0.5 Ампера и мощность около 10 Ватт, то силовая рассчитана на ток 2.5-2.6 Ампера.

Дополнительные измерения соответственно фотографиям выше.

Этот трансформатор немного отличается внешне от всех показанных ранее, не знаю почему, но он мне напоминает трансформаторы и какой-то фирменной техники 80-х годов, возможно из-за темной наклейки, возможно из-за еще чего-то.
Модель BTR5-10(DM-9606), но на самом деле все гораздо проще, используется он в 5.1 системе SVEN BTR5-10.

Сетевые провода без разъемов, обмоток две, одна 11 Вольт 0.5 Ампера, вторая 2х14 Вольт 4 Ампера, расчетная мощность 117 Ватт.

Один из самых тяжелых трансформаторов из всего списка, 1628 грамм.

Провода немного вылезли из своих вырезов в каркасе, силовая обмотка еле видна, диаметр провода определить сложно.

Кстати, в отличие от предыдущих, здесь заявленное входное напряжение 230 Вольт, а не 220, как у предыдущих, потому выходные напряжения ближе к тем, что указаны на наклейке.
1. Ток первичной обмотки без нагрузки
2. Напряжение вспомогательной обмотки.
3. Напряжение одной из полуобмоток.
4. Общее напряжение силовой вторичной обмотки

Соответственно дополнительные параметры обмоток.

Вот я и дошел до трансформаторов, которые мне понравились больше всего, но думаю что вы разделите мое мнение после осмотра и измерений.
В данном случае это тороидальный трансформатор, а точнее два, так как я планирую сделать себе усилитель по схеме «двойное моно», часть модулей для которого я купил в прошлом году, а часть получил относительно недавно, теперь осталось купить корпус, ну и прочие разные мелочи.
Модель трансформаторов — TP-D105-AV106-5, предположительно применяется в одном из ресиверов Sven.

Обмоток здесь просто куча и все реально полезные.
1. Два варианта сетевого напряжения
2. Силовая обмотка 2х18 Вольт
3. Силовая обмотка 2х31 Вольт
4. Вспомогательная обмотка 9 Вольт
5. Вспомогательная обмотка 26 Вольт
6. Вспомогательная обмотка 2х1 Вольт.

Вторая и третья обмотки используются для питания оконечных усилителей и аналоговой части.
Третья скорее всего для какой нибудь релейной защиты и еще чего-то
Пятая и шестая явно для питания ВЛИ (Вакуумно люминесцентного индикатора).

Все вторичные обмотки выведены на два разъема, отчасти по их виду я и разделил обмотки на силовые и вспомогательные.

Весит трансформатор почти 2.5 кг, ориентировочная мощность порядка 180-200 Ватт, это подтверждают и некоторые комментарии на форумах. К сожалению точную модель ресивера определить не удалось.

Провода заделаны очень аккуратно, все абсолютно новое.

Так как обмоток много, то начертил схему и цветовую маркировку данного трансформатора.

Ток холостого хода и дополнительные параметры измерялись для обоих вариантов подключения первичной обмотки, 220 и 230 Вольт, входное напряжение было 228 Вольт.
Ток в 13-16мА для трансформатора такой мощности на мой взгляд это просто отлично.

Вторичные обмотки:
1, 2. Накальная обмотка индикатора, половина и полное напряжение.
3. Анодная обмотка индикатора.
4. Вспомогательная обмотка 9 Вольт.
5, 6. Высоковольтная силовая обмотка, половина и полное напряжение.
7, 8, 9. Низковольтная силовая обмотка, две полуобмотки и полное напряжение.

Индуктивность обмоток соответственно измерениям напряжения приведенным выше.

Тепловой режим трансформаторов без нагрузки.
Порядок теста соответствует тому же порядку в котором трансформаторы показаны выше.
Для начала взял первые пять, включил, посмотрел тепловизором, подождал часок, посмотрел еще раз. На втором термофото кажется что первый трансформатор не греется, это он просто «потерялся» на фоне остальных.

EL41X26
EL48-C2405
TL-48-C2410
33085700280
AF-11

Греются все, причем греются заметно и это без нагрузки. К сожалению это «особенность» подобных трансформаторов, производители экономят на проводе и материале магнитопровода. Помнится раньше, по времена повального распространения трансформаторов серий ТПП, ТН и пр. считалось что трансформатор без нагрузки должен быть холодным, а нормальная рабочая температура была около 60 градусов, сейчас у показанных выше трансформаторов рабочая температура считается нормальной уже ближе к 80 и даже 100 градусам. Отчасти это оправданно, так как вполне может применяться провод с более термостойкой изоляцией, но лично для меня подобные режимы не очень привычны.

Вторая пятерка трансформаторов и опять тот же порядок как показано выше.

TR-A60
MS-440
HT-435R
BTR5-10(DM-9606)
TP-D105-AV106-5

Здесь картина почти такая же как была выше, но вот последний трансформатор показал, как должен работать действительно качественный трансформатор, жаль подобные трансформаторы довольно дорогие, но как по мне, они того стоят.

Раз уж начал писать про трансформаторы, то решил сюда добавить еще пару моделей, которые я показывал ранее в двух обзорах доработок электронных нагрузок, это модели 109-01AF31-01 и 109-01L530-01 — ссылка, как видно, маркировка аккумуляторов очень похожа, собственно и трансформаторы имеют сходные характеристики.

Первый трансформатор имеет выходное напряжение 2х12 Вольт с током до 3.5 Ампера, а второй 2х15 Вольт с током 3 Ампера, мощность первого 84 Ватта, второго 90 Ватт, но думаю что на самом деле их мощность одинакова.

Вес аккумуляторов и их размеры также почти идентичны, именно потому я и предположил что мощность одинакова.

Слева трансформатор 12 Вольт 3.5 Ампера, справа 15 Вольт 3 Ампера, соответственно ток холостого хода, напряжение полуобмотки и полное.

Без нагрузки оба трансформатора имеют примерно одинаковую температуру.

В качестве итогов скажу коротко, по большому счету все трансформаторы кроме тороидального примерно одинаковы, даже температура трансформаторов похожа. преимуществом является то, что почти все экземпляры имеют обмотки с отводом от середины, а значит легко можно получить двухполярное питание для аудиоусилителей.
Впрочем применять их можно в небольших лабораторных блоках питания и использовать две обмотки с переключением, как я делал в обзоре линейного Бп с микроконтроллерным управлением.
Также трансформаторы небольшой мощности подойдут для питания электронной нагрузки с цифровым управлением, там это питание используется для корректной работы операционных усилителей.

А вот о тороидальном скажу отдельно. Трансформатор очень понравился, характеристики и выходные напряжения как раз для питания усилителей мощности, ну и плюс питание индикаторов уровня с ВЛИ. Но что радует, у меня их два, а значит реально сделать стерео усилитель с полным двойным моно.

На этом у меня все, надеюсь что информация полезна и возможно поможет подобрать трансформатор для замены в активной акустике или усилителе.

устройство, принцип работы, технические характеристики

Для преобразования электрических величин при передаче и потреблении используется различное трансформаторное оборудование. Среди большого разнообразия данного типа электрических машин существуют модели с различным типом изоляции, количества фаз и охлаждения. Отдельным видом трансформаторного оборудования является сухой трансформатор, который постепенно вытесняет маслонаполненные агрегаты.

Что такое сухой трансформатор?

Понятие сухого трансформатора подразумевает, что пространство между обмотками и корпусом не заполнено жидким диэлектриком. Идея сухих преобразователей появилась относительно давно, однако их практическая реализация всячески тормозилась из-за отсутствия подходящих технических средств.

Поэтому на начальных этапах их изготавливали для внутренней установки в сухих помещениях, маломощных приборов с закрытым корпусом, лабораторных образцов и т.д. Но с появлением технологий и материалов, которые позволили не накапливать влагу из окружающего пространства, их сфера применения расширилась и на открытую часть электроустановок высоковольтного напряжения.

Конструкция и принцип работы

Конструкция сухого трансформатора

Конструкция сухого агрегата практически не отличается от классического масляного трансформатора.

Среди элементов силовых трансформатором с воздушным охлаждением выделяют:

• Магнитопровод – является элементом передачи магнитодвижущей силы между обмотками. Чаще всего изготавливается из шихтованной, ленточной или пластинчатой стали. По конструкции сердечники трансформаторов сухого типа могут быть  стержневыми, кольцевидными или броневыми.

Рис. 2. Магнитопровод трансформатора

• Обмотки – представляют собой элемент для протекания электрического тока и формирования электромагнитного взаимодействия, последующей генерации ЭДС и МДС. Для изготовления обмоток применяются медные или алюминиевые проводники, круглого или прямоугольного сечения. Как и в силовых масляных трансформаторах, обмотки высокого напряжения размещаются на обмотках низкого, а в маломощных могут разноситься по полюсам сердечника.

Рис. 3. Обмотки сухого трансформатора

• Изоляция обмоток – применяется для электрического отделения токоведущих частей от заземленных, их защиты от воздействия окружающей среды. Литая изоляция производится электротехническим лаком, полиамидными и эпоксидными смолами, может покрываться полимерными составом, пропитанной тканью и прочими. В состав большинства материалов включаются антипирены – вещества, приводящие к самозатуханию при возгорании.
• Соединительные стяжки, болты, рамы, распорки и другие вспомогательные детали, обеспечивающие надежное закрепление и фиксацию всех частей. В каждой конкретной модели могут применятся все или только некоторые из вышеперечисленных.
• Защитный кожух или корпус – необходим для предотвращения приближения к токоведущим частям на недопустимое расстояние. Изготавливается специальный кожух из металла, а при работе заземляется.

Рис. 4. Сухой трансформатор в корпусе

• Изоляторы – необходимы для вывода концов обмоток высокого и низкого напряжения через корпус.

Принцип действия заключается в подаче напряжения на первичную обмотку сухого трансформатора, после чего по ней начинает протекать электроток. От направленного движения заряженных частиц возникает электромагнитный поток, наводящий во вторичной обмотке ЭДС. Которая и обеспечивает разность потенциалов во вторичной обмотке и возможность для протекания тока при подключении номинальной нагрузки.

Всего существует три типа обмоток в сухих агрегатах – открытые, монолитные и литые. Из-за применения монолитных и литых обмоток трансформаторы этой серии значительно хуже отводят тепло, поэтому в них используются проводники большего сечения. А в ходе работы отвод тепловой энергии может потребовать принудительной подачи воздуха или большего пространства в корпусе, наличия дополнительных вентиляционных каналов для отвода воздушных масс.

Рис. 5. Система вентиляции трансформатора

Технические параметры

Перед установкой сухого трансформатора важно точно определить его технические характеристики, которые предоставят базовую информацию о пригодности агрегата для работы в тех или иных условиях.

Среди наиболее важных параметров выделяют:

• Номинальная мощность – определяет объем перерабатываемой электроэнергии для сухого трансформатора.
• Номинальное напряжение – показывает значение уровня напряжения, которое может подаваться на каждую из обмоток высокого, среднего и низкого потенциала.
• Перегрузочный коэффициент – показывает, на какую величину рабочая нагрузка может превышать значение номинального тока.

Рис. 6. Перегрузочная способность

• Коэффициенты потерь холостого хода и короткого замыкания.
• Степень пыле- влагоустойчивости и климатического исполнения – определяет внешние условия, при которых допускается эксплуатировать агрегат и сохраняется прочность изоляции.
• Габаритные размеры и масса сухого трансформатора.

Область применения

Рис. 7. Практическое применение сухих трансформаторов

В виду повсеместного использования электрической энергии для всех производственных и технологических процессов сухие трансформаторы, как высоковольтные преобразователи имеют довольно широкое применение. Их используют для электроснабжения систем наземного электрифицированного транспорта,  тяговых и трансформаторных подстанций, питания производственных цехов. Кроме промышленного сектора сухие агрегаты используются в сельскохозяйственной отрасли, для торговых комплексов, курортных баз и поселков. В быту они применяются для электропитания многоквартирных домов, школ и дошкольных заведений.

Область применения слаботочных сухих трансформаторов малой мощности практически ничем не ограничена. Это всевозможные бытовые приборы, устройства и приспособления малой механизации, преобразователи и сварочное оборудование.

Преимущества и недостатки

В сравнении с широко применяемыми маслонаполненными электрическими машинами, сухие трансформаторы обладают рядом преимуществ:

• Не наносят вреда экологии местности в случае аварийной ситуации, в отличии от вытекающего трансформаторного масла.
• Более просты в обслуживании – нет нужды контролировать химический состав трансформаторного масла, температуру вспышки, производить слив для вскрытия крышки и т. д. Что существенно сокращает затраты собственника на текущее содержание сухого трансформатора.
• Обеспечивает высокую степень безопасности в аварийных ситуациях – отсутствует угроза возгорания масла, температурного расширения с последующим взрывом и т.д.
• Отличаются простотой конструкции, так как нет необходимости обеспечивать герметичность корпуса.
• Мощные модели обладают сравнительно меньшим весом из-за отсутствия жидкого диэлектрика.

Но, наряду с преимуществами сухие трансформаторы обладают и некоторыми недостатками. Во-первых, такое оборудование будет иметь сравнительно большие габариты, которые увеличиваются пропорционально увеличению мощности трансформатора. Это обуславливается необходимостью обеспечить достаточную ширину воздушного зазора для охлаждения. Во-вторых, из-за применения литой изоляции при низких температурах или их перепадах возможно механическое напряжение в диэлектрике, что может привести к его локальному разрушению в трансформаторе.

Использованная литература

• Лизунов С. Д., Лоханин А.К. «Силовые трансформаторы. Справочная книга» 2012
• А.В. Сапожников «Конструирование трансформаторов» 1959
• Васютинский С.Б. «Расчет и проектирование трансформаторов, расчет обмоток» 1976

Параметры трансформатора: характеристика, способы их определения

Трансформатор преобразует подаваемое напряжение в большее или меньшее значение без изменения мощности. Статическое электромагнитное устройство состоит из двух и более обмоток, размещенных на одном магнитопроводе. Подобрать требуемый электромагнитный аппарат не представит затруднений с помощью параметров трансформатора, указываемых в техническом описании на любое изделие.

Мощность

Основным параметром трансформаторов является мощность, обозначаемая буквой S. Она определяет массогабаритные показатели электромагнитного аппарата. От значения мощности зависит тип используемого магнитопровода, количество/диаметр витков в обмотках. Измеряется мощность в единицах В∙А (вольт-ампер). На практике для удобства используются кратные вольт-амперам величины кВА (10³∙ В∙А) и МВА (10⁶∙ В∙А).

Электромагнитная

Представляет собой мощность в   выходной катушке, передаваемой с витков входной электромагнитным способом. Она определяется умножением действующего значения ЭДС на величину тока, протекающего в нагрузке электромагнитного преобразователя: S_эм = E₂∙ I_2.

Полезная

Это произведение действующего напряжения во вторичной обмотке на значение нагрузочного тока. Рассчитывается по формуле: S_{2 =} U_2∙I₂.

Расчетная

Расчётная мощность – произведение величин I₁ и U₁   входной обмотки аппарата S₁ = U₁  I₁. Этот параметр определяет габариты изделия: число витков и сечение проводов.

Габаритная (типовая)

Параметр S _габ определяет реальное сечение сердечника. Так называют полусумму мощностей всех обмоток электромагнитного устройства: S _габ = 0,5∙(S₁+S₂ +S₃+ …).

Основные технические характеристики и способы определения параметров

Основные технические характеристики указываются в техдокументации на изделие. Они определяются расчетным путем или посредством замеров на специальном стенде при определенных режимах работы аппарата.

Первичное напряжение номинального значения

Так называют U_1н, которое требуется подать на входную катушку аппарата, чтобы в режиме холостого хода получить номинальное вторичное напряжение. Параметр U_1н указывается в техпаспорте изделия.

Вторичное номинальное напряжение

Это значение U_2н, которое устанавливается на выводах выходной обмотки при ненагруженном трансформаторе. На вход  прикладывается номинальная величина параметра. Значение параметра зависит от величины U_1н и коэффициента трансформации К_т. При  активно-емкостной нагрузке (φ₂< 0)  U_2н может оказаться больше U_1н.

Номинальный первичный ток

Это ток I_1н, протекающий во входной обмотке, при котором возможна продолжительная работа аппарата. Значение I_1н  указывается в техпаспорте на трансформатор.

Номинальный вторичный ток

Параметр также можно встретить в таблице паспортных данных трансформатора, он протекает по выходной катушке при продолжительной работе аппарата. Обозначается  I_2н.

Коэффициент трансформации

Соотношением номинального входного и выходного напряжений определяется коэффициент трансформации: К = U_1н/U_2н.

Номинальный коэффициент трансформации определяет соответствие количества витков во вторичной  и первичной катушке.

Номинальный коэффициент мощности (cos φ)

Сos φ (косинус фи) определяется отношением активной мощности трансформатора P к полной S: cos φ = P/S. Это величина, показывающая рациональность расходования электроэнергии с учетом реактивных потерь преобразователя.

Коэффициент полезного действия

КПД электромагнитного устройства представляет отношение активной мощности Р₂, отбираемой от аппарата, к подводимой P1: η = P2/P1. Величина КПД тем больше, чем выше cosφ₂ и коэффициент загрузки β= I₂/I_2н.

Характеристики, определяющие поведение электрической машины

Так называют совокупность параметров, определяющих поведение электрической машины при различных режимах работы. Таковыми являются: пусковой момент, режим короткого замыкания и холостого хода.

Напряжение при коротком замыкании

При измерениях значения закорачивают выводы, а на первичную катушку подается напряжение U_к.  Сила тока на ней не превышает номинала (I_к < I_1ном), а U_к составляет 5–12% от номинальной величины.

Напряжение при холостом ходе

Это значение ненагруженного (I₂=0) трансформатора при поданной номинальной величине U₁ на вход аппарата. При разомкнутой  нагрузке вторичная катушка оказывается обмоткой высшего (ВН) напряжения от взаимоиндукциии, а первичная становится обмоткой низшего (НН) значения. Подобное происходит по причине самоиндукции на ней, направленной против приложенного напряжения.

Ток холостого хода

Он относится к параметрам первичной обмотки и измеряется при  номинальном значении I_1н с ненагруженной вторичной катушкой.

Его величина обычно не превышает 5–10% от номинала I_1н.

Пусковой ток

Он протекает через первичную обмотку  аппарата после включения в питающую сеть. Пиковое значение в несколько десятков раз превышает I_1н. Способами борьбы с переходными процессами в электрической машине считаются:

• увеличение количества витков и эффективной площади сечения магнитопровода;
• подключение к питающей сети в момент максимальной амплитуды импульса (φ = π/2).

Испытательное пробойное напряжение рабочей частоты

Этот параметр трансформатора характеризует электрическую прочность изделия – способность выдерживать повышенное напряжение. Величина испытательного напряжения зависит от класса используемой изоляции. Параметр измеряется подачей высокого U _исп рабочей частоты относительно земли на закороченные выводы обмотки ВВ. Выводы ВН закорачиваются и вместе с магнитопроводом (баком с маслом, металлическими деталями) заземляются.

Внешняя характеристика

Рабочий режим силовой машины задается не только U_1н и К_т, но и активно-реактивной нагрузкой электроприемника, подключенного к выводам вторичной обмотки. Изменяющийся ток в  нагрузке (при электропитании U_1н = const), соответственно, меняет и напряжение на выходе трансформатора. Эта зависимость отражается в коэффициенте нагрузки: Кн = I₂/I_2н.

Потери в режиме холостого хода

Потери мощности ненагруженного электромагнитного устройства состоят из потерь в сердечнике из трансформаторного железа. ЭДС расходуется на нагрев магнитопровода, вихревые токи и гистерезис.

Повышает КПД аппарата применение электротехнической стали с высоким удельным сопротивлением и качественная изоляция пластин магнитопровода лаком, жаростойким покрытием. Помимо «потерь в железе», всегда присутствуют «потери в меди», обусловленные омическим сопротивлением витков электромагнитного устройства.

Потери в режиме короткого замыкания

Короткое замыкание трансформатора при эксплуатации создает экстремальный режим, способный вывести из строя аппарат. При этом вторичный ток а, соответственно, первичный увеличиваются в десятки раз по сравнению с I_н. Поэтому в электрической цепи аппарата предусматривают защиту от сверхтока КЗ, которая автоматически размыкает цепь электропитания.

Трансформатор ТМ-100 кВА /6;10/0,4 по низкой цене

Все имеющиеся в каталоге варианты масляных трансформаторов ТМ предназначены для работы в сетях 6 или 10 кВ с номинальной мощности от 25 до 2500 кВа. Имеется полный востребованный диапазон – 25, 40, 63, 100,160, 250, 630, 1000, 1600, 2500 кВа и другие.

Они используются для обеспечения промышленных предприятий и народного хозяйства электроэнергией, понижением напряжения до уровня, непосредственного используемого для питания.

Все масляные трансформаторы типа ТМ, независимо от цены, имеют технические характеристики:

• Номинальная частота напряжения – 50 Гц.
• Рабочая температура – от -45ºC до +40ºC (для холодостойких вариантов от -60ºC, второй вариант помечается индексом «ХЛ», а первые – «У»).
• Входное напряжение – 6 или 10 кВ, выходное – 400 или 230 В.
• Высота над уровнем моря – не более 1000 метров.
• Возможность ступенчатой регулировки с шагов 2,5% от номинала.

Технические характеристики:
Номинальная мощность	100
Номинальное напряжение ВН/НН, кВ	6;10/0,4
Схема и группа соединения обмоток	Y/Yн-0 Д/Yн-11 Y/Zн-11
Потери холостого хода, Вт	260
Потери короткого замыкания, Вт	1970
Ток холостого хода, %	1,6
Напряжение короткого замыкания, %	4,5

 

Масса, кг
Полная	524
Масла	152
Активной части	279

 

Габаритные размеры,мм
L -1010	b1 -100
B -580	b2 -100
H -1179	L1 -190
h2 -790	L2 -120
A -550	D —
A1 -450	K —

§65.

Режимы работы трансформатора и его характеристики

Режим холостого хода. При разомкнутой вторичной обмотке трансформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода i₀, проходящий по первичной обмотке, имеет две составляющие: активную i_0a и реактивную i_0р. При этом

Í = Í_0a + Í_0р

Реактивная составляющая называется намагничивающим током, этот ток создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Активная составляющая обеспечивает поступление в трансформатор электрической энергии, необходимой для компенсации потерь энергии в стали магнитопровода. Она невелика, поэтому ток холостого хода практически можно считать равным намагничивающему току: I₀≈ I_0р. При проектировании трансформаторов магнитное сопротивление магнитопровода стремятся сделать малым, чтобы ток холостого хода для мощных трансформаторов составлял 3—4%, а трансформаторов средней мощности — 8—10% номинального тока.

Э. д. с, индуцированные в первичной и вторичной обмотках, согласно закону электромагнитной индукции пропорциональны скорости изменения магнитного потока. Следовательно, они пропорциональны максимальному значению магнитного потока Фm и частоте его изменения. В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируется э. д. с, действующее значение которой E_В = 4,44 fФ_т , где 4,44 = 2√2 — постоянная.

Соответственно:

E₁ = 4,44 fω₁Ф_т; E₂ = 4,44 fω₂Ф_т

При холостом ходе э. д. с. Е₁ практически равна питающему напряжению U₁, так как падение напряжения в первичной обмотке, создаваемое небольшим током холостого хода, мало. Если изменяется напряжение U₁, то будут меняться э. д. с. Е₁, магнитный поток Ф_т и ток холостого хода I₀. Зависимость э. д. с. Е₁ от тока холостого хода называется характеристикой холостого хода (рис. 221, а). При малых напряжениях U₁ и э. д. с. Е₁ магнитный поток трансформатора мал, и для его создания требуется небольшой ток холостого хода. В этом случае магнитная система трансформатора не насыщена и ток I₀ возрастает пропорционально U₁ (так же как и ток возбуждения в генераторе постоянного тока). При дальнейшем увеличении напряжения U₁ магнитная цепь трансформатора насыщается и ток I₀ начинает расти быстрее, чем э. д. с. Е₁. Значительное увеличение напряжения U₁ свыше номинального недопустимо, так как при этом резко увеличивается ток холостого хода.

Нагрузочный режим. При подключении нагрузки Z_H к вторичной обмотке трансформатора (рис. 222) он начинает отдавать нагрузке некоторую мощность. Соответственно увеличивается и мощность, получаемая первичной обмоткой из питающей сети. Следовательно, при увеличении тока i₂ во вторичной обмотке возрастает и ток i₁ в первичной обмотке.

Магнитный поток трансформатора определяется значением питающего напряжения U₁ и практически не зависит от нагрузки. Поэтому результирующая м. д. с, создаваемая при нагрузке то-

Рис. 221. Характеристики силовых и выпрямительных трансформаторов: а — холостого хода; б— внешние (φ2> 0 — активно-индуктивная нагрузка, (φ2<0— активно-емкостная)

Рис. 222. Схема магнитных потоков в трансформаторе при нагрузке

ками i₁, и i₂, должна оставаться такой же, как и при холостом ходе:

F₁ + F₂ = _F0

где

F₁=I₁ω₁ — м. д. с. первичной обмотки при нагрузке;
F₂=I₂ω₂—м. д. с. вторичной обмотки при нагрузке;
F₀=I₀ω₀—м. д. с. первичной обмотки при холостом ходе.

Уравнение (78) называется уравнением равновесия магнитодвижущих сил трансформатора. Если поделить обе его части на
ω1, то получим: Í₁= Í₀ — Í₂ω₂/ ω₁, откуда следует, что наличие тока I₂ во вторичной обмотке трансформатора вызывает автоматически увеличение тока I₁, в первичной обмотке. Обычно в трансформаторах большой и средней мощности ток I0 составляет несколько процентов от номинального значения тока I₀. Поэтому при нагрузках, близких к номинальной, можно считать, что Í₁ ≈ Í₂ω₂/ ω₁

Токи i₁ и i₂, проходя по обмоткам трансформатора, создают в них падения напряжения — активные и реактивные (индуктивные). Активные падения напряжения возникают в результате прохождения токов i₁ и i₂ по активным сопротивлениям R₁ и R₂ обмоток. Реактивные падения напряжения обусловливаются действием потоков рассеяния Ф_?1 и Ф_?2, создаваемых токами i₁, и i₂. В отличие от основного потока Ф, который замыкается по сердечнику и сцеплен одновременно с обеими обмотками, потоки Ф_?1 и Ф_?2 сцеплены каждый только со своей собственной обмоткой и индуцируют в них э. д. с. самоиндукции е_L1 и е_L2. Эти э. д: с, как было показано в § 51, создают индуктивные сопротивления Х₁ и Х₂ обмоток, в которых при прохождении токов i₁ и i₂ возникают падения напряжения.

Для определения изменения вторичного напряжения трансформатора при нагрузке напряжения U2 обычно приводят к первичному, умножая его на коэффициент трансформации п. т. е. U’₂=U’₂n. Точно так же приводят к первичной обмотке ток I₂, умножая его на 1/n, т. е. I’₂ = I’₂/n. Величины U’₂ и I’₂ называются приведенными вторичным напряжением и вторичным током.

Изменение вторичного напряжения можно определить по внешней характеристике трансформатора (см. рис. 221,б), которая представляет собой графическую зависимость приведенного вторичного напряжения U’₂ от приведенного вторичного тока I’₂. При холостом ходе приведенное вторичное напряжение U’₂ будет равно

Рис. 223. Внешняя характеристика сварочного трансформатора

первичному U₁, при нагрузке же из-за падений напряжений в сопротивлениях R₁, R₂, Х₁ и Х₂ первичной и вторичной обмоток оно будет меньше U₁. В трансформаторах средней и большой мощности реактивное падение напряжения обычно в несколько раз превышает активное. Поэтому и активно-индуктивная нагрузка вызывает большее изменение напряжения, чем активная (изменение напряжения возрастает с уменьшением cos?₂ в цепи нагрузки). В трансформаторах малой мощности, наоборот, активное падение напряжения обычно больше реактивного и изменение напряжения уменьшается с увеличением cosφ₂.

Обычно изменение напряжения ?U при работе трансформатора под нагрузкой определяют при номинальном значении первичного напряжения U_1НОМ и выражают в процентах:

Δu% = [(U_1НОМ — U₂n) / U_1НОМ ] 100

Величину ?u % иногда называют относительной потерей напряжения в трансформаторе. В силовых и выпрямительных трансформаторах изменение напряжения при номинальном токе обычно составляет 2—6% (в зависимости от cos?2).

Короткое замыкание. В паспорте трансформатора указывают не изменение напряжения, которое различно для разных cosφ2, а результирующее падение напряжения в его обмотках при номинальном нагрузочном токе. Это падение напряжения называют напряжением короткого замыкания, и его можно определить опытным путем, если питать трансформатор с замкнутой накоротко вторичной обмоткой пониженным напряжением UK (опыт короткого замыкания). В этом случае напряжение UK будет равно такому напряжению U1, при котором по обмоткам замкнутого накоротко трансформатора протекают номинальные токи.

Напряжение короткого замыкания является весьма важным эксплуатационным показателем, его выражают в процентах от U_1НОМ:

u_k% = (U_k / U_1НОМ) 100

Для трансформаторов средней мощности u_k% = 5-7%, для мощных трансформаторов 6—12%.

Если короткое замыкание происходит в процессе эксплуатации трансформатора при номинальном напряжении, то в обеих обмотках возникают большие токи, превышающие номинальное значение в 10—20 раз, при этом повышается температура обмоток и на них действуют большие электромагнитные силы. Такое замыкание является аварийным и требует специальной защиты, которая должна отключить трансформатор в течение долей секунды. Установившийся ток короткого замыкания трансформатора в общем случае

I_k = I_ном (100 / u_k%)

где I_ном — номинальный ток первичной обмотки.

Для ограничения токов короткого замыкания мощные трансформаторы выполняют с повышенными значениями u_к%, т. е. с повышенным внутренним индуктивным сопротивлением обмоток.

Характеристики сварочных трансформаторов. В некоторых случаях желательно, чтобы трансформатор имел крутопадающую внешнюю характеристику (рис. 223). Такую характеристику должны, например, иметь сварочные трансформаторы, так как она обеспечивает устойчивое горение электрической дуги. Кроме того, при электросварке режим короткого замыкания является нормальным рабочим режимом и при крутопадающей характеристике ток I_кз ? I_ном.

Для получения крутопадающей характеристики последовательно с вторичной обмоткой трансформатора включают реактор с большим индуктивным сопротивлением (рис. 224, а). В некоторых конструкциях сварочных трансформаторов магнитопровод добавочного реактора совмещают с магнитопроводом трансформатора (рис. 224,б). Регулирование тока I₂ электрической дуги осуществляется в таких трансформаторах двумя способами: ступенчатое — путем изменения числа витков вторичной обмотки и плавное — путем изменения воздушного зазора d. При изменении воздушного зазора изменяется индуктивность реактора и, следовательно, наклон внешней характеристики трансформатора.

Рис. 224. Принципиальные схемы сварочных трансформаторов: а —с внешней индуктивностью (реактором), б – с реактором на общем сердечнике; 1 — трансформатор; 2 — реактор

Характеристики трансформатора

Передача энергии в трансформаторах

На рисунке теперь мы можем взглянуть на схему из примера, перерисованную с учетом рассчитанных значений напряжения и тока. Мощность первичной обмотки трансформатора переходит во вторичную. Это проиллюстрировано в примере ниже.

Передача мощности в цепи трансформатора

Помните, что обмотка с более высоким напряжением имеет меньший ток, а обмотка с более низким напряжением имеет более высокий ток.В приведенном выше примере соотношение напряжений составляет 20: 1, а соотношение по току — 1:20. Вторичная обмотка должна быть намотана проводом с большей площадью поперечного сечения, чем у первичной обмотки, чтобы пропускать больший ток.

Размышляя над формулами

Номинальная мощность трансформаторов

Номинальная мощность трансформатора может быть рассчитана путем умножения вторичного переменного напряжения на вторичный переменный ток полной нагрузки.

.

Номинальное значение, указанное в ВА, применимо к малым трансформаторам.Мощность более крупных трансформаторов будет указана в кВА или

МВА.

Потери трансформатора

Потери в железе трансформатора

В сердечнике трансформатора наводятся вихревые токи. Эти нежелательные вихревые токи вызывают нагрев сердечника. Они представляют собой потери в трансформаторе и называются потерями в стали. Стальной сердечник состоит из стальной пластинки, чтобы свести к минимуму вихревые токи. Обычно используется кремниевая сталь, поскольку ее магнетизм легко меняется.

Потери в меди в трансформаторе

Потери в меди возникают из-за протекания тока через сопротивление обмоток, и их часто называют потерями I ² R (P = I ² x R).Чем больше ток через обмотки, тем больше потери в меди.

КПД трансформатора

Трансформатор не имеет движущихся частей и является высокоэффективным устройством. Нормальный КПД трансформатора составляет около 98%. Как правило, чем больше трансформатор, тем выше его КПД. Эффективность определяется как отношение выходной мощности к потребляемой мощности.

Трансформатор

, его работа, характеристики и применение

Что такое трансформатор | его работа, характеристики и приложения

Трансформатор — очень распространенное и широко используемое электрическое устройство.Он имеет приложения от мини-мобильных устройств, которые могут поместиться в кармане, до тяжелого промышленного оборудования. В этой статье мы собираемся обсудить трансформатор, его принцип работы, его характеристики и области применения.

Трансформатор

Трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает электрическую энергию из одной цепи в другую с увеличением или уменьшением напряжения и тока.

Он состоит из двух или более чем двух обмоток (катушек), намотанных на неподвижный железный сердечник.Обмотки бывают двух типов:

.

• Первичная обмотка
• Вторичная обмотка

Первичная обмотка

Входная обмотка, возбуждаемая переменным током питания, называется первичной обмоткой. Количество витков в первичной обмотке обозначается N _p .

Вторичная обмотка

Обмотка трансформатора, которая является выходом трансформатора и соединена с нагрузкой, называется вторичной обмоткой.Число витков вторичной обмотки обозначено N _s .

Коэффициент трансформации трансформатора

Это отношение числа витков вторичной обмотки трансформатора к числу витков первичной обмотки.

Это очень важно для определения входного и выходного напряжения и тока трансформатора.

Принцип трансформатора Трансформаторы

работают согласно закону Фарадея 2 ^и электромагнитной индукции .это означает, что если катушку поместить в переменное магнитное поле, в катушке будет индуцирована ЭДС.

Трансформатор работает от переменного тока питания, также известного как переменный ток (AC). Из-за переменного тока в первичных обмотках вокруг них создается переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке посредством явления «взаимной индукции» . Следовательно, происходит передача электрической энергии между двумя обмотками.Первичная и вторичная обмотки соединены магнитным полем, но гальванически изолированы.

Уровни выходного напряжения и тока трансформатора могут изменяться в зависимости от количества витков в первичной и вторичной обмотках, но частота остается той же.

Характеристики трансформатора

Некоторые характеристики трансформатора приведены ниже:

Входное и выходное напряжения трансформатора переменные. Трансформатор может увеличивать или уменьшать напряжение питания.

В _выход = В _дюйм (N _с / N _p )

Ток также является переменной величиной в трансформаторе, которую можно увеличивать или уменьшать.

I _из = I _дюйм (N _p / N _с )

Трансформатор — это устройство, работающее с постоянной частотой. Частота входного и выходного напряжения остается прежней.

Мощность трансформатора остается постоянной. Мощность, подаваемая на трансформатор, и мощность, подаваемая трансформатором, остаются прежними.

P _дюйм = P _выход

В _в I _в = В _{на выходе} I _{на выходе}

Повышающий и понижающий трансформаторы

По входному и выходному напряжению трансформатора они подразделяются на эти два типа;

1) Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор имеет большее количество витков во вторичной обмотке N _s , чем в первичной обмотке N _p .Он увеличивает входное напряжение на коэффициент трансформации трансформатора.

N _с > N _с

Коэффициент поворота> 1

В _выход = В _дюйм (N _с / N _p )

Коэффициент трансформации повышающего трансформатора больше 1.

2) Понижающий трансформатор

Трансформатор, число витков которого в первичной обмотке N _p больше, чем у вторичной обмотки N _s , называется понижающим трансформатором.

Уменьшает входное напряжение на коэффициент трансформации трансформатора.

N _с p

Коэффициент поворота <1

В _выход = В _дюйм (N _с / N _p )

Коэффициент трансформации понижающего трансформатора ниже 1.

Применение трансформатора

Трансформатор используется в большом количестве электрических и электронных устройств. Это самый распространенный электрический прибор.Некоторые из его приложений приведены ниже:

• Используется для увеличения или уменьшения напряжения в цепи.
• Используется для гальванической развязки двух цепей.
• Он используется в выпрямителях переменного тока в постоянный для снижения входного высокого напряжения переменного тока.
• Используется для согласования импеданса
• Трансформаторы тока используются для измерений.
• Распределительные трансформаторы используются для понижения уровня напряжения в наших бытовых приборах.
• Стабилизатор и регуляторы напряжения

Вы также можете прочитать:

Идеальный трансформатор и его характеристики

Идеальный трансформатор — это воображаемый трансформатор, у которого
— без потерь в меди (без сопротивления обмотки)
— нет потерь в железе в сердечнике
— флюс без утечки
Другими словами, идеальный трансформатор дает выходную мощность, точно равную входной мощности. КПД преобразователя идей составляет 100%.На самом деле, такой трансформатор невозможно иметь на практике, но идеальный трансформатор модель упрощает проблемы.

Характеристики идеального трансформатора

• Нулевое сопротивление обмотки : Предполагается, что сопротивление первичной и вторичной обмоток идеального трансформатора равно нулю. То есть обе катушки имеют чисто индуктивный характер.
• Бесконечная проницаемость керна : Чем выше проницаемость, тем меньше МДС, требуемая для установления потока.Это означает, что при высокой проницаемости для намагничивания сердечника трансформатора требуется меньший ток намагничивания.
• Нет потока утечки : Поток утечки — это часть магнитного потока, которая не связана с вторичной обмоткой. В идеальном трансформаторе предполагается, что весь поток связан со вторичной обмоткой (то есть без потока утечки).
• КПД 100% : Идеальный трансформатор не имеет потерь, таких как гистерезисные потери, потери на вихревые токи и т. Д.Таким образом, выходная мощность идеального трансформатора в точности равна входной мощности. Следовательно, 100% КПД.

Теперь, если переменное напряжение V ₁ приложено к первичной обмотке идеального трансформатора, противоэдс E ₁ будет индуцироваться в первичной обмотке. Поскольку обмотки являются чисто индуктивными, эта наведенная ЭДС E ₁ будет точно равна приложенному напряжению, но с противодействием фаз на 180 градусов. Ток, поступающий от источника, создает необходимый магнитный поток.Поскольку первичная обмотка является чисто индуктивной, этот ток отстает на 90 ° от наведенной ЭДС E ₁ . Этот ток называется током намагничивания трансформатора Iμ. Этот ток намагничивания Iμ создает переменный магнитный поток Φ. Этот поток Φ связан с вторичной обмоткой, и ЭДС E ₂ индуцируется взаимной индукцией. (Прочтите закон электромагнитной индукции Фарадея.) Эта взаимно индуцированная ЭДС E ₂ находится в фазе с E ₂ . Если во вторичной обмотке предусмотрена замкнутая цепь, E ₂ вызывает протекание тока I ₂ в цепи.
Для идеального трансформатора: E ₁ I ₁ = E ₂ I ₂ .

Каковы основные характеристики идеального трансформатора?

Трансформатор подстанции

Трансформатор — это электрическая часть оборудования, которая преобразует переменный ток. электрическая мощность от одной цепи к другой. Он использует магнитные катушки для передачи энергии.

В основном состоит из первичной обмотки и вторичной обмотки. обмотка.Первичная обмотка и ее цепь называются первичной обмоткой. трансформатор. Вторичная обмотка и ее цепь называются вторичной обмоткой. трансформатор. Первичная и вторичная обмотки трансформатора электрически изолированы. друг от друга, но они связаны магнитным полем.

Чтение:

Следовательно, первичная и вторичная обмотки магнитно связаны друг с другом. Если первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения, переменный поток произведено.Взаимный поток свяжет другую обмотку (вторичную) с первичный и вызовет в нем напряжение. Если вторичная обмотка разомкнута (не подключена к нагрузке), ток в первичная обмотка определяется ее индуктивностью.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор — это идеальный трансформатор, в котором нет потерь мощности. В идеальном трансформаторе:

• Обмотки чисто индуктивные, без сопротивления. Следовательно, в обмотках отсутствуют потери в меди.
• Железный сердечник не нагревается во время работы. Поэтому потерь нет в железном сердечнике.
• Ток намагничивания равен нулю, ток в первичной обмотке равен нулю когда вторичная обмотка разомкнута.

Идеальный трансформатор

Коэффициент трансформации идеального трансформатора

• Магнитный поток через первичную и вторичную обмотки одинаков.
• Следовательно, индуцированное напряжение на виток одинаково как в первичной, так и во вторичной обмотке.
• Это означает, что Ep и Es пропорциональны NP и NS соответственно.

Основная формула идеального трансформатора

Из данной формулы мы можем сказать следующее:

• Если VP> VS, напряжение понижается с более высокого напряжение до более низкого напряжения трансформатор в таком случае называется понижающим трансформатором.
• Если VP
• Меняя местами соединения первичной и вторичной обмоток, понижающий трансформатор можно превратить в повышающий.

Пример:

На рисунке, показанном ниже, определите следующее:

a. вторичное напряжение

б.вторичный ток

c. первичный ток

д. мощность в нагрузке

Решение:

a. Из данной формулы можно сказать, что Vp / Vs = 3/1. Таким образом, Vs = 20.

b. По закону Ома I = Vs / R = 20/200; Is = 100 мА

c. По формуле Vp / Vs = Is / Ip; Ip = Vp / Vs x Is = 1/3 x 100 мА; Is = 33,3 мА

d. Поток мощности в нагрузке = Vs x Is = 20 x 100 мА; Pload = 2 Вт.

Основы трансформатора

1 Введение в трансформаторы

Разработка и испытание трансформатора иногда рассматриваются как искусство, а не как наука.
Трансформаторы — несовершенные устройства, и между расчетными значениями трансформатора, его испытательными измерениями и его реальными характеристиками в цепи могут быть различия.
Возвращаясь к основам, эта техническая заметка поможет инженерам-проектировщикам и инженерам-испытателям понять, как электрические характеристики трансформатора являются результатом физических свойств сердечника и обмоток.

2 Основная теория трансформатора

На приведенном выше рисунке показаны основные элементы трансформатора: магнитный сердечник с первичной и вторичной обмотками, намотанными на концах магнитопровода.
Переменное напряжение (Vp), приложенное к первичной обмотке, создает переменный ток (Ip) через первичную обмотку.
Этот ток создает переменный магнитный поток в магнитопроводе.
Этот переменный магнитный поток индуцирует напряжение в каждом витке первичной обмотки и в каждом витке вторичной обмотки.

Поскольку поток является постоянным, то есть одинаковым как в первичной, так и во вторичной обмотке:

Это уравнение показывает, что трансформатор можно использовать для повышения или понижения переменного напряжения путем управления соотношением витков первичной и вторичной обмоток.(Действие трансформатора напряжения).

Также можно показать, что:
Первичный вольт-ампер = вторичный вольт-ампер

Это уравнение показывает, что трансформатор можно использовать для повышения или понижения переменного тока путем управления соотношением витков первичной и вторичной обмоток. (Действие трансформатора тока)

Следует отметить, что между первичной и вторичной обмотками нет электрического соединения.
Трансформатор, таким образом, обеспечивает средство изоляции одной электрической цепи от другой.
Эти характеристики — преобразование напряжения / тока и изоляция — не могут быть эффективно достигнуты никакими другими средствами, в результате чего трансформаторы используются почти в каждом электрическом и электронном оборудовании в мире.

3 кривых B-H

Когда первичная обмотка трансформатора находится под напряжением, а вторичная — ненагруженной, в первичной обмотке протекает небольшой ток. Этот ток создает «намагничивающую силу», которая создает магнитный поток в сердечнике трансформатора.
Сила намагничивания (H) равна произведению тока намагничивания и количества витков и выражается в ампер-витках.
Для любого данного магнитного материала можно построить график зависимости между силой намагничивания и создаваемым магнитным потоком. Это известно как кривая B-H материала.

Из кривой B-H можно увидеть, что, когда сила намагничивания увеличивается от нуля, магнитный поток увеличивается до определенного максимального значения магнитного потока.

Выше этого уровня дальнейшее увеличение силы намагничивания не приводит к значительному увеличению магнитного потока.Магнитный материал считается «насыщенным».

Трансформатор обычно проектируется так, чтобы плотность магнитного потока была ниже уровня, вызывающего насыщение.
Плотность потока можно определить с помощью следующего уравнения:

Где:
E представляет собой среднеквадратичное значение приложенного напряжения.
N — количество витков обмотки.
B представляет собой максимальное значение плотности магнитного потока в сердечнике (тесла).
A представляет собой площадь поперечного сечения магнитного материала в сердечнике (кв.метров).
f представляет частоту приложенных вольт.

Примечание
1 Тесла = 1 Вебер / м²
1 Вебер / м² = 10 000 Гаусс
1 Ампер-виток на метр = 4 p x 10-3 Эрстед

На практике все магнитные материалы после намагничивания сохраняют некоторую часть своего намагничивания даже при уменьшении силы намагничивания до нуля.
Этот эффект известен как «остаточная сила» и приводит к тому, что кривая B-H для материала демонстрирует реакцию на уменьшение силы намагничивания, которая отличается от реакции на увеличение силы намагничивания.

На практике реальные магнитные материалы имеют следующую кривую B-H:

Кривая, показанная выше, называется «петлей гистерезиса» материала, и она представляет собой истинный отклик B-H материала. (Первая кривая B-H представляет собой среднее или среднее значение истинного отклика петли B-H).

Наклон кривой B-H, уровень насыщения и размер петли гистерезиса зависят от типа используемого материала и других факторов.
Это проиллюстрировано на следующих примерах:

	Сердечник из низкосортного железа Высокая плотность потока насыщения Большой контур = большие гистерезисные потери Подходит для 50/60 Гц
	Сердечник из высококачественного железа Высокая плотность потока насыщения Средний контур = средние гистерезисные потери Подходит для трансформаторов 400 Гц
	Ферритовый сердечник — без воздушного зазора Плотность потока среднего насыщения Малый контур = малые гистерезисные потери Подходит для высокочастотных трансформаторов
	Ферритовый сердечник — большой воздушный зазор Малый контур = малые потери на гистерезис Подходит для высокочастотных индукторов с большим постоянным током

4 Гистерезис потери

Потери на гистерезис являются результатом циклического изменения магнитного материала вдоль его кривой B-H.

Он представляет энергию, взятую как приложенное напряжение, выравнивает магнитные диполи сначала в одном направлении, а затем в другом.

Потери увеличиваются с увеличением площади приложенной кривой B-H. По мере того, как материал приближается к насыщению, как площадь кривой, так и соответствующие потери энергии в каждом цикле существенно увеличиваются.

5 Потери на вихревые токи

Потери на вихревые токи вызваны небольшими токами, циркулирующими в материале сердечника, вызванными переменным потоком в сердечнике.
Потери мощности I * I * R (потери на «нагрев»), связанные с этими токами, вызывают нагрев сердечника, известный как потери на вихревые токи.
В трансформаторах с железным сердечником используются изолированные листы железа, известные как ламинаты, чтобы минимизировать этот эффект, ограничивая путь для циркулирующих токов.
Ферритовые сердечники еще больше ограничивают эти пути.

6 Схема эквивалента трансформатора

Идеальный трансформатор с одной первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками можно представить, как показано ниже

Такой трансформатор имеет следующие характеристики:
• Без потерь
• Идеальное соединение между всеми обмотками
• Бесконечное сопротивление холостого хода (т.е.е., отсутствие входного тока при разомкнутых вторичных обмотках).
• Бесконечная изоляция между обмотками
В действительности практические трансформаторы показывают характеристики, которые отличаются от характеристик идеального трансформатора.
Многие из этих характеристик могут быть представлены схемой замещения трансформатора:

Где:
R1, R2, R3 — сопротивление обмоточного провода.

C1, C2, C3 представляют собой емкость между обмотками.

Rp представляет потери из-за потерь на вихревые токи и гистерезис.Это реальные потери мощности, иногда называемые потерями в сердечнике, которые можно измерить путем измерения мощности холостого хода. Поскольку ток нагрузки отсутствует, потери в меди I ² R очень малы в обмотке под напряжением, и почти все ватты, измеренные без нагрузки, связаны с сердечником.

Lp представляет собой импеданс, обусловленный током намагничивания. Это ток, который создает намагничивающую силу H, используемую в схемах контура B-H. Обратите внимание, что этот ток не может быть простой синусоидальной волной, но может иметь искаженную форму пика, если трансформатор работает в нелинейной области кривой B-H.Обычно это относится к трансформаторам линейной частоты, многослойным трансформаторам.

L1, L2, L3 представляют индуктивность рассеяния каждой из обмоток. (Это подробно обсуждается в примечании Voltech 104-105, «Индуктивность утечки».)

7 Выводы

Эквивалентная схема трансформатора отражает реальные свойства магнитной цепи, содержащей сердечник и обмотки.
Таким образом, эквивалентную схему можно с уверенностью использовать для понимания и прогнозирования электрических характеристик трансформатора в различных ситуациях.

8 Дополнительная литература

Эквивалентную схему также можно использовать для понимания и оптимизации испытаний и условий испытаний, которые можно использовать для проверки правильности конструкции трансформатора.
В дополнительных технических примечаниях к этой серии обсуждается, как параметры эквивалентной схемы используются для проведения практических испытаний трансформаторов, чтобы гарантировать их качество в производственных условиях.

См. Также: Техническое примечание по индуктивности утечки
(VPN 104-105) Техническое примечание по соотношению витков
(VPN 104-113) Техническое примечание по испытаниям ферритового трансформатора
(VPN 104-128) Техническое примечание об испытании ламинатного трансформатора
(VPN 104-127)

Характеристики идеального трансформатора

Основы идеального трансформатора

Прежде чем обсуждать характеристики идеального трансформатора, необходимо понять основы идеального трансформатора.Трансформатор — это устройство, которое просто передает электрическую мощность из одной цепи в другую, сохраняя при этом частоту и мощность постоянными и изменяя уровень напряжения и тока. В зависимости от увеличения или уменьшения уровня напряжения на выходе трансформаторы могут называться повышающим трансформатором или понижающим трансформатором. В повышающем трансформаторе выходное напряжение будет увеличиваться в определенном соотношении в зависимости от конструкции трансформатора. Точно так же понижающий трансформатор снова снижает выходное напряжение на определенное соотношение в зависимости от конструкции трансформатора.Как повышающие, так и понижающие трансформаторы не изменяют входную частоту электрического сигнала, а также поддерживают одинаковую входную и выходную мощность, делая одинаковым произведение тока и напряжения на входе и выходе, т.е.

Трансформатор собран состоит из двух катушек, т.е. первичной обмотки (входная сторона) и вторичной катушки (выходная сторона).

Входной сигнал подается на первичную катушку, что вызывает создание магнитного поля вокруг первичной катушки. Это магнитное поле достигает вторичной катушки, вызывая индукцию тока во вторичной катушке, что приводит к напряжению на вторичной катушке.Выходное напряжение, индуцированное во вторичной катушке, зависит от количества витков первичной и вторичной катушек и может быть найдено по формуле:

Характеристики идеального трансформатора

Идеальный трансформатор невозможно спроектировать из-за ограничения материалов, используемых для изготовления трансформатора. Однако теоретически мы можем объяснить характеристики идеального трансформатора. Ниже приведены некоторые характеристики идеального трансформатора.

Сопротивление катушек, используемых в конструкции трансформатора, будет незначительным.

В отличие от настоящих медных катушек, идеальные трансформаторы имеют нулевое реактивное сопротивление.

Идеальный трансформатор не имеет медных потерь, поскольку вторичная и первичная обмотки не имеют реактивного сопротивления или сопротивления.

Как и в неидеальных катушках, когда ток проходит через катушку, возникает явление намагничивания и перемагничивания в зависимости от направления тока. Всегда есть запаздывание в направлении намагничивания и токовом цикле, вызывающее потерю гистерезиса.В идеальном трансформаторе нет явления гистерезиса, что исключает потери из-за гистерезиса.

Вихревой ток — это ток, который индуцируется в первичной катушке, когда магнитное поле, возникающее из-за протекания тока в катушке, взаимодействует с витками самой первичной катушки. Направление этого тока будет противоположным входному току, вызывая потери из-за сопротивления входу. В идеальном трансформаторе в первичной обмотке нет вихревых токов, так как поток, создаваемый вокруг первичной обмотки, не взаимодействует с самой первичной обмоткой.

Идеальный трансформатор, нет утечки магнитного потока. Весь поток, генерируемый за счет протекания тока через первичную обмотку трансформатора, напрямую связан со вторичной обмоткой. Никакой магнитный поток не будет взаимодействовать с первичной обмоткой или с какой-либо другой частью трансформатора или с внешним пространством трансформатора, что устраняет любые потери из-за утечки магнитного потока.

Поскольку в идеальном трансформаторе нет потерь на истерию, не требуется дополнительный ток намагничивания для создания магнитного потока в первичной обмотке.Таким образом, идеальный трансформатор имеет бесконечную магнитную проницаемость, и кривая B-H будет показывать вертикальную линию, указывающую на отсутствие дополнительных требований по току для установления магнитного потока.

Поскольку идеальный трансформатор не имеет истерических потерь, потерь на вихревые токи или утечки магнитного потока, он не имеет потери мощности.

Идеальный трансформатор имеет 100% КПД; означает, что мощность, подаваемая на выходе, равна входной мощности. Следовательно, в идеальном трансформаторе нет потерь мощности или усиления

• Нет частотных зависимостей

Идеальный трансформатор не влияет на входную частоту сигнала и обеспечивает ту же частоту на выходе.Идеальный трансформатор работает независимо от значений частоты, и его работа не влияет на разные значения частоты.

Таким образом, идеальный трансформатор состоит из двух катушек с меньшим сопротивлением, без потерь в сердечнике, потерь на вихревые токи и магнитного поля, создаваемого в первой катушке, имеющей бесконечную проницаемость магнитного потока, связанного со вторым контуром.

Нет утечки магнитного потока, что означает, что обе катушки не имеют физической связи между собой, но они имеют полную связь между ними посредством магнитного потока.Поскольку магнитный поток первичной катушки полностью передается вторичной катушке.

В идеальном трансформаторе, когда переменное напряжение Vp прикладывается к первичной обмотке трансформатора, пиковый поток Φ _p индуцируется в первичной обмотке, имеющей число витков Np. Этот поток Φ _p напрямую связан с вторичной катушкой, где ток индуцируется во вторичной катушке, а напряжение Vs создается во вторичной катушке, имеющей количество витков, равное Ns.Для идеального трансформатора ЭДС (электродвижущая сила), индуцированная во вторичной катушке Vs, может быть выражена как:

Из приведенного выше соотношения ясно, что выходное напряжение напрямую зависит от количества витков первичной и вторичной катушек. Когда первичная обмотка будет иметь большее количество витков, трансформатор будет понижаться. Точно так же трансформатор будет повышаться, если во вторичной обмотке будет больше витков по сравнению с первичной обмоткой.

В случае идеального трансформатора, когда концы вторичных обмоток подключены к нагрузке, и через нагрузку протекает ток I _с .Как уже говорилось ранее, материал, используемый для изготовления катушек идеального трансформатора, имеет бесконечную проницаемость. Следовательно, он не требует дополнительного тока возбуждения для индукции магнитного потока, а ток первичной обмотки I _p уравновешивает ток во вторичной обмотке I _с , используя уравнение балансировки:

Из приведенного выше обсуждения ясно, что идеальный трансформатор может обсуждаться только теоретически для целей анализа. Однако практическая конструкция идеального трансформатора невозможна из-за отсутствия идеальных материалов катушки, утечки магнитного потока и различных потерь.

Связанные темы;

1. Эквивалентная схема трансформатора
2. Трансформатор под нагрузкой и без нагрузки
3. Все о трансформаторе
4. Трехфазный трансформатор
5. КПД и потери трансформатора

What такое Идеальный трансформер? — его фазорная диаграмма

Определение: трансформатор, не имеющий всех типов потерь, известен как идеальный трансформатор. Это воображаемый трансформатор без потерь в сердечнике, без омического сопротивления и без потока утечки. Идеальный трансформатор имеет следующую важную характеристику.

1. Сопротивление их первичной и вторичной обмоток становится равным нулю.
2. Сердечник идеального трансформатора имеет бесконечную проницаемость. Бесконечная проницаемость означает, что для намагничивания их сердечника требуется меньший ток намагничивания.
3. Поток рассеяния трансформатора становится равным нулю, то есть весь магнитный поток индуцируется в сердечнике звеньев трансформатора с их первичной и вторичной обмотками.
4. Идеальный трансформатор имеет 100-процентный КПД, т.е. трансформатор не имеет гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Вышеупомянутые свойства невозможны в практическом трансформаторе. В идеальном трансформаторе нет потерь мощности. Следовательно, выходная мощность равна входной.

Так как E _l ∞ N ₂ и E ₁ ∞ N ₁ , также E ₁ аналогичен V ₁ и E ₂ аналогичен V ₂

Следовательно, коэффициент трансформации будет определяться уравнением, показанным ниже. Первичный и вторичный токи обратно пропорциональны их соответствующим виткам.

Поведение идеального трансформатора

Рассмотрим идеальный трансформатор, показанный на рисунке ниже:

Источник напряжения V ₁ приложен к первичной обмотке трансформатора. Их вторичная обмотка остается открытой. N ₁ и N ₂ — это номера витков их первичной и вторичной обмоток.

Ток I _м — ток намагничивания, протекающий через первичную обмотку трансформатора. Ток намагничивания создает магнитный поток φ _м в сердечнике трансформатора.

Поскольку магнитная проницаемость сердечника бесконечна, поток сердечника соединяется как с первичной, так и с вторичной обмоткой трансформатора.

Магнитопровод с первичной обмоткой наводит ЭДС E ₁ из-за самоиндукции. Направление наведенной ЭДС обратно пропорционально приложенному напряжению V ₁ . ЭДС E ₂ наводится во вторичной обмотке трансформатора из-за взаимной индукции.