Трансформатор – это прибор, который пропускает через себя электрический ток, меняя его характеристики. Без этого аппарата не обходится почти никакое электрическое или электронное устройство. Энергетические системы и подстанции любого масштаба обязательно включают в себя различные виды трансформаторов.
3-х фазный силовой трансформатор
История
В первой половине XIX века английский физик Фарадей проводил многочисленные опыты с электричеством. В результате экспериментов им было открыто такое явление, как электромагнитная индукция. 29 августа 1831 года учёный в своём дневнике описал результат своих исследований в этом направлении.
На кольцо из железа ø 150 мм и толщиной 20 мм были намотаны 2 медных провода длиной 150 мм и 180 мм. При подключении гальванической батареи к одной обмотке на зажимах другого проводника гальванометр фиксировал статическое напряжение. Так появился первый трансформаторный прототип.
Французский механик Румкорф в 1848 году сделал первую индукционную катушку. Она давала представление о том, что это такое трансформатор. В 1872 году профессор московского университета Столетов разработал теорию петли гистерезиса, а также обосновал доменную структуру ферритового сердечника.
30 ноября 1876 г. считается датой изобретения трансформатора переменного тока. В этот день был выдан патент на это изобретение знаменитому российскому физику Павлу Николаевичу Яблочкову. Прибор состоял из разомкнутого сердечника с двумя обмотками.
Устройство, изобретённое венгерскими инженерами в 1885 г., уже представляло собой прибор с замкнутым магнитопроводом. С тех пор сердечники стали делать из отдельных стальных листов. Приборы стали помещать в сосуды, заполненные маслом. Далее последовали различные усовершенствования конструкции преобразования тока. К этому приложили руку инженеры Эдисона, великий Никола Тесла, российские, английские и немецкие учёные.
Современные трансформаторы – это устройства, предназначенные для доставки потребителю электроэнергии с заданными характеристиками.
Особенности трансформаторов
Трансформаторы в настоящее время используются в самых разных электрических системах. Описать все возможные места установки такого оборудования просто невозможно, достаточно сказать, что монтируются трансформаторы во всех случаях, когда требуется измерение параметров напряжения и контроль над мощностью в электрической сети. От трансформаторов электроснабжение могут получать различные электрические устройства.
В определенных случаях, трансформаторное оборудование может использоваться, как силовые устройства малой или большой мощности для проведения испытаний в электрической системе без отключения питания. Установленное трансформаторное оборудование может потребовать профессиональных электроизмерений, в состав которых обязательно должен входить расчет коэффициента трансформации тока.
Базовые принципы действия
Как работает и как выбрать трансформатор тока
Определение преобразователя напряжения базируется на двух принципах действия:
- Электромагнетизм. Изменяясь в определённом временном промежутке, ток создаёт изменяющееся магнитное поле.
- Электромагнитная индукция. Проходящий магнитный ток через вторичную обмотку возбуждает в ней электродвижущую силу (ЭДС).
Закон Фарадея
Электромагнитная индукция вызывает электрический ток в замкнутом контуре во время изменения магнитного потока, проходящего сквозь площадь этого контура.
Закон Фарадея объясняет прямую пропорциальную зависимость ЭДС от скорости изменения магнитного потока. Эту зависимость отражает формула закона электромагнитной индукции:
Формула закона Фарадея
- ЭДС – индукция в контуре;
- ∆Ф – величина магнитного потока;
- ∆t – временной промежуток.
Важно! Минус в формуле закона Фарадея – это корректировка выражения, предложенная русским учёным Ленцем. Знак « — » означает, что индукционный ток в ограниченном контуре направлен на препятствование изменению магнитного потока.
Уравнение идеального трансформатора
Направлять электрический ток с изменёнными параметрами в электрические цепи или определённую область электронной схемы – для чего служат трансформаторы. Идеальный трансформатор – это прибор, который не несёт потерь на гистерезисе, вихревых токах и рассеивании обмотками энергии.
В идеальном устройстве мощности обеих обмоток равны. Электрический поток, проходя через первичную катушку, преобразуется в магнитный поток, который, в свою очередь, превращается в ЭДС вторичной цепи.
Что делает идеальный трансформатор, можно выразить следующим выражением:
P1 = I1U1 = P2 = I2U2,
где:
- P1 – одномоментная мощность первичной цепи;
- P2 – одномоментная мощность вторичной обмотки.
Преобразуя оба произведения силы и тока в соотношения, получают математическое определение идеального трансформатора:
U2/U1 = I1 /I2 = n,
где n – коэффициент трансформации.
Модель реального трансформатора
От идеального исполнения конструктивного решения прибора реальная модель трансформатора отличается такими признаками, как:
- Наличие ненулевого тока холостого хода;
- Возникновение ёмкостей;
- Нелинейная кривая намагниченности.
Ненулевой ток холостого хода
Обмотки реального трансформатора вместе с пластинами сердечника представляют собой магнитоэлектрическую систему, где по её контуру циркулирует вектор напряжения магнитного поля, равный полному току внутри этого контура.
Все типы действующих трансформаторов при включении без нагрузки испытывают всплески первичного тока. Это явление называют ненулевым током холостого хода. При расчётах защиты преобразовательных устройств проводят сравнение между действительными и идеальными сдвигами токов двух обмоток. Разницу между углами этих сдвигов называют углом погрешности. Этот показатель учитывают при определении класса приборов, особенно в тех моделях, которые предназначены для работы в системах учёта энергопотребления.
Возникновение ёмкостей
Проводники с разделительным диэлектрическим материалом провоцируют возникновение паразитных ёмкостей между обмотками, их слоями и витками. Благодаря им, из первичной катушки проникают во вторичную обмотку помехи высокой частоты. В расчёты характеристик приборов вводят теоретические величины эквивалентных ёмкостей. Это делается с целью резкого снижения риска проявления таких негативных явлений, как возникновение продольных и поперечных ёмкостей.
Нелинейная кривая намагниченности
Ферритовые сердечники трансформаторов содержатся в большинстве разновидностей преобразователей напряжения. Добиваясь этим большой величины ЭДС во вторичных обмотках, получают крайне нелинейную характеристику намагничивания. Соответственно, индуктивность тоже принимает нелинейный характер.
В результате создаётся феррорезонансный режим, при котором возникает риск выхода из строя преобразователя напряжения. Происходит чрезмерный нагрев магнитопровода, что вызывает потребность в охлаждении устройства.
Обратите внимание! Для гашения сопровождающих вихревых токов сердечники собирают из шихтованных ферромагнитных пластин с высоким удельным сопротивлением. Их делают из специальной кремнистой тонкой стали.
Какие бывают трансформаторы?
Трансформаторами называют устройства электромагнитного или электронного типа. Они несколько отличаются принципом работы и некоторыми другими характеристиками.
Электромагнитные варианты изменяют параметры стандартного сетевого напряжения на характеристики, пригодные для работы низковольтных галогенок, электронные устройства кроме указанной работы выполняют еще преобразование тока.
Тороидальный электромагнитный прибор
Простейший тороидальный трансформатор собран из двух обмоток и сердечника. Последний называют еще магнитопроводом. Его изготавливают из ферромагнитного материала, обычно это сталь. Обмотки размещаются на стержне.
Первичная подключена к источнику энергии, вторичная, соответственно, к потребителю. Электрическая связь между вторичной и первичной обмотками отсутствует.
Несмотря на невысокую стоимость и надежность в эксплуатации тороидальный электромагнитный трансформатор сегодня редко используется при подключении галогенных ламп
Таким образом мощность между ними передается только электромагнитным путем. Для увеличения индуктивной связи между обмотками используется магнитопровод. При подаче переменного тока клемму, соединенную с первой обмоткой, он образует внутри сердечника магнитный поток переменного типа.
Последний сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них электродвижущую силу или ЭДС. Под ее воздействием во вторичной обмотке создается переменный ток с напряжением, отличным от того, что было в первичной.
В зависимости от числа витков устанавливается тип трансформатора, который может быть повышающим либо понижающим, и коэффициент трансформации. Для галогенных ламп всегда используются только понижающие аппараты.
Достоинствами обмоточных устройств считаются:
- Высокая надежность в работе.
- Простота в подключении.
- Невысокая стоимость.
Тем не менее, тороидальные трансформаторы можно встретить в современных схемах с галогенными лампами достаточно редко. Это объясняется тем, что в силу конструктивных особенностей такие устройства имеют довольно внушительные габариты и массу. Поэтому их сложно замаскировать при обустройстве мебельной или потолочной подсветки, например.
Пожалуй, главный недостаток тороидальных электромагнитных трансформаторов – массивность и значительные габариты. Их крайне сложно замаскировать, если необходима скрытая установка
Также к минусам устройств этого типа можно отнести нагрев в процессе функционирования и чувствительность к возможным перепадам напряжения в сети, что отрицательно сказывается на сроке эксплуатации галогенок.
Помимо этого обмоточные трансформаторы могут гудеть при работе, это не всегда приемлемо. Поэтому устройства используются большей частью в нежилых помещениях либо в производственных зданиях.
Импульсное или электронное устройство
Трансформатор состоит из магнитопровода или середчника и двух обмоток. В зависимости от формы сердечника и способа размещения на нем обмоток различают четыре разновидности таких устройств: стержневой, тороидальный, броневой и бронестрежневой.
Разным может быть и число витков вторичной и первичной намотки. Варьируя их соотношения, получают понижающие и повышающие устройства.
В конструкции импульсного трансформатора присутствуют не только обмотки с сердечником, но и электронная начинка. Благодаря этому в него можно встроить системы защиты от перегрева, плавного включения и другие
Принцип работы трансформатора импульсного типа несколько отличается. На первичную обмотку подаются короткие однополярные импульсы, благодаря этому сердечник постоянно находится в состоянии намагничивания.
Импульсы на первичной обмотке характеризуются как кратковременные сигналы прямоугольной формы. Они генерируют индуктивность с такими же характерными перепадами.
Они в свою очередь создают импульсы на вторичной катушке.
Эта особенность дает электронным трансформаторам целый ряд преимуществ:
- Небольшой вес и компактность.
- Высокий уровень КПД.
- Возможность встроить дополнительную защиту.
- Расширенный рабочий диапазон напряжения.
- Отсутствие нагрева и шума при работе.
- Возможность корректировки выходящего напряжения.
Из недостатков стоит отметить регламентируемую минимальную нагрузку и достаточно высокую цену. Последнее связано с определенными сложностями в процессе изготовления таких устройств.
Режимы работы трансформаторов
Трансформатор тока — принцип работы, назначение и устройство
Трансформаторы предназначены для работы в трёх режимах:
- холостой ход;
- нагрузка;
- короткое замыкание.
Режим холостого хода
Холостым ходом называют такое состояние прибора, когда вторичная обмотка разомкнута, и потребитель не получает выходной энергопоток. В первичной катушке протекает ЭДС, которую называют током холостого хода. В этом режиме определяют КПД прибора, коэффициент трансформации и потери в магнитопроводе.
Режим нагрузки
Это стандартное рабочее состояние оборудования, когда первичная цепь подключена к источнику тока, а вторичная обмотка находится под нагрузкой. Характеристика нагрузки в основном определяет применение нужного вида трансформатора.
Состояние короткого замыкания
Выводы вторичной обмотки замыкают напрямую с целью выявления потерь на нагрев катушек в цепи устройства. Единственной нагрузкой остаётся собственное сопротивление витков вторичной обмотки.
Особенности современных трансформаторов
На современном рынке представлено множество различных трансформаторных приборов, отличающихся разными техническими характеристиками и параметрами. Специалистам, занимающимся проектированием и монтажом электрических систем, обязательно следует знать основные виды и особенности трансформаторов, их классификацию, назначение и т.д.
Любой современный трансформатор – это мощный и функциональный прибор, основным назначением которого является изменение параметров электрического тока. Трансформаторы применяются для обеспечения электроэнергией отдельных объектов потребления, а также целых населенных пунктов и регионов. Так как такое оборудование используется весьма широко, специалистам нужно разбираться в различиях между отдельными трансформаторными устройствами. Различия и характеристики трансформаторов должны интересовать собственников, если им интересны особенности согласования электропроектов.
Теория трансформаторов
Подключаем трансформатор тока
Теоретические обоснования того, что делают трансформаторы, включают в себя несколько разделов:
- Уравнения линейного трансформатора;
- Т-образная схема замещения;
- Потери;
- Габаритная мощность;
- КПД.
Уравнения линейного трансформатора
Линейные уравнения отображают взаимосвязь между величинами характеристик трансформатора. К ним относятся:
- U1 = L1(di1/dt) +L1,2(di2/dt) + I1 R1;
- L2(dI2/dt) + L1.2 + I2R2 = — I2RH,
где:
- U1 – мгновенное напряжение в первичной катушке;
- I1 и I2 – сила тока в обмотках;
- RH – сопротивление в нагрузке;
- L1,2 – взаимная индуктивность обмоток;
- L1, R1, и L2, R2 – индуктивность и сопротивление обеих катушек.
Т-образная схема замещения
Для тестирования электрической цепи какого-либо устройства трансформатор замещают Т-образной схемой, состоящей из элементов, указанных на нижнем рисунке.
Т-образная схема замещения
Потери
Специалисты разделяют потери на траты в стали и меди. Потери в стали происходят в сердечнике, утрата части энергии в меди относится к медным виткам обмоток.
В стали
Утрата части энергии происходит по причине потерь в магнитопроводе и обмотках. Величина потерь в стали связана с конструкцией сердечника, качеством электротехнической стали. Траты энергии уходят на нагрев, гистерезис и образование вихревых токов.
Магнитопроводы, сделанные из трансформаторного железа с добавлением кремния, значительно уменьшают потери и повышают удельное сопротивление стали. Конструкцию сердечника улучшают промежуточным лакированием соприкасающихся поверхностей пластин.
В меди
Потери в обмотках вызваны ненулевым вектором активного сопротивления в катушках преобразователя напряжения. Потери в меди сопровождаются нагревом проводов в обмотках. Часто они вызваны несоответствием количества витков напряжению в обмотках.
Габаритная мощность
Габаритную мощность трансформатора рассчитывают следующей формулой:
Pgab = (P1 + P2)/2 = (U1I1 + U2I2)/2.
Этот параметр можно определить ориентировочно по сечению сердечника. Величина габаритной мощности зависит от ряда показателей, таких как качество и толщина листов магнитопровода, размер проёма, степень индукции, общее сечение проводов обмоток и качество диэлектрических слоёв между пластинами.
Дополнительная информация. Ещё один фактор влияет на габаритную мощность трансформатора – это его стоимость. Чем дешевле устройство, тем меньше этот показатель.
КПД трансформатора
Коэффициент полезного действия приборов можно рассчитать по нескольким формулам. Три из них представлены ниже:
Формула 1
Формула 2
Формула 3
Как сделать устройство с 220 на 12 вольт своими руками
Несмотря на то, что данный прибор кажется на первый взгляд сложным устройством, его можно собрать самостоятельно. Порядок сборки подобного устройства очень простой. Сначала следует сделать некоторые расчёты и можно приступать к работе. Чтобы можно было быстро и просто производить намотку катушек, необходимо сделать простое приспособление из доски, стоек и рукоятки.
Образец самодельного устройства.
Сначала рассчитываются характеристики и количество витков на обмотках устройства. В данном случае, напряжение первичной сети равно 220 В.
Будет интересно➡ Что такое тяговая подстанция
Получить при помощи прибора планируется 12 В, при площади сечения в 6 квадратных сантиметров, значит составляется формула с такими расчётами:
постоянная величина среднего трансформаторного железа равна 60, её следует разделить на площадь.
Получится 10 — это показатель витков, которые приходятся на один Вольт. Полученное число умножается на 220 — это число витков первичной обмотки. Количество витков второй нужно рассчитывать по такому же принципу: полученные 10 витков умножаются на 12 В.
Сердечник можно изготовить из жестяных банок, для этого надо нарезать полоски длиной до 30 см, шириной — 2 см. Эти заготовки обжигаются в печи на огне, после этого они остывают и с поверхности нужно счистить окалину. Покрыть лаком и наклеить с одной стороны полоски бумаги.
Почитать материал по теме: Как собрать повышающий трансформатор своими руками.
Также необходимо приготовить провод с бумажной изоляцией, сечение — 0,3 мм. Вторичная обмотка будет выполняться проводом сечением 1 мм. Из толстого картона выполнить основу для катушки. На неё намотать пропарафиненную бумагу и после этого можно приступать к намотке проволоки.
Пример схемы подключения понижающего трансформатора 220 на 12 В.
После каждых двух рядов нужно прокладывать слой этой бумаги. Вторичная обмотка наматывается в том же направлении, что и первая.
В готовую катушку необходимо вставить железные полоски, они должны войти на половину своей длины. Этими полосками обтягивается основа, и концы соединяются внизу.
Возле сердечника и каркаса оставляется небольшое расстояние. Основание для понижающего устройства лучше сделать из обычной доски толщиной до 50 мм.
Крепить детали лучше при помощи больших металлических скобок. Делать это нужно так, чтобы скобки огибали нижнюю часть сердечника. Последним шагом концы обмоток выводятся на каркас и закрепляются с контактами.
Чтобы было легче наматывать катушки (на заводах для этого используют специальное оборудование), можно использовать две деревянные стойки, закреплённые на доске, и ось из металла, продетую между отверстиями в стойках. На одном конце следует металлический прутик изогнуть в виде рукоятки.
Конструкция
Конструкция устройства базируется на 4-х основных элементах. Вот из чего состоят трансформаторы:
- Магнитопровод;
- Обмотки;
- Схемы соединения обмоток 3-х фазных трансформаторов;
- Бак.
Магнитопровод
Магнитная секция прибора делается из нескольких видов материалов: электротехническая сталь, пермаллой и ферромагнетики. Конструктив устройства обычно выглядит в виде рамки, на боковых сторонах (стержнях) которой помещаются обмотки. Части рамки, свободные от катушек, называют ярмом. Встроенные преобразователи зачастую оснащаются магнитопроводами тороидальной формы.
В зависимости от пространственного положения стержней магнитопровода, магнитные системы бывают плоскими, пространственными, симметричными и несимметричными конструкциями. В трансформаторах переменного тока сердечники образуют замкнутый контур. В приборах постоянного тока магнитопроводы делаются с зазором.
Отдельные виды магнитопроводов
Обмотки
Катушки магнитопроводов состоят из множества витков провода. Витки располагаются параллельно относительно друг друга в строго последовательном порядке. Проводники тока, покрытые изоляционным лаком либо бумагой, охватывают спиралью стержни магнитопровода.
Первичная обмотка под напряжением создаёт вокруг себя магнитное поле, которое воздействует на витки второй катушки. В результате в ней индуцируется выходной электрический ток.
Схемы соединения обмоток 3-х фазных трансформаторов
В 3-х фазных трансформаторах обмотки соединяют тремя способами.
Звезда
Три обмотки сходятся одними своими концами в нейтральной точке. Бывают звёздные соединения с выводом из общей точки и без него.
Треугольник
Соединённые последовательно три обмотки образуют треугольник. У обмоток, соединённых треугольником, усложняется конструкция переключателя контактов из-за высокого напряжения.
Зигзаг
При такой схеме все три обмотки располагаются отдельно на 3 стержнях магнитопровода. Соединения катушек осуществляются встречно последовательно.
Бак
Баки, заполненные трансформаторным маслом, помимо опорной функции, обеспечивают защиту от перегрева силового оборудования. Перед заправкой герметичного бака маслом из него откачивают воздух. Ёмкости могут содержать различные добавки, активно поглощающие рассеивающий магнитный поток, не давая ему распространиться наружу.
Как правильно подключить
Подключение понижающего трансформатора 220-110 или любой другой конфигурации – процесс достаточно простой. Во-первых, на заводских приборах клеммы подключения всегда маркируются. Для подключения нулевого провода используется клемма с обозначением «N» или «0», для фазного «L» или «220». На выходе обычно «0» и «110». Последнее число может меняться в зависимости от выдаваемого на выходе напряжения.
Во-вторых, если вами приобретен самодельный прибор или не новый, где стерта маркировка на клеммах, то распознать, какая обмотка первичная, а какая вторичная, можно по сечению используемого в ней медного провода. Так вот, в первичной обмотке сечение провода меньше, чем во вторичной. В повышающем трансформаторе все наоборот. То есть, тонкий провод устанавливается на вторичную обмотку.
Виды трансформаторов
В этом пункте раскрыта тема, какие разные бывают трансформаторы.
Силовой
Тип силового трансформатора переменного тока используют в сетях электроснабжения и в специальных установках. Название «Силовой» обозначает то, что оборудование обладает большой мощностью. Потребность в таком оборудовании объясняется согласованием различных величин напряжений линий электропередач.
Автотрансформатор
Его первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, за счёт чего обеспечивается электромагнитная и электрическая связь. Достоинством автотрансформатора является высокий показатель КПД. Вторичная обмотка имеет несколько выводов, что позволяет варьировать несколькими величинами выходного напряжения. Прибор может фиксировать напряжение на уровне 220 вольт. Поэтому приборы популярны в быту, предохраняя лампы осветительных приборов, домашнее электрическое и электронное оборудование от скачков напряжения сетевого тока.
Трансформатор тока
Такой вид, как трансформатор тока, применяется в измерительных цепях, защитном оборудовании. Устройство используется как средство управления и различной сигнализации. Первичная катушка подсоединяется к источнику питания тогда, когда вторичная обмотка включается в схему измерительных, исполнительных, индикаторных и релейных приборов.
Трансформатор напряжения
Основное назначение – это преобразование тока высокого напряжения в низковольтное питание измерительных цепей и различных приборов. Понижающее оборудование применяют в логических защитных системах.
Импульсный
Импульсные преобразователи используются для передачи пульсирующего тока. Это необходимая часть видеотехники для обеспечения отсутствия искажений в трансформируемых видеосигналах.
Сварочный
Трансформаторы обеспечивают ток нужной характеристики для различных видов сварки. Регулировка сварочного тока происходит за счёт изменения индуктивного сопротивления и холостого хода вторичной обмотки. Сварочный трансформатор работает от сети напряжением 220 или 380 вольт.
Разделительный
Трансформаторы оснащены раздельными обмотками. Их применяют в цепях защитных систем. Они чутко реагируют на несанкционированное заземление и отключают электричество в аварийных случаях.
Согласующий
Трансформатор используется для согласования сопротивлений каскадов электронного оборудования с минимальным искажением сигналов. Также его применяют для гальванической развязки между различными частями электронных схем.
Пик-трансформатор
Преобразует синусоидальное напряжение в импульсы пикообразной формы. Применяется для управления газоразрядным оборудованием, таким как тиратроны, ртутные выпрямители и тиристоры.
Сдвоенный дроссель
Отличается от других видов преобразователей напряжения наличием двух абсолютно одинаковых обмоток. Основная функция – встречный индуктивный фильтр. По своим характеристикам значительно превосходит дроссель стандартной конструкции.
Трансфлюксор
Обладает большой степенью остаточной намагниченности сердечника. Этот вид трансформаторов используется как элемент блока памяти электронных устройств.
Вращающийся трансформатор
Передаёт сигналы на вращающиеся магнитные головки видеозаписывающей аппаратуры. Магнитопровод разделён на две части, одна из которых вращается с минимальным зазором относительно другой части сердечника. Обеспечивает качественный съём сигналов при большой скорости вращения.
Воздушный и масляный трансформаторы
Отличаются друг от друга способом охлаждения магнитопровода с обмотками. Масляный преобразователь напряжения погружён в герметичный бак, заполненный трансформаторным маслом с активными добавками. Воздушные приборы охлаждаются за счёт естественной или принудительной вентиляции внутреннего пространства корпуса трансформатора.
Трёхфазный
Этот вид оборудования относится к силовым трансформаторам, обладающим большой мощностью. Магнитопровод состоит из трёх стержней с обмотками. Стержень каждой из трёх фаз оснащён двумя катушками повышающего и понижающего напряжения.
Для чего нужен понижающий трансформатор
Разнообразие конструкций, имеющихся в продаже, позволяет выбрать оптимальную модель для конкретной области применения:
- В энергетической индустрии используют понижающие аппараты высокой мощности – до 1000 МВА. Выпускаемые модели – 765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/110 кВ.
- Для адаптации высокого напряжения к параметрам бытовой электросети используют малые распределительные трансформаторы, мощность которых достигает 1-5 МВА. На стороне высокого напряжения могут быть предусмотрены значения 10, 20, 35 кВ, на низкой – 400 или 230 В.
- Для бытовой техники обычно применяют трансформаторы, изменяющие напряжение с 220-230 В до 42, 36, 12 В. Конкретная величина Uвых определяется требованиями потребителя.
При подборе оптимальных устройств учитывают суммарную мощность потребителей, напряжение на входе и выходе, необходимость (или ее отсутствие) изменения частоты, габариты и массу.
Эксплуатация
Срок службы
При правильном и своевременном обслуживании трансформаторное оборудование может прослужить до тех пор, пока морально не устареет. Срок службы зависит от условий эксплуатации, частоты возникновения аварийных ситуаций на участке электросети, где установлено оборудование.
Работа в параллельном режиме
Параллельный режим работы позволяет временно подменять мощное силовое оборудование трансформаторами средней или малой мощности. Это происходит тогда, когда на линии электропередачи падает нагрузка, что позволяет сокращать траты энергии при работе на холостом ходу.
Частота
При одинаковом напряжении частота тока может быть различной. Первичная обмотка, рассчитанная на частоту тока 50 Гц, без помех принимает входной ток частотой 60 Гц. В обратном случае трансформатор не будет полноценно исполнять свои функции. При меньшей номинальной частоте возрастает показатель индукции в сердечнике, что, как правило, вызывает резкое увеличение силы тока холостого хода. Если ток в сети имеет частоту, превышающую номинальную величину, то возникают паразитные токи в магнитопроводе. Сердечник и обмотки сильно перегреваются.
Регулирование напряжения трансформатора
Изменение напряжения в сети отображается на аналоговом экране или цифровом дисплее. Маломощные трансформаторы снабжены светодиодной индикацией уровня напряжения. С помощью органов управления устанавливается нужный уровень выходного напряжения в ручном или автоматическом режиме.
Изоляция трансформатора
Из-за частых перегревов обмоток и магнитопроводов изоляция может потерять свои диэлектрические свойства. Для осуществления контроля состояния изоляции проводятся регулярные испытания электрооборудования.
Перенапряжения трансформатора
В процессе интенсивной эксплуатации трансформаторы часто подвергаются перенапряжению. Оно бывает кратковременным и переходным.
Кратковременное превышение рабочих параметров оборудования происходит в течение от 1 секунды до нескольких часов. Переходное перенапряжение может набирать время, измеряемое в мили и наносекундах.
Перед тем, как покинуть завод-изготовитель, трансформаторы проходят тестовые испытания, в ходе которых создаются различные ситуации на грани потери работоспособности. В результате некондиция отсеивается от партии готовой продукции.
При установке того или иного трансформаторного оборудования нужно тщательно взвесить его возможности и состояние источника питания. Также принимают во внимание требуемые характеристики выходного напряжения для определённых потребителей.
Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения
Основное отличие трансформаторов тока (ТТ) от преобразователя напряжения состоит в их различном функциональном назначении. Первые используются только в измерительных цепях, позволяя снизить уровень контролируемого параметра до приемлемого значения. Вторые устанавливаются в электрических линиях переменного тока и выдают на выходе напряжения, используемые для работы подключенной бытовой аппаратуры.
Их отличия по конструкции состоят в следующем:
- в качестве первичной обмотки в трансформаторах тока используется шина силовой подводки, на которой он монтируется;
- параметры вторичной обмотки рассчитаны на подключение к измерительному прибору (электросчетчику в доме, например);
- в сравнении с ТН трансформатор тока более компактен и имеет упрощенную схему включения.
Трансформаторы тока и напряжения отвечают различным требованиям в части точности преобразуемых величин. Если для измерительного прибора этот показатель очень важен, то для трансформатора напряжения он имеет второстепенное значение.
