В электротехнике широко применяются трансформаторы-устройства, преобразующие одну систему переменного электрического тока в другую.
Электрические трансформаторы применяются для преобразования тока, или для гальванического разделения различных электрических цепей. На выбор имеется большое количество различных трансформаторов напряжения, в приобретении которых могут помочь различные фирмы.
Преобразователи напряжения
Трансформаторы преобразуют одно напряжение в другое.
При этом если подаваемое на вход устройства преобразуется на выходе в более низкое, трансформатор называется понижающим. В случае же увеличения на выходе, по сравнению с напряжением на входных клеммах, устройство считают повышающим. Иногда трансформатор может не изменять величину на своем выходе, а использоваться для развязки цепей схемы.
В любом случае напряжение, подаваемое на первичную обмотку устройства для его нормальной работы, называется номинальным. Оно указывается в паспорте трансформатора.
Как работает трансформатор
Трансформатор работает благодаря явлению электромагнитной индукции. Как правило, трансформатор состоит из 2-х или нескольких обмоток проводов и магнитопровода. При подключении к разъемам первичной обмотки источника переменного тока напряжением (U1) по ней течет ток. В результате этого возникает переменное магнитное поле, которое концентрируется в магнитопроводе. В обмотке номер 2 наводится ЭДС (U2). Величина этой ЭДС определяется количеством витков этих обмоток. Их соотношение - это коэффициент трансформации. То есть:
U2 = U1 (N2 / N1)
В случае идеального трансформатора мощность в первичной (P1) и мощность во вторичной (P2) обмотках равны между собой:
P1 = I1 * U1 = P2= I2 * U2
Но такое соотношение верно только приблизительно, поскольку в системе обязательно есть потери энергии. Эти потери связаны с наличием тепловых потерь в проводах трансформатора, а также потерь в магнитопроводе из-за явления гистерезиса и появления в магнитном сердечнике вихревых токов. Для уменьшения этих токов сердечник трансформатора делается из тонких пластин, а материал пластин обычно имеет большое магнитное сопротивление.
Наличие потерь в трансформаторе ведет к тому, что кпд трансформатора не равен ста процентов. Обычно чем большую мощность имеет трансформатор напряжения, тем больше его кпд. Например, значения кпд мощных трансформаторов может достигать 97-99 процентов.
Виды и применение
Существуют следующие виды трансформаторов напряжения:
- силовые;
- технологические;
- малой мощности;
- измерительные.
Силовые трансформаторы, в основном необходимы для передачи электроэнергии. Как известно, потери электроэнергии сильно зависят от тока. Поэтому передавать электроэнергию с места ее выработки к месту ее потребления желательно по высоковольтным линиям. Для этого нужны трансформаторы высокого напряжения, которые его повышают передаваемой электроэнергии до сотен киловольт. Потребители электроэнергии используют относительно низкое напряжение (обычное электросети равно 220 вольт). Поэтому в этом случае высокое самим устройством понижается до рабочего.
Трансформаторы силового вида отличаются тем, что в них в качестве обмотки используются провода с квадратным сечением. Такое сечение позволяет более экономно использовать место внутри сердечника.
При работе мощных силовых трансформаторов выделяется много тепла. Поэтому они должны иметь надежную систему охлаждения. Для устройств, работающих при силе выше 6 киловольт, используются масляные. В таких устройствах для охлаждения служат баки с маслом.
Технологические трансформаторы имеют большую мощность и используются в технических устройствах. Например, в сварочных аппаратах, печах. При этом сварочный трансформатор необходим не только для получения низкого напряжения сварки, но и для развязки цепей сварки и сети питания.
Устройства малой мощности используются в различных радиоэлектронных приборах. Чаще всего они работают в блоках питания и понижают напряжение сети в 220 вольт до питания современных полупроводниковых устройств и микросхем в 12 -24 вольт.
Измерительные трансформаторы нужны для увеличения диапазона измерения различных приборов. Например, такие устройства используются для измерения параметров высоковольтных линий. При этом они снижают напряжение и обеспечивают гальваническую развязку цепей высокого (6 киловольт) от низковольтной цепи измерительного прибора.
В качестве магнитопровода у трансформаторов напряжения могут быть сердечники различного вида. По этому признаку они подразделяются на стержневого, броневого или тороидального видов. Подробнее про трансформаторы напряжения можно найти в поисковике.