- Конструкция
- Принцип действия
- Практическая значимость
- Область применения
- Назначение
- Расчет характеристик оборудования
- Виды понижающих трансформаторов
- Однофазный трансформатор
- Трехфазный трансформатор
- Многообмоточный трансформатор
- Тороидальный трансформатор
- Броневой трансформатор
- Стержневой трансформатор
- Преимущества
- Недостатки
- Мощность в понижающих трансформаторах
- Принцип работы
- Где используется понижающий трансформатор?
- Как определиться с выбором понижающего трансформатора?
- Итог
Конструкция
Принцип работы трансформаторов использует физический закон электромагнитной индукции. Стандартные устройства имеют один сердечник и две обмотки. Первичная обмотка понижающего трансформатора подключается к электрической сети. Магнитное поле создается вокруг сердечника магнитного привода. Электричество показано во вторичной обмотке с определенным показателем напряжения.
Выходная мощность определяется соотношением числа витков в обеих катушках. Соотношение витков, составляющих обмотку первичной и вторичной катушек, позволяет выбирать характеристики выходного напряжения. Устройство трансформаторов позволяет получить необходимое значение силы тока для питания промышленных и бытовых электроприборов.
Трансформаторы напряжения не изменяют частоту тока. Для этого понижающее устройство должно иметь в своей конструкции выпрямитель. Он изменит частоту тока с переменного на постоянный и наоборот.
Сегодня полупроводники используются в понижающих трансформаторах. Их работу дополняет интегральная схема. В схему включены конденсаторы, микросхемы, пьезоэлементы, резисторы и др. такой бытовой понижающий трансформатор имеет малые габариты, высокий КПД и малый вес.
Не шумит и не греется. В трансформаторах представленных типов допускается выбирать мощность отходящего тока. Устройство включает защиту от коротких замыканий в цепи. Традиционный дизайн также пользуется спросом. Такие устройства просты и надежны.
Принцип действия
Принцип действия понижающего трансформатора основан на использовании явления взаимной индукции, которая действует через магнитное поле и обеспечивает передачу электроэнергии из одной цепи устройства в другую. Действие трансформатора заключается в следующем:
- Через первичную катушку протекает ток, который создает магнитное поле.
- Все силовые линии замыкаются вблизи проводников катушки.
- Некоторые из этих силовых линий замыкаются вблизи проводников второй катушки. Оказывается, оба соединены магнитными линиями.
- Чем дальше разнесены обмотки, тем меньше силовая магнитная связь возникает между ними, так как меньшее число силовых линий первой цепляется за силовые линии второй.
- Через первый проходит переменный ток (который изменяется во времени и по определенному закону), а значит, создаваемое магнитное поле также будет переменным, то есть будет изменяться во времени и по закону.
За счет изменения тока в первой в обе катушки поступает магнитный поток, который меняет свою величину и направление. Это индукция переменной электродвижущей силы. Об этом говорится в законе электромагнитной индукции.
Если концы другого соединить с приемниками электроэнергии, то в цепочке приемников появится ток. Первая получит от генератора энергию, равную энергии, отдаваемой второй цепочке. Энергия передается посредством переменного магнитного потока.
Понижающий трансформатор (220В 110В) обеспечивает нормальную работу оборудования и электроприборов, произведенных в странах, где нормы для сетей электроснабжения отклоняются от российского стандарта.
Понижающие трансформаторы напряжения имеют широкий спектр применения, но чаще всего они используются в источниках питания различных устройств и в силовых сетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять с учетом определенных запросов для каждого отдельного случая.
Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать для противоположной цели (подключения вторичной обмотки к источнику переменного напряжения, а первичной обмотки к нагрузке).
В этом случае трансформатор будет выполнять обратную функцию: понижающий трансформатор будет выполнять роль повышающего, и наоборот. Однако для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из обмоток должны быть рассчитаны на определенные рабочие диапазоны напряжения и тока.
Поэтому при использовании трансформатора «противного» назначения напряжения и токи обмоток должны оставаться в пределах первоначальных расчетных параметров. Только тогда трансформатор будет работоспособен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).
Трансформаторы часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода относятся к первичной, а какие к вторичной.
Во избежание путаницы многие трансформаторы (в основном импортные) используют обозначение «Н» для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), а обозначение «Х» — для высоковольтной обмотки обмотка низкого напряжения.
Следовательно, простой силовой трансформатор будет иметь провода с маркировкой «H1», «H2», «X1» и «X2».
Практическая значимость
Практическая значимость вышеизложенного становится яснее при рассмотрении альтернативы: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровней напряжения и тока можно было достичь только с помощью установок, содержащих двигатели и генераторы.
Хотя и двигатель, и генератор являются достаточно эффективными устройствами, их совместное использование недостаточно эффективно, чтобы общий КПД установки находился в диапазоне 90% или менее.
Кроме того, движущиеся части этих машин подвержены трению и механическому износу, что, в свою очередь, влияет как на срок службы, так и на производительность.
Трансформаторы, с другой стороны, способны преобразовывать переменное напряжение и ток с очень высокой эффективностью без движущихся частей, обеспечивая широкое распространение и использование электричества, которое мы считаем само собой разумеющимся.
Справедливости ради следует отметить, что установки двигатель/генератор не обязательно устарели по сравнению с трансформаторами во всех приложениях.
Хотя трансформаторы явно превосходят двигатели/генераторы в преобразовании переменного напряжения и тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую, а также не могут преобразовывать (сами по себе) постоянный ток в переменный или наоборот.
Установки двигатель/генератор могут сделать все это относительно легко, хотя и с некоторыми ограничениями производительности, описанными выше. Эти установки также обладают уникальным свойством сохранения кинетической энергии.
То есть, если по какой-то причине питание двигателя отключается на мгновение, его угловой момент (инерция вращения) будет поддерживать вращение генератора в течение некоторого времени, тем самым изолируя нагрузку (приводимую в движение генератором) от «неисправностей» в основной энергосистеме.
Область применения
Сегодня многие приборы, используемые в быту, требуют пониженного напряжения. Это современные телевизоры, персональные компьютеры и ноутбуки, различные гаджеты.
Однако эти устройства либо поставляются с трансформатором, называемым блоком питания, либо он встроен в устройство. А вот освещение — это отдельная тема.
Галогенные или светодиодные лампы (особенно устанавливаемые в помещениях с повышенной влажностью) требуют отдельного устройства снижения напряжения. Это связано с требованиями безопасности, хотя финансы тоже играют немаловажную роль.
Назначение
Понижающие трансформаторы применяются в различных сферах человеческой деятельности. Силовые конструкции устанавливаются на трансформаторных подстанциях по трассе линий электропередач. Представленные типы устройств снижают показатель тока в сети с 380 до 220 В при эксплуатации.
Бытовые электроприборы работают с этой мощностью. Представленная установка называется промышленным понижающим трансформатором.
Бытовые редукторные варианты включают агрегаты, работающие на меньшей мощности. На первичную цепь принимают 220 В, а на выходе 42, 36, 12 В с учетом требований потребителя.
Расчет характеристик оборудования
Понижающий трансформатор может относиться к разным категориям, которые зависят от ряда параметров. Помимо конструктивных отличий (наличие пьезоэлементов, конденсаторов и так далее), оборудование отличается мощностью, назначением и конструкцией.
Их объединяет отношение трансформации. Он всегда будет меньше 1. Понижающего трансформатора с коэффициентом больше 1 не бывает. Такие устройства относятся к категории повышающих устройств.
Для того чтобы правильно подобрать количество витков в цепях, производят расчет. Известно, что коэффициент трансформации равен 0,2. Устройство снижает напряжение в сети. Первичная обмотка имеет 120 витков. Определить количество витков во вторичной обмотке:
ВО = 120 * 0,2 = 24 витка.
По коэффициенту трансформации определяем выходное напряжение. Если на первичную обмотку подается ток 220 В, расчет будет следующим:
НВ = 220 * 0,2 = 44 В.
зная коэффициент трансформации, как определить мощность оборудования не сложно. При выборе устройства для изменения параметров тока в цепи необходимо определить потребности стандартных потребителей.
При сниженной нагрузке на сеть бытовая техника не будет работать как надо. Чтобы трансформатор не генерировал слишком малое значение тока, необходимо учитывать коэффициент трансформации.
Виды понижающих трансформаторов
В нашем каталоге понижающих трансформаторов есть разные модели и типы.
Однофазный трансформатор
Самый популярный и распространенный вид. Обычно используется дома. Подключается от однофазной сети. Фазный и нулевой провода подключаются к первичной обмотке.
Трехфазный трансформатор
В основном используются в промышленности, но есть случаи использования и в быту. Он предназначен для понижения более высокого напряжения прибл. 380 В до необходимого уровня в трехфазной сети.
Многообмоточный трансформатор
Трансформатор с двумя и более обмотками. Несколько вторичных обмоток установлены для получения нескольких различных показаний напряжения от одного источника.
Тороидальный трансформатор
По сравнению с другими трансформерами он имеет малый вес и небольшие размеры. Применяется в радиоэлектронике для достижения высокой плотности тока, благодаря хорошему охлаждению обмотки. Он дешевый, так как длина намотки намного меньше, чем у других, за счет торообразного сердечника. Выдерживает более высокие температуры, чем другие типы устройств.
Броневой трансформатор
На него устанавливается катушка, из-за чего устройство очень простое и дешевое в изготовлении. Он называется бронированным из-за того, что обмотки охватывают стержень наподобие брони. Однако из-за плотности одинаковой обмотки его трудно осмотреть и отремонтировать.
Стержневой трансформатор
Этот тип трансформатора используется для работы с высокими и средними напряжениями. Также имеет хорошее охлаждение. Устройство такого типа устроено довольно просто, что позволяет легко его осматривать и ремонтировать.
Читайте также: Ремонт насоса стиральной машины: как починить сливную помпу своими руками, если она не работает?
Преимущества
- Снижает напряжение, делая передачу электроэнергии проще и дешевле.
- Эффективность более 99.
- Обеспечивает различные требования к напряжению.
- Бюджет.
- Высокая надежность.
- Высокий рабочий день.
Недостатки
- Требует тщательного обслуживания, ошибки могут привести к поломке устройства.
- Устранение неполадок занимает много времени.
Мощность в понижающих трансформаторах
Мощность в любом трансформаторе неизменна, то есть мощность, поступающая на вторичную обмотку трансформатора, такая же, как и мощность на первичную обмотку трансформатора. Это относится и к понижающему трансформатору.
Но поскольку вторичное напряжение в понижающем трансформаторе меньше первичного напряжения, ток во вторичной обмотке будет увеличен, чтобы сбалансировать общую мощность в трансформаторе.
Принцип работы
В большинстве домов ток проходит при напряжении 220 В. Но для правильной работы многие приборы подключаются к трансформатору. Но что делать, если вы купили устройство, которое работает с более низким напряжением. Если вы подключите прибор к розетке без трансформатора, он, скорее всего, сломается, как только вы его включите.
Как работает трансформатор? Первый набор катушек, называемый первичной катушкой или первичной обмоткой, подключен к источнику переменного напряжения, называемому первичным напряжением.
Другая катушка, называемая вторичной катушкой или вторичной обмоткой, подключается к нагрузке, и нагрузка отображает измеренное напряжение (высокое или низкое).
От источника ток проходит по виткам первичной обмотки, что вызывает появление магнитного потока, он проходит по виткам второй обмотки.
Во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила), в результате чего образуется напряжение, отличное от напряжения первичной обмотки. Разница между начальным и конечным напряжением определяется разницей числа витков на первичной и вторичной обмотках.
Если витков на вторичке меньше, чем на первичке, то напряжение будет падать, если витков больше, то увеличиваться. Напряжение меняется без изменения частоты.
Где используется понижающий трансформатор?
Все уличные трансформаторы, которые мы видим возле своих домов, — понижающие трансформаторы. Они берут 11 кВ переменного тока в первичную сеть и преобразуют его в 220 В для распределения в наших домах.
До широкого распространения импульсных блоков питания почти во всех низковольтных настенных адаптерах использовались понижающие трансформаторы.
Как определиться с выбором понижающего трансформатора?
Использовать трансформатор в бытовых целях очень просто. Подключите трансформатор к розетке, а устройство к трансформатору. Но чтобы использовать трансформатор, нужно правильно подобрать трансформатор. Следующие пять критериев следует учитывать при выборе правильного инструмента.
Какую среднюю мощность потребляют приборы, подключенные к трансформатору?
Выберите свое устройство в зависимости от того, сколько ватт потребляет ваше устройство. Например: Playstation 3 потребляет 380 Вт, поэтому вам нужен понижающий трансформатор на 500 Вт. Убедитесь, что блок не превышает мощность выбранного типа трансформатора.
В вашем устройстве есть двигатель?
Если двигатель присутствует, добавьте 20% к требуемой мощности.
На каких условиях вы будете работать?
Например, в условиях низких температур вам понадобится тороидальный трансформатор.
Знаете ли вы усилители для вашего устройства? Как рассчитать требуемую мощность = Ампер x 110 В (например, 5 А x 110 = 550 Вт)
хотите использовать один трансформатор для нескольких устройств? Проверьте общую мощность всех блоков, она должна быть меньше номинальной мощности трансформатора (ВА.
Итог
Трансформаторы используются во многих местах. Дизайн у них разный и для каждой задачи он по-своему уникален.