Особливості, типи і види обмоток трансформатора струму

Електромагнітне обладнання, яке містить кілька обмоток, розташованих на одному проводі і пов'язаних індуктивно, називають трансформатором. Прилад необхідний для перетворення електроенергії струму за допомогою магнітної індукції без зміни його частоти. Різні види обмоток трансформатора використовують у багатьох сферах електричної техніки і електроніки.

Принципи роботи

У будь-якого трансформатора в конструкції є дві або більше обмоток. Вони пов'язані між собою електромагнітної індукції, можуть бути виконані з дроту або стрічок, покритих шаром ізоляції. Обмотки кріплять на муздрамтеатр-сердечник, виготовлений з феромагнітного м'якого матеріалу. Якщо в пристрої всього один такий елемент, то воно називається автотрансформатором.

У конструкцію входять певні деталі:

• розширювальний бак з кришкою;
• ізолятор;
• муздрамтеатр (сердечник);
• радіатори;
• дві обмотки – низького і високого напруги.

Принцип роботи трансформаторів вивчають ще в шкільному курсі фізики, тому його легко зрозуміти навіть школяреві. Перша обмотка одержує напругу, внаслідок чого в ній починає протікати змінний струм. Він створює в осерді магнітний потік, під впливом якого в двох елементах з'являється електрорушійна сила. Вторинна обмотка замикається через навантаження, після чого в ній теж починає протікати змінний струм, у якого параметри – напруга і його крива, частота і кількість фаз – відрізняються.

Розділяють кілька типів трансформаторів за певними параметрами:

• кількості фаз – трьох- і однофазні;
• числу обмоток – трьох- і двохобмотувальні;
• типу ізоляції – масляні, сухі і з заповнювачем, який не горить;
• увазі охолодження – з природним і примусовим масляним, повітряним і з вмістом азотної подушки.

А також розрізняють силові, мережеві, автоматичні, імпульсні трансформатори і пристрої електричного струму. Вони мають відмінності в конструкції, функціональності і принципах роботи.

силовий агрегат

силовий трансформатор – це агрегат з низькими частотами, який застосовується в електричних мережах для перетворення енергії. Свою назву прилад отримав через те, що він використовується для прийому і передачі струму на ЛЕП, де показник напруги в деяких випадках сягає 1200 кВ. У містах воно знаходиться в межах 10 кВ, саме завдяки силових трансформаторів воно знижується до 0, 4 кВ (220 і 320 В), які необхідні споживачам.

У конструкції приладу може перебувати дві і більше обмоток, вони розташовані на броньовий магнітопроводі, виготовленому з технічної стали. Деякі з елементів можуть отримувати харчування індивідуально. Це зручно при отриманні напруги одночасно з декількох генераторів.

Зазвичай силове обладнання поміщають в бак з маслом, іноді його доповнює система охолодження. Встановлюють агрегат на підстанціях, більшого поширення мають трифазні трансформатори, так як вони скорочують втрати енергії на 15%.

Мережевий прилад

Мережеві пристрої – види трансформаторів струму, які з'явилися ще в 80-х роках. Саме цей пристрій може перетворити побутове напругу в 220 В в показник, споживаний електроприладами – 48, 24, 12 або 5 вольт. Іноді агрегати виконуються з декількома вторинними обмотками, так можна використовувати відразу кілька джерел живлення. У схемах будь радіолампи завжди присутній мережевий трансформатор розжарювання.

У сучасного обладнання сердечник має форму літери Ш або стрижня, виготовлений він з електротехнічних сталевих пластин, на які намотуються обмотки. Трансформатор з компактними габаритами має тороидальний муздрамтеатр. При цьому його потужність не поступається моделям з більшими розмірами і сердечниками інших форм.До мережевим відносять також зварювальні пристрої з потужністю до 6 кВт.

особливості автотрансформатора

Якщо цікавить, які бувають трансформатори, то серед низькочастотних можна виділити автоматичне обладнання. У таких агрегатів первинна обмотка є і вторинної одночасно. Тобто елементи пов'язані не тільки індукцією, а й електрикою. З одного обмотки є кілька висновків, тому вона може давати одночасно різний напруга. У приладу вартість нижче, ніж у інших видів трансформаторів. Це обумовлено витратою меншої кількості проводів для однієї обмотки, стали для муздрамтеатру і незначною маси.

Автотрансформатори застосовуються в приладах автоматичного управління і високовольтних мережах. Устаткування з обмотками, з'єднаними в трикутник або зірку, дуже затребувані в сучасних системах електрики. Силові агрегати мають потужність до 100-200 мВт. Доцільно використовувати їх при маленьких коефіцієнтах трансформації.

Ще один вид автотрансформатора – лабораторний прилад. З його допомогою можна плавно контролювати напругу перед його подачею споживачеві. По конструкції це трансформатор з однією обмоткою, у якій є неізольовані витки проводів. Тобто з'являється можливість підключитися до кожної петельки окремо.

Встановити контакт допомагає змінна щітка, якою можна керувати за допомогою поворотної ручки. Під час навантаження виходить напруга різної величини, однофазні агрегати видають показник від 0 до 250 В, а трифазні – до 450 вольт. У лабораторіях використовують менш потужні конструкції для настройки електричного обладнання.

устаткування струму

Трансформатор струму – це прилад, первинна обмотка якого підключається до джерела живлення, а вторинна приєднується до вимірювальних пристроїв з малим внутрішнім опором. Перший елемент – один провід або виток – включають в ланцюг послідовним шляхом для вимірювання змінного струму. При цьому показник вторинної обмотки, яка повинна знаходитися під навантаженням з високою напругою, здатним пробити ізоляцію, пропорційний першої. Якщо її розімкнути, то муздрамтеатр просто згорить від некомпенсованого струму.

У конструкції сердечник виготовлений з кременистої холоднокатаної сталі, на нього намотана одна вторинна обмотка. Первинна деталь зазвичай являє собою шину або провід зі струмом, пропущений через отвір сердечника. Високий коефіцієнт трансформації – це головна перевага такого агрегату. Трансформатори струму часто застосовуються для виміру електрики і в різних схемах захисту реле.

Так як ланцюга ізольовані один від одного, використання обладнання вважається безпечним. Промислові агрегати випускаються з декількома групами вторинних обмоток. Одна з них підключається до захисного обладнання, а друга до пристрою вимірювання – лічильнику.

імпульсна конструкція

У зварювальних апаратах, блоках харчування, инверторах і перетворювачах струму з малою і середньою потужністю встановлені імпульсні трансформатори. Ці прилади вже давно витіснили важке низкочастотное обладнання. Пристрій має вигляд трансформатора з феритовим сердечником в формі букв П або Ш, стержня, чашки або кільця. Їх перевага перед іншими матеріалами полягає в можливості працювати на частоті понад 500 кГц.

Так як це високочастотний агрегат, то і його розміри незначні. На обмотку потрібно менше дроти, а одного або декількох польових транзисторів буде досить для отримання струму. Кількість додаткового обладнання залежить від топології схем живлення:

• прямоходового – один прилад;
• двухтактная – 2;
• півмостова – 2;
• бруківка – 4.

Трансформатор виконує роль дроселя в разі, коли застосовується обратноходового схема харчування.Адже тоді процеси накопичення і видачі електричної енергії у вторинну ланцюг розділені певним проміжком часу. Імпульсні трансформатори з феритовими сердечниками сьогодні можна зустріти практично скрізь. Вони застосовуються в енергозберігаючих лампах, зварювальних апаратах і инверторах, а також зарядний пристрій для мобільного телефону, ноутбука і планшета.

Імпульсний агрегат струму необхідний для вимірювання напрямку електрики. Устаткування засноване на кільцеподібній ферритовом осерді з декількома обмотками. Через кільце пропускають дріт, а елемент з витками отримує навантаження на резистор.

Виробники випускають різні моделі трансформаторів, що володіють деякими відмінностями в коефіцієнтах продуктивності. Щоб дізнатися напрямок електрики, обмотку навантажують двома зустрічними стабілітронами.

Сфера застосування

Курс шкільної фізики дав учням деякі поняття про роботу і застосуванні трансформаторів. Наприклад, що втрата потужності завжди прямо пропорційна квадрату сили електричного струму, тому потрібно підвищувати напругу для передачі електрики на значну відстань. Перед переходом струму до споживачів показник, навпаки, необхідно знижувати. Саме для цього і використовують різні види трансформаторів.

А також обладнання використовується в схемах живлення побутової техніки. Агрегати з декількома групами обмоток встановлені в телевізорах, моніторах комп'ютерів. Вони живлять схеми, виконують функції транзистора і кінескопа. Пристрій трансформаторів також вивчають ще на шкільних уроках.

Без трансформаторів електричні мережі і деякі види обладнання не зможуть нормально функціонувати, тому необхідно хоча б поверхово знати пристрій агрегатів, принципи їх роботи, особливості конструкції і відмінності в різних моделях. Це дозволить самостійно усувати неполадки в деякій домашній техніці, промисловому обладнанні і мобільних гаджетах.