Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Відкриття в далекому 1831 році великим вченим Фарадеєм принципу електромагнітної індукції дозволило по-новому поглянути на багато законів електротехніки. Саме грунтуючись на взаємодію електромагнітних полів, через 45 років після цього великий російський учений П. Н. Яблочков отримав патент на винахід трансформатора. Класичне визначення звучить так: трансформатор - це електричний пристрій, що перетворює струм первинної обмотки одного напруги, в струм вторинної обмотки з іншою напругою.

Індукційний ефект утворюється при зміні електромагнітного поля, тому для роботи трансформатора необхідна наявність напруги зі змінним струмом. Трансформація (передача) здійснюється перетворенням електричної енергії первинної обмотки в магнітне поле, а потім, у вторинній обмотці відбувається зворотне перетворення магнітного поля в електричну енергію. У разі якщо кількість витків вторинної обмотки буде перевищувати число витків первинної обмотки, то пристрій буде називатися підвищує трансформатором. При підключенні обмоток в зворотному порядку, виходить знижує пристрій.

Пристрій і принцип роботи

Конструктивно підвищує пристрій трансформації напруги я складається з сердечника і двох обмоток. Сердечник зібраний з пластин електротехнічної листової сталі. На нього намотані первинна і вторинна обмотки, з мідного дроту, різного діаметру. Товщина дроту намотування трансформатора безпосередньо залежить від його вихідної потужності.

Сердечник пристрою може бути стрижневим або броньовим. При використанні вироби в мережах низькочастотної напруги найчастіше застосовуються стрижневі магніт проводи, які за формою можуть бути:

  • П-подібні.
  • Ш-образні.
  • Тороїдальні.

Виготовляються сердечники з трансформаторного спеціального заліза, від якісних характеристик якого і залежать багато загальні параметри пристрою. Набирається сердечник з тонких залізних пластин, які ізольовані один від одного лаком або шаром окису, для зменшення втрат за рахунок вихрових струмів. Можуть застосовуватися і готові половинки, які зроблені з суцільних залізних стрічок.

Переваги та недоліки сердечників

  • Складальні частіше застосовуються для пристрою магнитопроводов з довільним перерізом, обмежується тільки шириною пластин. Кращі параметри мають пристрої трансформації напруги з квадратним перетином. Недоліком такого типу сердечника вважається необхідність щільного стягування пластин, малий коефіцієнт заповнення простору котушки, а також підвищений розсіювання магнітного поля пристрої.
  • Кручені сердечники набагато простіше набраних в збірці. Весь сердечник Ш-образного типу складається з чотирьох частин, а П-подібний тип має тільки дві частини в своїй конструкції. Технічні характеристики такого трансформатора набагато краще, ніж ніж набірного. До недоліків можна віднести необхідність мінімального зазору між частинами. При фізичному впливі пластини частин можуть відшаровуватися, і, в подальшому дуже важко домогтися щільного їх прилягання.
  • Тороїдальні осердя мають форму кільця, яке світо з трансформаторної залізної стрічки. Такі сердечники мають найкращі технічні характеристики і практично повне виключення розсіювання магнітного поля. Недоліком вважається складність намотування, особливо проводів з великим перетином.

У трансформаторах Ш-образного типу все обмотки зазвичай робляться на центральному стрижні. В П-образному пристрої вторинна обмотка може намотується на один стрижень, а первинна - на інший. Особливо часто, зустрічаються конструктивні рішення, коли розділені навпіл обмотки намотуються на обидва стержня, а після з'єднуються між собою послідовно. При цьому істотно скорочується витрата проводу для трансформатора, і поліпшуються технічні характеристики приладу.

Технічні характеристики

Основними характеристиками при експлуатації трансформатора вважаються:

  • Напруга вхідний.
  • Величина напруги на виході.
  • Потужність приладу.
  • Струм і напруга холостого ходу.

Величина відношення напруг на вході і виході пристрою називається коефіцієнтом трансформації. Це співвідношення залежить тільки від кількості витків в обмотках і залишається незмінним при будь-якому режимі функціонування пристрою.

Від діаметра проводів і від типу сердечника безпосередньо залежить потужність трансформатора, яка з боку первинної намотування дорівнює сумі потужностей вторинних обмоток, за винятком втрат.

Напруга, що отримується на вихідний обмотці пристрої, без підключення навантаження, називається напругою холостого ходу. Різниця між цим показником і напругою з навантаженням вказує на величину втрат за рахунок різного опору проводів обмотки.

Від якісних показників сердечника трансформатора повністю залежить величина струму холостого ходу. В ідеальному випадку, струм первинної обмотки створює в осерді пристрою магнітне поле змінного значення, за величиною електрорушійна сила якого дорівнює току холостого ходу і протилежна за напрямком. Але ось в реальності величина електрорушійної сили завжди менше напруги на вході, за рахунок можливих втрат в осерді.

Саме тому для зменшення величини струму холостого ходу, потрібно матеріал високої якості при виготовленні сердечника і мінімальний зазор між його пластинами. Таким умовам в більшій мірі відповідають тороїдальні осердя.

типи пристроїв

Залежно від потужності, конструкції і сфери їх застосування, існують такі види трансформаторів:

  • Автотрансформатор конструктивно виконаний як одна обмотка з двома кінцевими клемами, а також в проміжних точках пристрою є кілька терміналів, в яких розташовуються первинні і вторинні котушки.
  • Трансформатор струму включає в себе первинну і вторинну обмотку, сердечник з магнітного матеріалу, а також оптичні датчики, спеціальні резистори, що дозволяють прискорювати способи регулювання напруги.
  • Силовий трансформатор - це пристрій, що передає струм, за допомогою індукції електромагнітного поля, між двома контурами. Такі трансформатори можуть бути підвищують або знижують, сухими або олійними.
  • Антирезонансні трансформатори можуть бути як однофазними, так і трифазними. Принцип роботи такого пристрою мало чим відрізняється від трансформаторів силового типу. Конструктивно являє собою пристрій литого типу з гарною теплозахистом і напівзакритої структурою. Трансформатори антирезонансного типу застосовуються при передачі сигналу на великі відстані і в умовах великих навантажень. Ідеально підходять для роботи в будь-яких кліматичних умовах.
  • Заземлюються трансформатори (догрузочние). Особливістю цього типу є розташування обмоток в формі зірки або зигзага. Часто заземлюються прилади застосовують для підключення лічильника електричної енергії.
  • Пік - трансформатори використовуються в пристроях радіозв'язку і технологіях комп'ютерного виробництва, за принципом відділення постійного і змінного струму. Конструкція такого трансформатора є спрощеною: обмотка з певною кількістю витків розташована навколо сердечника з феромагнітного матеріалу.
  • Розділовий домашній трансформатор застосовується при передачі енергії змінного струму до іншого пристрою або обладнання, блокуючи при цьому здатності джерела енергії. У побутових умовах такі прилади забезпечують регулювання напруги і гальванічну розв'язку. Найчастіше застосовуються для придушення електричних перешкод в чутливих приладах і захисту від шкідливої дії електричного струму.

Обслуговування та ремонт

Бажано людині, що не знає принцип дії електротехнічних приладів, не займатися ремонтними роботами цього обладнання, через можливість ураження електричним струмом. При ремонті і обслуговуванні трансформаторних пристроїв, єдине, що можна виправити, без неприпустимих наслідків, це перемотування трансформатора.

Перед початком будь-яких ремонтних робіт необхідно провести перевірку трансформатора:

  • Насамперед необхідно оцінити стан приладу за допомогою візуального огляду, так як часом, потемнілі і роздувся ділянки, прямо вказують на несправність обмотки трансформатора.
  • Визначення правильності підключення пристрою. Електричний контур, що генерує магнітне поле обов'язково повинен бути підключений до первинної обмотці приладу. А ось друга схема, яка споживає енергію трансформатора, повинна бути включена в обмотку вихідного напруги.
  • Фільтрація вихідного сигналу фази визначається як для діодів і конденсаторів на вторинній обмотці пристрою.
  • Наступним кроком потрібно підготувати прилад до контрольного вимірювання параметрів, т. Е. Зняти захисні панелі і кришки, щоб отримати вільний доступ до елементів схеми. За допомогою тестера потрібно надалі уможливити відбір проб напруги трансформатора.
  • Для проведення вимірювань, потрібно подати харчування на схему пристрою. Вимірювання параметрів первинної обмотки проводиться тестером в режимі змінного струму. Якщо отримане значення менше ніж на 80% від очікуваного, то несправність може бути як в самому трансформаторі, так і в схемі всього пристрою.
  • Перевірку вихідний обмотки здійснюють за допомогою тестера. При цьому перевіряємо обмотку як на можливість появи короткозамкнених витків, так і на обрив проводу намотування котушки, за принципом вимірювання опору (якщо опір мало - то є ймовірність короткозамкнутих витків, а в разі коли опір обмотки велике - обрив).

Після перемотування трансформатора напруги, в разі несправності обмотки, потрібно зібрати його в зворотній послідовності, при цьому особливу увагу необхідно приділити найбільш щільному прилягання пластин сердечника.

Самостійне виготовлення або ремонт пристрою надається процесом дуже складним і трудомістким. Для виконання таких робіт буде потрібно наявність необхідних матеріалів, а також вміння виробляти деякі спеціальні розрахунки. Зокрема, потрібно буде точно розрахувати кількість витків в обмотці трансформатора, діаметр проводів для обмотки, а також перетин і тип сердечника пристрою.

Тому краще звернутися для проведення цих операцій до кваліфікованого людині, знайомому з основними поняттями і властивостями електротехніки та розрахунками за необхідне формулами.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Інструменти