Повышающие трансформаторы напряжения

Повышающие трансформаторы напряжения

Преобразование напряжения присутствует повсеместно в любой области нашей жизни и деятельности. Вырабатываемое на электростанции напряжение повышается до нескольких киловольт, чтобы быть переданным с наименьшими потерями через линии электропередач на многие тысячи километров. А потом оно снова понижается на трансформаторных подстанциях до привычных нам значений в 380/220 вольт.

Повышающие трансформаторы не применяются для стабилизации напряжения в тех случаях, когда его значение в сети постоянно изменяется. Для домашнего применения используют только стабилизаторы.

Рассмотрим принцип работы трансформатора напряжения подробнее, не погружаясь в излишние сложности.

Процесс изготовления каркаса катушек

Каркас делают из картона. Его внутренняя часть должна быть немного больше чем стержень сердечника. Если вы используете О – образный сердечник, тогда необходимо будет две катушки. Если сердечник будет Ш – образным тогда нужна одна катушка.

Если вы используете круглый сердечник, тогда его предварительно необходимо обмотать изоляцией. После этого можно приступать к намотке провода. После того как первичная обмотка будет завершена ее необходимо закрыть 3 слоями изоляции. Потом вам необходимо начать накручивать вторичный ее слой. Концы обмоток следует вывести наружу. При использовании магнитопровода каркас необходимо делать так:

  1. Необходимо выкроить гильзы с отворотами.
  2. Вырезать щечки из картона.
  3. Тело катушки необходимо свернуть в небольшую коробку.
  4. Вам следует надеть на гильзы щечки.

Какой трансформатор называют повышающим

Повышающий трансформатор это обычный трансформатор (см. назначение и принцип действия трансформатора) который повышает значение напряжения электрического тока. На первичной обмотке оно ниже, а на вторичной выше. Тем самым на выходе прибора напряжение выше и за счет определенного числа витков обмотки и сечения имеет нужное значение.

Принцип работы повышающего трансформатора заключается в величине К (коэффициент трансформации).

При К>1 трансформатор является понижающим, а при К повышающий трансформатор схема

Применение повышающих трансформаторов

Приборы устанавливаются в электрических линиях и источниках питания потребительских точек. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при увеличении силы тока выделяется тепло, которое нагревает провод. Для транслирования энергии на большие линейные расстояния увеличивают напряжение, а токи уменьшают. При поступлении к потребителю мощность снижают, поскольку в целях безопасности пришлось бы использовать массивную изоляцию.

В начале цепочки устанавливают повышающий трансформатор, а в точке приема понижают показатели. Такие комбинации на протяжении ЛЭП используют многократно, добиваясь выгодных условий транспортировки электричества и создавая приемлемые значения для потребителя.

Из-за присутствия в сети трех фаз для трансформации энергии используют трехфазные агрегаты. Иногда применяют группу, в которой устройства объединены в модель звезды, при этому них общий проводящий стержень.

Хоть коэффициент полезного действия у агрегатов большой мощности достигает почти стопроцентного значения, всё равно выделяется много тепла. Типичный трансформатор электрической станции 1 гВт выдает несколько мегаватт. Чтобы снизить это явление, разработана охладительная система в виде бака с негорючей жидкостью или трансформаторным маслом и сильным устройством для воздушной раздачи тепла. Охлаждение чаще водяное, сухой принцип используют при небольшой мощности.

Повышающий тороидальный трансформатор

Как вы понимаете, говоря «тороидальный трансформатор», подразумевают обычно сетевой однофазный трансформатор, силовой или измерительный, повышающий или понижающий, у которого тороидальный сердечник оснащен двумя или несколькими обмотками.

Работает тороидальный трансформатор принципиально так же как и трансформаторы с другими формами сердечников: он понижает или повышает напряжение, повышает или понижает ток — преобразует электроэнергию. Но тороидальный трансформатор отличается при той же передаваемой мощности меньшими размерами и меньшим весом, то есть лучшими экономическими показателями.

Главная особенность тороидального трансформатора — небольшой общий объем устройства, доходящий до половины в сравнении с другими типами магнитопроводов.

Шихтованный сердечник вдвое больше по объему чем тороидальный ленточный сердечник при той же габаритной мощности.

Поэтому тороидальные трансформаторы удобнее устанавливать и подключать, и уже не так важно, идет ли речь о внутреннем или о наружном монтаже.

Любой специалист скажет, что тороидальная форма сердечника является идеальной для трансформатора по нескольким причинам:

  • во-первых, экономия материалов на производстве,
  • во-вторых, обмотки равномерно заполняют весь сердечник, распределяясь по всей его поверхности, не оставляя неиспользованных мест,
  • в-третьих, поскольку обмотки имеют меньшую длину, КПД тороидальных трансформаторов получается выше в силу меньшего сопротивления провода обмоток.

Охлаждение обмоток — еще один важный фактор.

Обмотки эффективно охлаждаются будучи расположены в форме тороида, следовательно плотность тока может быть более высокой.

Потери в железе при этом минимальны и ток намагничивания сильно меньше. В итоге тепловая нагрузочная способность тороидального трансформатора оказывается очень высокой.

Экономия электроэнергии — еще один плюс в пользу тороидального трансформатора.

Примерно на 30% больше энергии сохраняется при полной нагрузке, и примерно 80% на холостом ходу, в сравнении с шихтованными магнитопроводами иных форм. Показатель рассеяния у тороидальных трансформаторов в 5 раз меньше чем у броневых и стержневых трансформаторов, поэтому их можно безопасно использовать с чувствительным электронным оборудованием.

При мощности тороидального трансформатора до киловатта, он настолько легок и компактен, что для монтажа достаточно применить прижимную металлическую шайбу и болт. Потребителю всего то и нужно выбрать подходящий трансформатор по току нагрузки и по первичному и вторичному напряжениям. При изготовлении трансформатора на заводе рассчитывают площадь сечения сердечника, площадь окна, диаметры проводов обмоток, — и выбирают оптимальные габариты магнитопровода с учетом допустимой индукции в нем.

Для чего около электростанций устанавливают повышающий напряжение трансформатор?

Любой проводник имеет свое сопротивление и поэтому в ЛЭП неизбежно возникают тепловые потери на нагрев проводника. Величина нагрева пропорциональна квадрату тока в цепи, по этому повышая напряжение до сотен киловольт, мы, согласно закону Ома понижаем ток, а значит и снижает тепловые потери и размер проводников ЛЭП, экономия материалов и стоимости.

  • См. Принцип работы трансформаторов в передаче электрической энергии на расстоянии

Видео: Повышающий трансформатор

– станция прогрева бетона на основе масляного трехобмоточного понижающего трансформатора ТМТО с естественным охлаждением. Предназначена для подогрева бетона в зимнее время, с регулированием температуры в ручном и автоматическом режимах.

Напряжение первичное – 380 В .

Напряжение вторичное – 55-95 В

Мощность — 80 кВА

— трансформатор однофазный сухой водозащищенный. Трансформатор предназначен для электроустановок судов и плавсооружений морского и речного флота неограниченного района плавания.

Климатическое исполнение — ОМ5 (каплезащищенный)

Напряжение — до 660 В

Напряжение — до 660 В

Частота напряжения — 50 (60) Гц и 400 (500) Гц

— трансформатор понижающий трехфазный сухой для судов и плавсооружений. Трансформатор предназначен для питания пониженным напряжением различных цепей с частотой 50 (60)или 400 (500) Гц электроустановок общего и специального назначения.

Климатическое исполнение — ОМ5 (каплезащищенный)

Напряжение ВН – от 380 В до 0,7 кВ

Напряжение НН – от 130 В до 230 В

Мощность — от 6,3 до 1000 кВА

— трансформатор трехфазный сухой водозащищенный. Предназначен для электроустановок судов и плавсооружений морского и речного флота неограниченного района плавания.

Читайте также  Ремонт бензопилы партнер

Климатическое исполнение — ОМ5 (каплезащищенный)

Напряжение — до 660 В

Частота напряжения — 50 (60) Гц и 400 (500) Гц

— трансформаторы однофазные сухие промышленного и бытового назначения, водозащищенного исполнения. Трансформаторы ОСОВ применяются в шахтах, неопасных по газу и пыли, в других производствах для питания ламп местного освещения и электроинструмента.

Напряжение ВН – 380 В

Напряжение НН – 110 В

Мощность – от 0,25 до 4 кВА

Масляные трансформаторы серии ТМ и ТМГ

Масляные силовые трансформаторы напряжения по сравнению с сухими обладают меньшими габаритами, они более надежны и долговечны. Компания Матик-электро поставляет масляные трансформаторы серий ТМ и ТМГ для распределительных четей 6-10 кВ. Трансформаторы ТМ и ТМГ могут эксплуатироваться как в условиях внутренней, так и наружной установки при температуре окружающей среды от +40 до -60 °С.

Трансформаторы серии ТМ конструктивно выполнены с расширительным масляным баком, а серии ТМГ выполняются герметичными, что значительно улучшает условия работы масла, исключает его увлажнение, окисление и шламообразование.

ТСГЛ, ТСЗГЛ

— трансформаторы силовые сухие с обмотками с литой изоляцией типа «Геафоль» (эпоксидный компаунд с кварцевым наполнителем). Этот материал не оказывает вредного влияния на окружающую среду и не выделяет токсичных газов даже при воздействии дуговых разрядов. Трансформаторы с изоляцией типа «Геафоль» можно использовать в электроустановках общественных и жилых зданий.

Напряжение ВН – 6 кВ, 10 кВ

Напряжение НН – 0,7 кВ

Мощность — от 100 кВА до 2500 кВА

— сварочный трансформатор. Предназначен для преобразования переменного напряжения сети 380 В в переменное напряжение 24; 36; 42; 220 В.

Мощность — от 1,6 кВА до 40 кВА.

Плюсы и минусы трансформаторов

Данная техника имеет свои преимущества и недостатки. При выборе определенных моделей нужно учитывать все нюансы. Начнем с плюсов:

  • Безопасность человека дома и в условиях промышленности гарантируется данным механизмом, который снижает уровень интенсивности электрического тока до 12 В, тем самым гарантируя сохранение жизни и здоровья.
  • Входящее напряжение имеет не слишком большое значение, поскольку выходящий ток имеет стабильные характеристики.
  • Компактность и миниатюрность коробки.
  • Простота в перемещении и установке.
  • Слабый нагрев корпуса.
  • Аккуратная регуляция напряжения.

Принцип действия трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Возьмем для примера двухобмоточный однофазный трансформатор. К первичной обмотке подключается источник переменного тока. Этот ток протекает по обмотке и создает переменный магнитный поток Ф, который пронизывает обмотки трансформатора и изменяясь наводит в них ЭДС. Так как обмотки имеют различное число витков, то и величина ЭДС будет в них различная.

В повышающих трансах вторичное напряжение будет больше первичного, а в понижающих – наоборот. К вторичной обмотке подключается нагрузка и возникает вторичный ток, созданный индуцируемой магнитным потоком ЭДС. Таким образом, в трансформаторе происходит передача электроэнергии из первичной обмотки с напряжением U1 и током I1 во вторичную обмотку с током I2 и напряжением U2 посредством магнитного потока.

Инструкция по намотке

Сердечник нужно обмотать скотчем (5 слоев), вложить в желоб провод с рассчитанным диаметром, намотать по всей длине рассчитанное для первичной намотки количество витков. Оба конца обмотки выводятся на одну сторону и изолируются винилкой.

Последний виток необходимо зафиксировать (подойдут простые нитки), чтобы предотвратить разматывание.

Далее наматывается 4-5 слоев скотча, конструкция помещается в корпус одноразового шприца длиной 3 см. На шприц наматывается 2 ряда скотча и рассчитанное для вторички количество витков, ширина обмотки примерно 1,5 см. Каждый слой нужно заизолировать скотчем или двумя слоями фторопластовой ленты. Концы второй обмотки выводятся на обе стороны. В результате с одного конца получается три вывода, со второго – один.

Готовая конструкция изолируется скотчем (5 слоев), припаиваются гибкие провода (выводы), наматываются еще 5 слоев скотча.

Если в процессе намотки порвался провод, концы необходимо зачистить, скрутить, спаять и заизолировать. Электрическую прочность увеличивает пропитка каждого слоя намотки лаком на основе акрила или эпоксидной смолы.

Для того, чтобы сделать трансформатор своими руками, не обязательно покупать новый провод. Подходит и старый, если отрезки соединены правильно (свиты и спаяны). При намотке витки должны плотно прижиматься друг к другу. Нежелательно укладывать их перпендикулярно к сердечнику (нужен небольшой наклон). Не допускаются перегибы и сгибы, поэтому требуется определенная натяжка. Скотч для изоляции следует нарезать на полоски шириной 1,5 см, чтобы было легче покрыть провод.

Фазировка

Фазировка трансформатора – это испытание его выходов, когда в одну цепь подключены несколько приборов параллельно. Ведь обязательное условие эффективной работы цепи с отсутствием больших потерь мощности – это правильное соединение фаз между собой, чтобы образовался замкнутый контур.

Если фазы не совпадут, то падает мощности и растет нагрузка. Если не совпадает чередование фаз, то произойдет короткое замыкание.