Что такое повышающий и понижающий трансформатор

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.

Самые простые и понятные примеры для простого человека: сетевое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, блок питания в компьютерной и другой технике, инвертор для автономного электроснабжения 220 вольт от низковольтных источников питания, понижающие трансформаторы 220-115 и т.д.

В общем, есть много устройств, в которых установлен трансформатор напряжения. Рассмотрим его немного подробнее, не погружаясь в излишние сложности.

Трансформатор напряжения

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Все обмотки намотаны на общем сердечнике (магнитопроводе). Если число витков у вторичной обмотки больше, чем у первичной, то это повышающий трансформатор, если меньше — понижающий.

Мощность трансформатора напряжения зависит от сечения проводов обмоток, а габариты и вес — от типа сердечника и материала проводов (медь или технический алюминий). По исполнению он может быть одно- и трёхфазным. Самым компактным и лёгким является автотрансформатор, в котором всего одна обмотка.

Повышающий трансформатор

Первая мысль, которая приходит на ум, когда напряжение в сети всё чаще и чаще становится низким, поставить повышающий трансформатор. На первый взгляд кажется, что это — простое и отличное решение, и теперь, наконец-то, будет нормальное напряжение, яркое освещение и стабильно работающие электроприборы.

Но не всё так просто в сказочном королевстве, и прежде чем купить повышающий трансформатор напряжения, цена на который уж очень привлекательна, задумайтесь об одной особенности его работы: он имеет постоянный коэффициент повышения напряжения (коэффициент трансформации). Рассмотрим это на примере.

Предположим, что у вас сетевое напряжение порядка 170 вольт. Чтобы повысить его до 220, нужен трансформатор с коэффициентом трансформации 1.29 (220/170). Вроде бы всё хорошо и логично получается, за исключением одного: если напряжение в сети станет нормальным 220 вольт, то на выходе трансформатора будет уже очень высокое напряжение 285 вольт (220*1.29)! Не все электрические приборы способны выдержать такое перенапряжение в течение даже небольшого времени. Так и до пожара недалеко!

Как вариант, можно приобрести регулируемый автотрансформатор, т.н. ЛАТР, в котором предусмотрен ручной регулятор выходного напряжения. Но и он не будет являться надёжным решением, т.к. придётся постоянно контролировать значение выходного напряжения по индикатору и корректировать его вручную, особенно во время максимальной нагрузки электросети со стороны соседей. Если вовремя этого не делать, то при первом же скачке в электросети напряжение на выходе ЛАТРа тоже резко повысится, и подключенные электроприборы вполне могут перегореть.

Поэтому повышающие трансформаторы напряжения применимы лишь тогда, когда в сети ВСЕГДА существенно меньше 220 вольт, а такого практически никогда и не бывает.

Заключение

Задачу автоматического поддержания напряжения на постоянном уровне решает

Что такое повышающий и понижающий трансформатор
Что такое повышающий и понижающий трансформатор

но прежде нужно в обязательном порядке выявить истинную причину низкого напряжения в сети, а затем уже принимать какие-либо решения.

Трансформаторы — электромагнитные статические преобразователи электрической энергии. Трансформаторами называются электромагнитные аппараты, служащие для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте и для передачи электрической энергии электромагнитным путем из одной цепи в другую.

Основное назначение трансформаторов — изменять напряжение переменного тока. Трансформаторы применяются также для преобразования числа фаз и частоты.

Трансформаторами тока называются аппараты, предназначенные для преобразования тока любой величины в ток, допустимый для измерений нормальными приборами, а также для питания различных реле и обмоток электромагнитов. Число витков вторичной обмотки трансформатора тока w2 > w1.

Особенностью трансформаторов тока является их работа в режиме, близком к короткому замыканию, так как их вторичная обмотка всегда замкнута на небольшое сопротивление.

Трансформаторами напряжения называются аппараты, предназначенные для преобразования переменного тока высшего напряжения в переменный ток низшего напряжения и питания параллельных катушек измерительных приборов и реле. Принцип действия и устройства трансформаторов напряжения аналогичен принципу работы силовых трансформаторов. Число витков вторичной обмотки w2

Читайте также:  Огнеупорный клей по металлу

Особенность работы измерительного трансформатора напряжения заключается в том, что его вторичная обмотка всегда оказывается замкнутой на большое сопротивление, и трансформатор работает в режиме, близком к режиму холостого хода, так как подключаемые приборы потребляют незначительный ток.

Наибольшее распространение имеют силовые трансформаторы напряжения , которые выпускаются электротехнической промышленностью на мощности свыше миллиона киловольт-ампер и на напряжения до 1150 — 1500 кВ.

Для передачи и распределения электрической энергии необходимо повысить напряжение турбогенераторов и гидрогенераторов, установленных на электростанциях, с 16 — 24 кВ до напряжений 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, используемых в линиях передачи, а затем снова понизить до 35; 10; 6; 3; 0,66; 0,38 и 0,22 кВ, чтобы использовать энергию в промышленности, сельском хозяйстве и быту.

Что такое повышающий и понижающий трансформаторТак как в энергетических системах имеет место многократная трансформация, мощность трансформаторов в 7 — 10 раз превышает установленную мощность генераторов на электростанциях.

Силовые трансформаторы в выпускаются в основном на частоту 50 Гц.

Трансформаторы малой мощности широко используются в различных электротехнических установках, системах передачи и переработки информации, навигации и других устройствах. Диапазон частот, на которых могут работать трансформаторы, — от нескольких герц до 105 Гц.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные. Силовые трансформаторы выпускаются в основном в трехфазном исполнении. Для применения в однофазных сетях выпускаются однофазные трансформаторы.

Классификация трансформаторов по числу и схемам соединения обмоток

Трансформаторы имеют две или несколько обмоток, индуктивно связанных друг с другом. Обмотки, потребляющие энергию из сети, называются первичными . Обмотки, отдающие электрическую энергию потребителю, называются вторичными .

Многофазные трансформаторы имеют обмотки, соединенные в многолучевую звезду или многоугольник. Трехфазные трансформаторы имеют соединение в трехлучевую звезду и треугольник.

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Повышающие и понижающие трансформаторы

В зависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие . В повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое напряжение, а вторичная — высокое. В понижающем трансформаторе , наоборот, вторичная обмотка имеет низкое напряжение, а первичная — высокое.

Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную обмотки, называются двухобмоточными . Достаточно широко распространены трехобмоточные трансформаторы , имеющие на каждую фазу три обмотки, например две на стороне низкого напряжения, одну — на стороне высокого напряжения или наоборот. Многофазные трансформаторы могут иметь несколько обмоток высокого и низкого напряжения.

Классификация трансформаторов по конструкции

По конструкции силовые трансформаторы делят на два основных типа — масляные и сухие .

В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом, которое является хорошим изолятором и охлаждающим агентом.

Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. Они применяются в жилых и промышленных помещениях, в которых эксплуатация масляного трансформатора является нежелательной. Трансформаторное масло является горючим, и при нарушении герметичности бака масло может повредить другое оборудование. Подробнее про этот вид трансформаторов читайте здесь: Сухие трансформаторы

  • Автотрансформатор (для однофазных О, для трехфазных Т) — А
  • Расщепленная обмотка низшего напряжения — Р
  • Защита жидкого диэлектрика с помощью азотной подушки без расширителя — З
  • Исполнение с литой изоляцией — Л
  • Трех обмоточный трансформатор — Т
  • Трансформатор с РПН — Н
  • Сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением (обычно вторая буква в обозначении типа), либо исполнение для собственных нужд электростанций (обычно последняя буква в обозначении типа) — С
  • Кабельный ввод — К
  • Фланцевый ввод (для комплектных ТП) — Ф

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Силовой масляный трансформатор ТМ-160 (250) кВА

Системы охлаждения сухих трансформаторов:

  • Естественное воздушное при открытом исполнении — С
  • Естественное воздушное при защищенном исполнении — СЗ
  • Естественное воздушное при герметичном исполнении — СГ
  • Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха — СД

Системы охлаждения масляных трансформаторов:

  • Естественная циркуляция воздуха и масла — М
  • Принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла — Д
  • Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла — МЦ
  • Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла — НМЦ
  • Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла — ДЦ
  • Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла — НДЦ
  • Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла — Ц
  • Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла — НЦ
Читайте также:  Муфельные печи для обжига керамики своими руками

Системы охлаждения трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком:

  • Охлаждение жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха — НД
  • Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика — ННД

Наряду с трансформаторами широко применяются автотрансформаторы, в которых имеется электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. При этом мощность из одной обмотки автотрансформатора в другую передается как магнитным полем, так и за счет электрической связи. Автотрансформаторы строятся на большие мощности и высокие напряжения и применяются в энергосистемах, а также используются для регулирования напряжения в установках небольшой мощности.

Номинальные данные трансформаторов

Номинальные данные трансформатора, на которые он рассчитан с заводской гарантией на 25 лет указываются в паспортной табличке трансформатора :

номинальная полная мощность Sном, КВ-А,

номинальное линейное напряжение U л.ном, В или кВ,

номинальный линейный ток I л.ном. А,

номинальная частота f , Гц,

схема и группа соединения обмоток,

напряжение короткого замыкания Uк, %,

В табличке приводятся также данные, необходимые для монтажа: полная масса, масса масла, масса выемной (активной) части трансформатора. Указываются тип трансформатора в соответствии с ГОСТ на марки трансформаторов и завод-изготовитель.

Номинальная мощность однофазного трансформатора Sном= U1 ном I1 ном, a трехфазного

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

где U1 лном, U1 фном, I1 лном и I1 фном — соответственно номинальные линейные и фазные значения напряжений и токов.

Номинальными напряжениями трансформатора являются линейные напряжения при холостом ходе на первичной и вторичной обмотках трансформатора. За номинальные токи первичной и вторичной обмоток трансформатора принимаются токи, рассчитанные по номинальной мощности при номинальных первичных и вторичных напряжениях.

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Ввиду общности конструкции и методов расчета к трансформаторам могут быть отнесены реакторы, дроссели насыщения и сверхпроводящие индуктивные накопители.

  • Что такое повышающий и понижающий трансформатор

В расширенной электрической цепи обязательно используют трансформатор понижающий, чтобы на выходе потребители получали нужный импульс и могли безопасно эксплуатировать бытовую технику, запускать агрегаты, заводское оборудование на длительный срок. С правильно подобранными параметрами трансформатор понижающий просто необходим, чтобы обеспечить нормальную работоспособность магистрали без сбоев и энергетических потерь.

Что такое понижающий трансформатор: точное и развернутое определение агрегата

Современное оборудование, нацеленное на понижение напряжения в сети до заданных параметров, называется понижающим трансформатором. При этом устройство данного агрегата очень простое, достаточно для его бесперебойного функционирования специальный сердечник с двумя катушками или обмотками. При этом одна из обмоток по схеме подключается к сети переменного тока. И данное «гнездо» считается нормальным источником питания энергетического оборудования, а используемая обмотка за свой функционал получает точное название – «первичная обмотка». В устройстве, как вы помните, имеется и вторая обмотка, которая подключается непосредственно к электроприбору, получая при этом название – вторичная.

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Важно знать! В устройстве понижающего трансформатора предусматривается две катушки, имеющие разность в напряжении. Обеспечивается разность показателей напряжения числом витков внутри системы.

Два основным принципа работы понижающего энергооборудования

Принципы работы пониженного трансформатора очень просты, спокойно объясняются стандартными законами физики, трактующими особенности появления магнитного поля, и звучат они следующим образом:

  • Наличие в системе магнитного поля переменного типа. Напомним, что магнитное поле переменного типа формируется вокруг стержня, как следствие функционирования первичной обмотки, на которую по схеме подается ток. Движение импульса направленное, а не хаотичное.
  • Поле магнитное создает ток во вторичной обмотке. При этом получаемая величина тока на выходе будет целиком и полностью зависеть от количества витков и в первой, и второй обмотке.

Таким образом, работа электрических агрегатов, работающих на повышение или понижение импульса, зависит от магнитного поля, возникающего внутри и приводящего в действие трансформатор.

Где и для чего используют понижающие трансформаторы

  • трансформатор пониженного напряжения используют для питания рабочих инструментов;
  • понижающие агрегаты используют обязательно в основной магистрали, если необходимо оборудовать цеха или предприятия с различной автоматикой;
  • электрооборудование с понижающим потенциалом обязательно используют, если заново оборудуется низковольтная сеть освещения;
  • понижающий трансформатор 12 вольт задействуют для питания электроники.

Ассортимент трансформаторов огромен, и выбор агрегата в пользование всецело зависит от вольтажа вторичной обмотки. И не обойтись без понижающей подстанции ни в строительной сфере, ни в бытовой, то есть там, где идет применение инструментов от простых электрических шуруповертов до массивных крановых двигателей.

Какие выгоды имеют электронные трансформаторы понижающего типа и почему они вытесняют старые модели трансформаторов?

Уже несколько лет как в продажу поступили электронные трансформаторы понижающего типа. Внутри современных агрегатов нет тех привычных катушек и сердечников, потому что уже используются точные микросхемы, специальные конденсаторы, все необходимые резисторы, а также всевозможные и положенные по регламенту электронные элементы. И сразу возникает вопрос: чем он лучше предыдущим и привычных образцов.

Читайте также:  Ремонт насоса насосной станции

В чем же его преимущество перед классическим вариантом? – Постараемся разобраться.

Во-первых, ящик с понижающим трансформатором ятп уже не такой громоздкий, не занимает много места. Его в большей степени характеризуют, как мобильное оборудование, не громоздкое, которое своей небольшой массой не доставляет проблем при монтаже и дальнейшей эксплуатации. Согласитесь, что многие пожелают приобрести прибор небольшой массы и приемлемых для транспортировки и установки на место использования габаритов.

Во-вторых, размеры трансформатора понижающего 110 не преуменьшают КПД оборудования. Наладчики такого электрического агрегата вообще хвалят его за высокий коэффициент полезного действия.

В виду массы преимуществ электронных трансформаторов понижающего типа их задействуют на многих предприятиях, офисных комплексах, торговых площадках, да еще и потому что они не продуцируют надоедливый шум, раздражающий и угнетающий рабочих и посетителей. Работают трансформаторы практически бесшумно, не издавая ранее привычный гул.

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Не стоит забывать еще об одном положительном качестве электронных трансформаторов понижающего типа. И оно проявляется в чрезмерной работоспособности агрегата без сбоев и проблем в процессе наладок, профилактических осмотров и непосредственной эксплуатации. И самое главное, в момент такой интенсивной работы, понижающее импульс оборудование не нагревается, его поверхности остаются безопасными и комфортными для окружающих.

Для пассивных пользователей еще одно положительное качество покажется малоэффективным, так как обыватели в основном привыкли только пользоваться энергосистемой, даже не задумываясь, а как же она функционирует, за счет чего вырабатывает свой потенциал. Но вот специалисты и электрики-наладчики хвалят понижающие трансформаторы 36в за возможность проводить регулировку выходного напряжения, таким образом, расширяя границы сферы применения данного эффективного современного образца техники.

Во главу угла можно поставить также очень важное преимущество электронных трансформаторов понижающего типа. Это – безопасность. А как же без нее! Ведь вводится в эксплуатацию сложная электрическая магистраль, рассчитанная на большое количество пользователей, на подачу сигнала к отдаленным от основной подстанции участкам. И чтобы обезопасить от сбоев сеть, в схеме понижающего прибора обязательно предусматривается встраиваемая защитная система от короткого замыкания.

Таким образом, можно найти массу преимуществ электронных трансформаторов понижающего типа. Они, конечно же, конкурентно способны, но все равно не считаются единственно вариантом, избираемым для создания современных энергетических сетей.

Любопытный вариант – понижающий трансформатор серии ЯТП

Представим ситуацию, что выполняются ремонтные работы на отдаленных участках от цивилизации или же просто нет возможности подключится к общей магистрали, тогда стоит рассмотреть любопытный вариант оборудования – понижающий трансформатор серии ЯТП. Его рекомендуют использовать на территории маломощных цехов, на небольших и временных строительных площадках, когда, например, надо провести временное освещение для выполнения ремонтных работ или же создать дополнительное освещение, подключая переносные светильники. ЯТП в корпусном исполнении выглядит как обычный переносной малогабаритный ящик с удобной ручкой. Внутри короба находится однофазный трансформатор, дополнительно имеющий автоматический выключатель и штепсельную розетку.

Что такое повышающий и понижающий трансформатор

Перед самым моментом эксплуатации понижающий трансформатор 380 размещают на кронштейнах или подготовленных полках, опорах около стен.

Как правильно выбрать трансформатор понижающий: на что обратить внимание

  1. Данные о входном напряжении. Для быта лучше избирать агрегаты с показателем – 220 В, а для более мощных цехов допустимо и 380 В.
  2. Данные о выходном напряжении. Все зависит от электроприборов, которые будут применяться на участке. Обычно спекут расширен от 220 до 12 В.
  3. Мощность. Цифровой показатель мощности у трансформатора хотя бы должен быть на 20 процентов больше, чем импульс уже подаваемый потребителям. Только при таком условии работа системы будет нормально налажена.

Таким образом, трансформатор понижающий используется для создания мощной магистрали, когда от к основной подстанции подключается и трансформатор повышающий, импульсы которого надо снижать к допустимым нормам. Эту роль и выполняет трансформатор понижающий. Выбирать агрегат надо тщательно, чтобы запросы потребителей совпадали с возможностями электрического оборудования.