Повышающий трансформатор – история создания знакового устройства и пошаговая инструкция.
Любая сфера человеческой деятельность связана с определенными устройствами, предметами, символизирующими эту область. Судостроение, мореплавание – развивающиеся паруса, длинные яхты, корабли, морские волны. Авиация – крыло самолета, пропеллер. Автомобильная отрасль осталась бы смутной мечтой, не изобрети когда-то человек колесо. Многие вещи, которые сегодня кажутся нам привычными, естественными, были изобретены в творческих муках, трудах, но стали поворотным моментом развития не только отдельной сферы, но и всего человечества.
Повышающий трансформатор: история создания
Таким символом электротехники является повышающий трансформатор тока. Принцип, ставший основой его работы, был открыт Майклом Фарадеем еще в 1831 году. Открытое им явление электромагнитной индукции оказало несравнимое влияние на весь человеческий быт, способы производства продукции. Но использовано открытие было лишь спустя почти полвека — в 1876 году отечественным изобретателем Яблочковым П. Н., который стал владельцем патента на трансформатор.
Принцип работы и разновидности
Трансформатор – это электрический прибор, который преобразует ток входящей сети в ток с другими показателями напряжения. Работает прибор только с напряжение переменного тока, потому что лишь при изменении электромагнитного поля становится возможным использования эффекта индукции. Его устройство не отличается сложностью: пара обмоток размещается на незамкнутом сердечнике, что позволяет преобразовывать показатели напряжения тока. Передача энергии происходит посредством перевода электрической энергии в магнитное поле, а затем снова в ток с новыми показателями. Чтобы повысить параметры, необходимо иметь такую вторичную обмотку, количество оборотов которой больше чем у первичной. Чтобы понизить – наоборот. Трансформатор повышающий напряжение был первым изобретенным видом этого прибора.
По габаритам современные устройства отличаются как от первого изобретения, так и друг от друга. Сегодня используются повышенные трансформаторы размером менее одного сантиметра у небольших приборов, а также размером с двухэтажный дом для крупных промышленных комплексов. Их производство, продажа, обслуживание являются самостоятельной областью промышленности. Изобретение русского ученого используется электротехническими лабораториями, промышленностью, нефтегазовой отраслью и многими другими. Современные модели повышающих трансформаторов позволяют получать напряжение 220 В, подходящее подавляющему числу бытовых, профессиональных приборов, при минимальном входном питании сети.
Сделать самому или купить повышающий трансформатор?
Решением некоторых задач может стать преобразователь, собранный своими руками. Например, если для гаражных работ нужно подключить оборудование с питанием 220 В, а сеть имеет напряжение лишь 36 В, то собранный самостоятельно повышающий трансформатор позволит решить эту проблему.
Собираем повышающий трансформатор своими руками
- Первым делом определяем мощность первичной обмотки будущего преобразователя. Для этого нужно узнать мощность прибора, который мы будем подключать. Обычно эти данные указывают в паспорте устройства. Например, возьмем среднее значение 100 Вт. Следует учитывать, что потребуется некоторый запас, т.к. коэффициент полезного действия будет равен примерно 0,8 -0,9. Нам подойдет мощность 150 Вт.
- Нужно подобать магнитопровод. Если не прибегать к услугам специализированных магазинов, то можно взять сердечник по форме буквы «О» из, например, старого телевизора. Но придется рассчитать сечение по формуле: A1= C*C/1,44 , где A1 – мощность будущего преобразователя (Вт), а C – поперечное сечение (кв. см). У нас С должно быть равно 10,2 кв. см.
- Определяем число витков на 1 В. Рассчитываем по формуле: K=50/C, у нас это 50/10,2, т.е. 4,9 витков на 1 В. После мы легко рассчитаем количество оборотов первичной и вторичной обмоток. В первом случае умножаем имеющиеся напряжение питания сети на 4,9, получаем 176 витков. Во втором умножаем требуемое напряжение (220 В) на 4,9, получаем 1078.
- Следующий шаг – расчет тока каждой обвивки. За исходные показатели берем мощность равную 150 Вт. Тогда для первичной обвивки нужен ток в 4,2 А, вторичной – 0,7 А. Рабочий показатель равен мощности деленной на напряжение.
- Для правильной работы устройства важно не только количество оборотов, но и диаметр обмоток. Рассчитываем этот параметр по формуле: рабочий ток обмотки умноженный на коэффициент 0,8. У нас получается 1,64 мм и 0,67 мм для первичной и вторичной обмоток соответственно. Подбираем максимально похожие на наши диаметры из представленных магазином.
- Вырезаем два каркаса для магнитопровода. Берем половину первичной обмотки, плотно укладываем на каркасы. После укладки изолируем стеклотканью.
- Берем половину вторичной обмотки, также укладываем, изолируем.
- Собираем магнитопровод, стягиваем его отдельные части хомутом. Части устройства рекомендуем проклеить специальным клеем с содержанием ферропорошка, тогда оборудование не будет издавать лишних звуков во время эксплуатации. Устройство готово!
Если вы далеки от физики, самодеятельности или не обладаете свободным временем, рекомендуем просто купить готовый трансформатор в нашем интернет-магазине. Также стоит учесть, что промышленные, производственные задачи способен решить лишь прибор, собранный профессионалами. Использование самодельного устройства не всегда безопасно! Будьте осторожны.
2. Повышающие и понижающие трансформаторы | 9. Трансформаторы | Часть2
2. Повышающие и понижающие трансформаторы
Повышающие и понижающие трансформаторы
До сих пор мы с вами рассматривали трансформаторы, у которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, давая примерно одинаковые уровни напряжения и тока в обоих цепях. Однако, равенство напряжений и токов между первичной и вторичной обмотками трансформатора не является нормой для всех трансформаторов. Если индуктивности двух обмоток имеют разную величину, происходит нечто интересное:
transformer v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 k l1 l2 0. 999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .end
freq v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 9.975E-05 Primary winding freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E-01 9.962E-04 Secondary winding
Обратите внимание на то, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт против 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз превышает первичный (0,9962 мА против 0,09975 мА). В этом SPICE моделировании описано устройство, которое в десять раз понижает напряжение и в десять раз повышает ток.
Трансформатор — это очень полезное устройство. С его помощью мы легко можем повысить или понизить напряжение и ток в цепях переменного тока. Появление трансформаторов сделало практической реальностью передачу электроэнергии на большие расстояния. Трансформаторы позволяют уменьшить потери на проводах линий электропередач (соединяющих генерирующие станции с нагрузками) путем повышения переменного напряжения и понижения переменного тока. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) трансформаторы понижают уровни напряжения до более безопасных значений и снижают стоимость применяемого оборудования. Трансформатор, который на выходе (во вторичной обмотке) вырабатывает более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке), называется повышающим трансформатором (его вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная). И наоборот, понижающий трансформатор вырабатывает на своем выходе меньшее напряжение, чем подается на его вход, поскольку его вторичная обмотка имеет меньшее число витков по сравнению с первичной.
Посмотрите еще раз на фотографию, показанную в предыдущей статье:
На поперечном разрезе трансформатора хорошо видно первичную и вторичную обмотки.
Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое число витков вторичной обмотки. Он преобразует высокое напряжение и маленький ток в низкое напряжение и большой ток. Благодаря большому току вторичной обмотки, в ней используется провод большого сечения. Первичная обмотка, ток в которой имеет небольшую величину, может быть выполнена из провода меньшего сечения.
Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать по противоположному назначению (подключить вторичную обмотку к источнику переменного напряжения, а первичную обмотку — к нагрузке). В этом случае трансформатор будет выполнять противоположную функцию: понижающий трансформатор будет функционировать как повышающий, и наоборот. Однако, для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из его обмоток должны быть спроектированы под конкретные рабочие диапазоны напряжения и тока (этот вопрос рассматривался в предыдущей статье). Поэтому, при использовании трансформатора по «противоположному» назначению, напряжения и токи его обмоток должны оставаться в исходных конструктивных параметрах. Только в этом случае трансформатор будет эффективен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).
Трансформаторы часто имеют такую конструкцию, что не очевидно, какие провода принадлежат к первичной обмотке, а какие к вторичной. Во избежание путаницы, на многих трансформаторах (в основном импортного производства) используется обозначение «Н» для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), и обозначение «X» для низковольтной обмотки. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с надписью «h2», «h3», «X1» и «X2».
Если вы вспомните, что мощность равна произведению напряжения и тока, то поймете почему напряжение и ток всегда движутся в «противоположных направлениях» (если напряжение увеличивается, то ток уменьшается, и наоборот). Вы так же поймете, что трансформаторы не могут производить энергию, они могут только преобразовывать ее. Любое устройство, которое могло бы произвести больше энергии, чем потребило, нарушило бы Закон сохранения энергии (энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована).
Практическая значимость вышесказанного становится более очевидной, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов, преобразование уровней напряжения и тока могло быть достигнуто только за счет использования установок, содержащих моторы и генераторы:
Установка мотор/генератор иллюстрирует основной принцип трансформатора
В этой установке мотор механически соединен с генератором. Генератор предназначен для получения желаемых уровней напряжения и тока за счет скорости вращения мотора. В то время, как и мотор и генератор являются достаточно эффективными устройствами, использование их в связке не обладает достаточной эффективностью, так что общий КПД установки находится в диапазоне 90% или менее. Кроме того, движущиеся части данных установок подвержены трению и механическому износу, а это, в свою очередь, влияет как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы же, с другой стороны, способны преобразовывать переменное напряжение и ток с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.
Справедливости ради стоит сказать, что установки мотор/генератор не обязательно являются устаревшими в сравнении с трансформаторами во всех сферах применения. Если трансформаторы явно превосходят моторы/генераторы в преобразовании переменного напряжения и тока, то они не могут преобразовать одну частоту переменного тока в другую, а также преобразовать (сами по себе) постоянное напряжение в переменное или наоборот. Установки мотор/генератор могут все это делать относительно просто, хотя и с некоторыми ограничениями эффективности, описанными выше. Эти установки также обладают уникальным свойством сохранения кинетической энергии: то есть, если по какой-либо причине источник питания мотора мгновенно отключается, его угловой момент (инерция вращательного движения) будет еще некоторое время поддерживать вращение генератора, изолируя тем самым нагрузку (питаемую генератором) от «сбоев» в основной энергосистеме.
При внимательном просмотре цифр в SPICE анализе вы должны увидеть соотношение между коэффициентом трансформации и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная обмотка (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная (10000 Гн против 100 Гн), и что напряжение было понижено с 10 В до 1 В (в 10 раз). Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток. Поскольку обе обмотки трансформатора намотаны вокруг одного и того же сердечника (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на их индуктивность равны, за исключением количества витков в каждой из обмоток. Если мы еще раз взглянем на формулу индуктивности, то увидим, что индуктивность катушки пропорциональна квадрату числа ее витков:
Таким образом, должно быть очевидно, что две обмотки трансформатора в вышеприведенном SPICE моделировании при соотношении их индуктивностей 100 : 1 должны иметь соотношение витков провода 10 : 1, так как 10 в квадрате равно 100. Поскольку соотношение витков соответствует соотношению между первичным и вторичным напряжениями и токами (10 : 1), мы можем сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен соотношению витков провода между первичной и вторичной обмотками.
Повышающее / понижающее действие соотношения витков обмоток в трансформаторе аналогично соотношениям шестеренок в механических редукторных системах, которые преобразуют значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:
Повышающие и понижающие трансформаторы, применяющиеся для распределения электроэнергии, могут иметь гигантские размеры (сопоставимые с размером дома). На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около четырех метров:
Обзор:
- Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношениями витков первичных и вторичных обмоток.
- Коэффициент трансформации напряжения равен квадратному корню из отношения индуктивности первичной обмотки к индуктивности вторичной обмотки.
Трансформатор,понижение, повышение переменного напряжения. Режимы работы, передача электроэнергии.
Тесты онлайн, курсы по физике, подготовка к ЦТ
Тестирование онлайн
Трансформатор
Устройство, служащее для преобразования (повышения или понижения) переменного напряжения.
Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока, а вторичная к потребителям электроэнергии.
В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Магнитный поток, создаваемый переменным током в первичной обмотке, благодаря наличию сердечника практически без потерь пронизывает витки вторичной обмотки, возбуждая в ней ЭДС индукции. Так как магнитный поток должен изменяться, трансформатор может работать только на переменном токе.
Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора:
При k>1 трансформатор будет понижающим, при k
Режимы работы трансформатора. Режим холостого хода трансформатора называется режим с разомкнутой вторичной обмоткой. Рабочим режимом (ходом) трансформатора называется режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена нагрузка с отличным от нуля сопротивлением. Режимом короткого замыкания называется режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки. Данный режим опасен для трансформатора, поскольку в этом случае ток во вторичной обмотке максимален и происходит электрическая и тепловая перегрузка системы.
Передача и использование электрической энергии
Трансформаторы широко используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электрическая энергия, которая вырабатывается генераторами на электростанциях, передается к потребителям на большие расстояния. Линии, по которым электрическая энергия передается от электростанций к потребителям, называют линии электропередачи (ЛЭП).
При передачи электроэнергии неизбежны ее потери, связанные с нагреванием проводов. Чтобы уменьшить потери энергии, необходимо уменьшить силу тока в линии передачи. При данной мощности уменьшение силы тока возможно лишь при увеличения напряжения (P=UI). Для этого между генератором и линией электропередачи включают повышающий трансформатор. А затем, между ЛЭП и потребителем электроэнергии — понижающий трансформатор.
Как работает трансформатор.
Статьи о промышленности
По сути, трансформатор это статическое электромагнитное устройство имеющих две или более индуктивно связанных обмоток. Что бы понять, как работает трансформатор нужно знать его назначение. Основное назначение это преобразование с использованием электромагнитной индукции одну систему переменного тока в другую.
После того как происходит преобразование в другую систему переменного тока параметры этого тока могут быть различными. Например, может быть различные напряжения, число фаз, формы кривой напряжения, частотой. Все это зависит работы трансформатор и его конструктивных особенностей.
Наиболее распространены в промышленности силовые трансформаторы. Используют их для того чтобы изменить величину напряжения и тока. Тем не менее, число фаз, напряжения и частота остаются неизменными при преобразовании тока.
Рассмотрим простейшую схему, которая представлена на рисунке ниже, что бы понять, как работает трансформатор.
Самый простейший силовой трансформатор имеет в составной части магнитопровод. Другими словами сердечник, который изготовлен из ферромагнитных материалов. Также в состав простого трансформатора входит две обмотки, которые расположены на стержни магнитопровода.
Первая обмотка подсоединена к источнику переменного тока, которая называется первичная. Ко второй обмотке подключен потребитель, соответственно ее называем вторичная.
Сам принцип работы трансформатора основывается на явление электромагнитной индукции. Суть данного явления сводится к тому, что при подключении первичной обмотки к источнику переменного тока начинает протекать переменный ток, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток. Таким образом, такое нехитрое устройство индуктирует в катушки эдс. Это что касается вопроса, как работает трансформатор.
Существует как повышающий трансформатор, так и понижающий. Различие заключается в том что напряжение на входе у понижающих выше чем на выходе. Соответственно для повышающих трансформаторов наоборот напряжение на входе ниже, чем напряжение на выходе.
Повышающие и понижающие трансформаторы
| Трансформеры
До сих пор мы наблюдали моделирование трансформаторов, в которых первичная и вторичная обмотки имели одинаковую индуктивность, что давало примерно равные уровни напряжения и тока в обеих цепях. Однако равенство напряжения и тока между первичной и вторичной сторонами трансформатора не является нормой для всех трансформаторов.
Если индуктивности двух обмоток не равны, происходит кое-что интересное:
трансформатор v1 1 0 ac 10 грех rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 К l1 l2 0. 999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v (2,0) i (v1) .print ac v (3,5) i (vi1) .конец
частота v (2) i (v1) 6.000E + 01 1.000E + 01 9.975E-05 Первичная обмотка частота v (3,5) i (vi1) 6.000E + 01 9.962E-01 9.962E-04 Вторичная обмотка
Обратите внимание, что вторичное напряжение примерно в десять раз меньше первичного (0,9962 вольт по сравнению с 10 вольт), а вторичный ток примерно в десять раз больше (0.9962 мА по сравнению с 0,09975 мА).
У нас есть устройство, которое понижает напряжение на в десять раз, а ток на вверх на в десять раз:
Передаточное число витков 10: 1 дает соотношение первичного напряжения: вторичного напряжения 10: 1 и соотношение первичного тока: вторичного тока 1:10.
Что такое повышающие и понижающие трансформаторы?
Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножить или разделить напряжение и ток в цепях переменного тока. Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния реальностью, поскольку напряжение переменного тока может быть «повышено», а ток «понижен» для уменьшения потерь мощности сопротивления проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками.
На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) уровни напряжения снижаются трансформаторами для более безопасной работы и менее дорогостоящего оборудования.
Трансформатор, который увеличивает напряжение от первичной к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .
Напротив, трансформатор, предназначенный для работы с точностью до наоборот, называется понижающим трансформатором .
Давайте еще раз рассмотрим фотографию, показанную в предыдущем разделе:
Поперечное сечение трансформатора, показывающее первичную и вторичную обмотки, имеет высоту несколько дюймов (приблизительно 10 см).
Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое число витков первичной обмотки и низкое число витков вторичной обмотки.В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную мощность.
Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть изготовлена из провода меньшего сечения.
Обратимость работы трансформатора
Если вам интересно, — возможно работать с любым из этих типов трансформаторов в обратном направлении (питание вторичной обмотки от источника переменного тока и обеспечение питания нагрузки первичной обмоткой) для выполнения противоположной функции: может функционировать повышающий как понижение и виза-наоборот.
Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были спроектированы для определенных рабочих диапазонов напряжения и тока, поэтому, если трансформатор должен использоваться «в обратном направлении», как это должны использоваться в пределах исходных проектных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы они не оказались неэффективными (или чтобы не повредило чрезмерным напряжением или током!).
Этикетки для изготовления трансформаторов
Трансформаторы часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие — к вторичной.В электроэнергетике для облегчения недоразумений используется одно условное обозначение «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения низковольтной обмотки.
Следовательно, у простого силового трансформатора будут провода с маркировкой «H 1 », «H 2 », «X 1 » и «X 2 ». Обычно это имеет значение для нумерации проводов (H 1 по сравнению с H 2 и т. Д.), который мы рассмотрим немного позже в этой главе.
Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов
Тот факт, что напряжение и ток «скачкообразно изменяются» в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вспомнить, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и понять, что трансформаторы не могут производить мощность, а только преобразовывать ее. .
Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем потребляло, нарушило бы закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована.Как и в случае с первым рассмотренным нами примером трансформатора, эффективность передачи энергии от первичной к вторичной стороне устройства очень хорошая.
Практическое значение этого становится более очевидным, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения / тока могло быть достигнуто только за счет использования двигателей / генераторных установок.
Чертеж двигателя / генераторной установки показывает основной принцип: (рисунок ниже)
=
Мотор-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.
В такой машине двигатель механически соединен с генератором, который предназначен для выработки желаемых уровней напряжения и тока при скорости вращения двигателя.
Хотя и двигатели, и генераторы являются довольно эффективными устройствами, использование обоих таким образом усугубляет их неэффективность, так что общий КПД находится в диапазоне 90% или меньше. Кроме того, поскольку для двигателей / генераторных установок, очевидно, требуются движущиеся части, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность.
С другой стороны, трансформаторы
способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высоким КПД без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.
Справедливости ради следует отметить, что моторные / генераторные установки не обязательно были заменены трансформаторами для всех приложений .
Хотя трансформаторы явно превосходят мотор-генераторные установки по преобразованию переменного напряжения и уровня тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую или (сами по себе) преобразовывать постоянный ток в переменный или наоборот.
Электродвигатели / генераторные установки могут выполнять все эти задачи с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механических факторов.
Электродвигатели / генераторные установки также обладают уникальным свойством аккумулирования кинетической энергии: то есть, если питание двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора на короткое время. продолжительность, таким образом изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «сбоев» в основной энергосистеме.
Анализ работы повышающего и понижающего трансформатора
Присмотревшись к числам в анализе SPICE, мы должны увидеть соответствие между коэффициентом трансформации трансформатора и двумя индуктивностями. Обратите внимание на то, что первичная катушка индуктивности (l1) имеет в 100 раз большую индуктивность, чем вторичная катушка индуктивности (10000 Гн против 100 Гн), и что измеренный коэффициент понижения напряжения составлял от 10 до 1.
Обмотка с большей индуктивностью будет иметь более высокое напряжение и меньший ток, чем другая.
Поскольку две катушки индуктивности намотаны вокруг одного и того же материала сердечника в трансформаторе (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на индуктивность двух катушек, равны, за исключением количества витков в каждой катушке.
Если мы еще раз посмотрим на нашу формулу индуктивности, мы увидим, что индуктивность пропорциональна квадрату числа витков катушки:
Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности в последней примерной схеме трансформатора SPICE — с отношениями индуктивности 100: 1 — должны иметь отношение витков катушки 10: 1, поскольку 10 в квадрате равняется 100.
Это получается то же соотношение, которое мы обнаружили между первичными и вторичными напряжениями и токами (10: 1), поэтому мы можем сказать, как правило, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками. .
Понижающий трансформатор: (много витков: несколько витков).
Повышающий / понижающий эффект отношения витков катушки в трансформаторе аналогичен соотношению зубьев шестерни в механических зубчатых передачах, преобразуя значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:
Редуктор крутящего момента понижает крутящий момент, одновременно увеличивая скорость.
Повышающие и понижающие трансформаторы для целей распределения энергии могут быть гигантскими по сравнению с показанными ранее силовыми трансформаторами, причем некоторые блоки могут быть высотой с дом. На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около двенадцати футов:
Подстанция трансформаторная.
ОБЗОР:
- Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичной и вторичной обмоток.
- Трансформатор, предназначенный для увеличения напряжения от первичной до вторичной, называется повышающим трансформатором . Трансформатор, предназначенный для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется понижающим трансформатором .
- Коэффициент трансформации трансформатора будет равен квадратному корню из отношения его первичной индуктивности к вторичной индуктивности (L).
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
Повышающий трансформатор
: конструкция и принципы работы
Что такое повышающий трансформатор? Трансформатор, используемый для повышения основного напряжения за счет поддержания стабильного тока без каких-либо изменений, вводится как повышающий трансформатор.Этот тип трансформатора в основном используется на передающих и электростанциях. Этот прибор состоит из двух обмоток, включая первичную и вторичную части. Первичная часть имеет меньше витков по сравнению с вторичной.
Что такое повышающий трансформатор?
Трансформатор — одно из наиболее часто используемых электрооборудования. Это причина, по которой мы можем использовать электрические устройства так же, как и мы. Даже невольно вы можете полагаться на эти инструменты в своей повседневной жизни.Прежде чем перейти к его приложениям, мы в первую очередь попытаемся получить ответы на два важных вопроса: что такое повышающий трансформатор и как работает повышающий трансформатор?
Любой трансформатор в основном состоит из сердечника и двух обмоток. Две обмотки представлены как первичная и вторичная секции. Повышающий трансформатор преобразует сильноточный низковольтный вход в слаботочный высоковольтный выход, применяя принципы магнитной индукции. Переменный электрический поток в первичной части создает переменное магнитное поле в сердечнике.Это, в свою очередь, вызывает образование переменного тока во вторичной части. Если количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной части, выходное значение будет больше входного напряжения.
Определение
Трансформатор — это статический электрический прибор, используемый для передачи энергии в электрическом виде между двумя или несколькими сетями. Важной функцией этого устройства является изменение переменного тока с одного напряжения на другое.Трансформатор не имеет скользящего элемента и работает по принципу магнитной индукции.
Модель трансформатора обычно предназначена для повышения напряжения. Обычно они доступны в двух формах в зависимости от обмотки, а именно в повышающем и понижающем типах. Повышающий трансформатор предназначен для повышения напряжения, а понижающий трансформатор — для понижения входного значения. Уровни трансформатора можно регулировать в соответствии с требованиями, такими как ВА, КВА или МВА.В этом посте обсуждается обзор повышающего трансформатора.
Определение повышающего трансформатора (Ссылка: elprocus.com )
Повышающий трансформатор — это разновидность электрического прибора, который преобразует низкое напряжение (LV) и большой ток на входе первичной части устройства в высокое напряжение (HV). ) и слаботочный выход на вторичной части прибора. Обратная функция этой функции называется понижающим трансформатором.
Как обсуждалось ранее, это устройство представляет собой часть статического электрического оборудования, которое преобразует электрическую мощность в первичной обмотке в магнитную форму в магнитном сердечнике и снова в электричество на вторичной стороне.В соответствии с этим определением повышающий трансформатор может использоваться в самых разных случаях в линиях передачи и электрических системах.
Что такое повышающий трансформатор? (Ссылка: electric4u.com )
Рабочая частота и стандартная мощность относительно равны на первичной и вторичной сторонах трансформатора, поскольку трансформатор является очень эффективным оборудованием, а значения тока и напряжения обычно различаются.
Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку в электрической сети.Благодаря этим двум основным свойствам трансформатор является наиболее важным компонентом электрической цепи и обеспечивает надежную и экономичную передачу и распределение электроэнергии.
Принцип
Трансформатор может передавать электричество в обоих направлениях, со стороны низкого напряжения на сторону высокого напряжения, а также в обратном направлении. Это основная причина, по которой он может работать как понижающий или повышающий трансформатор. Обе формы трансформатора имеют одинаковую конструкцию и принцип.
Теоретически мы можем запустить любое устройство как с повышением, так и с понижением. Он основан только на направлении потока энергии.
Катушки высокого напряжения содержат большое количество витков по сравнению с катушками низкого напряжения. Провод катушки низкого напряжения имеет большее поперечное сечение, чем линия высокого напряжения, из-за большего значения тока на участке низкого напряжения. Обычно мы устанавливаем катушки низкого напряжения близко к центру трансформатора, а над ними устанавливаем обмотки высокого напряжения.
Коэффициент трансформации повышающего трансформатора приблизительно зависит от коэффициента напряжения и может быть определен как:
n = \ frac {{V} _ {P}} {{V} _ {S}} = \ frac {{N} _ {P}} {{N} _ {S}}
где V P, S — напряжения, а N P, S — номера витков на первичной и вторичной обмотках. разделы соответственно.Первичная обмотка повышающего трансформатора (сторона низкого напряжения) имеет меньше витков по сравнению с вторичной обмоткой. Это означает, что мощность перетекает со стороны низкого напряжения в секцию высокого напряжения. Напряжение повышается от входного до вторичного выходного напряжения.
Конструкция повышающего трансформатора
Конструкция повышающего трансформатора очень проста. Схема повышающего трансформатора имеет несколько основных частей. Эта конструкция может быть выполнена с использованием сердечника и обмоток. Щелкните здесь, чтобы полностью увидеть конструкцию этого инструмента.
Сердечник
Моделирование сердечника в трансформаторе может быть выполнено с использованием высокопроницаемого вещества. Это вещество сердечника позволяет магнитному току течь с меньшими потерями. Материал сердечника имеет большую проницаемость по сравнению с воздухом. Таким образом, это вещество сердечника будет ограничивать линии магнитного потока через материал сердечника. Следовательно, эффективность трансформатора может быть повышена за счет сокращения потерь трансформатора.
Магнитные части позволяют магнитному току проходить через них, а также они приводят к потерям в сердечнике, таким как отходы вихревых токов из-за гистерезиса.Таким образом, гистерезис и вещества с низкой соактивностью выбираются для создания магнитных сердечников, подобных кремнистой стали или ферриту.
Сердечник трансформатора может быть ламинирован для удержания потерь вихревых токов на минимально низком уровне, чтобы минимизировать нагрев сердечника. Как только сердечник нагревается, возникает некоторая потеря электроэнергии, и эффективность трансформатора может быть снижена.
Обмотки
Обмотки повышающего трансформатора помогают передавать ток, который вырабатывается в трансформаторе.Эти обмотки обычно предназначены для охлаждения трансформатора и выдерживают условия эксплуатации и испытаний. Плотность катушки в первичной части большая, но она состоит из меньшего числа витков. Точно так же плотность катушки во вторичной части мала, но содержит огромные витки. Моделирование этого может быть выполнено так, как будто первичная часть несет меньше энергии по сравнению с вторичной стороной.
Материал обмотки трансформатора — медь и алюминий.Здесь цена алюминия ниже по сравнению с медью, но, используя медь, можно улучшить жизненный цикл трансформатора. В трансформаторе присутствуют различные формы пластин, уменьшающие потери вихревых токов, такие как форма EE или тип EI.
Работа повышающего трансформатора?
Символическое изображение повышающего трансформатора представлено ниже. В следующей схеме выходное и входное напряжения представлены как V 2 и V 1, соответственно.Витки на катушках трансформатора — Т 1 и Т 2 . Здесь выходная обмотка вторичная, а входная — первичная.
Изображение повышающего трансформатора (Ссылка: elprocus.com )
Выходное значение велико по сравнению с входным значением, поскольку витки катушки на первичной стороне меньше, чем на вторичной. Пока переменный ток движется через трансформатор, ток будет преобразовываться в одном направлении, останавливается и изменяет направление для преобразования в другом направлении.
Прохождение тока создает магнитный поток в области обмотки. Направление магнитных полюсов будет изменяться, когда ток изменяет свое направление.
Напряжение создается в обмотках поперек магнитного поля. Точно так же напряжение будет создаваться на вторичной обмотке, когда она находится в движущемся магнитном потоке, вводится как эффект взаимной индукции. Следовательно, переменный ток в первичной части создает движущийся магнитный поток, так что напряжение может создаваться на вторичной стороне.
Основное соотношение между напряжением и количеством витков в каждой обмотке может быть получено с помощью формулы повышающего трансформатора, основанной на его основной схеме.
\ frac {{V} _ {2}} {{V} _ {1}} = \ frac {{T} _ {2}} {{T} _ {1}}
Где ,
- ‘V 2 ‘ — напряжение во вторичной обмотке
- ‘V 1 ‘ — напряжение — первичная обмотка
- ‘T 2 ‘ включает вторичную обмотку
- ‘T 1 ‘включает первичную обмотку
Это уравнение трансформатора может помочь вам просто оценить коэффициент трансформации трансформатора и определить, является ли прибор понижающим или повышающим трансформатором.
Наиболее важным применением повышающего типа является устройство повышения мощности генератора (GSU), используемое на всех электростанциях.
Эти трансформаторы обычно имеют большие значения передаточного числа. Значение напряжения, генерируемое при производстве энергии, улучшено и подготовлено для приложений передачи на большие расстояния.
Энергия, вырабатываемая на электростанции, имеет высокие значения тока и низкие значения напряжения. По форме генерирующей установки устройство GSU имеет стандартное начальное значение от 6 до 20 кВ.
Стандартное значение устройства GSU во вторичной секции может составлять 110 кВ, 220 кВ, 410 кВ в соответствии с сетью передачи энергии, подключенной к вторичной стороне GSU. Значение тока в первичной части обычно очень велико и, в зависимости от стандартной мощности трансформатора, может достигать даже 30000 А.
Этот ток не является потенциалом для передачи энергии и должен уменьшаться из-за потерь мощности передачи (RI 2 ). Передача электроэнергии на большие расстояния нецелесообразна.Кроме того, устройство GSU обеспечивает гальваническую развязку между электрической сетью и генератором.
Различные факторы повышающего трансформатора
При выборе повышающего трансформатора необходимо учитывать несколько различных факторов. Наиболее важные из них:
- Номинал трансформатора
- КПД трансформатора
- Охлаждающая среда
- Количество фаз
- Материал обмоток
Преимущества повышающего трансформатора
Преимущества повышающего трансформатора перечислены ниже:
- Использование в коммерческих и жилых помещениях
- Быстрый старт
- Техническое обслуживание
- Передатчик мощности
- КПД
- Непрерывная работа
Недостатки повышающего трансформатора
Недостатки повышающего трансформатора трансформатор бывают следующие.
- Требуется система охлаждения
- Работа только на переменном токе
- Огромные размеры этих трансформаторов
Подробнее о Linquip
Типы трансформаторов: статья о различиях трансформаторов по конструкции и дизайну
Применение Step- вверх Трансформатор
Теперь, когда мы понимаем, как работает повышающий трансформатор, давайте кратко рассмотрим его основные области применения. Важные применения повышающего трансформатора в реальной жизни представлены ниже:
Распределение электроэнергии
Вырабатываемая электрическая энергия должна преодолевать мили, прежде чем достигнет нашего дома.Поскольку условия обычно не идеальны, на это тратится энергия. Эти потери напрямую связаны с квадратом тока, протекающего по линиям (RI 2 ). Мощность создаваемого электричества является продуктом низкого напряжения и большого тока. Отходы, которые могут возникнуть в результате, сделают непрактичным передачу электроэнергии в какой-либо регион, который находится далеко от источника генерации.
В этом случае повышающий трансформатор может преобразовать этот низковольтный входной сигнал в слаботочный выход высокого напряжения.Таким образом, этот вывод не будет подвергаться такой большой трате. Это делает трансформаторы важным компонентом распределительной сети.
Повышающий трансформатор в распределительной сети (Ссылка: vietnamtransformer.com )
Пуск электрических устройств
Несмотря на то, что преобразуемая электрическая мощность имеет высокое напряжение, она понижается, когда подается в наш дом. Однако это сделано для того, чтобы сделать его пригодным для общего использования; есть специальные устройства, такие как микроволновые печи, электродвигатели, рентгеновские аппараты и т. д.которым для запуска требуется высокое напряжение.
Повышающее устройство используется для преобразования текущего источника питания в подходящее напряжение. Это устройство обычно доступно как часть самого устройства. Хотя для некоторых устройств вроде рентгеновских аппаратов иногда требуется внешний трансформатор.
Другие применения повышающих трансформаторов кратко описаны ниже:
- Эти устройства применимы в электронных системах, таких как стабилизаторы и инверторы, для регулирования напряжения от низкого до высокого.
- Используются для распределения электроэнергии.
- Они применяются для изменения высокого напряжения в сети передачи, которое вырабатывается генератором переменного тока.
- Эти трансформаторы также используются для запуска электродвигателя, духовки и т. Д.
- Они используются для повышения напряжения электронных устройств.
- Небольшое повышающее устройство может использоваться в электронных устройствах, где требуется повышение напряжения. Но в настоящее время в современных электронных приборах чаще используются силовые электронные сети из-за меньшего веса и габаритов.
- Гигантское устройство повышения мощности используется в качестве трансформатора GSU для повышения вырабатываемой энергии до более высокого значения напряжения для эффективной передачи электроэнергии.
Для устройств, произведенных в другой стране
Например, ограничение источника питания в Канаде — источник 120 В, 60 Гц. Хотя, это не универсальная сумма. В некоторых регионах есть свои ограничения. Если мы купим какой-либо электрический прибор в какой-либо стране, он будет изготовлен в соответствии с характеристиками в этой стране.В случае, если мы приобрели какое-либо электрическое устройство из региона, в котором основное напряжение превышает 120 В, нам потребуется повышающий трансформатор, чтобы изменить напряжение до скорости, желательной для устройства.
Выбор лучшего трансформатора
Как видно из его использования, повышающее устройство является неотъемлемой частью нашей жизни. Иногда его применение может быть ясным, например, в линиях распределения электроэнергии, а иногда оно может быть не таким очевидным. Но независимо от того, считаем мы это или нет, он отвечает за бесперебойную работу всех электрических инструментов.
Таким образом, нам нужно получить повышающий трансформатор от доверенного конструктора с соответствующей репутацией. Если вы хотите выбрать лучший повышающий трансформатор, вам обязательно нужно подумать о том, чтобы получить свой от таких конструкторов.
Резюме
Итак, это все о концепции повышающего трансформатора. Повышающая характеристика повышает напряжение, а также снижает силу тока. В этом типе количество витков на вторичной части больше, чем на первичной стороне.Следовательно, провод в первичной обмотке более прочный по сравнению с вторичной стороной. Эти устройства необходимы в сетях передачи и производства электроэнергии, поскольку они передают энергию в отдаленные регионы.
Как работает повышающий / понижающий трансформатор
Электрические трансформаторы являются важным оборудованием для управления напряжением и протеканием тока. Повышающие и понижающие трансформаторы — широко используемые трансформаторы для управления напряжением любых электрических устройств. В обоих трансформаторах есть первичная и вторичная обмотки. Он используется для преобразования высокого первичного напряжения во вторичное или низкого первичного напряжения во вторичное напряжение. Это зависит от количества витков первичной или вторичной обмотки.
В этой статье мы сосредоточимся в первую очередь на повышающих трансформаторах, включая конструкцию, порядок работы и преимущества повышающего силового трансформатора. Давайте подробно рассмотрим повышающие трансформаторы.
Что такое повышающий трансформатор?
Повышающий трансформатор — это трансформатор, вторичное напряжение которого больше первичного.Известно, что они повышают или повышают уровень напряжения, чтобы соответствовать текущим требованиям различных приборов и устройств. Пока напряжение увеличивается, ток остается стабильным, так что не возникает никаких электрических повреждений. На большинстве передающих и производящих энергию станций используются повышающие электрические трансформаторы для подачи желаемого напряжения.
Трансформатор преобразует сильноточный вход низкого напряжения в слаботочный выход высокого напряжения. Первичная обмотка трансформатора имеет меньше витков, чем вторичная, следовательно, вторичное напряжение выше.Чем больше количество витков вторичной обмотки, тем выше выходное значение, чем входное напряжение.
Повышающие трансформаторы: конструкция и комплектующие
Повышающий трансформатор использует принципы магнитной индукции. Он состоит из двух основных компонентов — сердечника и обмоток.
Производители электрических трансформаторов повышенной мощности используют в сердечнике высокопроницаемое вещество, которое позволяет протекать магнитному току, не теряя его значительную часть.Сердечник будет ограничивать силовые линии магнитного потока через прочный материал сердечника. Таким образом, уменьшается количество отходов трансформатора, что приводит к повышению эффективности во время работы. Нагрев сердечника сводится к минимуму за счет ламинирования сердечника для удержания вихревого тока, что приводит к минимальным отходам.
Обмотки отвечают за передачу электрического тока. Производители силовых трансформаторов в Канаде конструируют высококачественные обмотки, чтобы трансформатор оставался холодным и выдерживал высокие условия нагрева. Плотность обмотки первичной катушки большая, но количество витков меньше.
С другой стороны, плотность обмотки вторичной катушки мала, но количество витков больше. Следовательно, вторичная сторона содержит больше энергии, чем первичная, что приводит к передаче более высокого напряжения. В катушке можно использовать как медь, так и алюминий. Хотя алюминий стоит недорого, медь значительно увеличивает срок службы трансформатора.
Как работает повышающий трансформатор?
Принцип действия повышающего трансформатора прост. Однако он также может работать как понижающий трансформатор, в зависимости от направления протекания тока.В повышающем трансформаторе выходное значение больше входного. Когда переменный ток течет через повышающий силовой трансформатор, он преобразуется в одном направлении, останавливается, а затем меняет направление для преобразования в другое.
При протекании тока в области обмотки возникает магнитный поток. Когда ток изменяет свое направление, направление магнитных полюсов также будет другим. Напряжение создается в обмотках через магнитное поле.
Аналогичным образом, напряжение, возникающее на вторичной обмотке, когда она находится в движущемся магнитном потоке, известно как эффект взаимной индукции. Следовательно, переменный ток в первичной обмотке создает движущийся магнитный поток, так что напряжение может создаваться на вторичной обмотке.
Большинство производителей электрических трансформаторов создают повышающие трансформаторы для повышающего устройства генератора, которое используется на всех электростанциях.
Зачем нужны повышающие трансформаторы?
Повышающие трансформаторы широко используются как в жилых, так и в коммерческих целях.Они широко используются на электростанциях, а также в коммерческих помещениях для регулирования колебаний напряжения и включения различных электрических устройств. Вот почему вам следует использовать повышающие трансформаторы —
- Повышающий трансформатор обеспечивает быстрый запуск. Перед запуском трансформатора нет необходимости настраивать множество процессов.
- Трансформатор требует минимального обслуживания, поскольку первичная обмотка не подвергается большой нагрузке, которая может быть повреждена в течение длительного периода использования.
- Повышающие силовые трансформаторы, Канада, имеют классы высокого КПД и не тратят впустую энергию при протекании тока.
Повышающие трансформаторы чаще всего используются в распределении электроэнергии. Чтобы свести к минимуму потери энергии, которые уезжают на многие мили, прежде чем попадут в жилую или коммерческую недвижимость, используются повышающие трансформаторы.
Повышающий трансформатор хорошего качества улучшает напряжение при стабилизации тока.Они необходимы для выработки электроэнергии, поскольку энергия может легко протекать через многие мили. Повышающие трансформаторы — идеальный выбор для тяжелых электрических приборов и промышленного оборудования.
Каковы применения повышающих трансформаторов?
Трансформатор — один из наиболее часто используемых электрических инструментов. Это причина того, что мы можем использовать электрические приборы так, как мы это делаем. Даже невольно вы зависите от этих трансформаторов в своей повседневной жизни.Прежде чем мы перейдем к его применению, мы сначала попытаемся получить ответы на два важных вопроса — что такое повышающий трансформатор и как работает повышающий трансформатор?
Любой трансформатор в основном состоит из двух обмоток и сердечника. Две обмотки называются первичной и вторичной обмотками.
Повышающий трансформатор преобразует низковольтный сильноточный вход в высоковольтный слаботочный выход, используя принципы магнитной индукции. Переменное электрическое поле в первичной обмотке индуцирует переменный магнитный поток в сердечнике.
Также читайте: Взвешивание преимуществ и недостатков повышающего трансформатора
Это, в свою очередь, приводит к наведению переменного тока во вторичной обмотке. Если количество обмоток вторичной обмотки больше, чем количество обмоток первичной обмотки, выходное напряжение будет выше входного.
Теперь, когда мы знаем, как работает трансформатор, давайте посмотрим на его применение в жизни.
Применения повышающего трансформатора
Ниже приведены примеры применения повышающих трансформаторов в реальной жизни:
Распределение электроэнергии
Произведенное электричество должно пройти несколько миль, прежде чем достигнет вашего дома.Поскольку условия не идеальны, по этим линиям происходит потеря мощности. Эти потери прямо пропорциональны квадрату тока, протекающего по линиям.
Мощность вырабатываемого электричества является результатом высокого тока и низкого напряжения. Потери, которые могут возникнуть в результате, сделают невозможным передачу электроэнергии в какое-либо место, находящееся далеко от генерирующей станции.
Однако повышающий трансформатор может преобразовать это электричество низкого напряжения в электричество низкого напряжения высокого напряжения. Тогда этот ток не понесет таких высоких потерь. Это делает трансформаторы важной частью распределительной сети.
Пусковые электроприборы
Несмотря на то, что передаваемое электричество имеет высокое напряжение, оно понижается, когда оно подается в ваш дом. Хотя это сделано для того, чтобы сделать его пригодным для общего использования, существуют определенные устройства, такие как электродвигатели, микроволновые печи, рентгеновские аппараты и т. Д., Которым для запуска требуется высокое напряжение.
Повышающий трансформатор используется для преобразования существующего источника питания на желаемое напряжение. Этот трансформатор обычно присутствует в составе самого прибора. Однако для некоторых приборов, таких как рентгеновские аппараты, иногда требуется внешний трансформатор.
Для устройств, произведенных в другой стране
Предел электропитания в Канаде — 120 В, 60 Гц. Однако это не универсальная ценность. В некоторых странах есть свои пределы. Если вы покупаете какое-либо электрическое устройство в какой-либо стране, оно будет спроектировано в соответствии со спецификациями этой страны.
В случае, если вы приобрели какой-либо электроприбор в стране, в которой напряжение питания выше 120 В, вам потребуется повышающий трансформатор, чтобы преобразовать ваше напряжение до уровня, подходящего для данного прибора.
Приобрести промышленный трансформатор
Как видно из приложений, повышающий трансформатор — неотъемлемая часть вашей жизни. Иногда его использование может быть очевидным, например, в системе распределения электроэнергии, а иногда оно может быть не таким очевидным.Но, заметили вы это или нет, он отвечает за бесперебойную работу всех ваших электрических устройств.
Таким образом, важно, чтобы вы получали трансформатор от надежного производителя с хорошей репутацией. Electric Power Limited входит в число надежных и хорошо зарекомендовавших себя производителей трансформаторов в Канаде. Если вы хотите приобрести повышающий трансформатор, вам обязательно стоит подумать о приобретении его на сайте ElectPower.com
.
GCSE PHYSICS — Что такое трансформатор? — Как работает повышающий трансформатор?
GCSE PHYSICS — Что такое трансформатор? — Как работает повышающий трансформатор? — НАУКА ОБУЧЕНИЯ.
gcsescience.com
23
gcsescience.com
Электромагнетизм
Что такое трансформатор?
Трансформатор состоит из двух катушек,
один на
каждая сторона мягкого железа
основной. Он может увеличивать напряжение
(так называемый повышающий трансформатор,
показано ниже)
или уменьшите напряжение
(так называемый понижающий трансформатор).
Как сделать шаг вперед
Трансформатор работает?
Переменный ток пропускается через
первичная обмотка (вход)
который создает изменяющийся магнитный
поле в железном сердечнике.
Тогда изменяющееся магнитное поле
побуждает
переменный ток
г.
та же частота во вторичной катушке (
вывод).
Повышающий трансформатор
имеет больше витков провода на вторичной обмотке
катушка,
что делает большую индуцированную
напряжение во вторичной обмотке
катушка.
Он называется повышающим трансформатором, потому что выходное напряжение
больше входного напряжения. Если вторичная обмотка
имеет вдвое больше
много витков провода, тогда выходное напряжение
будет
вдвое больше входного напряжения. См. Уравнение трансформатора.
Ссылки
Электромагнетизм
Трансформатор
Вопросы по пересмотру
gcsescience.com
Викторина по физике
Показатель
Трансформер Викторина
gcsescience.com
Дом
GCSE химия
GCSE Физика
Авторские права © 2015 gcsescience. com. Все права защищены.
Повышающие трансформаторы для картриджей с подвижной катушкой являются наиболее загадочными и неправильно понимаемыми предметами в мире Hi-Fi, и это отчасти объясняет, почему они так редко используются.Это большой позор, потому что использование хорошего трансформатора дает наилучшие характеристики картриджа с подвижной катушкой. Эта статья призвана развенчать эту тему и позволить читателю с уверенностью выбрать подходящий трансформатор. Заранее приносим свои извинения, если некоторые математические вычисления немного сбивают с толку и вызывают больше путаницы, а не меньше. Несмотря на кажущуюся сложность, выводы довольно просты, и вы можете просто перейти к нижней части страницы для получения рекомендаций. Принцип действия картриджа зачем вообще использовать трансформатор? загрузка картриджа соотношение витков трансформатора и коэффициент импеданса Таким образом, казалось бы логичным, что картридж с выходным напряжением, например, 0,5 мВ, при использовании с повышающим трансформатором с соотношением витков 1:10, будет выдавать 5 мВ на выходе трансформатора. Да, было бы, если бы импеданс источника картриджа (также известный как его внутренний импеданс или импеданс катушки) был равен нулю. На практике с картриджами с низким сопротивлением около 10 Ом или меньше и трансформаторами с низким коэффициентом передачи (менее примерно 1:20) выходное напряжение трансформатора составляет , что очень близко к выходному напряжению картриджа, умноженному на отношение витков, и может безопасно использоваться. как хорошее приближение первого порядка для руководства.Однако импеданс источника картриджа может быть низким, но он никогда не равен нулю, и для более точного анализа необходимо учитывать преобразованную вторичную нагрузку. Рассмотрим в качестве примера трансформатор с соотношением 1:10 и картридж с катушкой 10 Ом. Если нагрузка на вторичной обмотке трансформатора представляет собой фонокорректор MM с импедансом 47 кОм, эта нагрузка представляется картриджу как 470 Ом (47 000, разделенные на 10 в квадрате), и должна управляться катушкой на 10 Ом. Нагрузка 470 Ом и источник 10 Ом образуют делитель потенциала («предварительно установленный регулятор громкости», описанный в предыдущем разделе), при этом часть напряжения картриджа падает на его собственное внутреннее сопротивление 10 Ом.Пропорция внутреннего снижения составляет 10 / (470 + 10) = 0,0208, что совсем немного — всего 0,2 дБ. Отклонение от первого приближения невелико и, вероятно, не стоит беспокоиться, но оно есть. Эффект потенциального делителя становится значительным, когда используются более высокие отношения витков с более высоким импедансом источника. Рассмотрим картридж с катушкой на 40 Ом и трансформатор с соотношением 1:30. Нагрузка 47 кОм на вторичной обмотке теперь отображается как 52 Ом на первичной стороне. При питании от источника 40 Ом делитель напряжения формируется на 52 Ом и 40 Ом.Следовательно, доля сигнала, падающего на катушку картриджа, составляет 40 / (40 + 52) = 0,43, что очень важно — почти половина напряжения, производимого картриджем, теряется внутри. В то время как в предыдущем примере было потеряно только 0,2 дБ, здесь потеря сигнала составляет 5 дБ, и вместо достижения напряжения сигнала на выходе трансформатора, в 30 раз превышающего выходное значение картриджа, выходное напряжение составляет всего 0,43×30 раз выходное напряжение картриджа, т. Е. повышение напряжения эффективно всего в 13 раз, а не в , а в 30 раз.Ясно, что увеличение коэффициента трансформации трансформатора в X раз не увеличивает выходное напряжение в такой же раз. По мере увеличения отношения витков увеличение выходного напряжения становится все меньше и меньше, поскольку нагрузка на картридж становится все более и более значительной, пока не будет достигнута точка, в которой дальнейшее увеличение отношения витков фактически приведет к падению выходного напряжения. Чтобы продемонстрировать, насколько ошибочным может быть подход «согласованного импеданса», возьмем в качестве примера картридж Ortofon Vivo Red с импедансом источника 5 Ом. Чтобы «согласовать импеданс», 47000 Ом на вторичной стороне трансформатора должны выглядеть как 5 Ом на первичной стороне. Это означает, что коэффициент импеданса должен быть 9400 (потому что 47000, разделенные на 5, равны 9400) и следовательно, коэффициент поворотов должен быть квадратным корнем из 9400, что составляет 97.Итак, мы должны найти повышающий трансформатор с соотношением витков 1:97. Однако выходное напряжение Vivo Red составляет 0,5 мВ, а напряжение, подаваемое на фонокорректор от трансформатора 1:97, составляет 24 мВ. Этого было бы достаточно, чтобы перегрузить большинство фоностудий, и это было бы далеко от оптимального. Гораздо лучший подход к поиску подходящего коэффициента трансформации — это работа с выходным напряжением картриджа. Vivo Red имеет выходной сигнал 0,5 мВ, а фонокорректор требует около 5 мВ для наилучшей работы, поэтому соотношение 1:10 будет намного лучше.Приближение первого порядка предполагает, что соотношение 1:10 даст нам 5 мВ. Верно ли это, если мы также рассмотрим импеданс источника картриджа 5 Ом и сопротивление нагрузки, представленное трансформатором? да. Трансформатор 1:10 с нагрузкой 47 кОм на вторичной обмотке передает на патрон нагрузку 470 Ом. Делитель напряжения, образованный импедансом источника 5 Ом и отраженной нагрузкой 470 Ом, означает, что на внутреннем импедансе картриджа падает только 5 / (470 + 5), а фактическое напряжение на выходе трансформатора равно 4.95 мВ, т.е. очень близко к оценке приближенным методом. Нагрузка в 470 Ом, которую видит картридж, полностью совместима с рекомендованной Ortofon нагрузкой> 10 Ом. Метод «согласования импеданса» с использованием трансформатора с соотношением 1:97 даст картриджу импеданс нагрузки 5 Ом, что выходит за рамки рекомендаций производителя. Кроме того, по причинам, описанным ниже, трансформатор 1:97 будет иметь значительно более низкие характеристики по сравнению с трансформатором 1:10. Теперь рассмотрим другой картридж, Dynavector Karat17D3 с катушкой на 38 Ом.Используя подход согласования импеданса, чтобы найти лучший коэффициент трансформации, мы получаем соотношение 1:35, и выход картриджа 0,3 мВ становится 5,25 мВ на выходе трансформатора. На этот раз подход «согласования импеданса», похоже, сработал хорошо, но действительно ли это лучшее соотношение витков? Возможно, нет, потому что рекомендуемая нагрузка Dynavector составляет 100 Ом, а трансформатор 1:35 даст картриджу нагрузку 38 Ом. В этом случае было бы лучше использовать меньшее передаточное число. Например, трансформатор 1:20 даст картриджу нагрузку 117.5 Ом и имеют выходное напряжение 4,5 мВ. Кроме того, трансформатор 1:20, вероятно, будет иметь лучшие характеристики, чем трансформатор 1:35, как объясняется ниже. трансформаторы реального мира нагрузка трансформатора |
СТУПЕНЧАТЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ — КАК ОНИ РАБОТАЮТ?
Понижающие трансформаторы работают за счет снижения напряжения для данного приложения. Электричество в ваш дом подается стабильно на 110 В. Фактически, по всей территории Соединенных Штатов электрические компании обычно используют 110 В, но это не так во всем мире.Во многих других странах электричество в дома подается на 220В. Если вы посмотрите на электрическое оборудование вокруг вашего дома, вы заметите, что почти все имеет электрическую спецификацию, которая гласит «110В». Однако для правильной работы многие приборы подключаются к трансформатору. Что делать, если вы покупаете прибор или электрическое изделие, работающее при более низком напряжении? Если вы подключите этот продукт к своему дому без трансформатора, он, скорее всего, выйдет из строя, как только вы включите переключатель!
Для этого используются понижающие трансформаторы.Понижающий трансформатор — это устройство, которое можно подключить к выключателю и прибору. Вам следует знать два типа трансформаторов: повышающие и понижающие трансформаторы. Повышающие трансформаторы обычно производят более высокое выходное напряжение, чем входное. Например, если у вас есть прибор, работающий от 220 В, вам, вероятно, понадобится повышающий трансформатор, чтобы усилить напряжение с 110 до 220 В. Однако, если вам нужно меньшее напряжение, будут использоваться понижающие трансформаторы.
Если вы ищете трансформаторы, вы попали в нужное место! В Bruce Electrical Equipment мы предлагаем широкий выбор трансформаторов и других электрических устройств по самым доступным ценам. Помимо трансформаторов, мы также продаем фазопреобразователи, ограничители перенапряжения переходных процессов, автоматические выключатели, выпрямители, кондиционеры для линий электропередач, переключатели, щитовые панели и многое другое!
Как работает трансформатор?
Концепция понижающего трансформатора на самом деле довольно проста.У передачи больше витков провода на первичной обмотке по сравнению с витками на вторичной обмотке. Это снижает индуцированное напряжение, проходящее через вторичную катушку, что в конечном итоге снижает выходное напряжение.