Электрические трансформаторы

Электрические трансформаторыЭто индуктивно связанные электромагнитные устройства, передающие электрическую энергию из одной цепи в другую. Всё электронное оборудование использует силовые трансформаторы для преобразования электрического тока в напряжение, соответствующее конкретному применению. Трансформаторы тока также необходимы для хранения и передачи энергии по линиям электропередачи и сетям.

Поскольку существует множество ситуаций, в которых требуется электронное преобразование, существует широкий спектр электрических трансформаторов для его реализации. Автотрансформаторы, повышающие и понижающие трансформаторы (которые можно найтиздесьиздесьсоответственно), тороидальные трансформаторы, зигзагообразные трансформаторы и импульсные трансформаторы — вот лишь несколько примеров. Передавая электрическую энергию через две ступени катушки, трансформаторы могут увеличивать, уменьшать, изолировать, преобразовывать и формировать электрические токи для безопасного питания электронного оборудования с любыми требованиями к напряжению. Производители электрических трансформаторов конфигурируют трансформаторы по-разному для удовлетворения всех типов задач преобразования электроэнергии и варьируются по размеру от трансформаторов размером с большой палец в электрических лампах или микрофонах до огромных стационарных трансформаторов на электростанциях. Низковольтные трансформаторы преобразуют электрический ток в напряжение, подходящее для таких приборов, как диммеры и другие небольшие электронные устройства, в то время как высоковольтные трансформаторы используются для передачи электроэнергии между объектами генерации и точками ее потребления. Большинство трансформаторов являются разделительными трансформаторами, поскольку они облегчают передачу электроэнергии посредством индукции, и многие трансформаторы являются трехфазными, способными преобразовывать электроэнергию в трех фазах.

Помимо преобразования тока в более высокое или более низкое напряжение, электрические трансформаторы могут служить для изоляции частей цепей друг от друга. Автотрансформаторы же не имеют изоляции между источником и нагрузкой; они передают электричество через соприкасающиеся друг с другом проводники. Список производителей этих типов трансформаторов можно найти на сайтеСправочник IQS.

Электрический трансформатор может быть таким же большим, как трансформаторы, установленные в ограждениях для целых зданий, или достаточно маленьким, чтобы его можно было спрятать в бытовых приборах, например, в светильниках. Электрические трансформаторы необходимы, когда между электронным компонентом или прибором и источником питания возникает разность напряжений. Безопасность в таких ситуациях имеет первостепенное значение, поскольку использование слишком высокого или слишком низкого напряжения для питания устройства может привести к серьёзным проблемам. Чрезмерное напряжение может привести к выходу устройства из строя или его разрушению; в тяжёлых случаях перенапряжение может привести к пожару и поражению пользователей электрическим током. В случае пониженного напряжения, дефицит напряжения также может привести к выходу устройства из строя.

Измерительные трансформаторы, включая трансформаторы тока, точно измеряют и контролируют напряжение питания, пропорционально проходящее через первичную и вторичную обмотки. Понижающие трансформаторы преобразуют более высокое напряжение в более низкое за счет меньшего количества вторичных обмоток, в то время как у повышающих трансформаторов большее количество вторичных обмоток позволяет преобразовывать более низкое напряжение в более высокое выходное. Тороидальные трансформаторы имеют форму кольца, отличаются высокой компактностью и отлично подходят для снижения электромагнитных помех; индукторы ограничивают поток переменного тока, поступающий в бытовую технику или устройство с переходными процессами, подавляя высокочастотные шумы, подобно тороидальным трансформаторам. Разделительные трансформаторы развязывают две цепи, позволяя передавать переменный ток от одного устройства к другому без соединения двух цепей; это достигается за счет того, что первичная и вторичная обмотки не соединены напрямую. Инверторы способны преобразовывать постоянное напряжение (DC) в переменное напряжение (AC), при этомэлектрические импульсные трансформаторыСоздают электрические импульсы, используемые в телекоммуникационных системах и логических схемах, таких как вспышки фотоаппаратов, радиолокационное оборудование и ускорители частиц. Кроме того, зигзагообразные трансформаторы – это специальные трёхфазные трансформаторы, предназначенные для заземления незаземлённых электрических систем, а также для фильтрации и контроля гармонических токов. Список поставщиков зигзагообразных трансформаторов можно найти здесь.здесь.

Электрические трансформаторы состоят из двух наборов катушек или обмоток, связанных магнитным полем. Сердечник изготовлен из железа, ферритового компаунда или представляет собой шихтованный сердечник с обмотками из голой меди или эмалированной стали. Катушки делятся на первичную и вторичную и выполняют функцию проводников. Когда первичная катушка получает переменное напряжение, это создает переменное магнитное поле напряжения вокруг проводника; магнитное поле активирует вторичную катушку проводника. Это приводит к изменению напряжения трансформаторами и передаче электроэнергии, в идеале с минимальными потерями энергии. Количество витков в каждой катушке важно, так как оно определяет напряжение, передаваемое от первичной обмотки ко вторичной через магнитное поле. Отношение числа витков (также называемых обмотками) в первичной катушке к числу витков во вторичной катушке определяет величину напряжения; например, у понижающего трансформатора во вторичной катушке будет меньше витков, чем в первичной, в то время как у повышающего трансформатора число витков во вторичной катушке будет больше, чем в первичной. После преобразования напряжения энергия передаётся в центр нагрузки, и электрический процесс продолжается оттуда. Размеры и стоимость электрических трансформаторов увеличиваются пропорционально количеству первичных обмоток.

Назначение трансформаторов

Трансформаторы — это регуляторы напряжения. Они обеспечивают подачу достаточного, но не избыточного напряжения для определённой цели. Если на электронное устройство подано слишком высокое напряжение, это может привести к его повреждению, возгоранию и даже образованию электрических дуг. Если на устройство подано слишком низкое напряжение, это может привести к его неисправности. По этим причинам важно регулировать уровень напряжения до его подачи на устройство, которое будет потреблять электроэнергию.

Силовые трансформаторы используются в каждом электронном устройстве или оборудовании. Они необходимы для преобразования тока в необходимое напряжение, чтобы устройство могло использовать электричество. Будь то компьютер, машинка для стрижки волос или радиоуправляемая машина, в них есть трансформатор, который регулирует способ и количество электроэнергии, передаваемой к месту её использования. ПрименениеСправочник IQSчтобы найти необходимое вам силовое преобразовательное оборудование.

История электрических трансформаторов

В 1830-х годах Майкл Фарадей и Джозеф Генри открыли свойство индукции, работая с электромагнитами. Удивительно, но эти два учёных находились на двух разных континентах, работали совершенно независимо друг от друга и сделали свои открытия с разницей в год.

Закон Фарадея, который привёл к изобретению первого трансформатора примерно 45 лет спустя, родился, когда Майкл Фарадей провёл эксперимент, чтобы показать, как электромагнитное поле может вырабатывать энергию. Он обмотал две катушки вокруг противоположных сторон кольца. Один конец он подключил к гальванометру, а другой – к батарее. Он обнаружил, что при подключении катушки к батарее она питает катушку, подключённую к гальванометру, как он и предполагал.

Однако, отсоединив катушку от батареи, Фарадей заметил, что ток всё ещё идёт от катушки к гальванометру, а это означало, что батарея продолжала питать катушку, хотя физически она уже не была связана ни с катушкой, ни с кольцом, вокруг которого катушка была намотана. Этот научный прорыв заложил основу для создания первого трансформатора Отто Блати, Микшей Дери и Кароем Циперновским из ныне несуществующей Австро-Венгерской империи. Их трансформатор представлял собой тороидальный трансформатор, использовавшийся для систем освещения с питанием от переменного тока.

Несмотря на то, что первый трансформатор был изготовлен в Будапеште (Венгрия) в середине 1870-х годов, прошло ещё десятилетие, прежде чем появились первые трансформаторы, считавшиеся практичными для регулярного использования. Это сделали Уильям Стэнли и Джордж Вестингауз. В 1886 году именно трансформатор, разработанный Уильямом Стэнли, стал первым трансформатором, использованным в коммерческих целях для обеспечения электроэнергией Грейт-Баррингтона, штат Массачусетс. Сегодня трансформаторы являются неотъемлемой частью всех электронных схем. Они устанавливаются на столбах, соединяющих линии электропередач, в лампах и даже в фонарях.

Как работают трансформаторы

Трансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции. Для этого необходимо электромагнитное поле. Катушка, намотанная на сердечник, заряжается переменным током, который преобразуется в первичное напряжение. Энергия катушки затем проникает в электромагнитное поле, также называемое магнитодвижущей силой, которое через сердечник переходит в другую катушку, передавая ей вторичное напряжение.

Входное напряжение определяется самим источником питания. Однако напряжение, которое выдаёт сам трансформатор, определяется второй катушкой, через которую проходит электричество. Если второй набор обмоток (катушек) равен первому набору, то выходное напряжение будет таким же, как и входное. Однако, если во вторичной катушке меньше витков, чем в первичной, то вторичное напряжение будет меньше первичного. Такой трансформатор называется понижающим. Если во вторичной катушке больше витков, чем в первичной, то напряжение повышается; такой трансформатор называется повышающим.

В магнитном поле трансформатора происходит потеря энергии. Эта потерянная энергия резонирует в виде тепла. Чтобы уменьшить потери энергии, катушки часто находятся в охлаждающем агенте внутри трансформатора. Многие производители используют концентрическую конфигурацию, в которой как первичная, так и вторичная катушки намотаны вместе вокруг катушки. Эта конфигурация наиболее популярна в трёхступенчатых трансформаторах. Из трансформатора электроэнергия затем передаётся по линиям электропередач и электросетям. Трансформатор выполняет функцию регулирования напряжения передаваемой электроэнергии. Повышающие трансформаторы повышают напряжение, а понижающие — понижают. Этот процесс гарантирует, что конечное устройство, на которое подается питание, получает правильное напряжение. Слишком низкое напряжение не будет питать устройство и может повлиять на его функциональность в долгосрочной перспективе. Слишком высокое напряжение может повредить питаемое устройство и потенциально вызвать пожар и поражение электрическим током, если превысит пиковое напряжение устройства.

Хотя работа всех трансформаторов в той или иной степени основана на законе Фарадея, существует множество типов трансформаторов для различных функций.

Трансформаторы с ламинированным сердечником– один из наиболее распространённых типов трансформаторов. Эти трансформаторы обычно используются в бытовой технике для преобразования напряжения в низкое. Ламинированный сердечник предотвращает потери на вихревые токи.

Тороидальные трансформаторы— аналогичны изобретённым в Венгрии Отто Блати, Микшей Дери и Кароем Циперновским. Изготовление этих часов обходится дороже, поскольку процесс намотки медленный и требует специального оборудования.

Автоматические трансформаторы- имеют только одну обмотку, но напряжение регулируется частотой витков в отдельных секциях. Автоматические трансформаторы также являются одним из наиболее экономичных типов трансформаторов.

Многофазные трансформаторы- Многофазные системы могут быть подключены как к нескольким однофазным трансформаторам, так и к одному многофазному трансформатору. Многие многофазные трансформаторы используют зигзагообразную конфигурацию, особенно если это заземлённая система.

Трехфазные трансформаторы- три первичные обмотки соединены между собой, и три вторичные обмотки соединены между собой.

Итог

Что касается трансформаторов, то здесь действует закон Фарадея, и они идеально подходят для хранения и передачи электроэнергии. С тех пор, как трансформаторы были введены в коммерческое использование в 1886 году, когда они были использованы для электроснабжения Грейт-Баррингтона, штат Мэн, они постоянно используются в той или иной форме. Трансформаторы — самый безопасный способ передачи электроэнергии между цепями. Многие из них способны обеспечивать электроэнергией целые города и большие районы крупных городов.

Трансформаторы можно изготовить по индивидуальному заказу. Существует множество типов трансформаторов, но если вам нужно что-то, подходящее именно вам, производители готовы вам помочь. Главное — найти подходящего производителя. Хороший производитель и правильный производитель — это далеко не одно и то же.

Существует множество хороших производителей, но выбрать подходящего можете только вы. При поиске подходящего производителя трансформаторов, конечно же, стоит начать с цены, но также важно понимать, что вы можете получить качество, за которое платите. Кроме того, подходящий производитель будет сотрудничать с вами, чтобы найти решения в области электроснабжения, которые наилучшим образом подойдут вашей компании, а не просто пытаться продать самый дорогой трансформатор.

Важно знать, какой трансформатор вам нужен, и даже если вы не уверены на 100%, какой вариант лучше всего подходит для ваших конкретных потребностей в электропитании, опытные производители могут предложить вам лучшие варианты, соответствующие вашей конкретной ситуации. Механические и электрические системы могут быть сложными в освоении, но хорошая новость в том, что вам не придётся разбираться в этом в одиночку. Вы можете вернуться к началуэта страницачтобы найти удобный список электротрансформаторов, которые могут удовлетворить ваши потребности.

Типы электрических трансформаторов

• 3-фазные трансформаторыэто инструменты, используемые для изменения напряжения трехфазных систем электропередачи.

• Автотрансформаторыпредставляют собой электрические трансформаторы с одной обмоткой, общей для обеих цепей и не имеющей какой-либо изоляции между двумя цепями.
  

• Трансформаторы токаимеют первичную обмотку, подключенную к цепи, что позволяет измерять ток; они используются для изменения электрического тока.
  

• Распределительные трансформаторыимеют номинальную мощность от 3 до 500 кВА при напряжении 601 вольт и более.
  

• Сухие трансформаторыне используйте жидкость для охлаждения или изоляции.
  

• Высокоомные трансформаторыимеют высокое сопротивление утечки для ограничения выходного тока заданным значением в случае неисправности.
  

• Высоковольтные трансформаторыпредназначены для работы с электроэнергией на высоких уровнях напряжения.

• Измерительные трансформаторыточно измерять и контролировать напряжение питания, поскольку оно пропорционально передается через первичную и вторичную катушки.

• Инверторыпреобразование между переменным и постоянным током.

• Разделительные трансформаторытрансформаторы, которые изолируют первичную цепь от вторичной.
  

• Трансформаторы низкого напряженияпреобразовать в более низкие напряжения.

• Силовые трансформаторыэто устройства, преобразующие напряжение в более низкие уровни.

• Импульсные трансформаторыШирокополосные устройства, предназначенные в основном для передачи сигналов. Они передают прямоугольные электрические импульсы, что означает, что импульсы имеют короткие времена нарастания и спада при относительно постоянной амплитуде.

• Понижающие трансформаторыобладают способностью преобразовывать более высокие напряжения в более низкие напряжения посредством передачи электроэнергии через две ступени катушки, при этом вторая ступень катушки имеет меньшее количество витков катушки.

• Повышающие трансформаторы— это трансформаторы, у которых обмотка высокого напряжения подключена к выходной нагрузке, а обмотка низкого напряжения подключена к источнику питания.
  

• Тороидальные трансформаторыимеют медную проволоку вокруг цилиндрического сердечника, что позволяет удерживать магнитный поток.
  

• Трансформерыпредставляют собой статический элемент аппарата, который передает электрическую энергию из одной цепи в другую посредством электромагнитной индукции, часто с измененными значениями напряжения и тока.

• Зиг Заг Трансформеры— это трехфазные трансформаторы специального назначения, предназначенные для заземления незаземленных электрических систем, а также для фильтрации и контроля гармонических токов.