Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора? - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора?

Принцип работы трансформатора

Для преобразования электрического напряжения одной величины в электрическое напряжение другой величины, то есть для преобразования электрической мощности, применяют электрические трансформаторы.

Трансформатор может преобразовывать лишь переменный ток в переменный ток, поэтому для получения постоянного тока, переменный ток с трансформатора при необходимости выпрямляют. Для этой цели служат выпрямители.

Так или иначе, любой трансформатор (будь то трансформатор напряжения, трансформатор тока или импульсный трансформатор) работает благодаря явлению электромагнитной индукции, которое проявляет себя во всей красе именно при переменном или импульсном токе.

В простейшем виде однофазный трансформатор состоит всего из трех основных частей: ферромагнитного сердечника (магнитопровода), а также первичной и вторичной обмоток. В принципе обмоток у трансформатора может быть и больше двух, но минимум их две. В некоторых случаях функцию вторичной обмотки может нести на себе часть витков первичной обмотки (см. виды трансформаторов), но подобные решения встречаются достаточно редко по сравнению с обычными.

Главная часть трансформатора — ферромагнитный сердечник. Когда трансформатор работает, то именно внутри ферромагнитного сердечника присутствует изменяющееся магнитное поле. Источником изменяющегося магнитного поля в трансформаторе служит переменный ток первичной обмотки.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Известно, что любой электрический ток сопровождается магнитным полем, соответственно переменный ток сопровождается переменным (изменяющимся по величине и направлению) магнитным полем.

Таким образом, подав в первичную обмотку трансформатора переменный ток, получим изменяющееся магнитное поле тока первичной обмотки. А чтобы магнитное поле было сконцентрировано главным образом внутри сердечника трансформатора, данный сердечник изготавливают из материала с высокой магнитной проницаемостью, в тысячи раз большей чем у воздуха, чтобы основная часть магнитного потока первичной обмотки замкнулась бы именно внутри сердечника, а не по воздуху.

Таким образом переменное магнитное поле первичной обмотки сконцентрировано в объеме сердечника трансформатора, который изготавливают из трансформаторной стали, феррита или другого подходящего материала, в зависимости от рабочей частоты и назначения конкретного трансформатора.

Вторичная обмотка трансформатора находится на общем сердечнике с его первичной обмоткой. Поэтому переменное магнитное поле первичной обмотки пронизывает также и витки вторичной обмотки.

А явление электромагнитной индукции как раз и заключается в том, что изменяющееся во времени магнитное поле наводит в пространстве вокруг себя изменяющееся электрическое поле. И поскольку в данном пространстве вокруг изменяющегося магнитного поля находится провод вторичной обмотки, то индуцированное переменное электрическое поле действует на носители заряда внутри этого провода.

Данное действие электрическим полем вызывает в каждом витке вторичной обмотки ЭДС. В результате между выводами вторичной обмотки появляется переменное электрическое напряжение. Когда вторичная обмотка включенного в сеть трансформатора не нагружена, трансформатор работает в режиме холостого хода.

Работа трансформатора под нагрузкой

Если же ко вторичной обмотке работающего трансформатора подключена некая нагрузка, то во всей вторичной цепи трансформатора возникает ток через нагрузку.

Данный ток порождает свое собственное магнитное поле, которое, по закону Ленца, имеет такое направление, что противодействует «причине, его вызывающей». То есть магнитное поле тока вторичной обмотки в каждый момент времени стремится уменьшить увеличивающееся магнитное поле первичной обмотки или же стремится поддержать магнитное поле первичной обмотки когда оно уменьшается, оно всегда направлено навстречу магнитному полю первичной обмотки.

Таким образом, когда вторичная обмотка трансформатора нагружена, в его первичной обмотке возникает противо-ЭДС, заставляющая первичную обмотку трансформатора потреблять из питающей сети больше тока.

Соотношение витков первичной N1 и вторичной N2 обмоток трансформатора определяет соотношение между его входным U1 и выходным U2 напряжениями и входным I1 и выходным I2 токами, при работе трансформатора под нагрузкой. Данное соотношение называется коэффициентом трансформации трансформатора:

Коэффициент трансформации больше единицы если трансформатор понижающий, и меньше единицы — если трансформатор повышающий.

Трансформатор напряжения является разновидностью понижающего трансформатора, предназначенной для гальванической развязки цепей высокого напряжения от цепей низкого напряжения.

Обычно, когда речь идет о высоком напряжении, имеют ввиду 6 и более киловольт (на первичной обмотке трансформатора напряжения), а под низким напряжением понимают величины порядка 100 вольт (на вторичной обмотке).

Такой трансформатор применяется, как правило, для измерительных целей. Он понижает, например, высокое напряжение линии электропередач до удобного для измерения низковольтного напряжения, при этом может также гальванически изолировать цепи измерения, защиты, управления, – от высоковольтной цепи. Трансформатор данного типа обычно работает в режиме холостого хода.

Трансформатором напряжения можно назвать в принципе и любой силовой трансформатор, применяемый для преобразования электрической мощности.

У трансформатора тока первичная обмотка, состоящая обычно всего из одного витка, включается последовательно в цепь источника тока. Данным витком может выступать участок провода цепи, в которой необходимо измерить ток.

Провод просто продевается через окно сердечника трансформатора и становится этим самым единственным витком — витком первичной обмотки. Вторичная же его обмотка, имеющая много витков, подключается к измерительному прибору, отличающемуся малым внутренним сопротивлением.

Трансформаторы данного типа используются для измерения величин переменного тока в силовых цепях. Здесь ток и напряжение вторичной обмотки оказываются пропорциональны измеряемому току первичной обмотки (токовой цепи).

Трансформаторы тока широко применяются в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, поэтому обладают высокой точностью. Они делают измерения безопасными, так как гальванически надежно изолируют измерительную цепь от первичной цепи (обычно высоковольтной — десятки и сотни киловольт).

Данный трансформатор предназначен для преобразования тока (напряжения) импульсной формы. Короткие импульсы, обычно прямоугольные, подаваемые на его первичную обмотку, заставляют трансформатор работать практически в режиме переходных процессов.

Такие трансформаторы используются в импульсных преобразователях напряжения и других импульсных устройствах, а также в качестве дифференцирующих трансформаторов.

Применение импульсных трансформаторов позволяет снизить вес и стоимость устройств, в которых они применяются просто в силу повышенной частоты преобразования (десятки и сотни килогерц) по сравнению с сетевыми трансформаторами, работающих на частоте 50-60 Гц. Прямоугольные импульсы, у которых длительность фронта много меньше длительности самого импульса, нормально трансформируются с малыми искажениями.

Контрольная работа по электротехнике на тему “Трансформатор”

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Эмоциональное выгорание педагогов. Профилактика и способы преодоления

Как отличить простую усталость от профессионального выгорания?

Можно ли избежать переутомления?

Контрольная работа по теме”Трансформатор”

1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?

А. Магнитное действие тока. Б. Электромагнитная индукция . В. Тепловое действие тока. Г. Среди ответов нет правильного.

2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора? а. Переменный.б. Постоянный.

А. Только а. Б. Только б. В. а и б. Г. Ни а, ни б.

3. Число витков в первичной обмотке в 2 раза меньше числа витков во вторичной обмотке. На первичную обмотку подали переменное напряжение, действующее значение которого U . Чему равно действующее напряжение на вторичной обмотке?

А. 0.Б. U /2. B . U .Г . 2 U .

4. На первичную обмотку сопротивлением r трансформатора подали переменное напряжение U 1 , на разомкнутой вторичной возникает напряжение U 2 . Напряжение на активной нагрузке с сопротивлением R , включенной ко вторичной обмотке трансформатора:

А. равно U 2 ; Б. меньше U 2 ; В. больше U 2 ; Г. ответ неоднозначен.

5. Понижающий трансформатор со 100 витками во вторичной обмотке понижает напряжение от 2 000 В до 100 В. Сколько витков в его первичной обмотке?

6. Однофазный двухобмоточный трансформатор имеет номинальные напряжения: первичное 3,5 кВ, вторичное 0,2 кВ; максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода 2,0 Тл; площадь поперечного сечения этого стержня 100 см²; коэффициент заполнения стержня сталью kc = 0,96.
Определите: число витков в обмотках трансформатора и коэффициент трансформации , если частота переменного тока в сети f = 50 Гц.

7. Трехфазный маслянный трансформатор ТМ-1200/8, мощностью 1200 кВА, имеет номинальное напряжение первичной обмотки 8 кВ; номинальное напряжение вторичной обмотки 0,4 кВ, поперечное сечение стержня магнитопровода 0,06 м², коэффициент заполнения стержня сталью 0,95.
Определите: коэффициент трансформации k, основной магнитный поток Фмакс., число витков первичной и вторичной обмотки w1; w2, номинальный фазный ток первичной и вторичной обмоток I1ном.; I2ном., если частота переменного тока в сети f = 50 Гц, а максимальное значение магнитной индукции в стержнеBмакс. = 2,5 Тл.

Читайте также:  Как правильно пилить ножовкой по дереву?

8. Однофазный двухобмоточный трансформатор, имеет номинальное напряжение вторичной обмотки 300 В; номинальный ток вторичной обмотки 195 А, коэффициент трансформации 17, ЭДС одного витка 6 В, коэффициент заполнения стержня сталью 0,95.
Определите: основной магнитный поток Фмакс., площадь поперечного сечения стержня Qст., число витков первичной и вторичной обмотки w1; w2, номинальное напряжение первичной обмотки U1ном., номинальный фазный ток первичной обмотки I1ном., и номинальную мощность Sном., если частота переменного тока в сети f = 50 Гц, а максимальное значение магнитной индукции в стержне Bмакс. = 1,5 Тл

Контрольная работа по теме”Трансформатор”

1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?

А. Тепловое действие тока. Б. Магнитное действие тока. В. Электромагнитная индукция. Г. Среди ответов нет правильного.

2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформа тора? а. Постоянный.б. Переменный.

А. Только а. Б. Только б. В. а и б. Г. Ни а, ни б.

3. Число витков в первичной обмотке в 2 раза больше числа витков во вторичной обмотке. На первичную обмотку подали переменное напряжение, действующее значение которого U . Чему равно действующее напряжение на вторичной обмотке?

А. 0. Б . U /2. B . U . Г. 2 U .

4. На первичную обмотку сопротивлением r трансформатора подали переменное напряжение U 1 на разомкнутой вторичной возникает напряжение U 2 . Напряжение на активной нагрузке с сопротивлением R , включенной ко вторичной обмотке трансформатора:

А. уменьшится; Б. увеличится; В. не изменится; Г. ответ неоднозначен.

6. Однофазный двухобмоточный трансформатор имеет номинальные напряжения: первичное 10 кВ, вторичное 2,0кВ; максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода 1,5 Тл; площадь поперечного сечения этого стержня 400 см²; коэффициент заполнения стержня сталью kc = 0,95.
Определите: число витков в обмотках трансформатора и коэффициент трансформации , если частотапеременного тока в сети f = 50 Гц.

7. Трехфазный маслянный трансформатор ТМ-35/2, мощностью 35 кВА, имеет номинальное напряжение первичной обмотки 2 кВ; номинальное напряжение вторичной обмотки 0,2 кВ, поперечное сечение стержня магнитопровода 0,03 м², коэффициент заполнения стержня сталью 0,95.
Определите: коэффициент трансформации k, основной магнитный поток Фмакс., число витков первичной и вторичной обмотки w1; w2, номинальный фазный ток первичной и вторичной обмоток I1ном.; I2ном., если частота переменного тока в сети f = 50 Гц, а максимальное значение магнитной индукции в стержне Bмакс. =2,0 Тл.

8. Однофазный двухобмоточный трансформатор, имеет номинальное напряжение вторичной обмотки 600 В; номинальный ток вторичной обмотки 200 А, коэффициент трансформации 15, ЭДС одного витка 4 В, коэффициент заполнения стержня сталью 0,95.
Определите: основной магнитный поток Фмакс., площадь поперечного сечения стержня Qст., число витков первичной и вторичной обмотки w1; w2, номинальное напряжение первичной обмотки U1ном., номинальный фазный ток первичной обмотки I1ном., и номинальную мощность Sном., если частота переменного тока в сети f = 50 Гц, а максимальное значение магнитной индукции в стержне Bмакс. = 1,5 Тл.

Трансформатор

В статье собраны задачи из задачника Никуловой и Москалева по теме “трансформатор”. Теоретические сведения позволят ответить на все предлагаемые вопросы, ознакомьтесь со статьей внимательно.

Задача 1. Почему сердечники в трансформаторе делают

А)из ферромагнитной стали;

Б) не сплошными, а из тонких изолированных пластин?

1) для усиления магнитного поля и уменьшения потерь при перемагничивании;

2) для уменьшения нагрева сердечника;

3) для уменьшения силы тока во вторичной обмотке трансформатора;

4) для увеличения коэффициента передачи трансформатора.

Поскольку трансформатор работает на переменном токе, его сердечник перемагничивается 50 раз в секунду (промышленная частота тока 50 Гц). На перемагничивание (разворот доменов – таких областей, которые намагничены в одном направлении) тратится энергия. Поэтому чем легче «развернуть» домены, проще перемагнитить – тем меньше мы затратим энергии. Ферромагнитная сталь обладает как раз такими свойствами: легко перемагничивается. Кроме того, намагниченность сердечника в одном направлении означает, что он обладает собственным потоком – то есть дополнительно усиливает внешнее поле.

Как ток вызывает появление потока, так и наоборот, поток вызывает появление тока. Поэтому, когда массивный сердечник пронизывается потоком, в нем неизбежно возникнет ток. Эти токи вихревого характера, их так и называют: вихревыми. Или токами Фуко. Ток, согласно закону Джоуля-Ленца, нагревает проводник: то есть сердечник будет греться. Чтобы этого избежать, надо воспрепятствовать протеканию этого тока. Можно для этого увеличить сопротивление: добавить кремний, например (около 5 %), или разделить сердечник на пластинки, изолированные лаком.

Задача 2. Можно ли использовать трансформатор

А) для изменения постоянного напряжения,
Б) для изменения переменною напряжения?

3) можно только для повышения напряжения;
4) можно только для понижения напряжения.

ЭДС наводится только при изменении магнитного потока, поэтому трансформатор работает только на переменном токе.

Задача 3. и – напряжение и количество витков первичной обмотки трансформатора, . и -для вторичной обмотки. Можно ли использовать формулу для определения напряжения во вторичной обмотке, если трансформатор работает

А) при большой нагрузке,
В) при малой нагрузке?
1) да;

3) можно, если трансформатор небольшой мощности;

4) можно, только если трансформатор большой мощности.

Большая нагрузка – это малое сопротивление. При малом сопротивлении ток – большой. Следовательно, большой ток будет создавать большое падение напряжения на проводах обмотки. Кроме того, вырастут и потери на потоки рассеяния. Следовательно, не будет соблюдаться примерное равенство , то есть при большой нагрузке мы не можем пользоваться формулой. При малой нагрузке (большое сопротивление нагрузки, малый ток) потерями можно пренебречь и использовать формулу можно.

Задача 4. По какой из формул можно определить

Б) коэффициент трансформации?

1)

2)

3)

4)

Задача 5. Напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора 220 В, мощность 44 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если отношения числа витков обмоток . (Потери энергии не учитывать.)
Напряжение на вторичной обмотке будет равно

Если считать, что потерь нет, то мощность во вторичной обмотке такая же, как и в первичной, следовательно, ток будет равен

Задача 6. Выберите два верных утверждения.
1) У понижающего трансформатора провода первичной обмотки обычно имеют сечение больше, чем провода вторичной обмотки.

2) У повышающего трансформатора провода первичной обмотки обычно имеют сечение больше, чем провода вторичной обмотки.

3) У повышающего трансформатора ток в первичной обмотке больше, чем ток во вторичной обмотке.

4) У понижающего трансформатора ток в первичной обмотке больше, чем ток во вторичной обмотке.
Определим ток в первичной обмотке для предыдущей задачи:

Следовательно, для проводов первичной обмотки может быть выбран провод меньшего сечения.

Задача 7. В электрической цепи (см. рис.) уменьшают количество витков во вторичной обмотке. Как изменятся: показания первого вольтметра; показания первого амперметра; показания второго вольтметра?

Изменение количества витков во вторичной обмотке приведет к уменьшению напряжения , поэтому показания второго вольтметра уменьшатся. Соответственно, уменьшатся и показания амперметра во вторичной обмотке. Показания первого вольтметра никак не изменяются ни при каких изменениях во вторичной обмотке. А, так как при отсутствии потерь мощность трансформатора (первичной и вторичной обмоток) одна и та же, то при уменьшении мощности вторичной обмотки уменьшится и потребляемая, вследствие чего ток в первичной обмотке станет меньше.

Задача 8. Понижающий трансформатор включен в сеть с напряжением 1000 В и потребляет от сети мощность, равную 400 Вт. Каков КПД трансформатора, если во вторичной обмотке течет ток 3,8 А, а ?

Определим напряжение во вторичной обмотке:

Задача 9. Понижающий трансформатор () включен в сеть напряжением 220 В. Каково напряжение на выходе трансформатора, если сопротивление вторичной обмотки 0,3 Ом, а сопротивление полезной нагрузки 3 Ом?

Напряжение на выходе будет равно , где – падение напряжения на самой обмотке, которое равно

Вторичный ток равен

Напряжение на выходе равно:

Ответ: В.

Задача 10. На какую силу тока должен быть рассчитан провод первичной обмотки сварочного трансформатора, если во вторичной обмотке максимальное значение силы тока 100 А при напряжении 40 В? Напряжение на первичной обмотке трансформатора 380 В. Потерями мощности пренебречь.

Потерь нет, следовательно,

Ответ: А.

Задача 11. Вторичная обмотка трансформатора, имеющая 95 витков, пронизывается магнитным потоком, изменяющимся со временем через один виток по закону . Напишите формулу, выражающую зависимость ЭДС во вторичной обмотке от времени.

Читайте также:  Как сделать автомойку высокого давления своими руками

Избавимся от минуса и перейдем к синусу:

Задача 12. Трансформатор включен в сеть (см. рис.). Как изменятся показания приборов при увеличении полезной нагрузки (уменьшении сопротивления резистора )?

Изменение сопротивления во вторичной обмотке приведет к увеличению тока , поэтому показания второго амперметра увеличатся. Соответственно, увеличатся и показания вольтметра во вторичной обмотке. Показания первого вольтметра никак не изменяются ни при каких изменениях во вторичной обмотке. А, так как при отсутствии потерь мощность трансформатора (первичной и вторичной обмоток) одна и та же, то при увеличении мощности вторичной обмотки увеличится и потребляемая, вследствие чего ток в первичной обмотке станет больше.

Задача 13. Чтобы узнать, сколько витков содержится в первичной и вторичной обмотках трансформатора, на вторичную катушку намотали дополнительно 11 витков провода. При включении первичной обмотки в сеть напряжением 220 В вольтметр показал, что на обмотке с 11 витками напряжение равно 4,4 В, а на вторичной обмотке 12 В. Сколько витков в первичной и вторичной обмотках?

Теперь снова применим формулу, чтобы определить число витков во вторичной обмотке:

Трансформатор

Что такое трансформатор?

Слово “трансформатор” образуется от английского слова “transform” – преобразовывать, изменяться. Надеюсь все помнят фильм “Трансформеры”. Там автомобили легко преобразовывались в трансформеров и обратно. Но… трансформатор у нас не преобразовывается по внешнему виду. Он обладает еще более удивительным свойством – преобразовывает переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения! Это свойство трансформатора очень широко используется в радиоэлектронике и электротехнике.

Виды трансформаторов

Однофазные трансформаторы

Это трансформаторы, которые преобразуют однофазное переменное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение другого значения.

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а со вторичной снимают нужное нам напряжение. Чаще всего в повседневной жизни можно увидеть так называемые сетевые трансформаторы, у которых первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, то есть 220 В.

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

Первичная обмотка слева, а вторичная – справа.

Иногда требуется множество различных напряжений для питания различных приборов. Зачем ставить на каждый прибор свой трансформатор, если можно с одного трансформатора получить сразу несколько напряжений? Поэтому, иногда вторичных обмоток бывает несколько пар, а иногда даже некоторые обмотки выводят прямо из имеющихся вторичных обмоток. Такой трансформатор называется трансформатором со множеством вторичных обмоток. На схемах можно увидеть что-то подобное:

Трехфазные трансформаторы

Эти трансформаторы в основном используются в промышленности и чаще всего превосходят по габаритам простые однофазные трансформаторы. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки – маленькими буквами.

Здесь мы видим три типа соединения обмоток (слева-направо)

  • звезда-звезда
  • звезда-треугольник
  • треугольник-звезда

В 90% случаев используется именно звезда-звезда.

Принцип работы трансформатора

Рассмотрим вот такую картинку:

1 – первичная обмотка трансформатора

3 – вторичная обмотка трансформатора

Ф – направление магнитного потока

U1 – напряжение на первичной обмотке

U2 – напряжение на вторичной обмотке

На картинке показан самый обычный однофазный трансформатор.

Магнитопровод состоит из пластинок специальной стали. По нему течет магнитный поток Ф (показано стрелками). Этот магнитный поток создается переменным напряжением первичной обмотки трансформатора. Снимается напряжение со вторичной обмотки трансформатора.

Но как такое возможно? У нас ведь нет никакой связи между первичной и вторичной обмотками? Как может ток течь через разомкнутую цепь? Все дело именно в магнитном потоке, который создает первичная обмотка трансформатора. Вторичная обмотка “ловит” этот магнитный поток и преобразовывает его в переменное напряжение с такой же частотой.

В настоящее время трансформаторы создают в другом конструктивном исполнении. Такое исполнение имеет свои плюсы, такие как удобство намотки первичной и вторичной обмоток, а также меньшие габариты.

Формула трансформатора

Так от чего же зависит напряжение, которое выдает нам трансформатор на вторичной обмотке? А зависит оно от витков, которые намотаны на первичной и вторичной обмотке !

U2 – напряжение на вторичной обмотке

U1 – напряжение на первичной обмотке

N1 – количество витков первичной обмотки

N2 – количество витков вторичной обмотки

I1 – сила тока первичной обмотки

I2 – сила тока вторичной обмотки

В трансформаторе соблюдается также закон сохранения энергии, то есть какая мощность заходит в трансформатор, такая мощность выходит из трансформатора:

Эта формула справедлива для идеального трансформатора. Реальный же трансформатор будет выдавать на выходе чуть меньше мощности, чем на его входе. КПД трансформаторов очень высок и порой составляет даже 98%.

Виды трансформаторов по выходному напряжению

Понижающий трансформатор

Это трансформатор, которые понижает напряжение. Допустим, на первичную обмотку заходит 220 В, а на вторичной у нас получается 12 В. То есть мы большее напряжение преобразовали в меньшее напряжение.

Повышающий трансформатор

Это трансформатор, который повышает напряжение. Тут тоже все до боли просто. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 10 Вольт, а со вторичной снимаем уже 110 В. То есть мы повысили наше напряжение в несколько раз.

Согласующий трансформатор

Такой трансформатор используется для согласования входного и выходного сопротивления между каскадами схем.

Разделительный или развязывающий трансформатор (трансформатор 220-220)

Такой трансформатор используется в целях электробезопасности. В основном это трансформатор с одинаковым числом обмоток на входе и выходе, то есть его напряжение на первичной обмотке будет равняться напряжению на вторичной обмотке. Нулевой вывод вторичной обмотки такого трансформатора не заземлен. Поэтому, при касании фазы на таком трансформаторе вас не ударит электрическим током. Про его использование можете прочесть в статье про ЛАТР.

Как проверить трансформатор

Короткое замыкание обмоток

Хотя обмотки прилегают очень плотно к друг другу, их разделяет лаковый диэлектрик, которым покрываются и первичная и вторичная обмотка. Если где-то возникло короткое замыкание, то трансформатор будет сильно греться или издавать сильный гул при работе. В этом случае стоит замерить напряжение на вторичной обмотке и сравнить, чтобы оно совпадало с паспортным значением.

Обрыв обмотки трансформатора

При обрыве все намного проще. Для этого с помощью мультиметра мы проверяем целостность первичной и вторичной обмотки.

На фото ниже я проверяю целостность первичной обмотки, которая состоит из 2650 витков. Сопротивление есть? Значит все ОК. Обмотка не в обрыве. Если бы она была в обрыве, мультиметр показал бы на дисплее “1”.

Таким же способом проверяем и вторичную обмотку, которая состоит из 18 витков

Работа трансформатора

Работа понижающего трансформатора

Итак, у нас в гостях трансформатор от выжигательного прибора по дереву:

Его первичная обмотка – это цифры 1, 2.

Вторичная обмотка – цифры 3, 4.

Его внутренности выглядят вот так:

Подключаем первичную обмотку трансформатора к 220 Вольтам

Ставим крутилку на мультиметре на измерения переменного тока и замеряем напряжение на первичной обмотке (напряжение сети).

Замеряем напряжение на вторичной обмотке.

Настало время проверить наши формулы

1.54/224=0.006875 (коэффициент отношения напряжения)

18/2650=0.006792 (коэффициент отношения обмоток)

Сравниваем числа… погрешность вообще копейки! Формула работает! Погрешность связана с потерями на нагрев обмоток трансформатора и магнитопровода, а также погрешность измерения мультиметра. Насчет силы тока работает простое правило: понижая напряжение, повышаем силу тока и наоборот, повышая напряжение, понижаем силу тока.

Трансформатор на холостом ходу

Работа трансформатора на холостом ходу подразумевает работу трансформатора без нагрузки на вторичной обмотке.

Нашим подопытным кроликом будет уже другой трансформатор

Вторичных обмоток здесь целых две пары, но мы будем использовать только одну.

Два красных провода – это первичная обмотка трансформатора. На эти провода мы будем подавать напряжение из сети 220 В.

Снимать напряжение будем со вторичной обмотки с двух синих проводов.

Для того, чтобы произвести замеры, нам потребуется выставить на мультиметре крутилку на измерение переменного напряжения.Если вы не знаете, как измерять переменное напряжение и силу тока, рекомендую прочитать вот эту статью.

Читайте также:  Компрессор для паяльной станции своими руками

Замеряем напряжение на первичной обмотке трансформатора, куда мы подаем 220 В.

Мультиметр показывает 230 В. Ну что же, бывает).

Теперь замеряем напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Получили 22 Вольта.

Интересно, а какую силу тока потребляет из розетки наш трансформатор при холостом режиме?

Мультиметр показал 60 миллиампер. Оно и понятно, ведь наш трансформатор не идеальный.

Как вы видите, на вторичной обмотке трансформатора нет никакой нагрузки, но он все равно “кушает” силу тока, а следовательно и электрическую энергию из сети. Если сосчитать мощность, то получим P=IU=230×0,06=13,8 Ватт. А если у нас он простоит включенным хотя бы часик, то у нас он съест электроэнергию 13,8 Ватт* час или 0,0138кВатт*час. А сколько сейчас стоит один киловатт электроэнергии? В России 4-5 рублей. Копейка рубль бережет. Поэтому, не рекомендуется оставлять в сети электроприборы, имеющие трансформаторный блок питания.

Трансформатор под нагрузкой

Опыт №1

Работа трансформатора под нагрузкой подразумевает режим, при котором к его вторичной обмотке цепляется нагрузка. Для этого последовательно соединяем две лампы накаливания по 13,5 Вольт. В этом случае напряжение будет падать поровну на каждой из ламп накаливания, так как мы соединили их последовательно. Почему так получается, читайте статью про делитель напряжения.

Интересно, а поменяется ли сила тока на первичной обмотке, если мы нагрузим вторичную обмотку нашими лампочками? Лампочки загорелись, а сила тока на первичной обмотке тоже поменялась 😉

Когда мы замеряли без нагрузки, у нас было 60 миллиампер в цепи первичной обмотки. Цепь вторичной обмотки у нас была разомкнута, так как мы не присоединяли никакую нагрузку. Как только мы подсоединили лампы накаливания ко вторичной обмотке трансформатора, они стали сразу потреблять силу тока. Но еще кстати, сила тока поднялась в цепи первичной обмотки, до уровня 65,3 миллиампер. Отсюда напрашивается вывод:

Если растет сила тока в цепи вторичной обмотки трансформатора, то растет и сила тока в цепи первичной обмотки.

Опыт №2

Давайте проведем еще один опыт. Для этого замеряем напряжение без нагрузки на вторичной обмотке трансформатора, так называемый – холостой режим работы

а теперь подсоединяем наши лампочки и снова замеряем напряжение

Ого, напряжение просело на 0,2 В.

Давайте замеряем силу тока во вторичной обмотке с лампочками

Получили 105 миллиампер.

Все те же самые аналогичные операции проводим и для мощного резистора номиналом в 10 Ом и мощностью рассеивания в 10 Ватт. Замеряем напряжение на вторичной обмотке, при включении резистора

Получили 18,9 В. Видели, как сильно просело напряжение? Если на холостом ходу было 22,2 В, то сейчас стало 18,9 В !

Интересно, какая сила тока течет во вторичной цепи, в которой включен резистор

Ого-го, почти 2 Ампера.

Вывод: при включении нагрузки происходит просадка напряжения. Напряжение падает тем больше, чем больше силы тока кушает нагрузка. Здесь также играет роль еще один немаловажный фактор – мощность трансформатора. Чем больше мощность трансформатора, тем меньше будет просадка напряжения. Мощность трансформатора зависит от его габаритов. Чем больше габариты, тем больше его размер сердечника. Следовательно, такой трансформатор может выдавать приличную силу тока во вторичной обмотке с минимальной просадкой напряжения.

Вторичная обмотка трансформатора

Вариант 1

1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?
А. Магнитное действие тока. Б. Электромагнитная индукция. В. Тепловое действие тока. Г. Среди ответов А-В нет правильного.
2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформа­тора? а. Переменный. б. Постоянный.
А. Только а. Б. Только б. В. а и б. Г. Ни а, ни б.
3. Число витков в первичной обмотке в 2 раза меньше числа витков во вторичной обмотке. На первичную об­мотку подали переменное напряжение, действующее зна­чение которого U. Чему равно действующее напряжение на вторичной обмотке?
А. 0. Б. U/2. B. U. Г. 2U.
4. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при возрастании силы тока в его вто­ричной обмотке?
А. Увеличится. Б. Уменьшится. В. Не изменится. Г. Ответ неоднозначен.
5. Во сколько раз изменяются тепловые потери в ли­нии электропередач, если на понижающую подстанцию будет подаваться напряжение 100 кВ вместо 10 кВ при условии передачи одинаковой мощности?
А. Увеличится в 10 раз. Б. Увеличится в 100 раз. В. Уменьшится в 10 раз. Г. Уменьшится в 100 раз.
6. На первичную обмотку сопротивлением r транс­форматора подали переменное напряжение U1, на разом­кнутой вторичной возникает напряжение U2. Напряжение на активной нагрузке с сопротивлением R, включенной ко вторичной обмотке трансформатора:
А. равно U2; Б. меньше U2; В. больше U2; Г. ответ неоднозначен.

Вариант 2

1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?
А. Тепловое действие тока. Б. Магнитное действие тока. В. Электромагнитная индукция. Г. Среди ответов А-В нет правильного.
2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформа­тора? а. Постоянный. б. Переменный.

А. Только а. Б. Только б. В. а и б. Г. Ни а, ни б.
3. Число витков в первичной обмотке в 2 раза больше числа витков во вторичной обмотке. На первичную об­мотку подали переменное напряжение, действующее зна­чение которого U. Чему равно действующее напряжение на вторичной обмотке?
А. 0. Б. U/2. B. U. Г. 2U.
4. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при убывании силы тока в его вторич­ной обмотке?
А. Увеличится. Б. Уменьшится. В. Не изменится. Г. Ответ неоднозначен.
5. Во сколько раз изменяются тепловые потери в ли­нии электропередач, если на понижающую подстанцию будет подаваться напряжение 10 кВ вместо 100 кВ при условии передачи одинаковой мощности?
А. Увеличится в 10 раз. Б. Увеличится в 100 раз. В. Уменьшится в 10 раз. Г. Уменьшится в 100 раз.
6. На первичную обмотку сопротивлением r транс­форматора подали переменное напряжение U1 на разом­кнутой вторичной возникает напряжение U2. Напряжение на активной нагрузке с сопротивлением R, включенной ко вторичной обмотке трансформатора:

А. уменьшится; Б. увеличится; В. не изменится; Г. ответ неоднозначен.

Опишите принцип работы трансформатора. Объясните, почему трансформаторы не работают от сети постоянного тока

Трансформатором называют статическое элек­тромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электро­магнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуцирует в них ЭДС:

в первичной обмотке ЭДС самоиндукции:

во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:

где w1 и w2—число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

При подключении нагрузки к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС взаимоиндукции в цепи этой обмотки создается ток, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение. В повышающих трансформаторах U2 >U1 а в понижающих U1 >U2 .

ЭДС е2 и е1, наводимые в обмотках трансформатора отличаются друг от друга лишь за счет разного числа витков w1 и w2в обмотках, поэтому, применяя обмотки с требуемым соотношением витков, можно изготовить трансформатор на любое отношение напряжений.

Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, — обмоткой низшего напряжения (НН).

Трансформаторы обладают свойством обратимости, один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего и понижающего. Но обычно трансформатор имеет определенное назначение: либо он повышающий, либо — понижающий.

Трансформатор это аппарат переменного тока. Если же его :первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора также будет постоянным как по величине, так и по направлению, поэтому в обмотках трансформатора не будет наводиться ЭДС, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет передаваться во вторичную.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector