Как соединить два трансформатора для увеличения мощности: Можно ли увеличить мощность в сети с помощью трансформатора?

Соединения трансформаторов | Техника и Программы

Для того чтобы получить с помощью стандартного трансформатора напряжение, отличное от расчетного, часто используется автотрансформаторное соединение. На Рис. 7.14 показано, как можно соединить обмотки понижающего трансформатора 480/120 В, чтобы получить 360 или 600 В. Отметим, что через автотрансформатор, оказывается, возможно передавать существенно большую мощность, чем через трансформатор. Хотя это кажется очень простым, необходимо учитывать некоторые особенности этих включений. Во-первых, при автотрансформаторном включении теряется изоляция между первичной и вторичной обмотками. Во-вторых, вторичная обмотка при автотрансформаторном включении оказывается под потенциалом первичной цепи, который может превысить электрическую прочность изоляции вторичной обмотки. В общем такие соединения обычно безопасны для трансформаторов класса 600 В, но эти особенности надо иметь в виду.

Довольно часто для подстройки выходного напряжения у трансформаторов делают отводы от первичной обмотки.

Применительно к повышающим трансформаторам это намного удобнее и безопаснее, чем делать отводы от вторичной обмотки. Когда при подключении отвода число витков в первичной обмотке уменьшается по сравнению с номинальным, напряжение на вторичной обмотке увеличивается, и наоборот. На Рис. 7.15 показаны эти соотношения для входного напряжения 480 В. Если напряжение на первичной обмотке уменьшится на 5%, то подключение отвода, соответствующего -5%, вернет выходное напряжение к 4160 В.

Рис. 7.14. Автотрансформаторные включения

Рис. 7.15. Трансформатор с отводами в первичной обмотке

Параллельное соединение трансформаторов широко применяется для увеличения передаваемой мощности. Однако, чтобы не допустить перегрузки, при этом необходимо соблюдать меры предосторожности. На Рис. 7.16 показано параллельное соединение двух довольно сильно отличающихся трансформаторов. Выходные токи этих трансформаторов распределяются обратно пропорционально их реактансам, как при параллельном соединении резисторов.

В нашем случае трансформатор на ЮОкВА из-за более высокого реактанса будет поставлять в нагрузку только 40% мощности, в то время как трансформатор на 50 кВА будет поставлять 60%. Если общая мощность в нагрузке этой комбинации составит 150 кВА, то на долю трансформатора 50 кВА достанется 90 кВА, что почти вдвое больше его номинальной мощности.

За многие годы было разработано великое множество способов соединения трехфазных трансформаторов. Их свойства описаны в ANSI C34.2.

Чтобы получить нужное выходное напряжение, все обмотки в этих трансформаторах должны иметь подходящее число витков, а сечение проводов в них должно соответствовать току. Когда обмотки соединяют так, чтобы получить сдвинутые по фазе выходные напряжения, хотя на каждой обмотке напряжение остается прежним, напряжение между сдвинутыми по фазе выводами оказывается меньше, чем алгебраическая сумма напряжений на каждой обмотке. По этой причине полезная мощность в этом

Рис. 7.16. Параллельное соединение разных трансформаторов

случае меньше, чем сумма мощностей обеих обмоток по отдельности. На Рис. 7.17 показана конструкция, используемая для 24-пульсационного выпрямителя, где требуется 4 напряжения, сдвинутых на 15° друг относительно друга. Вторичная обмотка 1 включена треугольником, обмотка 2 — треугольником с удлиненными сторонами, обмотка 3 — звездой и обмотка 4 — зигзагом. Включения 2 и 4 создают небольшую потерю мощности, так что в этом случае трансформатор должен быть немного больше по размерам и мощности, чем при включении 1. Отметим, что сдвиг фазы в 30° между включением треугольником и звездой потерь мощности не создает.

Рис. 7.17. Различные типы вторичных обмоток, применяемые для получения сдтгов фазы

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Параллельная работа трансформаторов: 5 условий и особенности

В некоторых ситуациях требуется подключить к одному потребляющему устройству несколько трансформаторов, с параллельным способом подсоединения. Рассмотрим особенности параллельной работы трансформаторов и возможные последствия неправильного подсоединения.

Особенности параллельной работы трансформаторов

При параллельной работе трансформаторы подключаются способом, предусматривающим соединение соответственно входных и выходных обмоток указанных устройств. Если имеет место соединение обмоток только на входе или выходе, такую схему нельзя назвать параллельной работой трансформаторов.

Условия параллельного подключения

Чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию оборудования, работающего в указанном режиме, требуется соблюдать несколько важных условий. Рассмотрим детальнее правила, учитывающие подобные режимы эксплуатации данных устройств.

Схему можно увеличить кликнув по ней:

Принцип равенства групп соединения обмоток

Угол сдвига фаз может различаться в разных группах соединения трансформаторных обмоток. Для каждой из групп характерен свой угол фаз по первичному и вторичному напряжению.

При параллельном соединении двух агрегатов, у которых различаются группы по соединению обмоток, резко возрастает величина силы уравнительных токов в катушках, в результате оба устройства могут выйти из строя.

При подборе трансформаторов для работы в условиях параллельного подключения, важно, чтобы указанные группы и параметры углов фаз совпадали.

Параметры номинальной мощности

Ещё одно требование, без которого параллельное подключение с обеспечением нормальной работы агрегатов невозможно – различие в значении характеристики мощности устройств не более чем в три раза.

К примеру, если у одного агрегата величина номинальной мощности составляет 1 000 кВА, то к нему можно подключать только трансформаторы со значением указанной характеристики в пределах диапазона от 400 до 2 500 кВА. Данная величина мощности не выходит за границы указанного диапазона.

Если нарушить соблюдение этого правила, аппарат с меньшими мощностными характеристиками будет работать в условиях постоянной перегрузки, что грозит его поломкой.

Подбор по номинальному напряжению катушек и коэффициенту трансформации

Для каждого трансформатора характерно определённое номинальное напряжение, на величину которого рассчитан прибор. Если на выходе каждого из параллельно подключённых устройств образуется разное значение напряжения, такая ситуация вызовет возникновение уравнительных токов.

При соединении приборов с различными характеристиками на выходе, резко возрастут нежелательные потери со снижением напряжения. Отклонение не рекомендуется превышать более чем на половину процента.

Конструкция современных трансформаторов предусматривает возможность изменения количества витков на входной и выходной катушках, с соответствующим регулированием коэффициента трансформации. Для этого используются специальные устройства – ПБВ или РПН, позволяющие выполнять указанную регулировку соответственно с отключением агрегата и непосредственно под нагрузкой.

Формула по вычислению коэффициента трансформации

Перед параллельным соединением, следует с помощью указанных устройств отрегулировать величину напряжения на выходе, чтобы обеспечить нормальную работу аппаратов.

Значение напряжения короткого замыкания

Каждый трансформатор характеризуется собственной величиной напряжения короткого замыкания, указанной в паспортных характеристиках оборудования изготовителем. Указанный параметр характеризует сопротивление обмоток и, соответственно, уровень потерь.

Прибор с меньшей величиной напряжения КЗ будет принимать большую нагрузку, с постоянным перегрузом при работе. Нормативы предусматривают допустимое отклонение между указанной характеристикой в двух аппаратах в пределах 10 процентов.

Правильность фазировки

При соединении двух трансформаторов, должны объединяться соответствующие фазы. Если фазировка выполнена неверно, возникнет короткое замыкание с полным выходом из строя обоих агрегатов.

При соблюдении перечисленных условий, параллельно подключённые трансформаторы будут работать в штатном режиме, что обеспечит исправность оборудования и предупредит опасность аварии. Чтобы исключить возможные аварийные ситуации, к выполнению подобных подключений необходимо привлекать квалифицированный персонал, прошедший профессиональное обучение и получивший допуск к работам в электроустановках с присвоением группы электробезопасности.

Особенности работы выпрямителей, или как правильно рассчитать мощность силового трансформатора — Начинающим — Теория

Хороший и надёжный силовой трансформатор — это уже половина собираемой и разрабатываемой конструкции.
В настоящее время выбор силовых трансформаторов, предлагаемых рынком, для радиолюбителей довольно широк. Но не смотря на это, не все предлагаемые трансформаторы идеально подходят для нужд радиолюбителя (по току, напряжению, количеству обмоток и т.д.), и поэтому довольно часто ему приходится самостоятельно изготавливать силовые трансформаторы для своих разработок и собираемых конструкций.
В этой статье я попробую объяснить, как правильно выбрать, или рассчитать силовой трансформатор для своей конструкции.

Нового я здесь ничего не открою, и постараюсь как можно проще и на примерах, объяснить Вам то, что уже давно доказано и решено. Просто в силу каких либо обстоятельств, не все это могут знать.

В основном радиолюбителю приходится изготавливать силовые трансформаторы средней мощности 50 — 300 Вт.
КПД таких трансформаторов достигает 0,88 — 0,92. У более мощных промышленных трансформаторов, при мощностях более 1 кВт, КПД может достигать 0,97-0,98, так как обмотки их намотаны толстым проводом и потери в них на активное сопротивление минимальны.
У менее мощных трансформаторов, с мощностью до 40 Вт, КПД понижается и обычно не превышает 0,8 — 0,85.

Чтобы правильно рассчитать трансформатор, нужны довольно сложные вычисления, радиолюбители-же пользуются для этих целей упрощёнными формулами и радиолюбительскими программами, которые в принципе тоже довольно точно позволяют это сделать, поэтому я тоже постараюсь не отходить от этой традиции и всё попробую объяснить на практических примерах и готовых расчётах, используя по минимуму формулы и вычисления.

Как обычно производится расчёт силового трансформатора.
Зная напряжение и ток, который должна давать вторичная (или несколько вторичных) обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.
Мощность вторичной обмотки Р2 по Закону Ома равна;

Отсюда можно найти и мощность первичной обмотки, где для трансформаторов средней мощности к нашим расчётам мы берём КПД трансформатора 0,9 (90%). Для трансформаторов меньшей мощности соответственно и КПД берётся меньше (0,8).
Мощность первичной обмотки Р1 (мощность трансформатора) в этом случае будет равна;

То есть поясню, если расчётная мощность вторичной (вторичных) обмотки у нас получилась например 100 Вт, то общая мощность трансформатора будет равна 111,1 Вт (100/0,9). Это ещё не учитывая ток холостого хода, который тоже прибавляется к общей мощности трансформатора.

Как определить мощность первичной обмотки мы уяснили, теперь как правильно определить мощность вторичной обмотки?
Для этого у нас имеется какая либо нагрузка, которая потребляет определённый ток при определённом напряжении. Например имеется нагрузка, потребляющая ток 2 Ампера при напряжении 15 Вольт.
Кажется что может быть проще, по Закону Ома умножаем 2 на 15 и вуаля — получаем 30 Вт. Да, это так, ток отдаваемый вторичной обмоткой будет равен току потребления нагрузкой, но только тогда, когда вторичная обмотка нагружена на активную нагрузку! Например обмотка накала ламп.
Если же вторичная обмотка нагружена на нагрузку через элементы выпрямителя, или выпрямителя и фильтра, то ситуация приобретает совсем другой оборот. Ток отдаваемый вторичной обмоткой будет больше тока, потребляемого нагрузкой!
Почему так, давайте попробуем вместе с этим разобраться.
Работа вторичной обмотки на активную нагрузку мы рассматривать не будем, здесь всё ясно, давайте пойдём дальше.

 

Работа выпрямителя на активную нагрузку.

Однополупериодный выпрямитель.

Поставим перед нагрузкой выпрямительный диод. То есть у нас получился однополупериодный выпрямитель.

Соберём такую же схемку. Трансформатор у меня тороидальный, мощностью 60 Вт, с напряжением ХХ вторичной обмотки около 20 вольт (номинальный ток нагрузки 3,8 А, номинальное напряжение 16,5 Вольт), ток ХХ трансформатора 7 мА.
В разрыв первичной обмотки, для измерения её тока, я поставил резистор, величиной 1,0 Ом, в разрыв вторичной (последовательно с нагрузкой) резистор, величиной 0,1 Ом. Для измерения в цепях переменного и пульсирующего тока и напряжения, я использовался среднеквадратичный (RMS) микровольтметр В3-57, ну и для измерения в цепях постоянного тока — цифровой мультиметр «Mastech MY64».

Для безопасности измерений, вся эта конструкция подключалась через разделительный трансформатор. В качестве нагрузочных резисторов использовались проволочные переменные сопротивления различных величин, мощностью 25 Вт.
Действующий ток нагрузки был установлен 0,5 ампер (рисунок выше). Предел измерения 100 мВ, шунт во вторичной цепи 0,1 Ом.
Сопротивление переменного резистора получилось 19 Ом, действующее напряжение на нагрузке 9,5 вольт. То есть мощность потребляемая нагрузкой получилась 4,75 Вт.
Измерим ток, потребляемый первичной обмоткой.

Ток первичной обмотки получился 97 мА, минус 7 мА ХХ, итого 90 мА. Напряжение на первичной обмотке 215 вольт. Мощность потребляемая первичной обмоткой получилась 19,35 Вт, то есть в 4 (четыре) раза больше мощности потребляемой нагрузки. Почему так? Кому интересны все подробности происходящих процессов в трансформаторе, рекомендую почитать первоисточники, приведённые в конце статьи, кому лень читать, попробую объяснить по простому.

При установке диода последовательно с нагрузкой, у нас получается однополупериодный выпрямитель. На нагрузку подаётся импульс напряжения (тока) только в положительный полупериод, а в отрицательный ничего нет (пауза). В результате чего среднее напряжение на нагрузке уменьшается более, чем в два раза (точнее в 2,2) по сравнению с напряжением на вторичной обмотке. Средний ток через диод соответствует току нагрузки, а действующий ток диода и самой вторичной обмотки — больше тока нагрузки в 1,57 раза.
Давайте подсчитаем мощность вторичной обмотки;
Ток нагрузи 0,5 А, умножаем на 1,57=0,785 (ток вторичной обмотки). Полученный ток умножаем на напряжение вторичной обмотки (19 Вольт) 0,785х19=14,9 Вт — это получается отдаваемая мощность вторичной обмотки, плюс сюда ещё добавляются и переходные процессы при работе диода (вентиля), плюс реактивные токи, которые просто нагревают обмотку, в итоге мощность трансформатора получается минимум в 3,5 раза больше мощности потребляемой нагрузкой.
Ещё при работе этой схемы во вторичной обмотке возникает постоянная составляющая (из-за того, что ток в обмотке протекает только в одном направлении в один полупериод), которая намагничивает сердечник трансформатора и тем больше, чем больше ток нагрузки. Из-за этого свойства сердечника ухудшаются и увеличивается ток ХХ, в последствии чего повышается потребляемая мощность трансформатора (у нас получилась мощность в 4 раза больше).

Например уже при токе нагрузки в 1,0 Ампер, напряжение на нагрузке получилось 9,0 Вольт, сопротивление нагрузки 9,0 Ом, мощность нагрузки 9,0 Вт. Ток первичной обмотки получился 230 мА (минус 7 мА) итого 223 и напряжение на первичной обмотке 210 вольт. Итоговая потребляемая мощность трансформатора 46,83 Вт, то есть больше мощности потребляемой нагрузкой уже в 5,2 раза. Сильно увеличился ток ХХ с увеличением тока нагрузки (от которого увеличилось намагничивание сердечника).

Двухполупериодный выпрямитель.

Ну, с однополупериодным выпрямителем разобрались, давайте пойдём дальше. Посмотрим как ведёт себя двухполупериодная схема.
Что из себя представляет двухполупериодная схема выпрямителя. Это два однополупериодных выпрямителя, которые работают на общую нагрузку. Каждый выпрямитель имеет свою обмотку, но в отличии от другого — противофазную, в результате чего выпрямляются (поступают в нагрузку) оба полупериода, за счёт чего эффективность такого выпрямителя, по сравнению с однополупериодным, повышается два раза.

Посмотрим, как он себя ведёт. Соберём схему двухполупериодного выпрямителя. Для этой схемы нужен трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки. Трансформатор другой, вторичная обмотка имеет напряжение 193-193 Вольт, ток ХХ у него 36 мА (какой нашёл).
Проволочными резисторами выставил ток нагрузки 150 мА.

Нагрузочный резистор получился с сопротивлением 1,17 кОм, измеренное напряжение на нём 175 Вольт. Мощность потребляемая нагрузкой получилась 26,17 Вт. Смотрим ток первичной обмотки.

Ток первичной обмотки 210 мА, минус ток ХХ (36) итого 174 мА. Мощность потребляемая трансформатором получилась 38,28 Вт. Это больше мощности потребляемой нагрузкой в 1,46 раз.
Как видите, здесь показатели гораздо лучше, чем у однополупериодного выпрямителя.
Идём дальше.

Мостовая схема выпрямителя.

Проверим, как поведёт себя мостовая схема выпрямителя.
Для этого соберём следующую схему.

Трансформатор возьмём тот, что был и раньше, с одной вторичной обмоткой из первого рассматриваемого случая для однополупериодного выпрямителя.
Ток нагрузки я выставил 0,5 А, проволочное переменное сопротивление получилось величиной 32 Ома. Напряжение на нагрузке 16 Вольт. Мощность потребляемая нагрузкой получилась 8 Вт.

Смотрим ток потребляемый первичной обмоткой.

Ток первички 53 мА минус ток ХХ (7 мА) = 45 мА. Мощность потребляемая первичной обмоткой получилась 9,9 Вт. Это в 1,23 раза больше, чем мощность потребляемая нагрузкой.
Как видите, здесь показатели ещё лучше, чем у двухполупериодного выпрямителя, не говоря уже об однополупериодном.

Работа выпрямителя на нагрузку с ёмкостной реакцией.

В основном радиолюбители используют в своей практической деятельности выпрямители с сглаживающими фильтрами, начинающимися с ёмкости (конденсатора), то есть нагрузка с ёмкостной реакцией.
Переписывать учебники не имеет смысла, кому интересно, список литературы в конце статьи. Просто я здесь дальше кратко изложу основные схемы выпрямителей применяемых радиолюбителями, их особенности и приближённые электрические характеристики, и как они влияют на общую мощность трансформатора.

Однополупериодный выпрямитель.

Начнём как обычно с однополупериодного выпрямителя.

У такого выпрямителя конденсатор фильтра заряжается до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки (при отсутствии нагрузки). То есть если напряжение вторички 10 Вольт, то конденсатор зарядится до 10х1,41=14,1 Вольта (это без падения напряжения на диоде).
Достоинства выпрямителя;
Простота схемы, используется всего один вентиль (диод, кенотрон).
Недостатки;
Большая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, пониженная частота пульсаций по отношению с другими схемами, что требует применение конденсаторов в два раза большей ёмкости, плохое использование трансформатора (низкий КПД), присутствует вынужденное намагничивание сердечника. При пробое вентиля, переменное напряжение поступает на конденсатор, что ведёт его к выходу из строя и взрыву.
Особенности схемы;
Применяется радиолюбителями для питания слаботочных цепей. Обратное напряжение в этой схеме прикладываемое к вентилю, приблизительно в три раза больше напряжения вторичной обмотки (точнее в 2,82 раза), почему так происходит — попробуйте сами определить. То есть если у Вас вторичка имеет напряжение 100-110 Вольт, то диод необходимо ставить на обратное напряжение не менее 400 Вольт, на 300 Вольт может пробить.
Средний ток через вентиль здесь соответствует току нагрузки, а действующее значение тока через вентиль в два раза больше тока нагрузки.

 

Вторичная обмотка для однополупериодного выпрямителя выбирается в 1,8 -1,9 раз больше по току (лучше в 2 раза), чем ток потребления нагрузки. К общей расчётной мощности трансформатора, если есть ещё другие обмотки, добавьте мощность этой Вашей нагрузки умноженной на 2.

Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель обладает гораздо лучшими параметрами, чем однополупериодный. Выходное напряжение этого выпрямителя (напряжение на конденсаторе) в 1,41 раз выше, чем напряжение вторичной обмотки (половины). Это при отсутствии нагрузки.

Достоинства выпрямителя;
Малое количество используемых вентилей (2). Среднее значение тока через вентиль почти в два раза меньше тока нагрузки. Уровень пульсаций у этой схемы в 2 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций, может быть в 2 раза меньше. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника, но это зависит от конструкции трансформатора и способа намотки обмоток, о чём будет сказано ниже.
Недостатки;
Сложная конструкция трансформатора, вторичная обмотка состоит из двух половин, откуда не рациональное использование меди. Обратное напряжение на один вентиль здесь также больше напряжения (половины) вторичной обмотки в 2,82 раза. Плохое использование трансформатора, так как общая расчётная мощность всей вторичной обмотки получается в 2,2 раза больше мощности потребляемой нагрузкой.
Особенности схемы;
Так как за один период, в этой схеме работают обе половины вторичной обмотки по очереди, соответственно и вентили (диоды) тоже работают по очереди, то среднее значение тока через один вентиль (за период) здесь получается почти в два раза меньше, чем ток нагрузки. То есть например, если поставить в эту схему диоды с допустимым постоянным током на 5 Ампер, то снять с этого выпрямителя можно будет 7-8 Ампер без особого риска выхода из строя диодов, естественно обеспечив им необходимое охлаждение. Действующий же ток через вентиль и вторичную обмотку здесь будут в 1,1 раза больше тока нагрузки.
Провод для вторичной обмотки в этой схеме, можно выбирать на 30-40% меньше по току (сечение), чем ток нагрузки, так как половины вторичной обмотки так же работают по очереди и среднее значение тока вторичной обмотки получается меньше тока нагрузки. Но лучше, если позволяют размеры трансформатора и возможности, мотать вторичку проводом соответствующего сечения с током нагрузки.

Насчёт вынужденного намагничивания сердечника. Если сердечник трансформатора Ш-образный, броневой, и все обмотки размещены на одном каркасе, то вынужденного намагничивания сердечника здесь не будет.
Если сердечник трансформатора стержневой и в конструкции трансформатора предусмотрены два каркаса, на которых размещены обмотки, и сетевая обмотка состоит из двух половин, размещённых на разных стержнях (ТС-180, ТС250), то вторичную обмотку в таких трансформаторах необходимо выполнять следующим образом;
Каждая половина вторичной обмотки делится ещё раз пополам и наматывается на разных стержнях, потом всё соединяется последовательно, сначала четверти одной половины, затем другой. Как ниже на рисунке. Иначе будет намагничивание сердечника.

 

Так как кенотроны обладают большим внутренним сопротивлением, то при выборе кенотронной схемы выпрямителя, напряжение вторичной обмотки (половины) выбирается в среднем примерно на 10-15% меньше планируемого выходного напряжения выпрямителя. Это ещё зависит от тока нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем меньше должна быть разница.
Ещё запомните, что во всех выпрямителях и с кенотронами и с диодами, конденсаторы фильтра при отсутствии нагрузки, всегда заряжаются до амплитудного напряжения вторичной обмотки (UC = U2 x 1,41). Это учитывайте при выборе напряжения конденсаторов фильтра.

Как примерно определить здесь, какая мощность добавится к общей мощности трансформатора? Не углубляясь глубоко в теорию, так как там очень много зависящих друг от друга факторов, можно поступить следующим образом;

Зная расчётный ток нагрузки, умножаем его на 1,7 (схема с кенотронами), или на 1,6 (схема с диодами), потом полученный результат умножаем на напряжение нагрузки. Это будет приблизительный результат полученной мощности, которая добавится к общей мощности трансформатора. Большой ошибки здесь не будет.

 

Мостовой выпрямитель.

Мостовой выпрямитель, так же как и двухполупериодный, обладает гораздо лучшими параметрами, чем однополупериодный и немного получше КПД, чем у двухполупериодного. Поэтому это наиболее распространённая схема.

Достоинства выпрямителя;
Среднее значение тока через вентиль почти в два раза меньше тока нагрузки. Уровень пульсаций у этой схемы в 2 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций, может быть в 2 раза меньше. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Используется всего одна вторичная обмотка.
Недостатки;
Плохое использование трансформатора, так как приходится увеличивать расчётную мощность вторичной обмотки на величину амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, т.е. в 1,41 раз. Увеличенное число используемых вентилей (4) и необходимость их шунтирования резисторами, для выравнивания обратного напряжения на каждом их них. Хотя это уже не столь актуально при современном качестве их исполнения. Ещё в два раза большее падение напряжения, по сравнению с другими схемами, так как выпрямляемый ток проходит по двум вентилям последовательно. Но это заметно только при низком выходном напряжении и больших токах нагрузки.
Особенности схемы;
В этой схеме так же, как и в двухполупериодной, среднее значение тока через один вентиль (за период) получается почти в два раза меньше, чем ток нагрузки. То есть также можно использовать диоды с меньшим рабочим током (на 30-40%), чем ток нагрузки.
А вот действующий ток вторичной обмотки всегда будет выше, чем ток нагрузки, минимум на 1,41. Поэтому провод для вторичной обмотки в этой схеме нужно выбирать в 1,5 раза больше по току (сечение), чем ток нагрузки. Почему, потому что выпрямитель всегда будет заряжать конденсатор фильтра до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, и от величины этого напряжения и подсчитывается мощность. А так, как по закону сохранения энергии она никуда не пропадает, то вторичной обмотки ничего не остаётся, как постоянно восполнять эту разницу. То есть у нас например вторичная обмотка имеет напряжение 14 Вольт. На конденсаторе фильтра будет напряжение около 20-ти Вольт. Нагрузили мы её током 0,5 Ампер. Мощность получилась 10 Вт. Значит и вторичка должна отдавать 10 Вт, а при выходном напряжении 14 Вольт это будет ток примерно 0,71 Ампера, то есть больше тока нагрузки в 1,41 раз.

Вторичная обмотка в мостовой схеме выпрямителя, всегда будет отдавать энергию на заряд конденсатора до амплитудного значения напряжения, а нагрузка разряжать его. То есть это как повышающий преобразователь, где низковольтная часть — это вторичная обмотка, а высоковольтная — конденсатор фильтра. Поэтому и ток вторичной обмотки всегда будет выше тока нагрузки на эту разницу напряжений, то есть минимум в 1,41 раз.

Например нашли Вы трансформатор с выходным напряжением 24 Вольта и током нагрузки 5 Ампер (120 Вт). Собрали линейный регулируемый блок питания, подключили к нему нагрузку 12 Вольт и током потребления 5 Ампер (60 Вт). Вроде всё нормально должно быть. Погоняли с полчаса-час, запахло палёным, потрогали трансформатор — обожглись. Как так?

Давайте проверим что у нас было с трансформатором;
Ток нагрузки 5 Ампер, напряжение на конденсаторе фильтра в режиме ХХ будет 24х1,41=33,84 Вольта. Мощность потребляемая нагрузкой будет 33,84х5=169,2 Вт, притом это не зависит от выходного напряжения Вашего БП, хоть 5 Вольт, хоть 25. Остальная мощность просто потеряется на регулирующем транзисторе.
И вот оказывается, что в течении часа наш транс отдавал мощность нагрузке 170 Вт!!!, хотя его мощность 120.

Вывод; Для схемы мостового выпрямителя, сечение провода вторичной обмотки необходимо выбирать на 50% или в 1,5 раза больше планируемого тока нагрузки для обеспечения нормальных условий работы трансформатора, или же выбирать трансформатор для своей конструкции с током вторичной обмотки выше планируемого на такую же величину, так как ток нагрузки на трансформаторах указан для активной нагрузки.

Ну и соответственно мощность вторичной обмотки подсчитывается так: Ток нагрузки умножаем на напряжение вторичной обмотки и полученный результат умножаем на 1,5.

 

Схема удвоения напряжения.

Схема удвоения напряжения, тоже довольно часто применяется на практике. Схема состоит из двух однополупериодных выпрямителей, включенных последовательно и работающих на общую нагрузку. Особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде от вторичной обмотки “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки – другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем. То есть максимальное выходное напряжение ХХ выпрямителя равно U2 х 2,82 , почти в три раза больше напряжения вторичной обмотки.

Достоинства выпрямителя;
Вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Используется всего одна вторичная обмотка.
Недостатки;
Большая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Значительные токи через вентили выпрямителя и вторичную обмотку. Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двухполупериодных выпрямителей.
Особенности схемы;
Схемы эти на практике применяются для получения высоких напряжений при малых токах нагрузки. Например вполне можно использовать такую схему для питания анодных цепей в маломощных ламповых усилителях, если нет подходящего трансформатора а перематывать лень, в предварительных каскадах мощных ламповых усилителях, сеточных цепей, и т.д.. Пульсации на нагрузке здесь такие же, как в мостовой или двухполупериодной схеме выпрямителей. Ток протекающий через вентиль соответствует току нагрузки. Обратное напряжение на вентиль равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки.

Действующий ток вторичной обмотки здесь больше тока нагрузки почти в три раза (2,82). Мощность вторичной обмотки подсчитывается так, ток нагрузки умножаем на 2,9 и полученный результат умножаем на напряжение вторичной обмотки. Сечение провода вторичной обмотки для этой схемы, выбирается по току в три раза больше, чем ток потребляемый нагрузкой.

Почему так, теперь Вы сами вполне сможете догадаться. Если напряжение ХХ вторичной обмотки например 10 Вольт, то при положительном полупериоде конденсатор С1 здесь зарядится до какого напряжения? Правильно, до 14,1 вольта (до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, которое больше действующего в 1,41 раз). При отрицательном полупериоде конденсатор С2 так же зарядится до 14,1 вольт. Какое будет итоговое напряжение на нагрузке (R), 28,2 Вольта, то есть в 2,82 раза больше напряжения вторичной обмотки. Отсюда и вторичке ничего не остаётся, как всё время компенсировать эту разницу.

Удачи Вам в конструировании!

Список литературы;

• Терентьев Б.П. «Электропитание радиоустройств» (1958).
• Белопольский И.И. «Электропитание радиоустройств» (1965).
• Рогинский В. «Электропитание радиоустройств» (1970).

 

Мощный трансформатор из трех маломощных

Как-то раз понадобился мощный трансформатор с двуполярным питанием для усилителя мощности низкой частоты. Поискав в закромах ничего подобного не нашел. В продаже по месту жительства, к сожалению, тоже ничего подобного не было. Тут на глаза попались 3 одинаковых трансформатора от старых музыкальных центров. И в голову пришла отличная идея: сделать один мощный трансформатор из трех небольших.

Изготовление мощного трансформатора из трех небольших

Разбираем магнитопровод всех трансформаторов. Для этого выбиваем сначала все «I» — образные элементы расположенные в шахматном порядке, а затем все «Ш» — образные пластины.

Снимаем слои изоляции и обмотки с каркасов.

Отпиливаем у двух каркасов торец только с одной стороны. А у третьего оба торца, чтобы остались только боковые пластины.

При помощи супер клея склеиваем каркас воедино.

Обматываем первым изоляционным слоем для должной фиксации. Возможные растекания клея убираем напильником после затвердевания. Вся поверхность внутри должна быть обязательно гладкой и твердой, иначе сердечник не встанет плотно.

Замеряем внутреннее сечения будущего магнитопровода и при помощи специальных формул рассчитываем рассчитываем количество витков для первичной и вторичной обмоток.

Наматываем первую обмотку, она составляет 268 витков по расчетам (для 230 В питания). Но я догнал ее до 300, чтобы сделать некий запас и снизить ток холостого хода.

Матаем виток к витку послойно. Изолируем каждый слой.

Первичная обмотка готова. Выводы делаем через изоляционные трубки.

Изолируем в два слоя, чтобы создать надежную гальваническую развязку.

Наматываем вторичную обмотку. Для выхода «35 В-0-35 В» общее напряжение 70 Вольт, необходимо намотать 84 витка, с отводом от середину.

Делаем отвод от середины, от 42 витка.

Получилась вторичная обмотка, намотанная проводом 1,2 мм.

Собираем сердечник трансформатора. Сначала в шахматном порядке устанавливаем «Ш» — образные пластины.

А в самом конце «I» — образные.

Проверяем трансформатор. Для этого включаем для безопасности первичную обмотку в сеть через лампу накаливания.

Все работает. Замеряем напряжение на выходе вторичной обмотки. Получилось примерно 32 Вольта на каждое плече.

Вообщем идея годная, трансформатор работает, не греется, мощности хватает.

Смотрите видео

Подробности смотрите в видеоролике.

5 правил, особенности и схема

Некоторые особенности эксплуатации электрических сетей и установок требуют возможность включения нескольких устройств преобразования электроэнергии. При соблюдении условий параллельной работы силовых трансформаторов улучшаются большинство показателей электроснабжения, в том числе перегрузочная способность и надежность.

Включение по данной схеме требует проведения дополнительных работ, направленных на недопущение неправильных подключений и возникновение недопустимых режимов и аварийных ситуаций.

В каких случаях нужен параллельный режим работы трансформаторов

Включение нескольких устройств преобразования электрической энергии преследует несколько целей:

1. Повышение мощности преобразования.
2. Увеличение надежности.
3. Увеличение перегрузочной способности.
4. Более рациональное использование свободного места.
5. Снижение потерь при работе в периоды малой нагрузки.

Увеличение мощности потребителей требует соответственного увеличения  мощности трансформатора. Цель параллельного включения – возможность  не выполнять демонтаж и замену более слабого оборудования. В данном случае применяют дополнительную установку параллельно подключенного трансформатора. В  первом приближении можно считать, что допустимая мощность потребителей в таком случае удваивается.

Отдельная категория потребителей отличается высокими требования к надежности электропитания. В таком случае назначение дублирующих трансформаторов – возможность обеспечения питанием в случае выхода части преобразователей из строя.

Параллельное включение трансформаторов применяют также в том случае, когда установка одного более мощной конструкции не соответствует требованиям по габаритам. Часто проще установить несколько малогабаритных конструкций вместо одно более мощной.

Снижение потерь на преобразование в период минимального потребления достигается путем отключения части трансформаторов.

Особенности и схема работы параллельного соединения

Не следует путать совместную и параллельную работу силовых трансформаторов. В первом случае устройства подключены параллельно в питающую сеть, но работают на разные  потребители или на одни, но в разное время путем установки переключателя.  Таким образом, происходит распределение нагрузки между преобразователями электроэнергии.

Параллельная работа трансформирующих устройств требует выполнения нескольких условий. При не соблюдении хотя бы одного из них, по обмоткам трансформаторов начинает протекать уравнительный ток, который снижает допустимую мощность нагрузки, вызывает перегруз преобразователя и снижает общий КПД.

Условия включения и работы по ПУЭ

В нормативно-технической документации, в частности Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) оговорены все допустимые условия проектирования, установки и эксплуатации трансформаторного оборудования.

Условия параллельной работы дополнительно сформулированы в Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). В частности, здесь сформулированы основные требования подключения:

• соответствие групп соединения обмоток;
• допустимое соотношение мощностей трансформаторов;
• допустимые нормы отклонения коэффициентов трансформации;
• нормы напряжения короткого замыкания;
• фазировка.

Фазировка

Одно из важнейших требований к параллельному включению трансформаторов – выполнение фазировки обмоток.

Соблюдать правильность чередования фаз необходимо потому, что в противном случае произойдет короткое замыкание между обмотками трансформаторов. При смещении фаз в проводниках величина напряжения в каждый момент времени различна, поэтому между ними возникает электрический ток.

Особенно важна процедура фазировки в случаях использования устройств с разными группами включения обмоток.

Напряжение на обмотках

Параллельная работа допускается только в случае равенства напряжений на высокой и низкой сторонах. Данное требование вызвано тем, что при неодинаковых значениях напряжения через обмотки начнут протекать уравнительные токи.

В устройствах с возможностью регулировки коэффициента трансформации необходимо учитывать положение переключающих устройств. Допускается коррекция выходных значений до необходимых значений с учетом того, чтобы не возникло перегрузки одного из трансформаторов.

Напряжение короткого замыкания

Трансформаторы должны иметь равное напряжение короткого замыкания, что обусловлено сопротивлением обмоток. Устройства с низким напряжением короткого замыкания имеют более низкоомную обмотку, а, как известно из схемы параллельного включения цепей, величина тока обратно пропорциональна сопротивлению участка. В противном случае возможна ситуация, когда трансформатор с более низким значением напряжения короткого замыкания будет работать в более нагруженном режиме.

Разница в данном параметре не должна превышать 10%.

Соответствующие друг другу обмотки

Обмотки устройств должны иметь одинаковую группу соединений, поскольку при сдвиге фаз, между обмотками начнут протекать уравнительные токи и тем большие, чем выше величина сдвига фазы, вплоть до короткого замыкания при сдвиге фаз 180 гр.

Перед включением необходимо проверить соответствие группы включения и фазировку каждой обмотки.

Мощность

Несколько меньшие требования предъявляются к трансформаторам в отношении их мощности. В соответствии с требованиями ПТЭЭП соотношение мощностей не должно превышать 1:3.

Подключение устройств с разной мощностью приводит к тому, нагрузка между установками будет распределена неравномерно и менее мощное устройство будет работать с перегрузкой.

Как выполнить фазировку

Фазировку выполняют, в основном, для вторичных цепей. В зависимости от состояния нейтрали, измерения производят по двум методикам.

Заземленная нейтраль

1. В сеть подключаются цепи первичных обмоток. Нейтраль заземляется.
2. Измеряют напряжение относительно вывода а₁ первого трансформатора и выводами а₂, в₂, с₂ второго;
3. Повторяют те же действия для выводов в₁ и с₁.

Изолированная нейтраль

1. Подключаются первичные обмотки;
2. Подключают перемычку между выводами а₁ и а₂;
3. Измеряют напряжение в₁-в₂, с₁-с₂;
4. Переставляют перемычку на выводы в₁ и в₂;
5. Измеряют напряжение а₁-а₂, с₁-с₂;
6. Повторяют действия, переставив перемычку на выводя с₁ и с₂.

При обоих способах измерений соединению подлежат выводы, между которыми отсутствует напряжение.

Для измерения используются такие приборы:

• Для цепей 0.4 кВ и ниже – вольтметры;
• От 0.4 до 10 кВ – указатели напряжения;
• Свыше 10 кВ – трансформаторы напряжения.

Устройства для измерения должны быть рассчитаны на удвоенное линейное напряжение.

Как выполнить подключение

Подключение трансформаторов в параллельную работы допускается только при соблюдении всех перечисленных условий. Допускается возможность работы устройств с различными группами включения обмоток:

• в группах с разницей 4 часа (120 гр.) производится круговая перестановка обмоток;
• группы с разницей 6 часов (180 гр.), например 0, 4, 8 и 6, 10, 2, подключаются после смены мест начала и конца обмотки одного из трансформаторов;
• в нечетных группах меняются местами две фазы на обмотках высокого и низкого напряжений.

Во всех случаях выполняют повторную фазировку обмоток.

Включение в параллельную работу устройств с четной и нечетной группы невозможно.

Все работы по установке и коммутации выполняются при отсутствии высокого напряжения.

Последствия невыполнения условий

Невыполнение перечисленных условий приводит к следующим последствиям:

1. Несоблюдение фазы вызывает прохождение тока через первичную обмотку даже при отсутствии нагрузки в результате сдвига фаз между проводами. В наихудшем варианте, при сдвиге фаз 180 гр., ток будет равен току короткого замыкания.
2. Неравенство коэффициента трансформации. Ток будет протекать от устройства с высоким напряжением. Также увеличится холостой ход, который будет тем выше, чем больше разница в коэффициенте трансформации. Допустимая разница коэффициентов трансформации составляет не более 0.5%.
3. Неравенство напряжения короткого замыкания не вызывает роста тока холостого хода, но при подключении нагрузки трансформатор с меньшим сопротивлением обмотки будет работать с перегрузкой. Допускается разница напряжения короткого замыкания не более 10%.
4. Аналогичная ситуация возникает при использовании устройств с большой разницей номинальной мощности. Мощность одного из устройств не должна превышать более, чем в 3 раза мощность другого.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств рассматриваемого типа включения следует отметить следующие:

• увеличение допустимой мощности потребителей;
• возможность горячего резервирования питания особо требовательных групп потребителей;
• улучшение условий охлаждения устройств;
• возможность оперативного регулирования количества подключенных устройств в условиях значительного изменения мощности потребителей.

При проектировании питающих установок нужно учитывать, что параллельные схемы включения не лишены недостатков:

• усложнение за счет установки коммутирующих и соединительных устройств;
• необходимость установки однотипных устройств;
• увеличение габаритов помещения;
• сложность подключения.

Два напряжения от одной обмотки трансформатора: как сделать

Радиолюбителям знакома проблема, когда необходимо получить от одной обмотки трансформатора два напряжения. Однополярный трансформатор не дает такой возможности, и необходимо прибегнуть к дополнительным манипуляциям для получения нескольких напряжений.

Чем отличается двухполярный трансформатор от однополярного

Основное отличие двухполярного и однополярного трансформатора заключается в количестве выводов, три – у двухполярного (ноль, плюс и минус) и два – у однополярного (плюс и минус).

Для каких устройств необходимо два двухполярных напряжения

Несколько напряжений чаще всего необходимо для работы операционных усилителей – усилителей постоянного тока, а таже других устройств.

Как получить два напряжения от трансформатора: схемы

Если же у вас есть трасформатор с одной обмоткой без отводов, как получить другие напряжения на выходе? Рассмотрим несколько способов.

Одним из вариантов может быть применение дополнительного выпрямителя напряжения. Это позволяет получить как положительное, так и отрицательное напряжения на выходе. Выпрямитель – это устройство, которое позволяет преобразовать переменный ток в постоянный.

Эта схема позволяет получить удвоенное выходное напряжение. А для того чтобы получить отрицательное выходное напряжение, включить все элементы выпрямителя необходимо в обратной полярности.

Что предпринимать, если выпрямитель собран по мостовой схеме

Особенность данной схемы в том, что для выпрямления положительного и отрицательного полупериодов используется одна обмотка.

В этом случае, можно воспользоваться следующей схемой:

Положительное и отрицательое напряжение проходит через соответствующие диоды и заряжает конденсаторы C2 и C3. Необходимо обратить внимание что через диод V1 течет ток основного и дополнительного напряжения.

Однако решить эту проблему поможет создание обмотки с отводом от середины. Для этого необходимо просто соеденить два блока питания – плюс одного с минусом другого – это и будет средняя точка, или ноль. Два остальных и будут плюс и минус. Теперь, можно действовать по такой схеме:

Как сделать двуполярное питание от одной обмотки: схема

Что делать, если необходимо получить двухполярный выпрямитель, без перемотки трансформатора? Рассмотрим следующую схему:

Дополнительный выпрямитель подключаем через конденсаторы C1 и C2 к обмотке трансформатора, что позволяет получить стабильное двухполярное напряжение.

Последние вопросы и ответы о трансформаторах

Что такое трансформатор и как он работает?

Трансформатор — это статическое электрическое оборудование, предназначенное для преобразования переменного тока из одного напряжения в другое. Он может быть разработан для «повышения» или «понижения» напряжения и работает по принципу магнитной индукции.

Трансформатор не имеет движущихся частей и представляет собой полностью статичное твердотельное устройство, обеспечивающее при нормальных условиях долгую и безотказную жизнь.В простейшей форме он состоит из двух или более катушек изолированного провода, намотанного на многослойный стальной сердечник. Когда напряжение подается на одну катушку, называемую первичной, оно намагничивает железный сердечник.

Затем в другой катушке, называемой вторичной или выходной катушкой, индуцируется напряжение. Изменение уровня напряжения (или отношения разности потенциалов) между первичной и вторичной обмотками зависит от соотношения витков двух катушек.

Почему гудят трансформаторы?

Шум трансформатора возникает из-за явления, при котором кусок магнитной листовой стали расширяется при намагничивании.Когда намагниченность снимается, она возвращается в исходное состояние. Это явление называется магнитострикцией. Трансформатор магнитно возбуждается переменным током и напряжением, так что он удлиняется и сжимается дважды в течение полного цикла намагничивания.

Намагниченность любой точки на листе варьируется, поэтому растяжение и сжатие неоднородны. Сердечник трансформатора изготовлен из множества листов специальной стали, чтобы уменьшить потери и смягчить возникающий тепловой эффект.Расширения и сжатия происходят беспорядочно по всему листу, и каждый лист неустойчиво ведет себя по отношению к своему соседу, поэтому вы можете видеть, что это за движущаяся, извивающаяся конструкция в возбужденном состоянии.

Эти удлинители имеют крошечные размеры и поэтому обычно не видны невооруженным глазом. Однако их достаточно, чтобы вызвать вибрацию и, как следствие, шум. Подача напряжения на трансформатор создает магнитный поток или магнитные силовые линии в сердечнике.Степень магнитного потока определяет величину магнитострикции и, следовательно, уровень шума.

Снижение уровня магнитного потока помогает уменьшить шум? Напряжения трансформатора устанавливаются системными требованиями. Отношение этих напряжений к количеству витков в обмотке определяет величину намагничивания. Это соотношение напряжения к числу витков определяется в основном из соображений экономической надежности.

Следовательно, величина магнитного потока при нормальном напряжении фиксирована. Это также фиксирует уровень шума и вибрации.Кроме того, увеличение (или уменьшение) намагниченности не влияет эквивалентным образом на магнитострикцию. С технической точки зрения связь не является линейной.

Какая польза от кранов?

Ответвители предусмотрены на некоторых трансформаторах на обмотке высокого напряжения для корректировки условий низкого или высокого напряжения и при этом обеспечивают полное номинальное напряжение на клеммах вторичной обмотки. Ответвители обычно устанавливаются на 1,25%, 2,5% выше и ниже номинального первичного напряжения.

В чем разница между трансформаторами «изолирующий», «изолирующий» и «экранированный»?

Изолирующие и разделительные трансформаторы идентичны.Эти термины используются для описания разделения первичной и вторичной обмоток. Экранированный трансформатор включает металлический экран между первичной и вторичной обмотками для ослабления (уменьшения) переходных шумов.

Могут ли трансформаторы работать при напряжении, отличном от номинального?

В некоторых случаях трансформаторы могут работать при напряжениях ниже номинального напряжения, указанного на паспортной табличке. Ни в коем случае трансформатор не должен эксплуатироваться с превышением номинальных значений, указанных на паспортной табличке, если не предусмотрено устройство РПН.При работе ниже номинального напряжения соответственно снижается мощность в кВА.

Могут ли трансформаторы 60 Гц работать при 50 Гц?

Трансформаторы мощностью 1 кВА и выше, рассчитанные на частоту 60 Гц, не должны использоваться в сети 50 Гц из-за более высоких потерь и, как следствие, повышения температуры. Однако любой трансформатор на 50 Гц будет работать в режиме 60 Гц.

Можно ли параллельно использовать трансформаторы?

Однофазные трансформаторы можно использовать параллельно только в том случае, если их напряжения равны.Если используются неравные напряжения, в замкнутой сети между двумя трансформаторами существует циркулирующий ток, который вызывает чрезмерный нагрев и сокращает срок службы трансформатора. Кроме того, значения импеданса каждого трансформатора должны отличаться друг от друга в пределах 7,5%.

Зачем нужен выключатель большего размера при реверсе

Обычно выходная обмотка наматывается первой и поэтому находится ближе всего к сердечнику. При использовании в качестве обмотки возбуждения получается более высокий пусковой ток.

В большинстве случаев пусковой ток в 10–12 раз превышает ток полной нагрузки в течение 1/10 секунды. При обратном питании трансформатора пусковой ток может быть в 16 раз больше. В этом случае необходимо использовать выключатель большего размера с более высоким рейтингом AIC, чтобы трансформатор оставался в рабочем состоянии.

Отводы работают одинаково при обратном питании трансформатора?

Отводы обычно находятся в первичной обмотке для регулировки входящего напряжения. Если на трансформатор подается обратное питание, отводы находятся на выходной стороне и могут использоваться для регулировки выходного напряжения.

Почему я могу получить неправильное выходное напряжение при установке повышающего трансформатора?

Клеммы трансформатора имеют маркировку в соответствии с подключениями высокого и низкого напряжения. Клемма H обозначает соединение с высоким напряжением, а клемма X обозначает соединение с более низким напряжением. Распространенное заблуждение состоит в том, что клеммы H являются первичными, а выводы X — вторичными.

Это верно для понижающих трансформаторов, но в повышающем трансформаторе соединения должны быть поменяны местами.Первичная обмотка низкого напряжения подключается к клеммам X, а вторичная обмотка высокого напряжения подключается к клеммам H.

Могут ли трансформаторы вырабатывать трехфазное питание от однофазного источника?

№. Фазопреобразователи или фазосдвигающие устройства, такие как реакторы и конденсаторы, необходимы для преобразования однофазной энергии в трехфазную.

Что такое регулирование в трансформаторе?

Регулирование напряжения в трансформаторах — это разница между напряжением полной нагрузки и напряжением холостого хода.Обычно это выражается в процентах.

Что такое повышение температуры в трансформаторе?

Повышение температуры в трансформаторе — это средняя температура обмоток, масла и изоляции выше существующей температуры окружающей среды.

Что такое класс изоляции?

Класс изоляции был оригинальным методом, использовавшимся для различения изоляционных материалов, работающих при различных температурах.

Буквы использовались для разных обозначений.Буквенные классификации были заменены температурой системы изоляции в градусах Цельсия.

Температура системы — это максимальная температура в самой горячей точке обмотки.

Одна система изоляции лучше другой?

Не обязательно. Это зависит от области применения и достижимой рентабельности. Системы изоляции более высокого температурного класса стоят дороже, а более крупные трансформаторы дороже в строительстве.

Таким образом, более дорогие изоляционные системы с большей вероятностью будут обнаружены в более крупных установках кВА.

Связаны ли повышение температуры с фактической температурой поверхности?

Нет. Это можно сравнить с обычной лампочкой. Температура нити лампы накаливания может превышать 2000 градусов, но температура поверхности лампы достаточно низка, чтобы ее можно было касаться голыми руками.

Что подразумевается под импедансом в трансформаторах?

Импеданс — это токоограничивающая характеристика трансформатора, выражаемая в процентах.

Каков КПД трансформатора?

КПД трансформатора определяется как отношение полезной выходной мощности к входной, причем эти два значения измеряются в одном устройстве.Его единица измерения — ватты (Вт) или кВт. Обозначается он.

Почему важен импеданс?

Он используется для определения отключающей способности распределительного устройства, используемого для защиты первичной обмотки трансформатора.

Какие бывают трансформаторы в зависимости от их использования?

На основании их использования

• Силовой трансформатор: Используется в сети передачи, высокий рейтинг
• Распределительный трансформатор: Используется в распределительных сетях, сравнительно более низкий номинал, чем у силовых трансформаторов.

Какие потери в трансформаторе?

В любой электрической машине «потери» можно определить как разницу между входной и выходной мощностью. Электрический трансформатор — это статическое устройство, поэтому в нем отсутствуют механические потери (например, потери от ветра или трения). Трансформатор состоит только из электрических потерь (потерь в стали и в меди). Потери трансформатора аналогичны потерям в машине постоянного тока, за исключением того, что трансформаторы не имеют механических потерь.

Потери в трансформаторе объясняются ниже:

(I) Потери в сердечнике или железе

Потери на вихревые токи и потери на гистерезис зависят от магнитных свойств материала, используемого для изготовления сердечника. Следовательно, эти потери также известны как потери в сердечнике или потери в стали . Потери на гистерезис трансформатора:

Потери на гистерезис возникают из-за перемагничивания сердечника трансформатора. Эти потери зависят от объема и качества чугуна, частоты перемагничивания и величины магнитной индукции.Его можно получить по формуле Штейнмеца:

Вт _ч = ηB _макс ^1,6 фВ (Вт)
где η = постоянная гистерезиса Штейнмеца
V = объем сердечника в м ³

Потери на вихревые токи в трансформаторе:

В трансформаторе переменный ток подается на первичную обмотку, которая создает переменный намагничивающий поток. Когда этот поток соединяется со вторичной обмоткой, он создает в ней наведенную ЭДС. Но некоторая часть этого потока также связана с другими проводящими частями, такими как стальной сердечник, железный корпус или трансформатор, что приведет к наведенной ЭДС в этих частях, вызывая в них небольшой циркулирующий ток.Этот ток называется вихревым током. Из-за этих вихревых токов некоторая энергия будет рассеиваться в виде тепла.

(Ii) Потери меди в трансформаторе

Потери в меди возникают из-за омического сопротивления обмоток трансформатора. Потери в меди для первичной обмотки I ₁ ² R ₁ , а для вторичной обмотки I ₂ ² R ₂ . Где I ₁ и I ₂ — ток в первичной и вторичной обмотках соответственно, R ₁ и R ₂ — сопротивления первичной и вторичной обмоток соответственно.Понятно, что потери в Cu пропорциональны квадрату тока, а ток зависит от нагрузки. Следовательно, потери в меди в трансформаторе зависят от нагрузки.

Есть ли у вас заземляющие трансформаторы типа «Зигзаг»?

Да. Эта система может использоваться либо для заземления, либо для развития четвертого провода из трехфазного трехпроводного провода. (нейтральный)

Что такое BIL и как он применяется к трансформаторам?

BIL — это аббревиатура от Basic Impulse Level.Импульсные испытания — это диэлектрические испытания, которые заключаются в приложении высокочастотного напряжения с крутым фронтом волны между обмотками, а также между обмотками и землей. BIL трансформатора — это метод выражения скачка напряжения, который трансформатор выдержит без пробоя.

Что такое возбуждающий ток?

Ток возбуждения — это ток или амперы, необходимые для возбуждения. Возбуждающий ток в большинстве осветительных и силовых трансформаторов варьируется от примерно 10% для небольших типоразмеров около 1 кВА и менее до примерно 2% для больших типоразмеров 750 кВА.

Определение трансформатора

Это статическое устройство для преобразования электрической энергии из одной цепи переменного тока в другую без изменения частоты. Он изменяет напряжение с высокого на низкий и с низкого на высокое с соответствующим увеличением или уменьшением тока. Если напряжение увеличивается, говорят, что оно повышается. Если он уменьшен, то он называется уменьшенным.

Принцип действия электрического трансформатора

Когда одна катушка, такая как первичная, подключена к источнику переменного тока, течет ток и в сердечнике создается переменный магнитный поток.Большая часть этого потока связана с вторичной обмоткой второй катушки. Закон электромагнитной индукции. Если цепь замкнута, ток будет течь. Вторичное напряжение зависит от отношения витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки.

Испытания трансформатора

На трансформаторе выполняются два испытания: испытание на обрыв цепи и испытание на короткое замыкание. Эти испытания выполняются для определения параметра или констант трансформатора, эффективности и регулирования.

1.Проверка обрыва цепи

Это также называется тестом без нагрузки. Он определяет потери в стали и ток холостого хода. Одна обмотка трансформатора, обычно сторона низкого напряжения, подключена к его обычному источнику питания с помощью амперметра для измерения напряжения, приложенного к обмотке, и ваттметра для измерения, измеренного трансформатором без нагрузки. обмотка высокого напряжения остается открытой. В этих условиях в сердечнике образуется нормальный магнитный поток, следовательно, возникают нормальные потери в стали. Потребляемый ток будет ваттметром и укажет на потери в стали.

2. Тест на короткое замыкание

Этот тест используется для определения потерь в меди при полной нагрузке, а также эквивалентных сопротивлений и реактивных сопротивлений, относящихся к стороне измерения. В этом тесте на подстанции высокого напряжения

, включая генераторы и параллельную работу трансформаторов

В этой главе рассматриваются только генераторы, подключенные на уровне среднего напряжения.

Генераторы в автономном режиме, не работающие параллельно с электросетью

Если установке требуется высокий уровень доступности электроэнергии, можно использовать одну или несколько резервных генераторных установок среднего напряжения.

Во всех автономных приложениях установка включает в себя автоматическое переключение с возможностью переключения с электросети на генератор (ы) в случае сбоя электросети (см. Рис. B45).

Рис. B45 — Автоматическое переключение, связанное с автономными генераторами

Генераторы защищены специальной защитой. Для генераторов среднего размера обычно используются следующие защиты:

• Максимальный ток между фазой и землей
• Дифференциал со смещением в процентах
• Перегрузка по току обратной последовательности
• Перегрузка
• Неисправность рамы статора
• Неисправность рамы ротора
• Обратная активная мощность
• Обратная реактивная мощность или потеря поля
• Потеря синхронизации
• Повышенное и пониженное напряжение
• Повышенная и пониженная частота
• Перегрев подшипников.

Следует отметить, что из-за очень низкого тока короткого замыкания генератора (ов) по сравнению с током, подаваемым из электросети, необходимо уделять большое внимание настройкам защиты и селективности. . При заказе генератора (ов) рекомендуется уточнить у производителя его (их) способность обеспечивать ток короткого замыкания, обеспечивая срабатывание защиты от межфазного короткого замыкания. В случае возникновения трудностей требуется усиление возбуждения генератора, которое необходимо указать.

Регулятор напряжения и частоты

Напряжение и частота регулируются первичным регулятором (ами) генератора (ов). Частота контролируется регулятором (ами) скорости, а напряжение регулируется регулятором (ами) возбуждения.

Когда несколько генераторов работают параллельно, требуется дополнительный контур управления для разделения активной и реактивной мощности между генераторами.

Принцип работы следующий:

• Активная мощность, выдаваемая генератором, увеличивается, когда ведомая машина ускоряется, и наоборот
• Реактивная мощность, отдаваемая генератором, увеличивается при увеличении его тока возбуждения и наоборот.

Для выполнения этого совместного использования устанавливаются выделенные модули, обычно обеспечивающие другие задачи, такие как автоматическая синхронизация и соединение генераторов (см. Рис. B46).

Генераторы, работающие параллельно с электросетью

Когда один или несколько генераторов предназначены для работы параллельно с сетью электроснабжения, обычно требуется согласие коммунального предприятия. Утилита определяет условия работы генераторов, и могут быть заданы особые требования.

Утилита обычно запрашивает информацию о генераторах, такую ​​как:

• Уровень тока короткого замыкания, подаваемого генераторами в случае неисправности в питающей сети
• Максимальная активная мощность, вводимая в сеть
• Принцип действия регулятора напряжения
• Способность генераторов контролировать коэффициент мощности установки.

В случае неисправности в электросети, обычно требуется мгновенное отключение генераторов.Это достигается с помощью специальной защиты, указанной утилитой. Эта защита может работать по одному или нескольким из следующих критериев:

• Пониженное и повышенное напряжение
• Пониженная и повышенная частота
• Перенапряжение нулевой последовательности

Защита обычно дает команду на отключение главного автоматического выключателя, обеспечивая подключение установки к электросети, в то время как генераторы продолжают питать всех внутренних потребителей или их часть, только если они не рассчитаны на требуется полная мощность (см. Рис. B33). В этом случае отключение нагрузки должно выполняться одновременно с отключением главного выключателя.

Контроль

Когда генераторы на подстанции потребителя работают в автономном режиме (электроснабжение от электросети отключено), напряжение и частота на уровне главной подстанции фиксируются генераторами, и, следовательно, система управления генераторами работает в режиме напряжения / частоты (см. Рис. B46).

При подключении к электросети напряжение и частота фиксируются электросетью, и система управления генераторами должна быть переключена из режима напряжения / частоты (режим управления U / F) в режим активной мощности / реактивной мощности ( Режим управления P / Q) (см. Рис. B46).

Функция режима управления P / Q заключается в управлении обменом активной и реактивной мощностью с электросетью. Типичный принцип работы, используемый в большинстве приложений, следующий:

• Количество активной и реактивной мощности, передаваемой коммунальным предприятием, устанавливается оператором. Настройки могут быть заданы утилитой
• Система управления поддерживает значения обмена на требуемых значениях, воздействуя на скорость генераторов для управления активной мощностью и на ток возбуждения для управления реактивной мощностью
• Распределение активной и реактивной мощности между генераторами остается в работе.

Режим управления P / Q позволяет:

• Строго ограничить значение активной мощности, импортируемой из энергосистемы общего пользования, на уровне, который не может быть обеспечен генераторами, когда потребность установки превышает их возможности.
• Поддерживать нулевую потребляемую активную мощность, когда потребность установки остается ниже мощности генераторов
• Для поддержания коэффициента мощности установки на уровне контрактной стоимости, указанной коммунальным предприятием.

Когда способность генераторов обеспечивать реактивную мощность превышается, дополнительная реактивная мощность, необходимая для соблюдения контрактного коэффициента мощности, должна подаваться специальной конденсаторной батареей.

Рис. B46 — Управление генераторами, работающими параллельно с электросетью

Параллельная работа трансформаторов

Параллельная работа двух или более трансформаторов может потребоваться в следующих случаях:

• Уровень безопасности поставок, который должен быть гарантирован, требует дублирования источников поставки
• Мощность существующего трансформатора превышена из-за расширения установки
• Один большой трансформатор не может быть установлен из-за недостатка места
• Требуется стандартизация трансформаторов по всей установке.

Не рекомендуется подключать более двух трансформаторов параллельно, поскольку ток короткого замыкания при низком уровне напряжения может стать слишком большим.

Общая мощность (кВА)

Общая мощность (кВА), доступная при параллельном подключении двух или более трансформаторов, равна сумме номинальных значений отдельного трансформатора.

Трансформаторы одинаковой номинальной мощности будут обеспечивать нагрузку, равную общей нагрузке, подаваемой на установку, деленной на количество параллельно работающих трансформаторов.

Трансформаторы с разными номинальными мощностями будут распределять нагрузку пропорционально своим номиналам, при условии, что их отношения напряжений и их импедансы короткого замыкания идентичны.

Необходимые условия для параллельной работы

Для параллельного включения силовых трансформаторов необходимы следующие условия:

Предпочтительно подключать параллельно трансформаторы с одинаковыми характеристиками:

• Такое же соотношение напряжений
• Такая же номинальная мощность
• Такое же сопротивление короткого замыкания.
• Такой же символ соединения обмоток, как, например, D yn 11
• Одинаковые импедансы линий низкого напряжения между трансформаторами и главным распределительным щитом низкого напряжения, где осуществляется параллельное соединение.

Для трансформаторов, имеющих неодинаковую номинальную мощность, их внутренние импедансы равны номинальной мощности трансформаторов.

Не рекомендуется параллельное соединение трансформаторов с коэффициентом мощности, равным или превышающим два.

Если трансформаторы не соответствуют вышеуказанным требованиям, производителям следует запросить рекомендации по их параллельному подключению.

Основы электроники: что нужно знать о трансформаторах

2. Программирование
3. Электроника
4. Компоненты
5. Основы электроники: что нужно знать о трансформаторах

Автор: Дуг Лоу

Трансформатор A объединяет два основные принципы магнетизма и индуктивности путем размещения двух катушек провода в непосредственной близости друг от друга. Вот принципы, которые использует трансформатор:

Когда источник переменного тока подключен к одной из катушек, эта катушка создает магнитное поле, которое расширяется и сжимается вместе с изменяющимся напряжением переменного тока.Другими словами, по мере увеличения напряжения на катушке катушка создает расширяющееся магнитное поле. Когда напряжение достигает своего пика и начинает уменьшаться, магнитное поле, создаваемое вокруг катушки, начинает разрушаться.

Вторая катушка расположена в магнитном поле, создаваемом первой катушкой. Когда магнитное поле расширяется, оно индуцирует ток во второй катушке. Напряжение на второй катушке увеличивается, пока расширяется магнитное поле. Когда магнитное поле начинает разрушаться, напряжение на второй катушке начинает уменьшаться.

Таким образом, ток, индуцированный во второй катушке, отражает ток, который проходит через первую катушку. При этом теряется небольшое количество энергии, но если трансформатор хорошо сконструирован, сила тока, индуцируемого во второй катушке, очень близка к силе тока, проходящего через первую катушку.

Первая катушка трансформатора — та, которая подключена к переменному напряжению — называется первичной катушкой . Вторая катушка — та, в которой индуцируется переменное напряжение — называется вторичной катушкой .Все трансформаторы имеют как первичную, так и вторичную обмотку.

Трансформатор, первичная обмотка которого имеет больше витков, чем его вторичная обмотка, называется понижающим трансформатором , потому что он снижает напряжение, то есть напряжение на вторичной обмотке меньше напряжения на первичной обмотке. Точно так же трансформатор, у которого больше витков во вторичной обмотке, чем в первичной, называется повышающим трансформатором , потому что он увеличивает напряжение.

Хотя напряжение в повышающем трансформаторе увеличивается, ток уменьшается пропорционально.Например, если первичная катушка имеет вдвое меньше витков, чем вторичная катушка, индуцированное во вторичной катушке напряжение будет в два раза больше напряжения, приложенного к первичной катушке, но ток, протекающий через вторичную катушку, будет в два раза меньше тока. протекает через первичную обмотку.

Аналогично, когда напряжение в понижающем трансформаторе уменьшается, ток увеличивается пропорционально. Таким образом, если напряжение уменьшается вдвое, ток удваивается.

Запомните основную формулу расчета электроэнергии:

P = V I

Другими словами, мощность равна напряжению, умноженному на ток.Трансформатор передает мощность от первичной обмотки ко вторичной. Поскольку мощность должна оставаться неизменной, при увеличении напряжения ток должен уменьшаться. Точно так же, если напряжение уменьшается, ток должен увеличиваться.

Трансформаторы — основная причина, по которой мы используем переменный ток вместо постоянного в крупных распределительных сетях. Это потому, что, когда вы посылаете большое количество энергии на большое расстояние, гораздо эффективнее отправлять энергию в виде высокого напряжения и низкого тока.

Трансформаторы работают только с переменным током. Это потому, что это изменение на магнитного поля, создаваемого первичной катушкой, которое индуцирует напряжение во вторичной катушке. Чтобы создать изменяющееся магнитное поле, напряжение, приложенное к первичной катушке, должно постоянно изменяться. Поскольку постоянный ток — это постоянное фиксированное напряжение, он создает фиксированное магнитное поле, которое не наводит напряжение во вторичной катушке.

Об авторе книги

У Дуга Лоу до сих пор есть набор для экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10.Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и ПК (в том числе более 30 книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

Оптимизация

— трансформеры 3.4.0 документация

Learning_rate ( Union [float, tf.keras.optimizers.schedules.LearningRateSchedule] , необязательно , по умолчанию 1e-3) — Скорость обучения для использования или график.

beta_1 ( float , необязательно , по умолчанию 0,9) — параметр beta1 в Адаме, который представляет собой экспоненциальную скорость затухания для оценок 1-го импульса.

beta_2 ( float , необязательно , по умолчанию 0,999) — параметр beta2 в Адаме, который представляет собой экспоненциальную скорость затухания для оценок 2-го импульса.

epsilon ( float , необязательно , по умолчанию 1e-7) — параметр epsilon в Адаме, который является небольшой константой для числовой стабильности.

amsgrad ( bool , необязательно , по умолчанию False ) — Применять ли вариант AMSGrad этого алгоритма или нет, см. О конвергенции Адама и не только.

weight_decay_rate ( float , optional , по умолчанию 0) — Применяется уменьшение веса.

include_in_weight_decay ( List [str] , optional ) — Список имен параметров (или повторных шаблонов), к которым применяется уменьшение веса.Если ничего не пройдено, снижение веса применяется ко всем параметрам по умолчанию (если они не находятся в exclude_from_weight_decay ).

exclude_from_weight_decay ( List [str] , optional ) — Список имен параметров (или повторных шаблонов) для исключения из применения уменьшения веса. Если include_in_weight_decay передан, имена в нем заменят этот список.

имя ( str , необязательно , по умолчанию AdamWeightDecay) — необязательное имя для операций, созданных при применении градиентов.

kwargs — Ключевые аргументы. Допускается значение { clipnorm , clipvalue , lr , decay }. зажим нормальный зажим градиенты по норме; clipvalue — градиенты клипа по значению, затухание включено для обратного совместимость, позволяющая замедлить скорость обучения во времени. lr включен для обратной совместимости, рекомендуется использовать вместо этого скорость обучения .

вопросов с несколькими вариантами ответов по трансформаторам

0 из 20 вопросов завершено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15
16. 16
17. 17
18. 18
19. 19
20. 20

Информация

Вы уже прошли тест раньше.Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 20 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Истекло время

Вы набрали 0 из 0 баллов, (0)

Средний балл
Ваш результат

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15
16. 16
17. 17
18. 18
19. 19
20. 20

Как работают повышающие и понижающие трансформаторы?

Что такое электромагнитная индукция?

Если магнетизм может быть произведен из электричества, Фарадей выдвинул гипотезу, что электричество может быть произведено с помощью магнетизма.Фарадей использовал аппарат, состоящий из сердечника из мягкого железа, подобного показанному ниже. Катушка слева была подключена к батарее, а катушка справа — к гальванометру. Когда ток течет через левую катушку, подключенную к батарее, создается магнитное поле. Сила магнитного поля увеличивается за счет железного сердечника. Хотя Фарадей не мог создать ток в левом проводе, но, как ни странно, он заметил, что ток возникает при изменении тока.Фарадей пришел к выводу, что, хотя постоянное магнитное поле не производит электрического тока, изменение магнитного поля действительно вызывает ток. Такой ток называется индуцированным током . Процесс, при котором ток возникает при изменении магнитных полей, называется электромагнитной индукцией.

Примечание: Электромагнитная индукция была независимо открыта Майклом Фарадеем и Джозефом Генри в 1831 году. Связь между электродвижущей силой, ЭДС (напряжением) и магнитным потоком была формализована в уравнении, которое теперь называется Закон индукции Фарадея

Как работают трансформаторы

Трансформатор — это устройство, повышающее или понижающее напряжение переменного тока.Ток в одной катушке индуцирует ток в другой катушке.

Трансформатор состоит из двух катушек (одна катушка является первичной, а другая — вторичной), намотанных на металлический сердечник. (см. изображения —) Когда переменный ток проходит через первичную катушку и индуцируется магнитное поле — электромагнитная индукция вызывает ток во вторичной катушке. Если количество витков провода одинаково в обеих катушках, индуцированное напряжение во вторичной катушке будет одинаковым.Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной обмотки, напряжение на вторичной обмотке будет больше. Это пример повышающего трансформатора.

Как количество петель влияет на напряжение?

Если количество витков вторичной обмотки меньше, чем первичной, то напряжение будет меньше. Это называется понижающим трансформатором.

СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАЦИЯ 10 КАТУШЕК В 2 КАТУШКИ 5: 1 ВОЛЬТ

Если количество витков во вторичной катушке больше, чем в первичной, то напряжение будет больше.Это называется повышающим трансформатором.

СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 2 КАТУШКИ НА 10 КАТУШЕК 1: 5 Вольт

Почему трансформаторы важны для передачи электроэнергии.

Повышающие трансформаторы используются компаниями при передаче электроэнергии по линиям электропередачи. Затем компании используют понижающие трансформаторы для создания 120 В, используемых в домах.Повышающие трансформаторы также используются в домашних телевизорах, где требуется высокое напряжение. Понижающие трансформаторы также используются в радиоприемниках, компьютерах и калькуляторах

---

Проверьте свой Понимание:

.