Трансформатор — это простейшее устройство, которое используется для передачи электрической энергии от одной цепи переменного тока к другой цепи или нескольким цепям посредством процесса электромагнитной индукции. Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции для повышения или понижения напряжения. Трансформатор либо увеличивает напряжение переменного тока (повышающий трансформатор), либо уменьшает напряжение переменного тока (понижающий трансформатор). Трансформатор, который обычно используется для передачи и распределения электроэнергии переменного тока, по сути, является устройством регулирования напряжения. Трансформаторы используются для широкого спектра целей, включая повышение напряжения от электрогенераторов для обеспечения передачи электроэнергии на большие расстояния и снижение напряжения в обычных силовых цепях для запуска низковольтных устройств, таких как дверные звонки и игрушечные электропоезда.
Что такое трансформатор?
Трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает переменный ток из одной цепи в другую с постоянной частотой, но уровень напряжения может быть изменен, что означает, что напряжение может быть увеличено или уменьшено в зависимости от требований.
Типы трансформаторов
Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения
В основном существует два типа трансформаторов в зависимости от рабочего напряжения. Ниже приведены некоторые из них:
- Понижающий трансформатор: Первичное напряжение преобразуется в более низкое напряжение на вторичном выходе с помощью понижающего трансформатора. Количество обмоток на первичной стороне понижающего трансформатора больше, чем на вторичной стороне. В результате общее отношение вторичной обмотки к первичной всегда будет меньше единицы. Понижающие трансформаторы используются в электрических системах, которые распределяют электроэнергию на большие расстояния и работают при чрезвычайно высоком напряжении для обеспечения минимальных потерь и экономичных решений. Понижающие трансформаторы используются для преобразования высоковольтных линий питания в низковольтные.
- Повышающий трансформатор: Вторичное напряжение повышающего трансформатора повышается по сравнению с низким первичным напряжением. Поскольку в трансформаторах такого типа первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная, отношение первичной обмотки ко вторичной будет больше единицы. Повышающий трансформатор часто используется в электронных стабилизаторах, инверторах и других устройствах, преобразующих низкое напряжение в значительно более высокое. Повышающий трансформатор также используется для распределения электроэнергии. Для приложений, подключенных к распределению электроэнергии, необходимо высокое напряжение. В сети используется повышающий трансформатор для повышения уровня напряжения перед распределением.
Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника
В энергетической и электронной промышленности используются различные типы трансформаторов, в зависимости от материалов сердечника, которые:
- Трансформатор с железным сердечником: В качестве сердечника трансформатора с железным сердечником используются несколько пластин из мягкого железа. Сильные магнитные свойства трансформатора с железным сердечником обладают чрезвычайно высокой магнитной связью. В результате трансформатор с железным сердечником обладает высокой эффективностью. Пластины с сердечником из мягкого железа бывают различных размеров и форм. Несколько типичных форм включают E, I, U и L.
- Трансформатор с ферритовым сердечником: В трансформаторах с ферритовым сердечником используется трансформатор с ферритовым сердечником из-за его высокой магнитной проницаемости. В высокочастотных приложениях этот тип трансформатора обеспечивает невероятно низкие потери. В высокочастотных приложениях, таких как источники питания с переключаемым режимом (SMPS), приложения, связанные с радиочастотами, и т.д., В результате используются трансформаторы с ферритовым сердечником.
- Трансформатор с тороидальным сердечником: Железный сердечник или ферритовый сердечник — это два примера материалов сердечника тороидной формы, используемых в трансформаторе. Благодаря своим превосходным электрическим характеристикам часто используются тороиды с сердечником в форме кольца или бублика. Кольцевая форма обеспечивает очень низкую индуктивность рассеяния и чрезвычайно высокие индуктивность и добротность.
- Трансформатор с воздушным сердечником: Материал сердечника трансформатора с воздушным сердечником не является настоящим магнитным сердечником. Воздух используется исключительно в потокосцеплении трансформатора с воздушным сердечником. Первичная обмотка трансформатора с воздушным сердечником генерирует переменный ток, создавая вокруг себя электромагнитное поле.
Типы трансформаторов в зависимости от расположения обмоток
- Трансформатор с автоподзаводом: Первичная и вторичная обмотки всегда были неподвижными, но с трансформатором с автоподзаводом их можно подключать последовательно, а узел с центральным отводом можно перемещать. Вторичное напряжение можно изменить, изменив расположение центрального отвода. Auto используется для оповещения себя или отдельной катушки и не является сокращением от Automatic. Эта катушка создает соотношение с использованием основного и вторичного компонентов. Соотношение основного и вторичного определяется расположением центрального узла отвода, который изменяет выходное напряжение. VARIAC, устройство, которое генерирует переменный переменный ток на входе постоянного переменного тока, используется наиболее часто.
Типы трансформаторов в зависимости от использования
Трансформаторы выпускаются в широком диапазоне вариантов, каждый из которых работает в отдельной области. Таким образом, в зависимости от предполагаемого использования трансформаторы можно разделить на следующие категории:
- Силовой трансформатор: Энергия передается на подстанцию или в систему общего электроснабжения с помощью силового трансформатора большего размера. Этот трансформатор служит связующим звеном между основной распределительной сетью и генератором электроэнергии. Силовые трансформаторы можно дополнительно разделить на три группы в зависимости от их номинальной мощности и технических характеристик-
- Трансформатор малой мощности,
- Трансформатор средней мощности и
- Большой силовой трансформатор
- Измерительный трансформатор: Инструментальный трансформатор — другое название измерительного трансформатора. Это еще один измерительный инструмент, который обычно используется в области энергетики. Для разделения первичной мощности и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к вторичной мощности используется измерительный трансформатор.
- Распределительный трансформатор: Распределительный трансформатор функционирует как понижающий трансформатор, преобразуя высокое напряжение сети в соответствующее напряжение для конечного пользователя, обычно 110 В или 230 В. В зависимости от мощности преобразования или номинальных характеристик распределительный трансформатор может быть меньше по размеру или больше.
- Импульсный трансформатор: Одним из самых популярных трансформаторов на печатной плате, генерирующих электрические импульсы постоянной амплитуды, являются импульсные трансформаторы. Он используется в ряде цифровых схем, где существует потребность в создании изолированных импульсов.
- Выходной трансформатор звука: Другим распространенным трансформатором в электронной промышленности является аудиотрансформатор. Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где необходимо согласование импедансов.