Напольный светильник

Торшеры

Фильтры

  • Популярности
  • Дороже
  • Дешевле
  • Новинки
  • Скидки
  • 32
  • 48

Многоуровневое, тщательно спланированное размещение ламп и светильников, – это норма в наши дни. Современный подход к организации освещения позволяет создавать нужную атмосферу, настроение в комнате. Одним из самых ярких, акцентированных признаков уютной, расслабляющей обстановки является торшер. С помощью этого несложного прибора эффектно зонируют пространство, оформляют комфортабельные зоны для отдыха, чтения книг. Элегантные, стильные торшеры подчеркивают выбранный интерьерный стиль.

В нашем каталоге представлены торшеры в классическом и новомодном дизайне. Красочные фото и подробные технические характеристики упрощают процедуру выбора, делают ее увлекательной и быстрой. Вы можете воспользоваться встроенным фильтром, чтобы отбросить заведомо неподходящие модели, сделать подборку по нужным параметрам.

Критерии выбора торшера

Сегодня в продаже имеются торшеры различных типов, габаритов и форм. Основная задача покупателя – сделать правильный выбор.

  • Классические, с тканевыми абажурами и кисточками, на массивных вычурных ножках. К традиционным вариантам относятся также изделия в стиле «Тиффани» и с роскошными хрустальными плафонами, подвесками. Они подходят для дамских будуаров, помещений в стиле прованс, бохо, классика.
  • Оригинальные, в виде подсвечников, цветочных букетов или древесных крон. Это эксклюзивные, авторские дизайны. Такой торшер неизменно привлекает внимание, является ярким интерьерным акцентом.
  • Лаконично-строгие, с абажурами сферообразной, куполообразной, круглой или квадратной формы. Их выполняют преимущественно из стекла и металла. В редких случаях такой торшер делают из дерева. Подходят для современных стилей, эко, сканди.
  • Функциональный торшер способен полностью заменить потолочные светильники. Часто такие конструкции имеют 2-3 источника света разной мощности, с регулировкой насыщенности свечения. Положение плафонов можно регулировать с помощью гибких стоек, телескопических ножек. Это лучший вариант для рабочей зоны, места для чтения, вышивания или иных работ, требующих внимательности и точности.
  • Декоративный торшер обеспечивает мягкое, уютное свечение. Такой свет успокаивает, настраивает на отдых.

Внешний вид светильника должен сочетаться с окружающей обстановкой. Лампы для изделий с множеством плафонов подбирают по суммарной мощности, указанной в паспорте.

Плюсы покупки приборов освещения в интернет-магазине

Почему все больше владельцев недвижимости, руководителей предпочитают покупать торшеры через наш сайт? Люди, берегущие свое время и деньги, давно оценили все выгоды онлайн-покупок.

  • У нас работают высококвалифицированные дизайнеры, специалисты по установке мебели, технологи. Они всегда готовы дать дельный совет, помочь разработать дизайн-проект, подобрать идеальный торшер к конкретному интерьеру и помещению.
  • Чтобы купить подходящую модель для освещения комнаты, не нужно тратить время на поездки по всему городу. Вы знакомитесь с каталогом в удобной, комфортабельной обстановке и в свободное время. А встроенный фильтр позволяет провести выборку по определенным качествам, дизайну или материалам.
  • В нашей коллекции – огромный ассортимент дизайнов, форм и габаритов. Мы предлагаем разные торшеры для зон отдыха, чтения или занятий любимым хобби, обустройства спальни или рабочего кабинета.
  • Продуманная логистика, прямые договора с российскими и зарубежными фабриками, позволяют устанавливать низкие цены, предоставлять солидные скидки. Приобретать торшеры у нас – это выгодная для вас сделка.

Желаете купить торшеры в гостиную, кабинет или спальню? Для этого достаточно оформить заказ на нашем сайте или связаться по телефону с менеджером. Оплаченный товар можно забрать самовывозом со склада, или договориться о доставке по Москве и МО, в удобное для вас время.

Немного о трансформаторах

Евросамоделки – только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

  • Главная
  • Каталог самоделки
  • Дизайнерские идеи
  • Видео самоделки
  • Книги и журналы
  • Обратная связь
  • Лучшие самоделки
  • Самоделки для дачи
  • Самодельные приспособления
  • Автосамоделки, для гаража
  • Электронные самоделки
  • Самоделки для дома и быта
  • Альтернативная энергетика
  • Мебель своими руками
  • Строительство и ремонт
  • Самоделки для рыбалки
  • Поделки и рукоделие
  • Самоделки из материала
  • Самоделки для компьютера
  • Самодельные супергаджеты
  • Другие самоделки
  • Материалы партнеров

Немного о трансформаторах

Почему трансформатор широкополосный?
Почему он на линиях?
Что он трансформирует?
Как проверить действительно ли он симметрирующий?

Пишет мне один радиолюбитель: “Вопрос у меня конкретный. Задумал я в самодельный трансивер ввести диапазон 144мгц. Смеситель типовой – трансформаторы на колечках, диоды… Логику – проверил. Вроде бы все “щелкает”, переключается. Теперь хочу узнать – жизнеспособна ли моя затея? Вопрос в кольцах. Согласно справочнику 50 ВЧ работают до 30 МГц. 20 ВЧ – немного более. А, вот на 144 МГц – вопрос! Так вот, на этих кольцах трансформаторы потянут ли?”

В этих нескольких строчках заключены вопросы, ответы на которые, казалось бы, очевидны для большинства радиолюбителей. Бери кольцо, да мотай! Однако, не все так просто в понимании работы широкополосных трансформаторов. Пришлось собрать в уме все то, чему меня учили, свой практический опыт и, дать ответ…

По поводу ферритовых колец в смесителе в данном случае, и вобще о широкополосных трансформаторах на длинных линиях (ШПТЛ), существует множество глубоких и устойчивых заблуждений. Здесь как раз одно из них! Хотя, если “потянуть ниточку”, то концов в этом “клубочке” заблуждений окажется очень много.

Известно, что в старых распространенных радиолюбительских конструкциях всегда рекомендовались ферриты с проницаемостью 2000. 600. А они ведь очень низкочастотные! Однако же в каком ни будь “Радио-76” они стоят и на входе и во всех смесителях. Что, авторы этих конструкций, известные радиолюбители, совершили ошибку? Отнюдь! Они то помнили и понимали, что энергия в ШПТЛ-ах передается не через перемагничивание сердечника, а непосредственно от элемента линии к элементу. Феррит здесь нужен для того, что бы повысить сопротивление линии для синфазных токов (предотвратить прямое прохождение сигнала от конца к концу линии, как по единому проводнику) и в качестве “сборщика” полей рассеивания. Т.е. поглотителя поля, которое наводится вокруг линии. Я, например, в своих конструкциях на КВ часто использую ферритовые кольца НМ2000. Это не значит, что надо применять только такие ферриты. Я хочу сказать, что и с такими магнитопроводами трансформаторы вполне нормально работают в широкой полосе радиочастот.

Читайте также:
Удивительный механический цветок тюльпан - подарок на 8 марта своими руками

Какие же условия должны соблюдаться для того, что бы трансформатор был именно на длинных линиях?

1) Его обмотки должны представлять собой длинные линии с известным волновым сопротивлением. Проще говоря – все “обмотки” трансформатора должны быть сделаны из параллельных или слегка скрученных проводов с одинаковыми расстояниями между ними. Конструкции трансформаторов, которые выполнены “традиционным” способом (первичная обмотка на одной части кольца, вторичная на другой) НЕ РАБОТОСПОСОБНЫ! В этом можно убедиться, сделав простой эксперимент. Намотайте трансформатор на кольце с коэффициентом трансформации 1:1 или 1:2 (эти цифры еще один повод для обсуждения) и нагрузите на соответственный эквивалент нагрузки, сделанный, например, из резистора МЛТ-2. В первом случае – это 50 Ом, а во втором – 200 Ом. Подайте на трансформатор постоянный сигнал небольшой мощности с любого современного трансивера, используя его, как ГСС. Так вот, когда трансформатор намотан “традиционным” способом, то он дает КСВ на входе, равный БЕСКОНЕЧНОСТИ! А когда ваш трансформатор по конструкции – истинный ШПТЛ, то КСВ будет около 1 и в широком диапазоне частот. Опыт можно повторить с различными ферритами. Такой эксперимент очень показателен, его можно проделать не выходя из дома, на своем рабочем столе,

2) ШПТЛ должен быть нагружен по входу и выходу на АКТИВНЫЕ нагрузки равные примерно волновому сопротивлению линий из которых он сделан.

Типовой пример: Наш брат – радиолюбитель применяет для “симметрирования” антенн огромные по величине ферритовые кольца возле полотна. Однако описанный выше эксперимент с активными нагрузками показывает, что колечко диаметром в 10. 20 мм выдерживает мощность в 100 Вт и не нагревается! Так где же правда? Правда, в том, что антенна (диполь или рамка) имеет низкое активное сопротивление ТОЛЬКО на одной единственной частоте, частоте первой гармоники антенны. Высокие активные сопротивления, которые имеются на четных гармониках, на практике неприменимы. Низкоомные резонансы на нечетных верхних гармониках попадают уже не в радиолюбительские диапазоны. А на остальных частотах ВСЕГДА будут присутствовать значительные реактивности. Они вызывают сильный нагрев кольца и поэтому оно должно иметь большую поверхность охлаждения т.е. быть БОЛЬШИМ. К примеру, в импортных стоваттных трансиверах на выходе ПА стоят микроскопические ферритовые бинокли. И. НИЧЕГО! Это не из-за того, что они сделаны из диковинного материала. Просто одно из требований к выходной нагрузке для таких трансиверов – что бы она была АКТИВНОЙ. (Другое требование – 50 Ом). Следует опасаться тех публикаций, где рекомендуют мотать строго определенное число витков для ВЧ трансформатора. Это признак еще одной “болезни сознания” – квазирезонансного использования ШПТЛ-а. Вот от туда “ростут ноги” у легенды о необходимости применять ВЧ ферриты. Но… Широкополосности то уже НЕТ!

Теперь про упомянутые 1:1 и 1:2. В школьном курсе физики коэффициент трансформации – это соотношение витков первичной и вторичной обмоток. Т.е. соотношение входных и выходных напряжений. Почему же у радиолюбителей этот параметр превратился “по умолчанию” в коэффициент трансформации сопротивлений? Да потому, что трансформация сопротивлений более важна в нашей среде. Но не следует доходить до апсурда! Вот разговор подслушанный в эфире – два радиолюбителя обсуждают как сделать тансформатор с 50 на 75 Ом. Один предлагает мотать его с соотношением витков 1:1,5. И когда им кто-то робко возражает, в ответ слышны только обвинения в технической неграмотности. И подобное случается на каждом шагу! А всего лишь – ТЕРМИНЫ! Получается, что великий закон сохранения энергии для них не действует и можно при напряжении на входной обмотке, предположим 1 Вольт, подавая на 50-ти омный вход трансформатора мощность 20 мВт, на 75-ти оммном выходе снимать уже 30 мВт. Вот такой “вечный двигатель” получается! Здесь всего то лишь надо помнить, что коэффициент трансформации сопротивлений находится в квадратичной зависимости от коэффициента трансформации напряжений. Другими словами трансформатор 1:2 будет трансформировать сопротивление 50 Ом в 200 Ом, а трансформатор 5:6 сопротивление 50 Ом в 75 Ом. Почему я написал 5:6, а не 1:1,2? Вот здесь – один шаг до конструкции. Как уже говорилось, ШПТЛ должен мотаться линией. А линия – это два или несколько сложенных вместе и слегка скрученных провода. Волновое сопротивление такой линии зависит от диаметра проводов, расстояния между их центрами и шага скрутки. Для трансформации 50 Ом в 75 Ом необходимо использовать линию из ШЕСТИ проводов и, если нет требования к симметрированию, соединить эти провода по схеме Рис.1

Как вы заметили, схема тоже нарисована по-особому, не как обычный трансформатор. Такое изображение лучше отражает суть конструкции. Привычное схемное изображение, Рис.2, и, соответственно, “традиционная” конструкция автотрансформатора с однослойной обмоткой и отводом от 0,83 общего количества витков при практических испытаниях “на столе” показывает гораздо худшие результаты по широкополосности.

По конструктивным и эксплуатационным соображениям нежелательно так же делать ШПТЛ с укороченным участком одной из линий. Рис.3. Несмотря на то, что это позволяет легко делать любые, даже дробные, коэффициенты трансформации. Такое решение приводит к появлению неоднородности в линии, вследствии чего ухудшается широкополосность.

Интересный вопрос: – “Какие предельные коэффициенты трансформации можно получить в ШПТЛ?” Особенно интересно найти ответ на этот вопрос тем, кто “заболел” идеей сделать широкополосный апериодический ламповый усилитель мощности, где необходимо трансформировать сопротивление порядка 1..2 КОм со стороны лампы в сопротивление 50 Ом. Эксперимент “на столе” дает довольно интересный результат. Опять здесь все зависит от конструкции обмоток. К примеру, если сделать “традиционный” трансформатор или автотрансформатор с коэффициентом трансформации, предположим, 1:10, нагрузить его на положенное активное сопротивление, равное 5 КОм и промерить КСВ на пятидесятиоммной стороне, то от результата волосы могут встать дыбом! А если в добавок снять АЧХ, то будет понятно, что от широкополосности ничего не осталось. Имеется один явный, довольно острый резонанс, обусловленный индуктивностью.

Читайте также:
Проходной выключатель (схема, фото) или немножко про электричество...

Эту больную тему можно было бы еще развивать до бесконечности, но… Все затмила конструкция широкополосного симметрирующего трансформатора на трансфлюксоре (двухдырочном ферритовом сердечнике) Рис.4, которую мне удалось “подсмотреть” в импортной антенне для телевизора типа “усы”. Изображение на рисунку конечно схематическое – на самом деле обмотки состоят из нескольких (3. 5) витков. Долго с недоумением я рассматривал его конструкцию, пытаясь понять систему намотки. Наконец удалось нарисовать расположение “обмоток”. Вот уж – пример использования истинных длинных линий!

Если бы я не знал,что это линии, то подумал бы, что я сумасшедший! Особенно эта красная короткозамкнутая обмотка… Но, почему же мы не удивляемся в случае, когда, например в кабельном U-колене, необходимо соединить в одной точке оплетку с двух концов коаксиального кабеля. Тоже, ведь – ЛИНИЯ! При настольном эксперименте на эквивалент нагрузки этот микротрансформатор, предназначенный для работы на частотах в сотни мегагерц, показал великолепные результаты на значительно более низких частотах, вплоть до диапазона 40 м и при полной мощности трансивера.

Попутно разберемся с легендами о симметричности и симметрировании. Выясним, как очень просто определить является ли тот или иной ШПТЛ симметрирующим, или авторы только заявляют об этом свойстве, а симметрии там и в помине нет. Тут нам снова поможет “Его Величество – Эксперимент” и “Его высочество – теоретический анализ результатов эксперимента”. Сперва разберемся, что такое симметричный выход и чем он отличается от несимметричного. Оказывается тут все зависит от конструкции трансформатора. Вот, например, самый простой случай – ШПТЛ с коэффициентом трансформации 1:1. Любой настоящий или мнимый ШПТЛ (Бывают и такие! И не редко!) можно легко проверить с помощью своего домашнего трансивера. Достаточно присоединить к выходу трансформатора активную нагрузку (эквивалент) с сопротивлением, соответствующим к-ту трансформации, и проверить КСВ на 50-ти омном входе при максимальной мощности передатчика (максимальная точность КСВ метра) в заданном диапазоне частот. Если ШПТЛ настоящий, то КСВ должен быть близок к идеалу т.е. 1,0 и в ШИРОКОЙ полосе частот (на то он и ШИРОКОПОЛОСНЫЙ трансформатор!) Желательно иметь открытый на передачу трансивер с непрерывным перекрытием и не в коем случае не включать внутренний антенный тюнер. Свойство симметрии проверяется при приеме с помощью ПАЛЬЦА (не 21-го! Хотя, можно и им!). Симметрия – суть РАВНОПРАВИЕ обеих выводов нагрузки относительно земли (корпуса трансивера). При приеме какой-либо станции (можно вещательной, это удобнее. ) при прикосновении ПАЛЬЦЕМ или отверткой к концам нагрузки, присоединенной к СИММЕТРИЧНОМУ выходу ШПТЛ, по показаниям S-метра и на слух все должно быть одинаково. Но уровень сигнала должен быть на один бал (-6 дБ или два раза по U) меньше на каждом несимметричном выходе. (это в случае к-та трансформации 1:1). В качестве нагрузки кратковременно даже для 100 Вт передачи удобно применять резистор МЛТ-2 на 51 Ом. При этом наблюдается интересный эффект – во время приема синала через симметрирующий транс, при проведении ПАЛЬЦЕМ по корпусу этого резистора с одного края будет слышна радиостанция, в центре резистора – ее слышно не будет, а с другого края – будет слышно так же, как с первого. Только при таких условиях трансформатор можно считать симметрирующим. Попробуйте разные конструкции ШПТЛ-ов, которые публикуются в литературе и в интернете. Результаты Вас могут сильно удивить.

Короче! Делайте свой смеситель на любом кольце с НЧ ферритом. Испытаете – напишите! Экспериментируйте смелее!

Сергей Макаркин, RX3AKT
email: [email protected]

Устройство и 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.

Устройство трансформатора

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.

Читайте также:
Оригинальный усилитель "Ретро" своими руками

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.

Коэффициент трансформации

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

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.

Трансформатор тока

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).

Импульсный трансформатор

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.

Трансформатор простыми словами

Мы привыкли к тому, что напряжение в розетке всегда 220 В. Возможно не все читатели подозревают, что прежде чем поступить к потребителю, выполнялись преобразования электрической энергии. Перед поступлением на провода ЛЭП, напряжение переменного тока увеличивали до десятков, а то и сотен киловольт, а на выходе – понижали, до привычных нам 220 В. Эти преобразования выполнили силовые трансформаторы. В данной статье я расскажу вам, что такое трансформатор простыми словами.

Потребность в преобразования переменного напряжения возникает практически на каждом шагу. Чаще всего мы испытываем необходимость в понижении напряжения, так как большинство узлов современных электронных устройств работает при низких напряжениях. Однако для некоторых цепей высоковольтных узлов требуются значительные напряжения, порядка нескольких тысяч вольт.

Рис. 1. Промышленный трансформатор

Что такое трансформатор?

Если коротко, то это стационарное устройство, используемое для преобразования переменного напряжения с сохранением частоты тока. Действие трансформатора основано на свойствах электромагнитной индукции.

Немного исторических фактов

В основу действия трансформатора легло явление магнитной индукции, открытое М. Фарадеем в 1831 г. Физик, работая с постоянным электрическим током, заметил отклонение стрелки гальванометра, подключенного к одной из двух катушек, намотанных на сердечник. Причем гальванометр реагировал только в моменты коммутации первой катушки.

Поскольку опыты проводились от источника постоянного тока, Фарадей не смог объяснить открытое явление.

Прообраз трансформатора появился лишь в 1848 году. Его изобрел немецкий механик Г. Румкорф, называя устройство индукционной катушкой особой конструкции. Однако Румкорф не заметил трансформации выходных напряжений.Датой рождения первого трансформатора считается день выдачи патента П. Н. Яблочкову на изобретение устройства с разомкнутым сердечником. Это случилось 30.11.1876 года.

Типы аппаратов с замкнутыми сердечниками появились в 1884 году. Их создали англичане Джон и Эдуард Гопкнинсоны.

По большому счету, технический интерес у электромехаников к переменному току возник только благодаря изобретению трансформатора. Идеи российского электротехника М. О. Доливо-Добровольского и всемирно известного Николы Тесла победили в спорах о преимуществах переменных напряжений именно благодаря возможности трансформации тока.

С победой идей этих великих электротехников потребности в трансформаторах резко выросла, что привело к их усовершенствованию и созданию новых типов приборов.

Читайте также:
Самодельная люстра Чижевского

Общее устройство и принцип работы

Рассмотрим конструкцию простого трансформатора, с двумя катушками насаженных на замкнутый магнитопровод (см. Рис. 2). Катушку, на которую поступает ток, будем называть первичной, а выходную катушку – вторичной.

Рисунок 2. Устройство трансформатора

Фактически все типы трансформаторов используют электромагнитную индукцию для преобразования напряжения поступающего в цепь первичной обмотки. При этом выходное напряжение снимается из вторичных обмоток. Они различаются только по форме, материалам магнитопроводов и способам наматывания катушек.

Ферромагнитные сердечники применяются в низкочастотных моделях. Для таких сердечников используются материалы:

  • сталь;
  • пермаллой;
  • феррит.

В некоторых высокочастотных моделях магнитопроводы могут отсутствовать, а в некоторых изделиях применяют материалы из высокочастотного феррита или альсифера.

В связи с тем, что для характеристик ферромагнетиков характерна нелинейность намагничивания, сердечники набирают из листовых материалов, на которые надевают обмотки. Нелинейная индуктивность приводит к гистерезису, для уменьшения которого применяют метод шихтования магнитопроводов.

Форма сердечника может быть Ш-образной или торроидальной.

Рисунок 3. Внешний вид трансформатора

Базовые принципы действия

Когда на выводы первичных обмоток поступает синусоидальный ток, то он во второй катушке создает переменное магнитное поле, пронизывающее магнитопровод. В свою очередь, изменение магнитного потока провоцирует наведение ЭДС в катушках. При этом величина напряжения ЭДС в обмотках находится в пропорциональной зависимости от количества витков и частоты тока. Отношение количества витков в цепи первичной обмотки к числу витков вторичной катушки называется коэффициентом трансформации: k = W1 / W2, где символами W1 и W2 обозначено количество витков в катушках.

Если k > 1, то трансформатор повышающий, а при 0 Виды магнитопроводов

Более широкий спектр охватывает классификация по назначению.

Силовые

Назначения силового трансформатора понятно из названия. Термин силовые применяется к семейству моделей, как правило, большой мощности, используемых для преобразования электрической энергии в сетях ЛЭП и в различных обслуживающих установках.

При трансформации сохраняются частоты переменного тока, поэтому возможно подключение силовых трансформаторов в группы для работы в высоковольтных трехфазных сетях.

Силовые аппараты могут соединяться в группы с различными схемами подключения обмоток: по принципу звездочки, треугольником или зигзагом. Схема звездочка оправдана, если в трехфазных сетях нагрузка симметрическая. В противном случае предпочтения отдают треугольнику. При таком способе подключения токи первичной обмотки подмагничивают по отдельности каждый стержневой магнитопровод.

Тогда однофазное сопротивление приблизится к расчетному, а перекос напряжений будет устранен.

Автотрансформаторы

Группа устройств, в которых первичная и вторичная обмотки за счет их прямого соединения между собой образуют электрическую связь, называется автотрансформаторами. Характерным признаком этой группы является несколько пар выводов, к которым можно подключить нагрузку.

Обмотки автотрансформаторов имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Они нашли применение в соединениях заземленных сетей, работающих под напряжением, превышающим 110 кВ, но при низких коэффициентах трансформации – не более 3 – 4.

Можно первичную обмотку подключить последовательно в электрическую цепь с другими устройствами и получить гальваническую развязку. Такие приборы получили названия трансформаторов тока. Первичную цепь таких устройств контролируют путём изменения однофазной нагрузки, а вторичную катушку используют в цепях измерительных приборов или сигнализации. Второе название приборов – измерительные трансформаторы.

Особенностью работы измерительных трансформаторов является особый режим выходной обмотки. Она функционирует в критическом режиме короткого замыкания. При разрыве вторичной цепи возникает резкое повышение напряжения в ней, что может вызвать пробои или повреждение изоляции.

Трансформатор тока

Напряжения

Типичное применение – изоляция логических цепей защиты измерительных приборов от высокого напряжения. Трансформатор напряжения – это понижающий прибор, преобразующий высокое напряжение в более низкое.

Импульсные

В работе современной электронике применяются высокочастотные сигналы, которые часто необходимо отделить от других сигналов.
Задача импульсных трансформаторов – преобразования импульсных сигналов с сохранением формы импульса.

Для высокочастотных импульсных аппаратов выдвигаются требования о максимальном сохранении формы импульса на выходе. Имеет значение именно форма, а не амплитуда и даже не знак.

Сварочные

В работе сварочного аппарата важен большой сварочный ток. При этом, сетевое напряжение понижают до безопасного уровня. Благодаря мощному электрическому току дуговой разряд сварочного аппарата плавит металл.

В сварочном трансформаторе имеется возможность ступенчатого регулирования величины тока во вторичных цепях способом изменения индуктивного сопротивления, либо путем секционирования одной из обмоток.

Фото устройства представлено на рисунке 6. Обратите внимание на наличие коммутирующего переключателя.

Рис. 6. Трансформатор для сварочного полуавтомата на броневом магнитопроводе

В сварочных аппаратах применяют конструкции на основе однофазных трансформаторов, а также с применением трехфазных трансформаторов. Для сварки некоторых металлов, например, нержавейки, сварочный ток выпрямляют.

Разделительные

Устройства, в которых нет электрической связи между обмотками, называют резделительными трансформаторами. Силовые разделительные аппараты применяются для повышения безопасности электросетей. Другая область применения разделительных трансформаторов – обеспечение гальванической развязки между отдельными узлами электрических цепей.

Согласующие

Данные типы аппаратов применяют для согласования сопротивления каскадов электронных схем. Они обеспечивают минимальное искажение формы сигналов, создают гальванические развязки между узлами электронных устройств.

Пик-трансформаторы

Аппараты, преобразующие синусоидальные токи в импульсные напряжения. Полярность выходных напряжений меняется через каждых полпериода.

Воздушные и масляные

Силовые трансформаторы бывают сухими (с воздушным охлаждением) (см. рис. 7) и масляными (см. рис. 8).

Модели сухих силовых трансформаторов чаще всего используют для преобразований сетевых напряжений, в том числе и в схемах трехфазных сетей.

Рисунок 7. Сухой трехфазный трансформатор

При подключении нагрузки происходит нагревание обмоток, что грозит разрушением электрической изоляции. Поэтому в сетях с напряжениями свыше 6 кВ работают приборы с масляным охлаждением. Специальное трансформаторное масло повышает надежность изоляции, что очень важно при больших выходных мощностях.

Рис. 8. Строение промышленного трансформатора с масляным охлаждением

Сдвоенный дроссель

Конструктивно такой аппарат является трансформатором с одинаковыми катушками. Катушки одинаковой мощности образуют встречный индуктивный фильтр. Эффективность аппарата выше, чем у дросселя (при одинаковых размерах).

Вращающиеся

Применяются для обмена сигналами с вращающимися барабанами. Конструктивно состоят из двух половинок магнитопровода с катушками. Эти части вращаются относительно друг друга. Обмен сигналами происходит при больших скоростях вращения.

Читайте также:
Преобразователь с 12В на 220В своими руками

Обозначение на схемах

Трансформаторы наглядно изображаются на электрических схемах. Символически изображаются обмотки, которые разделены магнитопроводом в виде жирной или тонкой линии (см. рис. 9).

Пример обозначения

На схемах трехфазных трансформаторов обмотки начинаются со стороны сердечника.

Области применения

Кроме преобразования напряжений в электрических сетях, трансформаторы часто применяются в блоках питания радиоэлектронных устройств. Преимущественно это автотрансформаторы, которые одновременно выдают несколько напряжений для различных узлов.

Сегодня все чаще используют бестрансформаторные блоки питания. Однако там где требуется питание мощным переменным током, без электромагнитных устройств не обойтись.

Трансформатор

Слово «трансформатор» образуется от английского слова «transform» — преобразовывать, изменяться. Но дело в том, что сам трансформатор не может как-либо измениться либо поменять форму и так далее. Он обладает еще более удивительный свойством — преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Ну разве это не чудо? В этой статье мы будем рассматривать именно трансформаторы напряжения.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения можно отнести больше к электротехнике, чем к электронике. Самый обыкновенный однофазный трансформатор напряжения выглядит вот так.

Если откинуть верхнюю защиту трансформатора, то мы можем четко увидеть, то он состоит из какого-то железного каркаса, который собран из металлических пластин, а также из двух катушек, которые намотаны на этот железный каркас. Здесь мы видим, что из одной катушки выходит два черных провода

а с другой катушки два красных провода

Эти обе катушки одеваются на сердечник трансформатора. То есть в результате мы получаем что-то типа этого

Ничего сложного, правда ведь?

Но дальше самое интересное. Если подать на одну из этих катушек переменное напряжение, то в другой катушке тоже появляется переменное напряжение. Но как же так возможно? Ведь эти обмотки абсолютно не касаются друг друга и они изолированы друг от друга. Во чудеса! Все дело, в так называемой электромагнитной индукции.

Если объяснить простым языком, то когда на первичную обмотку подают переменное напряжение, то в сердечнике возникнет переменное магнитное поле с такой же частой. Вторая катушка улавливает это переменное магнитное поле и уже выдает переменное напряжение на своих концах.

Обмотки трансформатора

Эти самые катушки с проводом в трансформаторе называются обмотками. В основном обмотки состоят из медного лакированного провода. Такой провод находится в лаковой изоляции, поэтому, провод в обмотке не коротит друг с другом. Выглядит такой обмоточный трансформаторный провод примерно вот так.

Он может быть разного диаметра. Все зависит от того, на какую нагрузку рассчитан тот или иной трансформатор.

У самого простого однофазного трансформатора можно увидеть две такие обмотки.

Обмотка, на которую подают напряжение называется первичной. В народе ее еще называют «первичка». Обмотка, с которой уже снимают напряжение называется вторичной или «вторичка».

Для того, чтобы узнать, где первичная обмотка, а где вторичная, достаточно посмотреть на шильдик трансформатора.

I/P: 220М50Hz (RED-RED) — это говорит нам о том, что два красных провода — это первичная обмотка трансформатора, на которую мы подаем сетевое напряжение 220 Вольт. Почему я думаю, что это первичка? I/P — значит InPut, что в переводе «входной».

O/P: 12V 0,4A (BLACK, BLACK) — вторичная обмотка трансформатора с выходным напряжением в 12 Вольт (OutPut). Максимальная сила тока, которую может выдать в нагрузку этот трансформатор — это 0,4 Ампера или 400 мА.

Как работает трансформатор

Чтобы разобраться с принципом работы, давайте рассмотрим рисунок.

Здесь мы видим простую модель трансформатора. Подавая на вход переменное напряжение U1 в первичной обмотке возникает ток I1 . Так как первичная обмотка намотана на замкнутый магнитопровод, то в нем начинает возникать магнитный поток, который возбуждает во вторичной обмотке напряжение U2 и ток I2 . Как вы можете заметить, между первичной и вторичной обмотками трансформатора нет электрического контакта. В электронике это называется гальванически развязаны.

Формула трансформатора

Главная формула трансформатора выглядит так.

U2 — напряжение на вторичной обмотке

U1 — напряжение на первичной обмотке

N1 — количество витков первичной обмотки

N2 — количество витков вторичной обмотки

k — коэффициент трансформации

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%.

Типы трансформаторов по конструкции

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
Читайте также:
Светодиодная рекламная вывеска с открытыми светодиодами своими руками

В 90% случаев используется именно звезда-звезда.

Типы трансформаторов по напряжению

Понижающий трансформатор

Это трансформатор, которые понижает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 220 Вольт, а снимаем 12 Вольт. В этом случае коэффициент трансформации (k) будет больше 1.

Повышающий трансформатор

Это трансформатор, который повышает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 10 Вольт, а со вторичной снимаем уже 110 В. То есть мы повысили наше напряжение 11 раз. У повышающих трансформаторов коэффициент трансформации меньше 1.

Разделительный или развязывающий трансформатор

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. У развязывающих трансформаторов коэффициент трансформации равен 1.

Согласующий трансформатор

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

Работа понижающего трансформатора на практике

Понижающий трансформатор — это такой трансформатор, который выдает на выходе напряжение меньше, чем на входе. Коэффициент трансформации (k) у таких трансформаторов больше 1 . Понижающие трансформаторы — это самый распространенный класс трансформаторов в электротехнике и электронике. Давайте же рассмотрим, как он работает на примере трансформатора 220 В —> 12 В .

Итак, имеем простой однофазный понижающий трансформатор.

Именно на нем мы будем проводить различные опыты.

Подключаем красную первичную обмотку к сети 220 Вольт и замеряем напряжение на вторичной обмотке трансформатора без нагрузки. 13, 21 Вольт, хотя на трансформаторе написано, что он должен выдавать 12 Вольт.

Теперь подключаем нагрузку на вторичную обмотку и видим, что напряжение просело.

Интересно, какую силу тока кушает наша лампа накаливания? Вставляем мультиметр в разрыв цепи и замеряем.

Если судить по шильдику, то на нем написано, что он может выдать в нагрузку 400 мА и напряжение будет 12 Вольт, но как вы видите, при нагрузку близкой к 400 мА у нас напряжение просело почти до 11 Вольт. Вот тебе и китайский трансформатор. Нагружать более, чем 400 мА его не следует. В этом случае напряжение просядет еще больше, и трансформатор будет греться, как утюг.

Как проверить трансформатор

Как проверить на 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 между проводами, то трансформатор будет сильно греться или издавать сильный гул при работе. Также он будет пахнуть горелым лаком. В этом случае стоит замерить напряжение на вторичной обмотке и сравнить, чтобы оно совпадало с паспортным значением.

Проверка на обрыв обмоток

При обрыве все намного проще. Для этого с помощью мультиметра мы проверяем целостность первичной и вторичной обмотки. Итак, сопротивление первичной обмотки нашего трансформатора чуть более 1 КОм. Значит обмотка целая.

Таким же образом проверяем и вторичную обмотку.

Отсюда делаем вывод, что наш трансформатор жив и здоров.

Похожие статьи по теме «трансформатор»

Интересные факты о трансформаторах

У каждого технического устройства два дня рождения: открытие принципа работы и его реализация. Идею трансформатора после упорной семилетней работы по «превращению магнетизма в электричество» дал Майкл Фарадей.

29 августа 1831 года Фарадей описал в своем дневнике опыт, вошедший впоследствии во все учебники физики. На железное кольцо диаметром 15 см и толщиной 2 см экспериментатор намотал отдельно два провода длиной 15 м и 18 м. Когда по одной из обмоток шел ток, стрелки гальванометра на зажимах другой отклонялись!

Нехитрое устройство ученый назвал «индукционной катушкой». При включении батареи ток (само собой разумеется, постоянный) постепенно нарастал в первичной обмотке. В железном кольце наводился магнитный поток, величина которого также менялась. Во вторичной обмотке возникало напряжение. Как только магнитный поток достигал предельного значения, «вторичный» ток исчезал.

Д ля того чтобы катушка действовала, нужно все время включать и выключать источник питания (вручную — рубильником или механически — коммутатором).

Иллюстрация опыта Фарадея

Индукционная катушка Фарадея

П остоянный или переменный ?

От фарадеевского кольца до сегодняшнего трансформатора было далеко, а наука уже тогда по крохам собирала необходимые данные. Американец Генри обмотал провод шелковой ниткой — родилась изоляция.

Француз Фуко попробовал вращать железные болванки в магнитном поле — и удивился: они нагревались. Ученый понял причину — сказывались токи, которые рождались в переменном магнитном поле. Чтобы ограничить путь вихревых токов Фуко, Эптон, сотрудник Эдисона, предложил делать железный сердечник сборным — из отдельных листов.

В 1872 году профессор Столетов провел фундаментальное исследование по намагниченности мягкого железа, а несколько позже англичанин Юинг представил Королевскому обществу доклад о потерях энергии при перемагничивании стали.

Величина этих потерь, названных «гистерезисными» (от греческого слова «история»), действительно зависела от «прошлого» образца. Зерна металла — домены, словно подсолнухи за солнцем, поворачиваются вслед за магнитным Полем и ориентируются вдоль силовых линий. Затрачиваемая при этом работа переходит в тепло. Она зависит от того, как — слабо или сильно — и в какую сторону были направлены домены.

Сведения о магнитных и проводниковых свойствах накапливались постепенно, пока количество не перешло в качество. Электротехники время от времени преподносили миру сюрпризы, но главным в истории трансформаторов все же следует считать событие, заставившее мир в 1876 году изумленно обернуться в сторону России.

Причиной стали свечи Яблочкова. В «лампах» горела дуга между двумя параллельно расположенными электродами. При постоянном токе один электрод сгорал быстрее, и ученый настойчиво искал выход.

В конце концов он решил, перепробовав множество способов, использовать переменный ток, и о чудо! — износ электродов стал равномерным. Поступок Яблочкова был поистине героическим, ибо в те годы шла жестокая борьба энтузиастов электрического освещения с владельцами газовых компаний. Но не только это: сами сторонники электричества, в свою очередь, единодушно выступали против переменного тока.

Получать-то переменный ток получали, но что это такое — мало кто понимал. В газетах и журналах печатались пространные статьи, угрожавшие опасностью переменного тока: «ведь убивает не величина, а ее изменение». Известный электротехник Чиколев заявлял: «Надо все машины с переменным током заменить на машины с постоянным током».

Не менее видный специалист Лачинов публично журил Яблочкова, поскольку «постоянный ток годится вообще, а переменный может только светить». «Отчего бы господам — приверженцам свечей (дуговых свечей Яблочкова) не попытаться серьезно применить к ним постоянный ток; ведь этим и только этим они могли бы обеспечить будущность свечного освещения», — писал он.

Не удивительно, что под этим напором Яблочков в конце концов забросил свои свечи, но, кроме частичной «реабилитации» переменного тока, он успел открыть истинное «лицо» индукционных катушек. Его свечи, включенные в цепь последовательно, были чрезвычайно капризны. Как только один светильник по какой – либо причине гас, мгновенно потухали и все остальные.

Яблочков соединил последовательно вместо «ламп» первичные обмотки катушек. На вторичные он «посадил» свечи. Поведение каждой «лампы» совершенно не отражалось на работе других.

Правда, индукционные катушки конструкции Яблочкова отличались (и не в лучшую сторону) от фарадеевских — их сердечники не смыкались в кольцо. Но одно то, что катушки на переменном токе работали беспрерывно, а не периодически (при или выключении цепи), принесло русскому изобретателю мировую известность.

Шестью годами позже препаратор из МГУ Усагин развил (а вернее, обобщил) идею Яблочкова. К выходным обмоткам катушек, которые он назвал «вторичными генераторами», Усагин подсоединял разные электроустройства (а не только свечи).

Катушки Яблочкова и Усагина несколько отличались друг от друга. Если говорить современным языком, трансформатор Яблочкова повышал напряжение: во вторичной обмотке было гораздо больше витков из тонкого провода, чем в первичной.

Трансформатор Усагина разделительный: число витков в обеих обмотках было одинаковым (3000), так же как и напряжения на входе и выходе (500 в).

КАЛЕНДАРЬ ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫХ ДАТ

Индукционные катушки Яблочкова и «вторичные генераторы» Усагина стали со сказочной быстротой приобретать черты известных нам сегодня трансформаторов.

1884 год — братья Гопкинсоны замкнули сердечник.

Прежде магнитный поток шел по стальному пруту, а частично — из северного полюса в южный — по воздуху. Сопротивление воздуха в 8 тыс. раз больше, чем у железа. Получить заметное напряжение на вторичной обмотке было под силу только большим токам, проходящим по многим виткам. Если сердечник сделать кольцом или рамкой, то сопротивление снижается до минимума.

Трансформатор 1880-х гг. Brush Electric Light Corporation

1885 год — венгру Дери пришла в голову мысль включить трансформаторы параллельно. До этого все использовали последовательное соединение.

1886 год — вновь братья Гопкинсоны. Они научились рассчитывать магнитные цепи по закону Ома. Поначалу им пришлось доказать, что процессы в электрических и магнитных цепях можно описывать похожими формулами.

1889 год — швед Свинберн предложил охлаждать сердечник и обмотки трансформатора минеральным маслом, которое одновременно играет роль изоляции. Сегодня идею Свинберна развили: в большой бак опускают стальной магнитопровод с обмотками, бак закрывают крышкой и после сушки, нагрева, вакуумирования, заполнения инертным азотом и других операций заливают в него масло.

Трансформатор – конец 19-го – начала 20 века (Англия)

Трансформатор на 4000 кВА (Англия) – начало 20-го века

Токи. Вплоть до 150 тыс. а. Именно такими токами питаются печи для плавки цветных металлов. При авариях всплески тока достигают 300— 500 тыс. а. (Мощность трансформатора на больших печах достигает 180 МВт, первичное напряжение 6-35 кВ, на высокомощных печах до 110 кВ, вторичное 50-300В, а в современных печах до 1200 В.)

Потери. Часть энергии теряется в обмотках, часть — на нагревание сердечника (вихревые токи в железе и потери на гистерезис). Быстрое изменение электрических и магнитных п олей во времени ( 50 гц — 50 раз в секунду) заставляет по-разному ориентироваться молекулы или заряды в изоляции: энергия поглощается маслом, бакелитовыми цилиндрами, бумагой, картоном и т. д .

Некоторую мощность забирают насосы для прокачки трансформаторного горячего масла через радиаторы.

И все-таки в целом потери ничтожны: в одной из самых крупных конструкций трансформатора на 630 тыс. кВт «застревает» всего лишь 0,35% мощности. Мало какие устройства могут похвастать к. п . д . больше 99,65%.

Полная мощность. Самые крупные трансформаторы «прикрепляются» к самым мощным генераторам, поэтому их мощности совпадают. Сегодня есть энергоблоки на 300, 500, 800 тыс. кВт, завтра эти цифры возрастут до 1 —1,5 млн. , а то и больше.

Самый мощный трансформатор. Самый мощный трансформатор изготовлен австрийской компанией «Элин» и предназначен для ТЭЦ в штате Огайо. Eгo мощность 975 мегавольт-ампер, он должен повышать напряжение, вырабатываемое генераторами —25 тысяч вольт до 345 тысяч вольт («Наука и жизнь», 1989, № 1, с. 5).

Восемь самых больших в мире однофазных трансформаторов имеют мощность 1,5 млн. кВА. Трансформаторы принадлежат американской компании «Электрик пауэр сервис». 5 из них понижают напряжение с 765 до 345 кВ. (“Наука и техника”)

В 2007 году Холдинговой компанией “Электрозавод” (Москва) был изготовлен самый мощный из ранее выпускаемых в России трансформаторов – ТЦ-630000/330 мощностью 630 МВА на напряжение 330 кВ, весом около 400 тонн. Трансформатор нового поколения разработан для объектов Концерна “Росэнергоатом”.

Отечественный трансформатор ОРЦ-417000/750 мощностью 417 МВА на напряжение 750 кВ

Конструкция. Любой трансформатор любого назначения состоит из пяти компонентов: магнитопровода, обмоток, бака, крышки и вводов.

Самая важная деталь — магнитопровод — набирается из стальных листов, каждый из которых покрыт с обеих сторон изоляцией — слоем лака толщиной 0,005 мм.

Габариты, например, трансформаторов канадской электростанции Бушервиль (изготовленных западногерманской фирмой «Сименс») таковы: высота 10,5 м , диаметр по сечению 30 – 40 м.

Вес этих же трансформаторов — 188 т. При перевозке с них снимают радиаторы, расширители и выливают масло, и все равно железнодорожникам приходится решать сложную задачу: 135 т — не шутка! Но подобный груз уже никого не удивляет: на атомной электростанции Обрихэйм стоит трансформаторная группа мощностью 300 тыс. кВт. Главный «преобразователь» весит 208 т, регулировочный — 101 т.

Для доставки этой группы на место потребовалась 40-метровая железнодорожная платформа! Нашим энергетикам отнюдь не легче: ведь создаваемые ими конструкции — одни из самых крупных в мире.

Трансформатор весом в 388 тонн! (США)

Работа. Крупный трансформатор действует 94 дня из 100. Средняя загрузка — около 55—65% от расчетной. Это очень расточительно, но ничего не поделаешь: выйдет из строя одно устройство, его дублер довольно быстро буквально «сгорит на работе». Если, например, конструкцию перегрузить на 40%, то за две недели ее изоляция износится, как за год нормальной службы.

Среди студентов давно бытует легенда о чудаке, который на вопрос «Как работает трансформатор? » «находчиво» ответил: «Уууу. » Но только сегодня становится ясной причина этого шума.

Оказывается, виноваты не вибрация стальных пластин, плохо скрепленных между собой, не кипение масла и не упругая деформация обмоток. Причиной можно считать магнитострикцию, то есть изменение размеров материала при намагничивании. Как бороться с этим физическим явлением, пока неизвестно, поэтому бак трансформатора облицовывают звукоизолирующими щитами.

Нормы на «голоса» трансформаторов довольно жесткие: на расстоянии 5 м — не более 70 децибел (уровень громкой речи, шума автомобиля), а на расстоянии 500 м, где обычно стоят жилые дома, около 35 децибел (шаги, тихая музыка).

Даже столь краткий обзор позволяет нам сделать два важных вывода. Основное достоинство трансформатора — отсутствие движущихся частей. За счет этого достигаются высокий к. п . д ., отличная надежность, простота обслуживания. Самым главным недостатком можно считать огромный вес и габариты.

А увеличивать размеры все-таки придётся: ведь мощности трансформаторов должны вырасти в ближайшие десятилетия в несколько раз.

Трансформатор Mitsubishi Electric – 760 МВА – 345 кВ

ГИМН НЕПОДВИЖНОСТИ

Трансформаторы — самые неподвижные машины техники. «ЭТИ НАДЕЖНЫЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ КОЛОДЫ. ..» Так, подчеркивая простоту конструкции и большой вес, назвал трансформаторы француз Жанвье.

Но эта неподвижность кажущаяся: обмотки обтекаются токами, а по стальному остову движутся магнитные потоки. Впрочем, всерьез говорить о движении электронов как-то неловко. Заряжённые частицы едва ползут по проводникам, перемещаясь за час всего на каких-нибудь полметра. Между моментами входа и выхода «меченой» группы электронов проходит около года.

Почему же тогда напряжение во вторичной обмотке возникает практически одновременно с включением? Ответить нетрудно: скорость распространения электроэнергии определяется не скоростью движения электронов, а связанных с ними электромагнитных волн. Импульсы энергии развивают 100—200 тыс. км в сек.

Трансформатор «не суетится», но это ни в коем случае не говорит о его «внутреннем» тяготении к покою. Взаимодействие токов в проводниках приводит к появлению сил, стремящихся сжать обмотки по высоте, сместить их относительно друг друга, увеличить диаметр витков. Приходится сковывать обмотки бандажами, распорками, клиньями.

Распираемый внутренними силами, трансформатор напоминает скованного гиганта, стремящегося порвать цепи. В этой борьбе всегда побеждает человек. Но за укрощенными машинами нужен глаз да глаз. На каждой конструкции устанавливают около десятка электронных, релейных и газовых защит, которые следят за температурами, токами, напряжениями, давлением газа и при малейшей неисправности отключают питание, предотвращая аварию.

Мы уже знаем: главный недостаток сегодняшних трансформаторов — их гигантизм. Причина этого тоже ясна: все зависит от свойств применяемых материалов. Так, может быть, если хорошо поискать, найдутся другие идеи преобразования электричества, кроме той, которую предложил когда-то Фарадей?

К сожалению (а может, и к счастью — кто знает), пока таких идей нет, и появление их маловероятно. Пока в энергетике будет царствовать переменный ток и останется потребность в изменении его напряжения, идея Фарадея — вне конкуренции.

Раз нельзя отказаться от трансформаторов, то, быть может, удастся уменьшить их количество?

Можно «сэкономить» на трансформаторах, если усовершенствовать систему подвода тока. Современная городская электросеть напоминает кровеносную систему человека. От главного кабеля ответвляются «по цепной реакции» линии к местным потребителям. Напряжение постепенно, ступенями понижают до 380 в, и на всех уровнях приходится ставить трансформаторы.

Английские специалисты детально разработали другой, более выгодный вариант. Они предлагают питать Лондон по такой схеме: кабель на 275 тыс, в входит в центр города. Здесь ток выпрямляется, а напряжение «автоматически» понижается до 11 тыс. в, постоянный ток подаётся заводам и жилым районам, снова преобразуется в переменный и понижается по напряжению. Отпадает несколько ступеней напряжения, меньше трансформаторов, кабелей и связанных с ними аппаратов.

Частота колебаний тока у нас в стране — 50 гц. Оказывается, если перейти на 200 гц, вес трансформатора снизится вдвое! Вот, казалось бы, реальный путь к усовершенствованию конструкции. Однако с увеличением частоты тока в 4 раза одновременно во столько же раз вырастут сопротивления всех элементов энергосистемы, общие потери мощности и напряжения. Изменится режим работы линии, и ее перестройка не окупится экономией.

В Японии, например, часть энергосистемы работает на 50 гц, часть — на 60 гц. Чего проще привести систему к одному «знаменателю»? Но нет: этому препятствует не только частное владение электростанциями и высоковольтными линиями, но и дороговизна предстоящих переделок.

Трансформатор компании ABB

Размеры трансформаторов можно снизить, если заменить сегодняшние магнитные и проводниковые материалы новыми, с гораздо лучшими свойствами. Кое-что уже сделано: например, построены и испытаны трансформаторы со сверхпроводящей обмоткой.

Конечно, охлаждение усложняет конструкцию, но выигрыш налицо: плотности тока увеличиваются до 10 тыс., а против прежнего (1 а) на каждый квадратный миллиметр сечения провода. Однако лишь очень немногие энтузиасты рискуют делать ставку на низкотемпературные трансформаторы, потому что выгода на обмотке начисто нейтрализуется ограниченными возможностями стального магнитопровода.

Но и тут в последние годы наметился выход: или связывать первичную и вторичную обмотки без посредника — стали, или найти материалы, которые по магнитным свойствам лучше железа. Первый путь очень перспективен, и такие «воздушные» трансформаторы уже испытаны. Обмотки заключены в короб, сделанный из сверхпроводника — идеального «зеркала» для магнитного поля.

Короб не выпускает поле наружу и не даёт ему рассеяться в пространстве. Но мы уже говорили: магнитосопротивление воздуха очень велико. Придётся наматывать слишком много «первичных» витков и подавать в них слишком большие токи, чтобы получить заметный «вторичный».

Другой путь — новые магнетики — тоже обещает многое. Оказалось, при очень низких температурах гольмий, эрбий, диспрозий становятся магнитными, причем поля насыщения у них в несколько раз больше, чем у железа (!). Но, во-первых, эти металлы относятся к группе редкоземельных, а стало быть, редки и дороги, и, во-вторых, потери в них на гистерезис окажутся, по всей вероятности, гораздо выше, чем в стали.

Устройство и принцип работы трансформатора

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомство с электронными компонентами и в этой статье рассмотрим устройство и принцип работы трансформатора.

Трансформаторы нашли широкое применение в радио и электротехнике и применяются для передачи и распределения электрической энергии в сетях энергосистем, для питания схем радиоаппаратуры, в преобразовательных устройствах, качестве сварочных трансформаторов и т.п.

Трансформатор предназначен для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины.

В большинстве случаев трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) с расположенными на нем двумя катушками (обмотками) электрически не связанных между собой. Магнитопровод изготавливают из ферромагнитного материала, а обмотки мотают медным изолированным проводом и размещают на магнитопроводе.

Одна обмотка подключается к источнику переменного тока и называется первичной (I), с другой обмотки снимается напряжение для питания нагрузки и обмотка называется вторичной (II). Схематичное устройство простого трансформатора с двумя обмотками показано на рисунке ниже.

1. Принцип работы трансформатора.

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Если на первичную обмотку подать переменное напряжение U1, то по виткам обмотки потечет переменный ток Io, который вокруг обмотки и в магнитопроводе создаст переменное магнитное поле. Магнитное поле образует магнитный поток Фo, который проходя по магнитопроводу пересекает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС – е1 и е2. И если к выводам вторичной обмотки подключить вольтметр, то он покажет наличие выходного напряжения U2, которое будет приблизительно равно наведенной ЭДС е2.

При подключении к вторичной обмотке нагрузки, например, лампы накаливания, в первичной обмотке возникает ток I1, образующий в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф1 изменяющийся с той же частотой, что и ток I1. Под воздействием переменного магнитного потока в цепи вторичной обмотки возникает ток I2, создающий в свою очередь противодействующий согласно закону Ленца магнитный поток Ф2, стремящийся размагнитить порождающий его магнитный поток.

В результате размагничивающего действия потока Ф2 в магнитопроводе устанавливается магнитный поток Фo равный разности потоков Ф1 и Ф2 и являющийся частью потока Ф1, т.е.

Результирующий магнитный поток Фo обеспечивает передачу магнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу е2, под воздействием которой во вторичной цепи течет ток I2. Именно благодаря наличию магнитного потока Фo и существует ток I2, который будет тем больше, чем больше Фo. Но и в то же время чем больше ток I2, тем больше противодействующий поток Ф2 и, следовательно, меньше Фo.

Из сказанного следует, что при определенных значениях магнитного потока Ф1 и сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки устанавливаются соответствующие значения ЭДС е2, тока I2 и потока Ф2, обеспечивающие равновесие магнитных потоков в магнитопроводе, выражаемое формулой приведенной выше.

Таким образом, разность потоков Ф1 и Ф2 не может быть равна нулю, так как в этом случае отсутствовал бы основной поток Фo, а без него не мог бы существовать поток Ф2 и ток I2. Следовательно, магнитный поток Ф1, создаваемый первичным током I1, всегда больше магнитного потока Ф2, создаваемого вторичным током I2.

Величина магнитного потока зависит от создающего его тока и от числа витков обмотки, по которой он проходит.

Напряжение вторичной обмотки зависит от соотношения чисел витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке будет приблизительно равно напряжению, подаваемому на первичную обмотку, и такой трансформатор называют разделительным.

Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и такой трансформатор называют повышающим.

Если же вторичная обмотка содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее будет меньше, чем напряжение подаваемое на первичную обмотку, и такой трансформатор называют понижающим.

Следовательно. Путем подбора числа витков обмоток, при заданном входном напряжении U1 получают желаемое выходное напряжение U2. Для этого пользуются специальными методиками по расчету параметров трансформаторов, с помощью которых производится расчет обмоток, выбирается сечение проводов, определяются числа витков, а также толщина и тип магнитопровода.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то в магнитопроводе образуется магнитный поток постоянный во времени, по величине и направлению. В этом случае в первичной и вторичной обмотках не будет индуцироваться переменное напряжение, а следовательно, не будет передаваться электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Однако если в первичной обмотке трансформатора будет течь пульсирующий ток, то во вторичной обмотке будет индуцироваться переменное напряжение частота которого будет равна частоте пульсации тока в первичной обмотке.

2. Устройство трансформатора.

2.1. Магнитопровод. Магнитные материалы.

Назначение магнитопровода заключается в создании для магнитного потока замкнутого пути, обладающего минимальным магнитным сопротивлением. Поэтому магнитопроводы для трансформаторов изготавливают из материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях. Материалы должны иметь малые потери на вихревые токи, чтобы не перегревать магнитопровод при достаточно больших значениях магнитной индукции, быть достаточно дешевыми и не требовать сложной механической и термической обработки.

Магнитные материалы, используемые для изготовления магнитопроводов, выпускаются в виде отдельных листов, либо в виде длинных лент определенной толщины и ширины и называются электротехническими сталями.
Листовые стали (ГОСТ 802-58) изготавливаются методом горячей и холодной прокатки, ленточные текстурованные стали (ГОСТ 9925-61) только методом холодной прокатки.

Также применяют железноникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью, например, пермаллой, перминдюр и др. (ГОСТ 10160-62), и низкочастотные магнитомягкие ферриты.

Для изготовления разнообразных относительно недорогих трансформаторов широко применяются электротехнические стали, имеющие небольшую стоимость и позволяющие трансформатору работать как при постоянном подмагничивании магнитопровода, так и без него. Наибольшее применение нашли холоднокатаные стали, имеющие лучшие характеристики по сравнению со сталями горячей прокатки.

Сплавы с высокой магнитной проницаемостью применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, предназначенных для работы при повышенных и высоких частотах 50 – 100 кГц.

Недостатком таких сплавов является их высокая стоимость. Так, например, стоимость пермаллоя в 10 – 20 раз выше стоимости электротехнической стали, а пермендюра – в 150 раз. Однако в ряде случаев их применение позволяет существенно снизить массу, объем и даже общую стоимость трансформатора.

Другим их недостатком является сильное влияние на магнитную проницаемость постоянного подмагничивания, переменных магнитных полей, а также низкая стойкость к механическим воздействиям – удар, давление и т.п.

Из магнитомягких низкочастотных ферритов с высокой начальной проницаемостью изготавливают прессованные магнитопроводы, которые применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, работающих на высоких частотах от 50 – 100 кГц. Достоинством ферритов является невысокая стоимость, а недостатком является низкая индукция насыщения (0,4 – 0,5 Т) и сильная температурная и амплитудная нестабильность магнитной проницаемости. Поэтому их применяют лишь при слабых полях.

Выбор магнитных материалов производится исходя из электромагнитных характеристик с учетом условий работы и назначения трансформатора.

2.2. Типы магнитопроводов.

Магнитопроводы трансформаторов разделяются на шихтованные (штампованные) и ленточные (витые), изготавливаемые из листовых материалов и прессованные из ферритов.

Шихтованные магнитопроводы набираются из плоских штампованных пластин соответствующей формы. Причем пластины могут быть изготовлены практически из любых, даже очень хрупких материалов, что является достоинством этих магнитопроводов.

Ленточные магнитопроводы изготавливаются из тонкой ленты, намотанной в виде спирали, витки которой прочно соединены между собой. Достоинством ленточных магнитопроводов является полное использование свойств магнитных материалов, что позволяет уменьшить массу, размеры и стоимость трансформатора.

В зависимости от типа магнитопровода трансформаторы подразделяются на стрежневые, броневые и тороидальные. При этом каждый из этих типов может быть и стрежневым и ленточным.

В магнитопроводах стержневого типа обмотки располагается на двух стержнях (стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки). Это усложняет конструкцию трансформатора, но уменьшает толщину намотки, что способствует снижению индуктивности рассеяния, расхода проволоки и увеличивает поверхность охлаждения.

Стержневые магнитопроводы используют в выходных трансформаторах с малым уровнем помех, так как они малочувствительны к воздействию внешних магнитных полей низкой частоты. Это объясняется тем, что под влиянием внешнего магнитного поля в обеих катушках индуцируются напряжения, противоположные по фазе, которые при равенстве витков обмоток компенсируют друг друга. Как правило, стержневыми выполняются трансформаторы большой и средней мощности.

В магнитопроводе броневого типа обмотка располагается на центральном стержне. Это упрощает конструкцию трансформатора, позволяет получить более полное использование окна обмоткой, а также создает некоторую механическую защиту обмотки. Поэтому такие магнитопроводы получили наибольшее применение.

Некоторым недостатком броневых магнитопроводов является их повышенная чувствительность к воздействию магнитных полей низкой частоты, что делает их малопригодными к использованию в качестве выходных трансформаторов с малым уровнем помех. Чаще всего броневыми выполняются трансформаторы средней мощности и микротрансформаторы.

Тороидальные.

Тороидальные или кольцевые трансформаторы позволяют полнее использовать магнитные свойства материала, имеют малые потоки рассеивания и создают очень слабое внешнее магнитное поле, что особенно важно в высокочастотных и импульсных трансформаторах. Но из-за сложности изготовления обмоток не получили широкого применения. Чаще всего их делают из феррита.

Для уменьшения потерь на вихревые токи шихтованные магнитопроводы набираются из штампованных пластин толщиной 0,35 – 0,5 мм, которые с одной стороны покрывают слоем лака толщиной 0,01 мм или оксидной пленкой.

Лента для ленточных магнитопроводов имеет толщину от нескольких сотых до 0,35 мм и также покрывается электроизолирующей и одновременно склеивающейся суспензией или оксидной пленкой. И чем тоньше слой изоляции, тем плотнее происходит заполнение сечения магнитопровода магнитным материалом, тем меньше габаритные размеры трансформатора.

За последнее время наряду с рассмотренными «традиционными» типами магнитопроводов находят применение новые формы, к числу которых следует отнести магнитопроводы «кабельного» типа, «обращенный тор», катушечный и др.

На этом пока закончим. Продолжим во второй части.
Удачи!

1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г.
2. В. Н. Ванин – «Трансформаторы тока», Издательство «Энергия» Москва 1966 Ленинград.
3. И. И. Белопольский – «Расчет трансформаторов и дросселей малой моности», М-Л, Госэнергоиздат, 1963 г.
4. Г. Н. Петров – «Трансформаторы. Том 1. Основы теории», Государственное Энергетическое Издательство, Москва 1934 Ленинград.
5. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: