Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Схема подключения понижающего трансформатора 220 12: Схема подключения трансформатора, как правильно подсоединить трансформатор к цепи.

Содержание

Схема подключения трансформатора, как правильно подсоединить трансформатор к цепи.

Применение силовых понижающих (реже повышающих) трансформаторов имеет большое распространение. Они являются достаточно простым и недорогим решением для функции преобразования электрической энергии, а именно напряжения и тока. Для тех, кто не особо знаком с электротехникой уточню — трансформаторы представляют собой электрическую машину, состоящую из магнитопровода определенной формы, на котором содержаться намотки изолированного провода (медного чаще всего). В зависимости от количества витков на трансформаторе и его сечения зависит напряжение и ток, который преобразуется.

Самый простой вариант трансформатора содержит на себе две обмотки. Входная обмотка называется первичной, а выходная — вторичной. Изначально каждый трансформатор рассчитывается на свою мощность, напряжение, ток, частоту. Чаще всего можно встретить обычный понижающий трансформатор, у которого входная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт, а вторичная на то напряжение, которое используется тем или иным устройством (наиболее ходовыми являются 3, 5, 9, 12, 24 вольта). От количества витков зависит напряжение, а от диаметра провода обмотки — сила тока.

Схема подключения трансформатора достаточно проста. На вход подается питание (переменное напряжение). Если это обычный понижающий транс, рассчитанный на стандартное сетевое напряжение, то подключаем 220 вольт. Полярность тут не имеет значения. Обычно на самом электротехническом устройстве пишется, где у него, какая обмотка, на сколько вольт она рассчитана. Входные провода (или выводы, клеммы) как правило делаются хорошо изолированными, расположенные отдельно от выходных. В принципе легко понять, какие выводы соответствуют входу.

Если вам попался силовой трансформатор, у которого нет четкого указания, надписи, где у него входные клеммы, выводы, провода, а вы точно знаете, что он на 220 вольт, то можно первичную обмотку просто вызвонить тестером, мультиметром. Итак, сначала зрительно определяем, какие выводы наиболее похожи на вход. Далее начинаем измерять сопротивление обмоток. Так как первичная обмотка рассчитана на большее напряжение (220 вольт), значит она будет иметь наибольшее сопротивление относительно всех остальных. Для примера, у большинства понижающих трансформаторов размерами примерно с кулак взрослого человека сопротивление входной, первичной обмотки будет лежать в пределах 10-1000 ом. Чем больше трансформатор, тем меньше сопротивление на его входной обмотки.

Вторичная обмотка силового понижающего трансформатора в простом варианте имеет два вывода (провода, клеммы). Она наматывается проводом большего диаметра, в сравнении с первичной обмоткой. На ее выводах будет пониженное переменное напряжение (когда на вход подадим питание). Для большинства устройств нужно постоянное низковольтное напряжение, а поскольку со вторичной обмотки выходит переменное напряжение, то ее в большинстве случаев подключают к диодному, выпрямительному мосту, который и преобразует переменное напряжение в постоянное.

Для некоторых электротехнических устройств нужно несколько различных низковольтных напряжений. В этом случае ставятся силовые понижающие трансформаторы, у которых имеется одна входная обмотка (первичная), рассчитанная на 220 или 380 вольт, и несколько выходных (вторичные). Либо может быть вторичная обмотка со средней точкой. То есть, у выходной обмотки электрической машины (транса) выходит 3 провода (один провод общий для двух одинаковых обмоток, ну и по проводу, идущие от других концов этих обмоток). У таких понижающих трансформаторов относительно общего провода будет два одинаковых низковольтных напряжения, а общее напряжение будет равно сумме этих двух напряжений.

В промышленности широко используются также напряжения величиной в 380 вольт. Следовательно, те трансформаторы, что там используются могут быть рассчитаны как на входное переменное напряжение 220 вольт, так и на 380 вольт. Если на таких трансах есть надпись (входного и выходного напряжения), значит хорошо. Если же непонятно, на какое входное напряжение рассчитан трансформатор, то — если на транс, рассчитанный на 380 вольт подать 220 вольт, на выходе мы всего лишь получим меньшее напряжение, чем он изначально должен выдавать, если же наоборот, транс рассчитан на 220 вольт, а мы на него подадим 380 вольт, то он быстро начнет греться и в скором времени просто выйдет из строя.

P.S. Трансформаторы рассчитаны на работу именно с переменным током, от постоянного они будут просто греться, не выдавая на выходе никакого напряжения. Также стоит учесть, что в большинстве случаев (когда обмотки между собой не связаны, к примеру две первичные, которые подключаются последовательно) полярность подключения к выводам трансформатора не имеет значения. Главное, чтобы вы были уверены в том, что само устройство рассчитано на то напряжение, которое вы на него собираетесь подавать и получать. Ну, и не забываем — мощность имеет значение! Подбирайте именно такой трансформатор, который без перегрузки может обеспечить ваше устройство нужным напряжением и током.

суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Для того чтобы понизить напряжение промышленной сети, используются трансформаторы 220 на 12 вольт. Такое значение амплитуды необходимо для питания различной техники, в том числе и осветительных приборов. Понижающий трансформатор может располагаться непосредственно в блоке питания или быть выполнен как отдельное устройство. Этот радиоэлектронный элемент можно приобрести в специализированных магазинах, но при желании несложно изготовить и своими руками.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:

  1. Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
  2. Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
  3. Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
  4. Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
  5. Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:

  • U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
  • N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
  • I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

  1. Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
  2. КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
  3. Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
  4. Количество обмоток.
  5. Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Самостоятельное изготовление

Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.

Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.

Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».

На следующем этапе стоит изготовить каркас. Можно использовать различные материалы, например, стеклотекстолит. Для его расчёта можно воспользоваться программой Power Trans. При этом стоит отметить, что хотя это приложение умеет рассчитывать также и количество витков, для этих целей лучше её не использовать, из-за не совсем корректных результатов.

В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.

Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки. Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток).

На последнем этапе готовится провод. Так как будет необходимо намотать трансформатор 220 В 12 В 10а, то есть понижающий, вторичная катушка будет выполняться толстым проводом, а первичная тонким.

Расчёт конструкции

Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.

Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1)½ = 150 = 12.2 см2. Теперь можно найти и необходимое количество витков в первичной обмотке для получения одного вольта: W =50/ S = 4.1. То есть для напряжения 220 вольт потребуется намотать 917 витков, а для вторичной — 48 витков.

Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I)½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d 2. Она соответственно составит — 0,3 мм2 и 5 мм2.

Если вдруг провод такого сечения трудно достать, то можно использовать несколько проводников соединённых друг с другом параллельно. При этом их суммарная площадь сечения должна быть немного больше расчётной.

Техника намотки

Для намотки изделия сделанный каркас необходимо зажать на оси и отцентровать. Проволку предварительно лучше намотать на какой-либо цилиндрический предмет. Например, катушку ниток или отрезок трубы. Напротив зажатого каркаса ставится катушка с проволокой. Проволока заводится на основание и выполняется несколько оборотов вокруг него. Затем начинают вращать корпус каркаса. При этом следует внимательно следить, чтобы каждый виток ложился рядом с другим, а не пересекал его. После каждого слоя наносится два витка изоляции.

Как только первична обмотка будет намотана, проволоку необходимо вывести в сторону для формирования вывода. Остаток проволоки отрезается. Перед нанесением вторичной обмотки прокладывается несколько слоёв изоляции и повторяется весь процесс, но уже с проводом более толстого сечения. По окончании работ свободные концы катушек распаиваются к клеммам. С помощью тестера катушки проверяются на разрыв.

Существуют некоторые нюансы при намотке которые желательно знать. Во время намотки может случайно порваться провод. В этом случае понадобится зачистить оборванные концы, скрутить их и спаять. Место пайки тщательно заизолировать, например, подложив два слоя изоляционной бумаги. При намотке для увеличения электрической прочности изделия рекомендуется выполнять пропитку каждого слоя. Это предотвращает вибрацию провода. В качестве пропитки используются лаки на эпоксидной основе или акриле.

Теперь останется только подключить трансформатор с 220 на 12 к источнику питания. Соединение с ним происходит по параллельной схеме. С помощью мультиметра можно проконтролировать выходное напряжение. Для этого он переключается в режим измерения переменного сигнала.

Если в дальнейшем необходимо получить постоянный сигнал, то к вторичной обмотке трансформатора подключается диодный мост (выпрямитель) с электролитическим конденсатором (сглаживающий фильтр). Но при этом следует учесть, что для тока 10 ампер понадобится соответственный и выпрямительный блок, способный выдержать такую силу тока с запасом порядка 15%.

Таким образом, самостоятельно изготовить понижающий трансформатор сможет даже начинающий радиолюбитель. Главное при этом выполнить правильный расчёт. А изготовленное изделие наверняка найдёт своё применение.

Трансформаторы повышающие и понижающие 220-110

Есть много разных типов электрических преобразователей тока. В бытовых условиях часто используются высоковольтные и низковольтные понижающие трансформаторы напряжения.

Блок: 1/6 | Кол-во символов: 181
Источник: https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110.html

Понижающие трансформаторы и их принцип работы

Чтобы понизить напряжение поступающего тока используют понижающие автотрансформаторы, а, чтобы повысить – повышающие. Это абсолютно безопасные бытовые устройства, которые нужны, если у вас на производстве или дома высокое напряжение в основной сети. А также, чтобы сохранить работу домашних электроприборов. Если же у вас в сети 385 вольт, а домашняя автоматика работает на 220, то вам нужен однофазовый или трёхфазовый понижающий трансформатор. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про импульсный трансформатор.

Трехфазовые и двухфазовые устройства выполняют такие функции:

  1. Электрическую изоляцию. Это является обязательным условием, если у вас повышенный уровень опасности и поражения током.
  2. Распределение тока между потребителями.
  3. Могут использоваться для измерения ампер т вольт.

Обязательно нужно помнить, что для трехфазной сети нужно подбирать двух фазный преобразователь, а для двухфазной – однофазный.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 968
Источник: https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110.html

Нужно понизить или повысить напряжение? Нет проблем — магазин 220-110.рф вам поможет!

Для электрических приборов, которые работают от сетей переменного тока, главным преобразователем величины напряжения является трансформатор. Он представляет собой в общем случае две обмотки, через которые протекает равная по величине электрическая мощность, измеряемая в произведении напряжения на силу тока (S=UI) — измеряется в  ВольтАмпер (ВА). При понижении напряжения на выходе трансформатора сила тока пропорционально возрастает, при повышении напряжения — она убывает во столько же раз. Один и тот же трансформатор может как повышать, так и понижать напряжение в зависимости от того с какой стороны будет идти его питание. Таким образом, например, трансформаторы 220/110 В могут понижать или повышать номинальное напряжение входа и выхода в 2 раза, при этом в 2 раза обратно пропорционально изменяется сила тока, главный же критерий выбора модели трансформатора — мощность остается неизменной.

Потому их применяют как для подключения импортной техники в наши электросети, так и, наоборот, нашей в зарубежную сеть. Итак, при выборе типа трансформатора нужно знать величину напряжения питающей сети и подключаемого оборудования, а также его мощность. С учетом умножения на коэффициент запаса мощности (15—20%) выбирается номинальная трансформаторная мощность.

Классический трансформатор представляет собой две обмотки с разным сечением провода и разным числом витков, намотанные на сборный сердечник из пластин трансформаторной стали. При прохождении переменного напряжения через одну из обмоток, во второй в силу закона электромагнитной индукции возникает напряжение эквивалентное разнице числа витков. Для уменьшения габаритных размеров и удешевления финансовых затрат широко применяют в быту и производстве автотрансформаторы, которые имеют двойную  связь первичной и вторичной обмоток — электрическую и магнитную. Это, по сути, одна и та же обмотка на общем стержне, которая имеет дополнительный выход для подключения потребителя изнутри себя с заземлением на общую нейтраль (нулевой проводник). Для автотрансформаторов 220/110 В подключение питаемого оборудования идет точно из середины первичной обмотки, обеспечивая понижение напряжения в 2 раза.

Для повышения безопасности и сохранности электрической техники, а также для защиты жизни и здоровья людей при колебаниях напряжения и повреждениях в сети питания применяют полную гальваническую развязку. Она делается исключительно при помощи разделительных трансформаторов, которые полностью отделены от внешней сети не только по электрической связи, но еще имеют разделение по заземлению обмоток. Никакой всплеск напряжения в сети не приведет к пробою изоляции и выходу из строя оборудования или электротравме, если вы купите в Москве в нашем магазине трансформатор с полностью разделенными обмотками.

Лучшие и недорогие модели трансформаторов есть у нас, гарантируем их качество и надежную работу.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 2979
Источник: http://www.220-110.xn--p1ai/

Трансформатор тока ТОГ-110 кВ

Трансформатор 220 24 ватт может использоваться в сети 445 вольт (иногда 385). То есть коэффициент трансформации понижающего трансформатора не изменяется от условий использования. Но нужно помнить, что нельзя применять устройство в цепи с высокими максимальными показаниями, нежели указано в паспорте.

Понижающие силовые трансформаторы обычно состоят из двух или более катушек из изолированного провода. Они намотаны вокруг сердечника, который сделан из железа. Когда напряжение подается на первичную обмотку, то происходит намагничивание железного сердечника. А он в свою очередь индуцирует напряжение в другой катушке.

Этот показатель можно рассчитать у абсолютно всех трансформаторов. Но расчеты не всегда бывают правильными, поэтому всегда читайте характеристики, которые дает производитель.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 826
Источник: https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110.html

Зачем трансформатор, если проще установить лампы на 220 вольт?

Возможно, что и проще, но мы всегда рекомендуем по возможности устанавливать светодиодные лампы на 12 вольт в паре с 12-и вольтовым трансформатором постоянного тока. Первичные затраты у Вас не увеличатся, так как лампы на 12 вольт стоят дешевле своих 220-и вольтовых аналогов, и эта разница покрывает цену трансформатора. Но при этом Вы получаете существенный плюс — надёжность. Светодиодные лампы работают долго, но срок службы 12-и вольтовых светодиодных ламп, как правило, ещё больше, т.к. они дополнительно защищены (от электронных шумов и бросков напряжения в электросети) внешним мощным понижающим трансформатором.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 682
Источник: https://www.TauRay.ru/category_transformators.html

Технические характеристики

Если вы планируете купить этот трансформатор, тогда вам следует изучить его технические характеристики:

  1. ОСМ. Они нужны для контроля систем сигнализации освещения. Монтировать их можно только в защищенных ящиках. Обязательно нужно учесть, что к ним не должна попадать пыль и влага. Эти трансформаторы нужно установить на din-рейку.
  2. ТСЗИ. Это понижающие трехфазовые трансформаторы. Вмонтированы они в защитном кожухе. Он защищает прибор от внешних агрессивных факторов.
  3. ОСО и ОСОВ. Это приборы сухого класса. Используют их при напряжении сети до 380 кВт.
  4. ТТП, ЯТП, ТС-180-2 ГОСТ 14254 отличается от всего небольшого напряжения, которое образуется на вторичной обмотке. Их используют в бытовых целях. Он очень удобный тем, что его можно установить своими руками.

Это характеристики этого трансформатора. Если их изучить детально, тогда можно понять, что устройство работает качественно. При необходимости можете прочесть про силовой трансформатор.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 972
Источник: https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110.html

Где купить понижающий трансформатор 220 — вольт?

В нашем интернет-магазине Вы можете выбрать и купить понижающий трансформатор 220 — вольт. Мы осуществляем доставку по России и СНГ.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 182
Источник: https://www. TauRay.ru/category_transformators.html

Виды трансформаторов

На данный момент можно встретить огромное количество понижающих трансформаторов. К основным видам можно отнести:

  1. Сухие
  2. Масляные

Сухие модели применяют в повседневном использовании для распределения поступающей энергии на клеммы галогеновых ламп. Их преимуществом является то, что они невелики в размерах и обладают высоким классом защиты. Такие трансформаторы часто используют на химических заводах или нефтеперерабатывающих производствах. Схема их работы нечем не отличается от стандартной.

Еще их применяют для бытовых и производственных цепей, для контроля работы галогенных ламп и других приборов.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 623
Источник: https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110.html

Обзор цен

Купить ящик с понижающим трансформатором и прибор на 220, 12, 180 можно найти в специализированном магазине. При необходимости вы также можете обратиться на завод к производителю и найти этот товар у него. Ниже мы представили информацию, которая представлена на фото:

Это основные цены, которые представлены на трансформаторы. Если вы желаете получить импортные модели, тогда их стоимость будет значительно выше.

Как видите, на видео представлена основная информация о понижающих трансформаторах. Надеемся, что эта информация будет полезной.

намотка тороидального трансформатора.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 608
Источник: https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110.html

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 8693
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

  1. https://fasaddomstroy.ru/otdelka-doma-dizajn/ponijaushie-transformatory-220-12-220-36-220-110. html: использовано 6 блоков из 6, кол-во символов 4178 (48%)
  2. https://www.TauRay.ru/category_transformators.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 1536 (18%)
  3. http://www.220-110.xn--p1ai/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 2979 (34%)

Точечные светильники на 12В. Подключение и установка

Точечные светильники различают по нескольким основным параметрам. Первый из них – конструкция точечного светильника, которая определяет способ его установки (накладные и встраиваемые). Второй по степени важности параметр точечных светильников — рабочее напряжение. Для большинства бытовых помещений достаточно подключить точечный светильник к питающей сети с напряжение по переменному току в 220В. Однако для мест с повышенной влажностью (ванных комнатах, подвалах) и детских комнатах лучше снизить уровень напряжения до безопасных 12В. Лампы для точечных светильников с номинальным напряжением 12В чаще всего используются в сетях переменного тока, поэтому строго соблюдать полярность при подключении такого светильника к сети не требуется.

Лампы для точечных светильников на 12В и 220В могут и не отличаться конструктивно или по типу цоколя, поэтому стоит внимательно читать характеристики ламп на упаковке или на самой лампе.

Снижение напряжения при сохранении яркости свечения лампы достигается увеличением номинального рабочего тока лампы. Типовая схема подключения точечного светильника на 12В приведена на рисунке 1. Здесь, по сравнению со схемой подключения светильника на 220В, появляется понижающий трансформатор. При этом для снижения потерь (потери в проводах пропорциональны квадрату силы тока в цепи) трансформатор необходимо устанавливать в непосредственной близости от светильника. Кроме того, при подключении нескольких точечных светильников к одному понижающему трансформатору необходимо, чтобы длины всех проводников были одинаковы для сохранения равномерности свечения светильников.

Схемы подключения точечных светильников

Рисунок 1

Теперь перейдем к практическим шагам по установке и подключению точечного светильника на 12В. Всю работу разобьем на несколько этапов, а подробный фото отчет будет приведен ниже.

Споты. Установка и подключение накладных спотов.

1. Подготавливаем точечный светильник и понижающий трансформатор. В качестве точечного светильника используем светильник фирмы SLV, установочный комплект которого уже имеет все необходимые компоненты: понижающий трансформатор, корпус светильника, галогенную лампу и соединительные элементы.
2. Установку светильника будет выполнять на подвесной потолок, поэтому для начала необходимо сделать отверстие в потолке в соответствии с размерами корпуса точечного светильника (в нашем случае диаметр составляет 71мм).
3. Переходим к подключению точечного светильника. Отключаем автоматический выключатель в электрическом щитке. К подготовленному отверстию подводим питающий кабель, идущий от выключателя (см. рисунок 1) с напряжением на концах 220В. Снимаем изоляцию с концов жил кабеля.
4. В соответствии со схемой в первую очередь необходимо подключить понижающий трансформатор. Для этого снимаем защитные панели, под которыми находятся клеммные зажимы для подключения. В соответствии со схемой подключения, расположенной на корпусе трансформатора, подключаем к одному клеммному зажиму провода, идущие от выключателя (фазный и нулевой проводники). После этого подключаем провода от разъёма светильника (входят в комплект со светильником). Подключив все необходимые проводники, устанавливаем обратно защитные панели на корпус трансформатора. Для применяемого трансформатора в качестве нагрузки можно использовать два светильника, поэтому число выходных клемм трансформатора равно четырем.
5. Трансформатор размещаем внутри потолка.
6. Переходим к установке корпуса точечного светильника. Фиксация корпуса осуществляется пружинными креплениями в отверстии на потолке. Стоит следить, чтобы под крепление не попали провода, идущие от трансформатора.
7. Подключаем к имеющемуся фиксатору галогеновую лампу с цоколем Gu5.3. Для установки лампы в корпусе светильника снимаем фиксатор и размещаем лампу в корпусе светильника. Фиксатор устанавливаем на место.
8. Подключение и установка точечного светильника завершены. Можно включать автоматический выключатель и проверить работоспособность светильника.

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

Трансформатор для галогенных ламп | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Речь в сегодняшней статье пойдет о расчете и выборе понижающего трансформатора для галогенных ламп, а также о схемах его подключения.

Галогенные лампы нашли широкое применение для освещения разного вида помещений. Они обладают идеальной цветопередачей и имеют постоянную яркость на протяжении всего периода работы. Срок службы таких ламп в 3-4 раза дольше (до 2-4 тыс. часов), чем у ламп накаливания.

Всего существует два типа галогенных ламп:

  • на переменное напряжение 220 (В)
  • на переменное напряжение 6, 12 и 24 (В)

Первый тип ламп включаются в сеть 220 (В) напрямую (непосредственно) без применения каких-либо понижающих трансформаторов.

Вот фотография галогенной лампы JCDR на 220 (В) мощностью 35 (Вт) с цоколем GU5.3 (значение 5.3 — это расстояние между выводами в миллиметрах).

Вот еще пример «галогенки» ЭРА на 220 (В) мощностью 35 (Вт) с цоколем GY6.35.

Для подключения второго типа ламп необходим понижающий трансформатор 220/6 (В), 220/12 (В) и 220/24 (В) соответственно.

В данной статье мы более подробно остановимся именно на этих типах галогенных ламп.

Напомню Вам, что применение ламп на 6, 12 или 24 (В) обеспечивает дополнительную электробезопасность. Почитайте статью про требования к светильникам и розеткам, установленных в ванной комнате или в помещении парилки.

 

Электромагнитный или электронный трансформатор? Что выбрать?

На сегодняшний день понижающие трансформаторы делятся на 2 типа:

  • электромагнитные (тороидальные)
  • электронные (импульсные)

Электромагнитные трансформаторы для галогенных ламп достаточно надежны и не очень дорогие по стоимости.

Их принцип работы основан на электромагнитной связи первичной и вторичной обмоток (катушек).

Также они имеют весомые недостатки — это значительный вес (массу) и габаритные размеры, поэтому их применение несколько ограничено. Посмотрите сами. Электромагнитный трансформатор 220/12 (В) HBL-250 имеет вес около 3,2 (кг).

Хочу сказать еще о двух их недостатках — это нагрев во время работы и чувствительность к скачкам напряжения, что отрицательно сказывается на сроке службы галогенных ламп.

Вес и габаритные размеры электронных трансформаторов в несколько раз меньше, чем у электромагнитных. Они имеют стабилизированное напряжение на выходе и особо не нагреваются во время работы (по сравнению с электромагнитными).

Некоторые типы электронных трансформаторов обладают встроенной защитой от короткого замыкания, перегрева, плавным пуском, что значительно увеличивает срок службы галогенных ламп, поэтому они и  нашли более широкое применение, особенно для светильников и люстр для натяжных и подвесных потолков, корпусной мебели и т.п.

Электронные трансформаторы имеют совершенно другой принцип работы, основанный на преобразовании электрической энергии за счет электронных устройств и полупроводниковых приборов.

Электронный трансформатор запрещено включать без нагрузки в связи с особенностями его внутренней схемы. Вы наверное замечали, что на корпусах некоторых моделей указаны два значения мощности: минимальная и максимальная. Например, 40-105 (Вт). Так вот общая мощность ламп, питающихся от этого трансформатора, должна быть не меньше 40 (Вт).

 

Как рассчитать мощность трансформатора для галогенных ламп?

Итак, Вы определились с типом понижающего трансформатора. Теперь нужно выбрать его мощность. В продаже имеются трансформаторы с разными значениями мощностей. Покупать трансформатор с завышенной мощностью совсем не целесообразно, или наоборот, можно купить с недостаточной мощностью, что вызовет его перегруз и выход из строя.

Рассмотрим на реальном примере.

Предположим, что на кухне необходимо установить 6 галогенных точечных светильников напряжением 12 (В) мощностью 35 (Вт). Общая мощность всех ламп составит 210 (Вт). Введем коэффициент запаса (надежности), увеличив значение 210 (Вт) на 10-15%. Получаем мощность, равную 231 (Вт). Таким образом, нам нужно приобрести понижающий трансформатор 220/12 (В) мощностью не ниже 231 (Вт). Приходим в магазин, смотрим ближайшее большее значение и покупаем трансформатор на 250 (Вт).

Вот стандартный ряд номинальных мощностей: 50, 60, 70, 105, 150, 200, 250, 300, 400 (Вт).

Схема подключения галогенных ламп. Вариант 1

Вот схема подключения галогенных ламп для нашего варианта:

Схема подключения трансформатора на стороне 220 (В) осуществляется через одноклавишный выключатель. Отходящие от распределительной коробки оранжевый и синий проводники (читайте о цветовой маркировке проводов) подключаются на первичные клеммы  трансформатора L и N «Input» («Вход»).

На стороне 12 (В) все галогенные лампы подключаются на вторичные клеммы трансформатора «Output» («Выход») отдельными медными проводами (кабелями) сечением не менее 1,5 кв. мм и только параллельно. Сечение и длина питающих проводов должны быть одинаковыми, иначе яркость свечения «галогенок» будет отличаться друг от друга.

Если клеммных зажимов на трансформаторе не достаточно для подключения 6 ламп, то можно применить специальные соединительные клеммы.

Длина проводов (кабелей) между трансформатором и галогенными лампами должна быть в пределах от 1,5 до 3 (м). Почему? Если это расстояние увеличить, то в линии возникнут большие потери (провод начнет греться), т.к. при одной и той же мощности лампы и разных питающих напряжениях (220 и 12 В) ток в проводах будет отличаться в десятки раз, соответственно, уменьшится яркость ламп.

Если по каким-то причинам длина от трансформатора до лампы превышает 3 метров, то необходимо увеличивать сечение питающего провода (кабеля).

 

Подключение галогенных светильников. Вариант 2

Можно сделать немного по-другому. Разобьем 6 светильников на 2 группы, т. е. в первой группе — 3 штуки, и во второй группе — 3 штуки.

Для каждой группы установим свой понижающий трансформатор 220/12 (В). Такое решение будет целесообразно, т.к. при выходе из строя одного из понижающего трансформаторов, вторая группа светильников будут продолжать работать, а покупка нового трансформатора обойдется несколько дешевле, нежели покупать один общий трансформатор, как в первом примере — ведь с ростом мощности пропорционально ей увеличивается и цена на товар.

Общая мощность каждой группы составит 105 (Вт). Аналогично, введем коэффициент запаса (надежности), увеличив значение 105 (Вт) на 10-15%. Получаем мощность, равную 115,5 (Вт).

Таким образом, нам нужно приобрести два понижающих трансформатора 220/12 (В) мощностью не ниже 115,5 (Вт). Приходим в магазин, смотрим ближайшее большее значение и покупаем трансформатор на 150 (Вт).

Вот схема для варианта 2.

Рекомендую Вам каждый понижающий трансформатор запитывать отдельными проводами (кабелями) и соединять их в распределительной коробке (читайте о всех разрешенных способах соединения проводов). Этим советом некоторые пренебрегают и соединяют провода прямо под потолком. Так делать не нужно, т.к. все места соединений проводов должны иметь постоянный и беспрепятственный доступ для обслуживания и ремонта (ПУЭ, п.2.1.23).

Если Вы хотите управлять каждой группой ламп отдельно, то используйте для этого двухклавишный выключатель.

Внимание!!! Применять диммер совместно с электронными (импульсными) понижающими трансформаторами не рекомендуется, т.к. он нарушает правильную работу электронного преобразователя, что в итоге скажется на уменьшении срока службы галогенных ламп. 

 

Рекомендации по месту установки понижающего трансформатора

В конце статьи я хочу дать Вам несколько рекомендаций по установке трансформаторов для галогенных ламп.

Я уже говорил в начале статье, что понижающие трансформаторы для галогенных ламп во время работы могут достаточно сильно нагреваться, поэтому их необходимо устанавливать на негорючей поверхности.

Расстояние от трансформатора до «галогенки» должно составлять не менее 20 (см).

Для лучшей вентиляции трансформатор рекомендуется устанавливать в закрытой полости (нише) объемом не меньше 12 литров, иначе необходимо уменьшить его нагрузку.

P.S. На этом все. Спасибо за внимание. Если у Вас имеются вопросы по материалу данной статьи, то задавайте их в комментариях. 

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Как подключить понижающий трансформатор | by Abbott Technologies

Как подключить понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — это трансформатор, в котором первичное напряжение выше вторичного. Он в основном предназначен для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную.

Понижающий трансформатор преобразует маломощную мощность с высоким напряжением в низковольтную и сильноточную мощность, отсюда и название «понижающий». Провода разного калибра используются в первичной и вторичной обмотках трансформаторов из-за разной силы тока.Перед подключением понижающего трансформатора необходимо иметь несколько элементов оборудования, которые облегчат подключение. Понижающие трансформаторы используются для преобразования электричества 220 вольт, обычно используемого в большинстве частей мира, в 110 вольт, необходимых для многих электронных устройств, что делает его наиболее широко используемым трансформатором.

Ниже приведены этапы подключения понижающих трансформаторов;

Шаг 1- Распознайте схему, а также мощность трансформатора, который необходимо закрепить, и снимите крышку в клеммной коробке, если трансформатор является высокоамперным.Кроме того, отключите электропитание цепи и убедитесь, что обе стороны ее защиты отключены.

Шаг 2- Определите, за какой оконечной нагрузкой следует понижающий трансформатор. Прекращения, включают; h2, h3, h4 и h5, что означает сторону высокого напряжения трансформатора, и X1, X2, X3 и X4, что означает сторону низкого напряжения трансформатора. Несмотря на то, что схема соединения трансформатора различается в зависимости от производителя и входного напряжения, оконечная нагрузка всегда верна, независимо от типоразмера трансформатора.

Шаг 3- Сначала заделайте входные силовые провода и обрежьте их в зависимости от наконечника, а также количества проводов, прорезанных в области обжима.

Шаг 4- Снимите внешнее изолирующее покрытие, чтобы ток мог проходить по проводу. Затем вставьте наконечник провода поверх непокрытого медного провода, а затем прочно прижмите соединительный элемент к проводу.

Шаг 5- Подключите высоковольтную сторону понижающего трансформатора, тщательно следуя всем требованиям, которые могут быть указаны производителем.

Шаг 6- Заделайте низковольтную сторону трансформатора, следуя инструкциям и схемам производителя для различных типов трансформаторов. Для небольших управляющих трансформаторов клеммы X1 и X2 будут только там, где X1 — сторона питания, а X2 — заземление и сторона низкого напряжения.

Шаг 7- Подсоедините управляющий трансформатор для X1 и X2, где X1 идет прямо к цепи управления после прохождения через предохранитель, обычно рассчитанный на цепь.X2 подключается к нейтральной стороне цепи управления, а также используется для безопасного заземления. Следовательно, клемма X2 небольшого управляющего трансформатора должна быть намотана вместе с заземляющей структурой цепи.

Шаг 8- Замените экраны на трансформаторе и все кожухи, препятствующие протеканию тока. Включите цепь питания фидера, чтобы подать высокое напряжение на трансформатор, а затем включите контроль цепи безопасности на низком уровне.

Шаг 9- После всего этого проверьте напряжение на понижающей стороне трансформатора, чтобы убедиться в правильности напряжения, которое должно совпадать с указанным на заводской табличке.

Заключение.

Электричество играет решающую роль в нашей повседневной жизни. Понижающие трансформаторы широко используются из-за того, что они обеспечивают достаточную мощность для широко используемых электроприборов, а их подключение должно быть выполнено профессионально, чтобы снизить риск взрыва и других опасностей, связанных с электричеством.

Для получения дополнительной информации посетите: Abbott Technologies

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ОДНОФАЗНОГО ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА 220 12 В…

РЕФЕРАТ

Это технический проект, проектирование и строительство были выполнены мной с глубокой интенсивной и обширной исследовательской работой под строгим руководством инженера К.С Угву.
Я отдаю должное авторам учебников, на которых я ссылался при написании этого проекта и его последующем проектировании и строительстве. В этом проекте я пролил свет на основной принцип работы, конструкцию и процедуру строительства.
Критический анализ всех функциональных частей трансформатора и подключенных к нему выпрямителей. Поэтому он будет очень полезен и подойдет всем инженерам-электрикам и студентам инженерных специальностей.

ГЛАВА ПЕРВАЯ

1:0 ВВЕДЕНИЕ
Однофазный понижающий трансформатор 220/12 В, подключенный к построенному выпрямителю, имеет входное напряжение 220 В и выходное напряжение 12 В.Базовый компонент этого трансформатора включает в себя две отдельные обмотки (первичную и вторичную), намотанные на сердечник сердечника и правильно закрепленные железным каркасом, чтобы прочно удерживать пластины вместе, чтобы уменьшить вибрации и возможную утечку предохранителя, которая может привести к гудению. Его основная цель — понизить входное напряжение с 220 вольт до 12 вольт на выходе.

1:1 ЦЕЛЬ
Как было сказано ранее, использование схем, оборудования и компонентов сверхнизкого напряжения и потребность в очень низком напряжении a.Источник подсказал мне проектирование и строительство однофазного понижающего трансформатора 220/12 вольт, соединенного с выпрямителем.
Основной целью этого проекта является проектирование и изготовление однофазного понижающего трансформатора 220/12 В, который может фактически понизить напряжение питания переменного тока до 220 В от National Electric Power (NEPA) до сверхнизкого выходного напряжения 12 В. вольт.

1:2 ОБЪЕМ РАБОТ 
Этот проект был тщательно разработан, чтобы последовательно отразить фактический процесс реализации этого прекрасного проекта.
Во второй главе описаны типы трансформаторов, их классификация объясняется с помощью предложений и диаграмм.
В третьей главе описано назначение устройства, представляющего собой понижающий трансформатор 220/12 вольт, включая его значение.
В четвертой главе рассказывается, как можно построить трансформатор.
В пятой главе обсуждался принцип работы трансформатора и выпрямителя с учетом основных факторов.
В шестой главе выводы, резюме и содержание проекта, включая рекомендации, удалены.


Содержание этого материала разработано в качестве РУКОВОДСТВА для студентов по проведению научных исследований


Найдите то, что вам нужно по категориям:

Понижающий трансформатор — принцип работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки

Понижающий трансформатор снижает напряжение и, следовательно, используется почти во всех бытовых электроприборах. Наша современная электроника сильно зависит от него. В этом посте мы попытаемся понять, что это такое, его принцип работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки.

Что такое понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — это устройство, которое преобразует высокое первичное напряжение в низкое вторичное. В понижающем трансформаторе первичная обмотка катушки имеет больше витков, чем вторичная обмотка. На рисунке 1 ниже показана схема обмотки типичного понижающего трансформатора.

Рис. 1. Представление обмоток понижающего трансформатора

Принцип работы понижающего трансформатора

Работа трансформатора основана на «законе электромагнитной индукции Фарадея».Взаимная индукция между обмотками отвечает за действие передачи в трансформаторе.

Закон Фарадея гласит, что «когда магнитный поток, соединяющий цепь, изменяется, в цепи индуцируется электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения потокосцепления».

ЭДС (электродвижущая сила), индуцированная между двумя обмотками, определяется количеством витков в первичной и вторичной обмотках соответственно. Это соотношение называется Turns Ratio .

Способность понижающих трансформаторов снижать напряжение зависит от соотношения витков первичной и вторичной обмотки. Поскольку количество витков во вторичной обмотке меньше по сравнению с количеством витков в первичной обмотке, количество потокосцепления во вторичной обмотке трансформатора также будет меньше по сравнению с первичной обмоткой.

Соответственно ЭДС во вторичной обмотке будет меньше. Благодаря этому напряжение на вторичной обмотке уменьшается по сравнению с первичной обмоткой

Уравнение понижающего трансформатора

Формула, используемая для расчета понижающего трансформатора:

Где,

  • Ns = количество витков во вторичной обмотке = количество витков первичной обмотки
  • Vs = напряжение вторичной обмотки
  • Vp = напряжение первичной обмотки

Количество витков вторичной обмотки всегда должно быть меньше количества витков первичной обмотки трансформатора i. e Np > Ns для работы трансформатора в качестве «понижающего трансформатора».

Так как число витков во вторичной обмотке будет меньше, то и полная ЭДС индуктивности будет меньше, и, следовательно, выходное напряжение во вторичной обмотке также будет меньше, чем первичное входное напряжение.

Давайте разберемся, рассмотрев ситуацию с понижающим трансформатором, в котором количество витков вторичной обмотки [Ns] равно 250, витков первичной обмотки [Np] равно 5000, а входное напряжение [Vp] равно 240. Тогда напряжение на вторичной обмотке [Vs] можно рассчитать по формуле:

Купите переставляя уравнение, получаем:

Отсюда напряжение на вторичной обмотке трансформатора 12В, что меньше, чем на первичной обмотке.Следовательно, трансформатор называется понижающим трансформатором.

Типы понижающих трансформаторов

Понижающие трансформаторы можно разделить на три категории в зависимости от ответвлений вторичной обмотки. К ним относятся:

  • Однофазный понижающий трансформатор
  • Понижающий трансформатор с центральным отводом
  • Понижающий трансформатор с несколькими ответвлениями

Однофазный понижающий трансформатор

Используется для понижения номинальных токов и входного напряжения. выходное напряжение и ток.

Пример: 12 В переменного тока.

Рис. 2 – Символ и физический вид однофазного понижающего трансформатора

Понижающий трансформатор с центральным отводом

Этот тип понижающих трансформаторов будет иметь одну первичную обмотку и центральное разделение вторичной обмотки, которым он дает выходное напряжение с центральной булавкой.

Пример: 12В-0-12В.

Рис. 3 – Символ и физический вид понижающего трансформатора с центральным ответвлением

Понижающий трансформатор с несколькими ответвлениями

Понижающие трансформаторы этого типа имеют несколько ответвлений во вторичной обмотке. Несколько отводов используются для получения желаемого разнообразного выхода с вторичными катушками.

Пример: 0–12 В, 0–18 В.

Рис. 4 – Символ и физический вид многоотводного понижающего трансформатора

Применение понижающего трансформатора

Различные области применения понижающих трансформаторов включают:

  • стереосистемы и проигрыватели компакт-дисков
  • Для понижения уровня напряжения в линии передачи
  • В сварочных аппаратах путем снижения напряжения и увеличения силы тока.
  • В телевизорах, стабилизаторах напряжения, инверторах и т. д.

Преимущества понижающего трансформатора

Преимущества понижающего трансформатора:

  • Полезен для понижения напряжения, что упрощает и удешевляет передачу энергии
  • Более 99% эффективности
  • обеспечивает варьированные требования к различным напряжении
  • Низкая достоверность
  • Высокая надежность
  • Высокая прочность

Недостатки шагового трансформатора

Недостатки шаговых трансформаторов следующие:

  • требует много отказов при техническом обслуживании, которые могут повредить трансформатор
  • Нестабильность стоимости сырья
  • Устранение неисправности занимает больше времени

Роль понижающего трансформатора в передаче напряжения

Рис. 5 – Цепь распределения напряжения с использованием трансформатора

На электростанциях электричество переменного тока вырабатывается при почти низком пиковом напряжении около 440 В. Обычный конечный пользователь использует напряжение от 220 В до 240 В для домашнего хозяйства и бизнеса. Генерируемое выходное напряжение электростанции подается на повышающий трансформатор, который увеличивает его пиковое напряжение с нескольких сотен вольт до нескольких киловольт.

Выход повышающего трансформатора подается на линию электропередач высокого напряжения, которая транспортирует энергию/электричество на многие мили.Это сделано для уменьшения падения напряжения. Как только эта мощность достигает точки потребления/конечной подстанции, то с помощью понижающего трансформатора она снижается до желаемого значения, т.е. 220В-240В.

  Читайте также:
 Однопереходный транзистор  (UJT) – конструкция, работа, кривая характеристик и применение
Технология телефонной сотовой связи 5G — рабочая архитектура, характеристики, преимущества и недостатки 

Понимание того, как работают трансформаторы

 

Как работают трансформеры

 

Там

есть много размеров, форм и конфигураций трансформаторов от крошечных до гигантских, как те

используется в силовой передаче. Некоторые поставляются с заглушенными проводами, другие с винтами или

плоские клеммы, некоторые из которых предназначены для монтажа на печатных платах, другие для привинчивания или болтового соединения

вниз.

 

Трансформаторы состоят из многослойного железного сердечника.

с одной или несколькими обмотками провода. Их называют трансформерами, потому что они трансформируют

напряжение и ток с одного уровня на другой. Переменный ток, протекающий через

одна катушка провода, первичная, индуцирует напряжение в одной или нескольких других катушках проволоки,

вторичные катушки.Это изменяющееся напряжение переменного тока, которое индуцирует напряжение в

другие катушки через изменяющееся магнитное поле. Напряжение постоянного тока, например, от батареи или постоянного тока

блок питания не будет работать в трансформаторе. Только переменный ток заставляет трансформатор работать.

Магнитное поле проходит через железный сердечник. Чем быстрее меняется напряжение, тем

выше частота.

 

Чем ниже частота, тем больше железа требуется для

ядро для эффективной передачи энергии.В США частота линии 60

Герц с номинальным напряжением 110 вольт. В других странах используется 50 Гц, 220 вольт.

Трансформаторы, рассчитанные на 50 Гц, должны быть немного тяжелее трансформаторов, рассчитанных на 60 Гц, потому что

у них должно быть больше железа в ядре. Напряжение в сети может немного варьироваться и обычно составляет

от 110 до 120 вольт или от 220 до 240 вольт в зависимости от страны или мощности

соединения. В дом в США поступает 220 вольт, но он разделен на две ноги.

110 В путем заземления центрального ответвления (см. раздел конфигурации ниже)

 

Отношение входного напряжения к выходному напряжению равно

к отношению витков провода вокруг сердечника на входной стороне к выходной стороне. А

катушка провода на входе называется первичной, а на выходе называется

вторичный. Первичных и вторичных катушек может быть несколько. Коэффициент текущей ликвидности

противоположно соотношению напряжений. Когда выходное напряжение ниже входного

напряжение, выходной ток будет выше, чем входной ток. Если есть 10

количество витков провода на первичной обмотке больше, чем на вторичной, и вы подаете 120 вольт.

на первичке будет 12 вольт на вторичной.Если вытащить 2 ампера из

вторичный, вы будете использовать только 0,2 ампера или 200 миллиампер для первичного.

 

Трансформаторы можно построить так, чтобы они имели одинаковое количество

обмоток на первичной и вторичной обмотках или разное количество обмоток на каждой. Если они

одинаковы, входное и выходное напряжение одинаковы, а трансформатор используется только для

изоляция, поэтому нет прямого электрического соединения (они связаны только через

общее магнитное поле). Если на первичной обмотке больше витков, чем на

вторичная сторона, то это понижающий трансформатор. Если витков больше

вторая сторона, то это повышающий трансформатор.

 

Трансформатор можно использовать в обратном направлении, и он

работать нормально. Например, если у вас есть повышающий трансформатор, рассчитанный на преобразование 120

вольт до 240 вольт, так же можно использовать для понижающего трансформатора поставив 240 вольт

во вторичную сторону, и вы получите 120 вольт на первичной стороне.Эффективно,

вторичное становится первичным и наоборот.

 

Номинальная мощность трансформатора

 

Напряжение измеряется в вольтах, ток измеряется в

ампер, а единицей измерения мощности является ватт. Ватты равны вольтам, умноженным на

усилители. В трансформаторе есть небольшая потеря мощности из-за комбинации

сопротивление и реактивность. Реактивное сопротивление аналогично сопротивлению, за исключением того, что

сопротивление переменному току или, более технически, сопротивление изменению изменения

текущий из-за изменения в созданном поле.Это тепло ограничивает количество

тока или мощности, с которыми может справиться трансформатор. Чем выше ток, тем больше тепла

произведено. Когда провода сильно нагреваются, изоляция разрушается и происходит короткое замыкание.

соседние провода, что вызывает больше тепла, что в конечном итоге плавит провода и разрушает

трансформатор.

 

Базовый трансформатор не имеет дополнительных компонентов, поэтому

ничто не защитит его от перегрузки. Если бы вы соединили два выходных провода

непосредственно вместе, это создаст короткое замыкание и вызовет слишком большой ток для

протекать как по первичной, так и по вторичной обмотке, и вы сожжете трансформатор. в

таким же образом, если вы используете трансформатор для питания резака для пены с горячей проволокой, и вы используете

провод со слишком маленьким сопротивлением для вашего пенореза, вы сожжете свой трансформатор, если

у вас нет защиты с помощью предохранителя или прерывателя надлежащего номинала. Вы должны убедиться

что сопротивление провода, другими словами, калибр или диаметр и длина соответствуют

ограничить величину тока ниже номинала трансформатора.

 

Чем выше ток, тем больше должны быть провода

которые несут этот ток.Когда провода больше, сопротивление меньше и поэтому

меньше тепла. Мощность, которая преобразуется в тепло и теряется, может быть рассчитана как P=I 2 R.

Это означает, что если вы удвоите ток, мощность, теряемая на тепло, увеличится в четыре раза.

Если трансформатор понижающий, то ток на выходе будет больше.

и поэтому провод во вторичной обмотке будет тяжелее первичной. То

обратное верно для повышающего трансформатора.

 

Номинальные значения трансформатора могут быть выражены в амперах, вольт-амперах (ВА) или

Вт (Вт). Для малых трансформаторов ВА и Ватты — это одно и то же для всех практических

целей. В больших промышленных трансформаторах участвуют коэффициенты мощности, и они могут

будь другим. Если номинал трансформатора указан в амперах, обычно указывается X ампер при X вольт.

и оценивается на выходе или вторичной стороне. Трансформатор на 120 В с выходным напряжением 24 В, рассчитанным на

2 ампера означает, что вы можете безопасно тянуть только 2 ампера со вторичной стороны.Ты сможешь

Найдите номинальную мощность трансформатора, умножив номинальный ток на выходную мощность.

напряжение, поэтому 2 х 24 = 48 Вт.

 

Если мощность трансформатора указана в ВА или ваттах, вы можете

рассчитайте максимально допустимый выходной ток, разделив ВА или ватты на выходную мощность

Напряжение. Таким образом, если трансформатор рассчитан на 48 ВА с выходным напряжением 24 В, допустимая

выходной ток 48 / 24 = 2 ампера.

 

Конфигурации трансформатора

 

А

Трансформатор на 120 вольт с двумя входными и двумя выходными проводами очень прост.Вы подключить

два провода на первичной стороне, стороне 120 В, к розетке и вашему выходному напряжению

находится на двух проводах, идущих от вторичной стороны.

 

Когда трансформатор показан в электронной схеме,

это показано в виде диаграммы, как показано здесь. Параллельные линии представляют собой ламинированные

железный сердечник, изогнутые линии обозначают первичную и вторичную обмотки, кружки

представляют собой окончания, будь то клеммы или короткие провода.

 

Центральный кран

 

Распространенной конфигурацией является центральный отвод или ТТ. То

вторичная сторона имеет три провода. Средний провод на выходной стороне присоединен к

вторичная катушка, обычно в середине. Если коэффициент намотки 5 к 1, то при

120 В, вы получите 24 В на выходе на двух внешних проводах, но если вы подключите

внешний провод и центральный провод, вы получаете 12 вольт, потому что вы используете только половину

вторичная обмотка, обеспечивающая соотношение 10 к 1.Если трансформатор рассчитан на

при 2 амперах вы по-прежнему можете использовать только 2 ампера на выходе, независимо от того, используете ли вы 12 вольт или 24 вольта.

Часто центральный ответвитель заземлен, поэтому у вас есть два источника на 12 В, которые можно использовать для

сделать + и — 12В постоянного тока после прохождения через преобразователь (выпрямитель и фильтр).

 

Двойной выход

 

То

конфигурация с двумя выходами похожа на центральный ответвитель, за исключением того, что вместо подключения

провод к центру катушки, катушка разделена на две отдельные катушки с проводами

с клеммами или проводами, выходящими с обоих концов обеих катушек, так что четыре провода выходят из

вторичная сторона вместо трех.

 

Если трансформатор представляет собой вход 110 В с двумя входами 12 В

выходы, вы можете соединить две вторичные катушки последовательно, чтобы получить 24 вольта, или вы можете

соедините их параллельно, чтобы получить 12В. Вы должны быть осторожны, чтобы правильно подключить

концы двух вторичных катушек как при последовательном, так и при параллельном соединении. Если

вы поменяете местами соединения, вы получите 0 вольт, потому что два напряжения аннулируются

друг друга.

 

Если трансформатор рассчитан на 48 ВА, то можно использовать

до 2 ампер для 24-вольтового соединения, которое ничем не отличается от центрального крана или

конфигурация с одним выходом 24В. Однако при параллельном соединении получается 12 вольт

выход, но удвойте доступный выходной ток, чтобы вы могли получить 4 ампера. Вы получаете

полный выход 48 ВА, где с выходом 12 В с центральным отводом вы можете получить только половину номинального

выход или 24 ВА. Это преимущество резаков для пенопласта с горячей проволокой, потому что у вас более широкий

диапазон диаметров и длин проводов в зависимости от того, подключаете ли вы выходы параллельно

или серия. Последовательное и параллельное соединения показаны ниже.

 

 

Двойной ввод

 

То

Трансформатор с двойным входом часто используется, чтобы трансформатор можно было использовать как в

страны с линейным напряжением 120 В и линейным напряжением 240 В.Первичный разделяется на

две отдельные обмотки с клеммами на каждом конце обеих обмоток, так что есть четыре провода или

терминалы на первичной стороне.

 

Чтобы использовать его с входом 110 вольт, два первичных

обмотки соединены параллельно, как на левой схеме ниже. Необходимо соблюдать осторожность

соедините правильные концы вместе. Если они перевернуты, поля отменяют друг друга

out, потому что поля, генерируемые каждым разделом первичного, противоположны.

Обычно клеммы маркируются цифрами или буквами, а на клеммах имеется схема.

трансформатора или в сопроводительном техпаспорте, показывающем, как должны быть выполнены соединения для

110В и 220В.

 

Если трансформатор должен быть подключен к источнику питания 220 В,

затем две катушки соединяются последовательно, и снова необходимо позаботиться о подключении

правильное окончание вместе. Параллельное соединение для 110 В и последовательное соединение

для 220В показано ниже.

 

 

Двойной вход и выход

 

И, конечно же, вы можете иметь как двойной вход, так и

двойной выход, поэтому у вас есть четыре входа и четыре выхода, что дает еще большую гибкость

к использованию трансформатора.

 

Некоторые специализированные трансформаторы могут иметь несколько

вторичные ответвления или несколько вторичных обмоток для обеспечения различных напряжений, и они не должны

быть четными числами.Трансформатор может иметь выход 3 В, 5 В, 12 В и 24 В для

пример.

 

 

Автотрансформаторы (вариак)

 

Автотрансформатор часто называют Variac

что на самом деле является торговой маркой автотрансформатора одной компании. Оно имеет

непрерывное выходное напряжение от нуля до значения, немного превышающего входное значение. Он работает аналогично

к потенциометру или реостату, за исключением того, что изменение напряжения происходит из-за изменения поля

а не сопротивление.Еще одно отличие состоит в том, что потенциометр или реостат очень

неэффективен, потому что он преобразует ток, протекающий через него, в тепло (Ватт = Ампер X

вольт). Как и во всех трансформаторах, сопротивление низкое, поэтому количество выделяемого тепла

намного меньше и намного эффективнее при преобразовании напряжения

 

 

Автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая обслуживает

как первичная, так и вторичная обмотка.Потому что обмотка всего одна.

нет гальванической развязки между входом и выходом, но если изоляция не

требуется, то он обеспечивает альтернативу многообмоточным трансформаторам в некоторых

ситуации.

 

У этого трансформатора входные провода подключены к одному

конец обмотки и другой немного пути от другого конца. Вторичный это

подключен к той же точке, что и входная сторона, которая находится на конце. Другой вторичный

подключение к грязесъемнику, который едет поверх обмоток, где была изоляция

удалены, чтобы грязесъемник мог соприкасаться с обмотками в любой точке одной поверхности.

Стеклоочиститель подключен к ручке в верхней части автотрансформатора, чтобы человек мог включить

ручку, чтобы получить напряжение, которое они хотят. Поскольку один первичный провод подключен далеко от

конец обмотки, движок может пройти мимо этой точки и, таким образом, обеспечить более высокое напряжение

чем на входе, обычно выходное напряжение 110 В может достигать примерно 130 В на вторичной стороне.

 

 

Поскольку автотрансформатор имеет только одну обмотку,

есть только один размер провода, поэтому максимальный входной ток также является максимальным выходным

Текущий. Если автотрансформатор на 110 вольт рассчитан на 10 ампер, то максимальная выходная мощность

ток 10 ампер независимо от напряжения. Если он измеряется в ваттах или ВА, то

Ампер рассчитывается путем деления Вт или ВА на номинальное входное напряжение.

 

Автотрансформатор — хорошая альтернатива ступени

понижающий трансформатор, когда диапазон требуемых напряжений находится на верхнем уровне или весь диапазон

напряжение необходимо, но становится дороже, если диапазон находится на нижнем уровне, потому что вы

иметь много неиспользуемых обмоток. Понижающий трансформатор более экономичен.

 

Для резки пеноматериала горячей проволокой лучше всего использовать автотрансформатор.

дороже, чем понижающие трансформаторы в большинстве приложений.Если напряжение

требуется более 24 вольт, тогда можно рассмотреть автотрансформатор.

 

 
Фазы и соединение нескольких обмоток

 

Для простоты я не упомянул фазу, но

при соединении двух и более обмоток вместе фаза становится очень важной. переменный ток

ток представляет собой синусоиду, а напряжение изменяется от положительного к отрицательному и обратно в

синусоидальный ритм несколько раз в секунду.Как часто меняется напряжение, называется

частота и раньше называлась циклами в секунду, но теперь называется герцами (сокращенно Гц).

Бытовой ток в США и некоторых других странах 60 Гц, в других странах 50 Гц.

Когда речь идет о двух формах волны, таких как две обмотки, связь между

две синусоиды — это фаза. Если синусоидальные волны совпадают, они находятся в фазе, если

положительный пик одной волны совпадает с отрицательным пиком другой волны, две волны

на 180 не совпадают по фазе. Фаза между одним концом катушки и другим также равна 180

не в фазе. Когда один конец находится на положительном пике, другой конец будет на

противоположный пик. Так как должна быть разница в напряжении между двумя точками для

ток течет, два конца обмотки должны иметь противоположное напряжение в любой момент времени.

 

Разность фаз между двумя обмотками зависит от

направление обмоток и способ их соединения, поэтому на электрических схемах точка у

один конец обмотки указывает начало этой обмотки.Для простоты,

Я оставил точки на схемах в этой статье. Однако при соединении двух

катушки вместе, очень важно правильно их соединить.

 

Для последовательного соединения необходимо соединить конец

одна обмотка к началу другой обмотки (обмотки для нескольких катушек всегда наматываются

в том же направлении). Если соединить начало одной обмотки с концом

другая обмотка в последовательном соединении, поля аннулируются, и вы получите ноль

вывод.Это не повредит трансформатору, но вы не получите выходного напряжения.

 

Когда

соединяя две обмотки параллельно, необходимо соединить начало одной обмотки с началом

другой обмотки и два конца обмоток вместе. Параллельно

подключение, подключение проводов в обратном порядке сожжет ваш трансформатор , если нет

должным образом защищены (надлежащий номинальный ток) предохранителем или автоматическим выключателем.Быть очень

осторожно при соединении двух катушек вместе.

 

Дальнейшее чтение

 

По сути, это был всего лишь обзор

мирянин. Хотя физически трансформатор представляет собой довольно простое устройство с небольшим количеством деталей,

как это на самом деле работает, довольно сложно. Я рекомендую превосходную книгу Рода Эллиота.

статьи, если вы хотите лучше их понять:


Трансформеры — Основы (Раздел 1),
(раздел 2),
(Раздел 3)

 

У него также есть много других статей по электронике

включая блоки питания.

 

ТРАНСФОРМАТОРЫ – Прикладное промышленное электричество

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножать или делить напряжение и ток в цепях переменного тока. Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния практической реальностью, поскольку напряжение переменного тока можно «увеличить», а ток «понизить» для уменьшения потерь мощности на сопротивление проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузке) уровни напряжения снижаются с помощью трансформаторов для более безопасной работы и менее дорогого оборудования.

Трансформатор, повышающий напряжение от первичной обмотки к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

И наоборот, трансформатор, предназначенный для противоположного действия, называется понижающим трансформатором  .

Давайте еще раз посмотрим на фотографию, показанную в предыдущем разделе:

 

Рисунок 8.1 Поперечное сечение трансформатора, показывающее первичную и вторичную обмотки, имеет высоту несколько дюймов (приблизительно 10 см).

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое количество витков вторичной. В качестве понижающего устройства этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную. Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть изготовлена ​​из провода меньшего сечения.

Реверсивность работы трансформатора

Если вам интересно,  можно использовать любой из этих типов трансформаторов в обратном направлении (запитывая вторичную обмотку от источника переменного тока, а первичная обмотка питает нагрузку) для выполнения противоположной функции: может работать повышающий как шаг вниз и виза наоборот.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были рассчитаны на определенные рабочие диапазоны напряжения и тока, поэтому, если трансформатор будет использоваться «наоборот», как здесь, должны использоваться в пределах первоначальных расчетных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы она не оказалась неэффективной (или чтобы она не была повреждена чрезмерным напряжением или током!).

Этикетки для изготовления трансформаторов

Трансформаторы часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие к вторичной. Одним из соглашений, используемых в электроэнергетике для облегчения путаницы, является использование обозначений «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения обмотки низшего напряжения. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с маркировкой «H 1 », «H 2 », «X 1 », и «X 2 ».Обычно это важно для нумерации проводов (H 1 по сравнению с H 2 и т. д.), которую мы рассмотрим чуть позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «ступенчато» меняются в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вспомнить, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и понять, что трансформаторы не могут производить  мощность, а только преобразовывать ее. .Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем оно потребляло, нарушило бы Закон сохранения энергии в физике, а именно то, что энергию нельзя создать или уничтожить, а только преобразовать. Как и в случае с первым примером трансформатора, который мы рассмотрели, эффективность передачи мощности от первичной обмотки к вторичной стороне устройства очень высока.

Практическая значимость этого становится более очевидной при рассмотрении альтернативы: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения/тока могло быть достигнуто только за счет использования моторно-генераторных установок.На чертеже мотор-генераторной установки показан основной принцип работы: (рисунок ниже)

Рисунок 8.2 Мотор-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.

В такой машине двигатель механически соединен с генератором, генератор предназначен для выработки требуемых уровней напряжения и тока при скорости вращения двигателя. Хотя и двигатели, и генераторы являются довольно эффективными устройствами, использование обоих таким образом усугубляет их неэффективность, так что общий КПД находится в диапазоне 90% или меньше. Кроме того, поскольку двигатель-генераторные установки, очевидно, требуют движущихся частей, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность. Трансформаторы, с другой стороны, способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради следует отметить, что моторно-генераторные установки не обязательно устарели благодаря трансформаторам для всех приложений .Хотя трансформаторы явно превосходят электродвигатели/генераторы в отношении преобразования переменного напряжения и уровня тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую или (сами по себе) преобразовывать постоянный ток в переменный или наоборот. Моторно-генераторные установки могут делать все это с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механическими факторами.

Моторно-генераторные установки также обладают уникальным свойством накопления кинетической энергии: то есть, если питание двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора в течение короткого времени. продолжительность, тем самым изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «глюков» в основной энергосистеме.

Анализ работы повышающего и понижающего трансформатора

Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток, чем другая. Поскольку две катушки индуктивности намотаны вокруг одного и того же материала сердечника в трансформаторе (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на индуктивность двух катушек, одинаковы, за исключением количества витков в каждой катушке. Если мы еще раз посмотрим на нашу формулу индуктивности, мы увидим, что индуктивность пропорциональна квадрату числа витков катушки:

[латекс]L = \frac{N^2µA}{I}[/латекс]

 

Где,

[latex]L = \text{индуктивность катушки в Генри} [/latex]

[латекс]N = \text{Количество витков в катушке (прямой провод = 1)}[/латекс]

[латекс]\mu = \text{Проницаемость материалов сердцевины (абсолютная, а не относительная)}[/латекс]

[latex]A = \text{Площадь рулона в квадратных метрах}[/latex]

[latex]I = \text{Средняя длина рулона в метрах}[/latex]

 

Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности должны иметь передаточное число витков 10:1, потому что 10 в квадрате равно 100. Это соответствует тому же соотношению, которое мы нашли между первичными и вторичными напряжениями и токами (10:1), поэтому мы можем сказать, что, как правило, коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками.

Рис. 8.3. Пример понижающего трансформатора.

Понижающий трансформатор: (много витков :мало витков).

Повышающий/понижающий эффект передаточного числа витка катушки в трансформаторе аналогичен передаточному числу зубьев в механических зубчатых передачах, преобразовывая значения скорости и крутящего момента почти таким же образом:

Рисунок 8.4 Зубчатая передача с редуктором крутящего момента понижает крутящий момент при одновременном увеличении скорости.

 

Повышающие и понижающие трансформаторы для целей распределения электроэнергии могут быть гигантскими по сравнению с силовыми трансформаторами, показанными ранее, некоторые блоки достигают высоты дома. На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около двенадцати футов:

Рисунок 8. 5 Трансформатор подстанции.

Существуют приложения, в которых требуется гальваническая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока.В этих случаях используются трансформаторы, называемые , изолирующими трансформаторами , имеющие коэффициент трансформации 1:1. На рисунке ниже показан настольный разделительный трансформатор.

 

Рисунок 8.6 Изолирующий трансформатор изолирует питание от линии электропередачи.

Поскольку трансформаторы по сути являются устройствами переменного тока, нам необходимо знать фазовые соотношения между первичной и вторичной цепями. Мы можем построить формы сигналов для первичной и вторичной цепей и увидеть фазовые соотношения.

Рис. 8.7 Вторичное напряжение V(3,5) находится в фазе с первичным напряжением V(2) и уменьшено в десять раз.

Вторичное напряжение V(3,5) находится в фазе с первичным напряжением V(2) и уменьшено в десять раз.

При переходе от первичной обмотки, V(2), к вторичной обмотке, V(3,5), напряжение понизилось в десять раз, а ток увеличился в 10 раз. в фазе перехода от первичного к вторичному.

Рисунок 8.8  Первичный и вторичный токи совпадают по фазе. Вторичный ток увеличивается в десять раз.

Условные обозначения трансформаторов

Похоже, что и напряжение, и ток для двух обмоток трансформатора совпадают по фазе друг с другом, по крайней мере, для нашей резистивной нагрузки. Это достаточно просто, но было бы неплохо знать , каким образом  мы должны подключить трансформатор, чтобы обеспечить правильное соотношение фаз. В конце концов, трансформатор — это не что иное, как набор магнитно-связанных катушек индуктивности, а катушки индуктивности обычно не имеют какой-либо маркировки полярности.Если бы мы посмотрели на немаркированный трансформатор, у нас не было бы возможности узнать, как подключить его к цепи, чтобы получить синфазное (или противофазное на 180°) напряжение и ток:

Рисунок 8.9 На практике полярность трансформатора может быть неоднозначной.

Поскольку это имеет практическое значение, производители трансформаторов разработали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения соотношения фаз. Это называется точечным соглашением и представляет собой не что иное, как точку, расположенную рядом с каждой соответствующей ветвью обмотки трансформатора:

.
Рисунок 8.10 Пара точек указывает на полярность.

Как правило, к трансформатору прилагается схематическая диаграмма с маркировкой выводов проводов для первичной и вторичной обмоток. На диаграмме будет пара точек, похожих на то, что видно выше. Иногда точки могут быть опущены, но когда метки «H» и «X» используются для маркировки проводов обмотки трансформатора, предполагается, что цифры в нижнем индексе представляют полярность обмотки. Провода «1» (H 1  и X 1 ) обозначают места, где обычно размещаются точки, обозначающие полярность.

Аналогичное расположение этих точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмоток говорит нам о том, что любая полярность мгновенного напряжения на первичной обмотке будет такой же, как и на вторичной обмотке. Другими словами, фазовый сдвиг от первичного к вторичному будет равен нулю градусов.

С другой стороны, если точки на каждой обмотке трансформатора , а не совпадают, фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками составит 180°, например:

Рисунок 8.11 Не в фазе: первичный красный в точку, вторичный черный в точку.

Конечно, многоточие указывает только, какой конец каждой обмотки является каким по отношению к другим обмоткам. Если вы хотите изменить соотношение фаз самостоятельно, все, что вам нужно сделать, это поменять местами соединения обмотки следующим образом:

Рисунок 8.12 В фазе: первичный красный к точке, вторичный красный к точке.

 

Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичного и вторичного проводов.

[латекс]\текст{Коэффициент передачи напряжения} = \frac{N_{вторичный}}{N_{первичный}}[/латекс]

[латекс]\текст{Текущий коэффициент передачи} = \frac{N_{первичный}}{N_{вторичный}}[/латекс]

Где,

[латекс]N = \text{Число витков в обмотке}[/латекс]

 

  • Трансформатор, предназначенный для повышения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется повышающим трансформатором . Трансформатор, предназначенный для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется понижающим трансформатором .
  • Коэффициент трансформации трансформатора будет равен квадратному корню из отношения его первичной и вторичной индуктивностей (L).

[латекс]\текст{Коэффициент передачи напряжения} = \sqrt{\frac{L_{вторичный}}{L_{первичный}}}[/латекс]

  • Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводников между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию электрической изоляции .
  • Трансформаторы, предназначенные для обеспечения электрической изоляции без ступенчатого повышения или понижения напряжения и тока, называются изолирующими трансформаторами .
  • Соотношение фаз напряжения и тока между первичной и вторичной цепями трансформатора прямое: в идеале фазовый сдвиг равен нулю.
  • Точечная маркировка  – это тип маркировки полярности обмоток трансформатора, показывающий, какой конец обмотки является каким по отношению к другим обмоткам.

 

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками

Трансформаторы

— очень универсальные устройства. Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной катушкой, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны только с двумя наборами обмоток. Рассмотрим эту схему трансформатора:

Рис. 8.13. Трансформатор с несколькими вторичными обмотками обеспечивает несколько выходных напряжений.

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывающий» или «связывающий» их вместе.Соотношение соотношений витков обмоток и соотношений напряжений, наблюдаемое с одной парой взаимных индукторов, остается верным и здесь для нескольких пар катушек.

Вполне возможно собрать такой трансформатор, как приведенный выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка понижающая, а другая повышающая. Фактически такая конструкция трансформатора была довольно распространена в схемах питания электронных ламп, которые должны были обеспечивать низкое напряжение для нитей накала ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокое напряжение для обкладок ламп (несколько сотен вольт) от номинальное первичное напряжение 110 вольт переменного тока.

С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но и все цепи электрически изолированы друг от друга.

Рис. 8.14. Фотография многообмоточного трансформатора с шестью обмотками, первичной и пятью вторичными.

Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения как высокого, так и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием вакуумных ламп. Низкое напряжение требуется для питания нитей накала электронных ламп, а высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой лампы.Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В. Провода для этого трансформатора (их 15!) на фотографии не показаны, они скрыты от глаз.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект может быть получен путем «отвода» одной вторичной обмотки в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.

Рис. 8.15 Вторичная обмотка с одним отводом обеспечивает несколько напряжений.

Трансформатор многополюсного переключателя

Отвод — это не что иное, как проводное соединение, выполненное в какой-то точке на обмотке между самыми концами. Неудивительно, что отношение витка обмотки к величине напряжения нормального трансформатора справедливо для всех сегментов обмотки с ответвлениями. Этот факт можно использовать для создания трансформатора с несколькими коэффициентами:

Рис. 8.16. Вторичная обмотка с ответвлениями, использующая переключатель для выбора одного из множества возможных напряжений.

Регулируемый трансформатор

Развивая концепцию ответвлений обмотки, мы получаем «переменный трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки, способный соединиться с ней в любой точке по ее длине.Эффект эквивалентен отводу обмотки на каждом витке обмотки и переключателю с полюсами при каждом положении отвода:

Рисунок 8. 17 Скользящий контакт на вторичной обмотке непрерывно изменяет вторичное напряжение.

Одним из потребительских применений регулируемого трансформатора является регулирование скорости моделей поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было значительно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.Контакт с переменной разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями мощности, гораздо более эффективное, чем управление с помощью переменного резистора!

Подвижные ползунковые контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные выключатели и ответвители обмотки обычно используются для регулировки напряжения. В энергосистемах необходимо периодически вносить коррективы, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство. Как правило, такие «переключатели ответвлений» не рассчитаны на работу с током полной нагрузки, а должны приводиться в действие только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).

Автотрансформатор

Учитывая, что мы можем отсоединить любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей электрической изоляции между ними), логично предположить, что можно полностью отказаться от электрической изоляции и построить трансформатор из одной обмотки. Это действительно возможно, и полученное устройство называется автотрансформатором :

.
Рисунок 8.18 Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одной обмотки с ответвлениями, экономя медь, жертвуя изоляцией.

Изображенный выше автотрансформатор выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Рис. 8.19. Этот автотрансформатор понижает напряжение с помощью единственной обмотки с отводами для экономии меди. Автотрансформаторы

находят широкое применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке. В качестве альтернативы обычному (изолированному) трансформатору можно было бы либо выбрать правильное соотношение первичной и вторичной обмоток для работы, либо использовать понижающую конфигурацию с последовательно соединенной вторичной обмоткой («повышающий») или последовательно-последовательно. противоборствующая («взъерошенная») мода.Первичное, вторичное и нагрузочное напряжения даны, чтобы проиллюстрировать, как это будет работать.

Конфигурации автотрансформатора

Во-первых, «бустовая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению.

Рис. 8.20. Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для повышения сетевого напряжения.

Далее конфигурация «раскряжевка». На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:

Рисунок 8. 21 Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для снижения линейного напряжения.

Основным преимуществом автотрансформатора является то, что та же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его дешевле и легче в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.

Переменный автотрансформатор Variac

Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформаторов могут иметь ответвления для изменения коэффициента трансформации.Кроме того, их можно сделать бесступенчатыми со скользящим контактом для отвода обмотки в любой точке по ее длине. Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)

Рис. 8.22 Вариак — это автотрансформатор с скользящей отпайкой.

Небольшие вариаторы для настольного использования — это популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, позволяющее понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в доме с широким и точным диапазоном управления простым поворотом ручки.

 

  • Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и одной вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько повышающих и/или понижающих коэффициентов в одном и том же устройстве.
  • Обмотки трансформатора также можно «отводить», т. е. пересекать во многих точках, чтобы разделить одну обмотку на секции.
  • Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с использованием подвижного рычага, который перемещается по всей длине обмотки, контактируя с обмоткой в ​​любой точке по ее длине.Обмотка, разумеется, должна быть оголенной (без изоляции) в области, где качается рука.
  • Автотрансформатор представляет собой одинарную катушку индуктивности с ответвлениями, используемую для повышения или понижения напряжения подобно трансформатору, за исключением того, что он не обеспечивает гальваническую изоляцию.
  • Variac  – регулируемый автотрансформатор.

 

Поскольку трехфазное питание так часто используется для систем распределения электроэнергии, вполне логично, что нам потребуются трехфазные трансформаторы, чтобы иметь возможность повышать или понижать напряжение. Это верно лишь отчасти, поскольку обычные однофазные трансформаторы могут быть объединены вместе для преобразования мощности между двумя трехфазными системами в различных конфигурациях, что устраняет необходимость в специальном трехфазном трансформаторе. Однако для этих задач созданы специальные трехфазные трансформаторы, которые могут работать с меньшими требованиями к материалам, меньшему размеру и меньшему весу, чем их модульные аналоги.

Обмотки и соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных и вторичных обмоток, каждый набор намотан на одну ветвь сборки с железным сердечником.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора с объединенным сердечником, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 8.23 ​​Сердечник трехфазного трансформатора имеет три набора обмоток.

Эти наборы первичных и вторичных обмоток будут соединены по схеме Δ или Y, образуя законченный блок. Различные комбинации способов соединения этих обмоток будут в центре внимания этого раздела.

Независимо от того, имеют ли комплекты обмоток общий сердечник или каждая пара обмоток представляет собой отдельный трансформатор, варианты соединения обмоток одинаковы:

Первичный – Вторичный

  • Д – Д
  • Y – Δ
  • Δ – Y
  • Δ – Δ

Причины для выбора конфигурации Y или Δ для соединения обмоток трансформатора такие же, как и для любого другого трехфазного приложения: соединения Y обеспечивают возможность нескольких напряжений, в то время как соединения Δ обеспечивают более высокий уровень надежности (при выходе из строя одной обмотки). открыт, два других могут по-прежнему поддерживать полное линейное напряжение на нагрузке).

Вероятно, наиболее важным аспектом соединения трех наборов первичных и вторичных обмоток вместе для формирования трехфазного трансформаторного блока является соблюдение правильной фазировки обмоток (точки, используемые для обозначения «полярности» обмоток). Запомните правильное соотношение фаз между фазными обмотками Δ и Y: (рисунок ниже)

Рисунок 8. 24 (Y) Центральная точка «Y» должна соединять вместе все «-» или все «+» точки обмотки. (Δ) Полярности обмотки должны дополнять друг друга (от + к -).

 

Правильная фазировка, когда обмотки не показаны в обычной конфигурации Y или Δ, может быть сложной задачей. Позвольте мне проиллюстрировать, начиная с рисунка ниже.

Рисунок 8.23. Входы A1, A2, A3 могут быть подключены либо «Δ», либо «Y», как и выходы B1, B2, B3.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Y»

Три отдельных трансформатора должны быть соединены вместе для преобразования мощности из одной трехфазной системы в другую. Во-первых, я покажу соединения проводки для конфигурации Y-Y:

Рисунок 8.25 Фазная разводка для трансформатора «Y-Y».

Обратите внимание на приведенный выше рисунок, как все концы обмотки, отмеченные точками, подключены к соответствующим фазам A, B и C, а концы без точек соединены вместе, образуя центры каждой буквы «Y». Соединение первичных и вторичных обмоток по схеме «Y» позволяет использовать нейтральные проводники (N 1 и N 2 ) в каждой энергосистеме.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Δ»

Теперь рассмотрим конфигурацию Y-Δ:

Рисунок 8.26 Фазная разводка для трансформатора «Y-Δ».

Обратите внимание, как вторичные обмотки (нижний набор, рисунок выше) соединены в цепочку, где «точечная» сторона одной обмотки соединяется с «неточечной» стороной следующей, образуя Δ-петлю. В каждой точке соединения между парами обмоток осуществляется подключение к линии второй энергосистемы (А, В и С).

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Y»

Теперь давайте рассмотрим систему Δ-Y на рисунке ниже.

Рис. 8.27 Фазовая разводка трансформатора «Δ-Y».

Такая конфигурация (рисунок выше) позволила бы обеспечить несколько напряжений (фаза-фаза или фаза-нейтраль) во второй энергосистеме от энергосистемы-источника, не имеющей нейтрали.

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Δ»

И, наконец, переходим к конфигурации Δ-Δ:

Рисунок 8.28 Фазовая разводка трансформатора «Δ-Δ».

Когда нет необходимости в нейтральном проводнике во вторичной системе питания, предпочтительнее схемы соединения Δ-Δ (рисунок выше) из-за присущей Δ-конфигурации надежности.

Фазовая разводка для трансформатора «V» или «открытый-Δ»

Учитывая, что Δ-конфигурация может удовлетворительно работать без одной обмотки, некоторые проектировщики энергосистем предпочитают создавать группу трехфазных трансформаторов только с двумя трансформаторами, представляющими Δ-Δ-конфигурацию с отсутствующей обмоткой как на первичной, так и на вторичной стороне:

Рисунок 8.29 «V» или «open-Δ» обеспечивает мощность 2-φ только с двумя трансформаторами.

Эта конфигурация называется «V» или «Open-Δ». Конечно, каждый из двух трансформаторов должен иметь большие размеры, чтобы выдерживать ту же мощность, что и три в стандартной Δ-конфигурации, но общий размер, вес и преимущества в цене часто того стоят.Имейте в виду, однако, что с отсутствием одного набора обмоток в Δ-образной форме эта система больше не обеспечивает отказоустойчивость обычной Δ-Δ-системы. Если один из двух трансформаторов выйдет из строя, это определенно повлияет на напряжение и ток нагрузки.

Пример из реальной жизни

На следующей фотографии (рисунок ниже) показан блок повышающих трансформаторов на плотине гидроэлектростанции Гранд-Кули в штате Вашингтон. С этой точки зрения можно увидеть несколько трансформаторов (зеленого цвета), сгруппированных по три: по три трансформатора на гидроэлектрогенератор, соединенных вместе в той или иной форме трехфазной конфигурации.

На фотографии не видны соединения первичной обмотки, но кажется, что вторичные обмотки соединены по схеме Y, поскольку из каждого трансформатора выступает только один большой высоковольтный изолятор. Это говорит о том, что другая сторона вторичной обмотки каждого трансформатора имеет потенциал земли или близок к нему, что может быть правдой только в Y-системе. Здание слева — это электростанция, в которой размещены генераторы и турбины. Справа наклонная бетонная стена — нижний бьеф плотины:

Рисунок 8.30 Плотина гидроэлектростанции Гранд-Кули

Мощность

Как уже отмечалось, трансформаторы должны быть хорошо спроектированы, чтобы обеспечить приемлемую мощность, жесткую регулировку напряжения и низкое искажение тока возбуждения. Кроме того, трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы без проблем выдерживать ожидаемые значения тока первичной и вторичной обмотки. Это означает, что проводники обмотки должны быть изготовлены из проволоки соответствующего сечения, чтобы избежать проблем с нагревом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор должен иметь идеальную связь (отсутствие индуктивности рассеяния), идеальное регулирование напряжения, идеально синусоидальный ток возбуждения, отсутствие потерь на гистерезис или вихревые токи, а также достаточно толстый провод, чтобы выдерживать любой ток.К сожалению, идеальный трансформатор должен быть бесконечно большим и тяжелым, чтобы соответствовать этим конструктивным целям. Таким образом, в практической конструкции трансформатора необходимо идти на компромиссы.

Кроме того, изоляция проводников обмотки представляет собой проблему, когда встречаются высокие напряжения, как это часто бывает в повышающих и понижающих силовых распределительных трансформаторах. Мало того, что обмотки должны быть хорошо изолированы от железного сердечника, каждая обмотка должна быть достаточно изолирована от другой, чтобы поддерживать электрическую изоляцию между обмотками.

Номинальные характеристики трансформатора

С учетом этих ограничений трансформаторы рассчитаны на определенные уровни напряжения и тока первичной и вторичной обмотки, хотя номинальный ток обычно определяется номиналом вольт-ампер (ВА), присвоенным трансформатору. Например, возьмем понижающий трансформатор с номинальным первичным напряжением 120 вольт, номинальным напряжением вторичной обмотки 48 вольт и номиналом ВА 1 кВА (1000 ВА). Максимальные токи обмотки можно определить следующим образом: кВА (1000 ВА).Максимальные токи обмотки можно определить следующим образом:

[латекс]\текст{Максимальный ток обмотки}[/латекс]

[латекс]\tag{8.1} I_{Max} = \frac{S}{E}[/latex]

 

Иногда обмотки имеют номинальный ток в амперах, но это обычно наблюдается на небольших трансформаторах. Большие трансформаторы почти всегда оцениваются по напряжению обмотки и ВА или кВА

.

Потери энергии

Когда трансформаторы передают энергию, они делают это с минимальными потерями.Как было сказано ранее, современные конструкции силовых трансформаторов обычно превышают 95% КПД. Однако полезно знать, куда уходит часть этой потерянной силы и что вызывает ее потерю.

Конечно, есть потери мощности из-за сопротивления проволочных обмоток. Если не используются сверхпроводящие провода, всегда будет рассеиваться мощность в виде тепла через сопротивление проводников с током. Поскольку для трансформаторов требуются такие длинные провода, эти потери могут быть значительным фактором.Увеличение сечения обмоточной проволоки является одним из способов минимизировать эти потери, но только при существенном увеличении стоимости, размера и веса.

Потери на вихревые токи

Помимо резистивных потерь, большая часть потерь мощности трансформатора связана с магнитными эффектами в сердечнике. Возможно, наиболее значительными из этих «потери в сердечнике» являются потери на вихревые токи , которые представляют собой резистивное рассеивание мощности из-за прохождения индуцированных токов через железо сердечника. Поскольку железо является проводником электричества, а также отличным «проводником» магнитного потока, в железе будут индуцироваться токи, точно так же, как во вторичных обмотках индуцируются токи от переменного магнитного поля.Эти индуцированные токи, как описано в пункте закона Фарадея о перпендикулярности, имеют тенденцию циркулировать через поперечное сечение сердечника перпендикулярно виткам первичной обмотки. Их круговое движение дало им необычное название: они похожи на водовороты в потоке воды, которые циркулируют, а не движутся прямолинейно.

Железо является хорошим проводником электричества, но не таким хорошим, как медь или алюминий, из которых обычно изготавливаются обмотки. Следовательно, эти «вихревые токи» должны преодолевать значительное электрическое сопротивление, когда они циркулируют через сердечник. Преодолевая сопротивление железа, они рассеивают энергию в виде тепла. Следовательно, у нас есть источник неэффективности трансформатора, который трудно устранить.

Индукционный нагрев

Это явление настолько выражено, что его часто используют для нагревания черных (железосодержащих) материалов. На фотографии ниже показан блок «индукционного нагрева», повышающий температуру большого участка трубы. Петли проволоки, покрытые высокотемпературной изоляцией, окружают трубу по окружности, индуцируя вихревые токи в стенке трубы за счет электромагнитной индукции.Для максимального эффекта вихревых токов используется переменный ток высокой частоты, а не частота сети (60 Гц). Блочные блоки в правой части изображения производят высокочастотный переменный ток и контролируют величину тока в проводах, чтобы стабилизировать температуру трубы на заранее определенном «уставке».

Рис. 8.31. Индукционный нагрев: первичная изолированная обмотка наводит ток в железную трубу с потерями (вторичную).

Смягчение вихревых токов

Основная стратегия уменьшения этих расточительных вихревых токов в сердечниках трансформаторов состоит в том, чтобы формировать железный сердечник в виде листов, каждый из которых покрыт изолирующим лаком, так что сердечник делится на тонкие пластины.В результате ширина сердечника очень мала для циркуляции вихревых токов:

Рис. 8.32. Разделение железного сердечника на тонкие пластины с изоляцией сводит к минимуму потери на вихревые токи.

Многослойные сердечники , подобные показанному здесь, входят в стандартную комплектацию почти всех низкочастотных трансформаторов. Вспомните из фотографии разрезанного пополам трансформатора, что железный сердечник состоял из множества тонких листов, а не из одного сплошного куска. Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, поэтому трансформаторы, предназначенные для работы с более высокой частотой (например, 400 Гц, используемой во многих военных и авиационных приложениях), должны использовать более тонкие пластины, чтобы свести потери к приемлемому минимуму. Это приводит к нежелательному эффекту увеличения стоимости изготовления трансформатора.

Другой аналогичный метод минимизации потерь на вихревые токи, который лучше подходит для высокочастотных приложений, заключается в изготовлении сердечника из железного порошка вместо тонких листов железа. Как и ламинированные листы, эти гранулы железа по отдельности покрыты электроизоляционным материалом, что делает сердцевину непроводящей, за исключением ширины каждой гранулы. Сердечники из порошкового железа часто встречаются в трансформаторах, работающих с радиочастотными токами.

Магнитный гистерезис

Другие «потери в сердечнике» связаны с магнитным гистерезисом . Все ферромагнитные материалы имеют тенденцию сохранять некоторую степень намагниченности после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция оставаться намагниченной называется «гистерезисом», и для преодоления этого противодействия требуются определенные затраты энергии, чтобы измениться каждый раз, когда магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, меняет полярность (дважды за цикл переменного тока).

Этот тип потерь можно уменьшить за счет правильного выбора материала сердечника (выбор сплава сердечника с низким гистерезисом, о чем свидетельствует «тонкая» кривая гистерезиса B/H) и проектирования сердечника с минимальной плотностью потока (большая площадь поперечного сечения). ).

Скин-эффект на высоких частотах

Потери энергии в трансформаторе увеличиваются с увеличением частоты. Скин-эффект в проводниках обмотки уменьшает доступную площадь поперечного сечения для потока электрического заряда, тем самым увеличивая эффективное сопротивление по мере увеличения частоты и увеличивая потери мощности из-за резистивного рассеяния. Потери в магнитном сердечнике также преувеличены с более высокими частотами, вихревыми токами и эффектами гистерезиса, которые становятся более серьезными. По этой причине трансформаторы значительных размеров рассчитаны на эффективную работу в ограниченном диапазоне частот.

В большинстве систем распределения электроэнергии, где частота сети очень стабильна, можно подумать, что чрезмерная частота никогда не будет проблемой. К сожалению, это происходит в виде гармоник, создаваемых нелинейными нагрузками.

Как мы видели в предыдущих главах, несинусоидальные сигналы эквивалентны аддитивным сериям нескольких синусоидальных сигналов с разными амплитудами и частотами. В энергосистемах эти другие частоты являются целыми кратными основной (линейной) частоте, а это означает, что они всегда будут выше, а не ниже расчетной частоты трансформатора.В значительной степени они могут вызвать сильный перегрев трансформатора. Силовые трансформаторы могут быть спроектированы так, чтобы справляться с определенными уровнями гармоник энергосистемы, и эта способность иногда обозначается рейтингом «К-фактор».

Паразитная емкость и индуктивность

Помимо номинальной мощности и потерь мощности, трансформаторы часто имеют другие нежелательные ограничения, о которых должны знать разработчики схем. Как и их более простые аналоги — катушки индуктивности, трансформаторы обладают емкостью за счет диэлектрической изоляции между проводниками: от обмотки к обмотке, от витка к витку (в одной обмотке) и от обмотки к сердечнику.

Резонансная частота трансформатора

Обычно эта емкость не имеет значения в силовых приложениях, но приложения со слабыми сигналами (особенно с высокой частотой) могут плохо переносить эту особенность. Кроме того, эффект наличия емкости вместе с расчетной индуктивностью обмоток дает трансформаторам возможность резонировать на определенной частоте, что определенно является проблемой проектирования в приложениях для передачи сигналов, где приложенная частота может достигать этой точки (обычно резонансная частота силового преобразователя). трансформатор выходит за пределы частоты сети переменного тока, для которой он был разработан).

Защита от флюса

Сдерживание магнитного потока (убедиться, что магнитный поток трансформатора не уходит, чтобы мешать другому устройству, и убедиться, что магнитный поток других устройств экранирован от сердечника трансформатора) — еще одна проблема, которую разделяют как катушки индуктивности, так и трансформаторы.

Индуктивность рассеяния

С проблемой сдерживания магнитного потока тесно связана индуктивность рассеяния. Поскольку индуктивность рассеяния эквивалентна индуктивности, включенной последовательно с обмоткой трансформатора, она проявляется как последовательное сопротивление с нагрузкой.Таким образом, чем больше ток, потребляемый нагрузкой, тем меньше напряжение на клеммах вторичной обмотки. Обычно в конструкции трансформатора требуется хорошая стабилизация напряжения, но есть и исключительные случаи. Как указывалось ранее, разрядные осветительные цепи требуют наличия повышающего трансформатора с «свободной» (плохой) регулировкой напряжения для обеспечения пониженного напряжения после образования дуги через лампу. Один из способов выполнить этот конструктивный критерий состоит в том, чтобы спроектировать трансформатор с путями рассеяния магнитного потока, чтобы магнитный поток обходил вторичную обмотку (обмотки).Результирующий поток рассеяния создаст индуктивность рассеяния, что, в свою очередь, приведет к плохому регулированию, необходимому для газоразрядного освещения.

Насыщение ядра

Производительность трансформаторов

также ограничена ограничениями магнитного потока сердечника. Для трансформаторов с ферромагнитным сердечником мы должны помнить о пределах насыщения сердечника. Помните, что ферромагнитные материалы не могут поддерживать бесконечные плотности магнитного потока: они имеют тенденцию к «насыщению» на определенном уровне (продиктованном размерами материала и сердечника), а это означает, что дальнейшее увеличение силы магнитного поля (ммс) не приводит к пропорциональному увеличению магнитного поля. поток поля (Ф).

Когда первичная обмотка трансформатора перегружена из-за чрезмерного приложенного напряжения, поток сердечника может достичь уровней насыщения в пиковые моменты синусоидального цикла переменного тока. Если это произойдет, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, больше не будет соответствовать форме волны напряжения, питающего первичную обмотку. Другими словами, перегруженный трансформатор будет 90 505 искажать 90 506  форму волны от первичной обмотки к вторичной, создавая гармоники на выходе вторичной обмотки. Как мы обсуждали ранее, содержание гармоник в системах электропитания переменного тока обычно вызывает проблемы.

Пиковые трансформаторы

Специальные трансформаторы, известные как пиковые трансформаторы , используют этот принцип для создания коротких импульсов напряжения вблизи пиков формы сигнала напряжения источника. Ядро рассчитано на быстрое и резкое насыщение при уровнях напряжения значительно ниже пиковых. Это приводит к сильно обрезанной синусоидальной форме волны потока и импульсам вторичного напряжения только при изменении потока (ниже уровней насыщения):

Рис. 8.33. Осциллограммы напряжения и потока для пикового трансформатора.

Работа на частотах ниже нормы

Другой причиной ненормального насыщения сердечника трансформатора является работа на частотах ниже нормы. Например, если силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, вынужден вместо этого работать на частоте 50 Гц, поток должен достичь более высоких пиковых уровней, чем раньше, чтобы создать такое же противодействующее напряжение, необходимое для баланса с напряжением источника. Это верно, даже если напряжение источника такое же, как и раньше.

Рис. 8.34 Магнитный поток выше в сердечнике трансформатора с частотой 50 Гц по сравнению с 60 Гц при том же напряжении.

Поскольку мгновенное напряжение обмотки пропорционально мгновенной скорости изменения магнитного потока в трансформаторе, форма волны напряжения, достигающая того же пикового значения, но требующая больше времени для завершения каждого полупериода, требует, чтобы поток поддерживал с той же скоростью изменения, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени. Таким образом, если поток должен увеличиваться с той же скоростью, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени, он будет увеличиваться до большего пикового значения.

Математически это еще один пример исчисления в действии.Поскольку напряжение пропорционально скорости изменения потока, мы говорим, что форма сигнала напряжения является производной формы сигнала потока, причем «производной» является та вычислительная операция, которая определяет одну математическую функцию (форму сигнала) в терминах скорости- из-изменения другого. Однако если мы возьмем противоположную точку зрения и свяжем исходную форму волны с ее производной, мы можем назвать исходную форму волны интегралом формы производной волны. В этом случае форма волны напряжения является производной формы волны потока, а форма волны потока является интегралом формы волны напряжения.

Интеграл любой математической функции пропорционален площади под кривой этой функции. Поскольку каждый полупериод сигнала с частотой 50 Гц накапливает большую площадь между ним и нулевой линией графика, чем сигнал с частотой 60 Гц, а мы знаем, что магнитный поток является интегралом напряжения, поток будет достигать более высоких значений в рисунок ниже.

Рисунок 8.35. Поток, изменяющийся с той же скоростью, достигает более высокого уровня при 50 Гц, чем при 60 Гц.

 

Еще одной причиной насыщения трансформатора является наличие постоянного тока в первичной обмотке.Любое падение напряжения постоянного тока на первичной обмотке трансформатора вызовет дополнительный магнитный поток в сердечнике. Это дополнительное «смещение» или «смещение» потока подтолкнет сигнал переменного потока ближе к насыщению в одном полупериоде, чем в другом.

 

Рисунок 8.36   Постоянный ток в первичной обмотке смещает пики сигнала в сторону верхнего предела насыщения.

 

Для большинства трансформаторов насыщение сердечника является очень нежелательным эффектом, и его можно избежать за счет хорошей конструкции: проектирования обмоток и сердечника таким образом, чтобы плотность магнитного потока оставалась значительно ниже уровней насыщения.Это гарантирует, что связь между mmf и Φ будет более линейной на протяжении всего цикла магнитного потока, что хорошо, поскольку вносит меньшие искажения в форму волны тока намагничивания. Кроме того, проектирование сердечника для низких плотностей потока обеспечивает безопасный запас между нормальными пиками потока и пределами насыщения сердечника для адаптации к случайным аномальным условиям, таким как изменение частоты и смещение постоянного тока.

Пусковой ток

Когда трансформатор изначально подключен к источнику переменного напряжения, может возникнуть значительный скачок тока через первичную обмотку, называемый пусковым током .Это аналогично пусковому току электродвигателя, который запускается при внезапном подключении к источнику питания, хотя пусковой ток трансформатора вызывается другим явлением.

Мы знаем, что скорость изменения мгновенного потока в сердечнике трансформатора пропорциональна мгновенному падению напряжения на первичной обмотке. Или, как указывалось ранее, форма волны напряжения является производной формы волны потока, а форма волны потока является интегралом формы волны напряжения.В непрерывно работающем трансформаторе эти две формы волны сдвинуты по фазе на 90°. Поскольку поток (Φ) пропорционален магнитодвижущей силе (mmf) в сердечнике, а mmf пропорционален току обмотки, форма волны тока будет совпадать по фазе с формой волны потока, и обе они будут отставать от формы волны напряжения на 90°. °:

Рис. 8.37 Непрерывная установившаяся работа: магнитный поток, как и ток, отстает от приложенного напряжения на 90°.

Предположим, что первичная обмотка трансформатора внезапно подключается к источнику переменного напряжения именно в тот момент времени, когда мгновенное напряжение имеет положительное пиковое значение.Чтобы трансформатор создавал противоположное падение напряжения, чтобы уравновесить это приложенное напряжение источника, должен генерироваться магнитный поток быстро увеличивающегося значения. В результате ток обмотки быстро увеличивается, но на самом деле не быстрее, чем в нормальных условиях:

Рис. 8.38. Подключение трансформатора к линии при пиковом напряжении переменного тока. Поток быстро возрастает от нуля, как и в установившемся режиме.

И поток в сердечнике, и ток в обмотке начинаются с нуля и достигают тех же пиковых значений, что и во время непрерывной работы.Таким образом, в этом сценарии нет ни «броска», ни «броска», ни тока.

В качестве альтернативы рассмотрим, что произойдет, если подключение трансформатора к источнику переменного напряжения произойдет именно в тот момент времени, когда мгновенное напряжение равно нулю. Во время непрерывной работы (когда трансформатор находится под напряжением в течение достаточно долгого времени) это момент времени, когда поток и ток обмотки имеют свои отрицательные пики, испытывая нулевую скорость изменения (dΦ/dt = 0 и di/ дт = 0). По мере того, как напряжение достигает своего положительного пика, формы сигналов потока и тока достигают максимальной положительной скорости изменения и поднимаются вверх до своих положительных пиков, когда напряжение снижается до уровня нуля:

Рисунок 8.39 Запуск при e=0 В отличается от непрерывной работы на рисунке выше. Эти ожидаемые формы сигналов неверны – Φ и i должны начинаться с нуля.

Однако существует значительная разница между работой в непрерывном режиме и условиями внезапного пуска, предполагаемыми в этом сценарии: во время непрерывной работы уровни потока и тока были на своих отрицательных пиках, когда напряжение было на нулевых точках; однако в трансформаторе, который простаивал без дела, и магнитный поток, и ток обмотки должны начинаться с нуля .

Когда магнитный поток увеличивается в ответ на повышение напряжения, он будет увеличиваться от нуля вверх, а не от ранее отрицательного (намагниченного) состояния, как это обычно бывает в трансформаторе, на который некоторое время подается питание. Таким образом, в трансформаторе, который только что «запустился», магнитный поток достигнет примерно удвоенной нормальной пиковой величины, поскольку он «интегрирует» площадь под первым полупериодом сигнала напряжения:

Рис. 8.40. Начиная с e=0 В, Φ начинается с начального состояния Φ=0, увеличиваясь вдвое по сравнению с нормальным значением, при условии, что сердечник не насыщается.

Начиная с e=0 В, Φ начинается с начального состояния Φ=0, увеличиваясь вдвое по сравнению с нормальным значением, при условии, что ядро ​​не насыщается.

В идеальном трансформаторе ток намагничивания также увеличился бы примерно в два раза по сравнению с нормальным пиковым значением, создавая необходимую МДС для создания потока, превышающего нормальный. Тем не менее, большинство трансформаторов спроектированы с недостаточным запасом между нормальными пиками потока и пределами насыщения, чтобы избежать насыщения в таких условиях, и поэтому сердечник почти наверняка насытится в течение этого первого полупериода напряжения.Во время насыщения для создания магнитного потока требуется непропорциональное количество МДС. Это означает, что ток обмотки, который создает МДС, вызывающий магнитный поток в сердечнике, будет непропорционально возрастать до значения 90 505, легко превышающего 90 506, вдвое превышающего его нормальный пик: 90 005.

 

Рис. 8.41. Начиная с e=0 В, ток также увеличивается в два раза по сравнению с нормальным значением для ненасыщенного сердечника или значительно выше в (предназначенном для) случае насыщения.

 

Это механизм, вызывающий пусковой ток в первичной обмотке трансформатора при подключении к источнику переменного напряжения.Как видите, величина пускового тока сильно зависит от точного времени электрического подключения к источнику. Если трансформатор в момент подключения к источнику имеет некоторый остаточный магнетизм в сердечнике, пусковой ток может быть еще более серьезным. Из-за этого устройства защиты трансформатора от перегрузки по току обычно относятся к типу «медленного действия», чтобы выдерживать скачки тока, подобные этому, без размыкания цепи.

Тепло и шум

В дополнение к нежелательным электрическим эффектам трансформаторы могут также проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметными из которых являются тепловыделение и шум.Шум в первую очередь является неприятным эффектом, но тепло является потенциально серьезной проблемой, поскольку изоляция обмотки будет повреждена, если допустить перегрев. Нагрев можно свести к минимуму за счет хорошей конструкции, гарантируя, что сердечник не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму, а обмотки не перегружены или не работают слишком близко к максимальной мощности.

Сердечник и обмотки крупных силовых трансформаторов погружаются в масляную ванну для отвода тепла и подавления шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае могла бы нарушить целостность изоляции обмоток. Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный путь потока масла для передачи тепла от сердечника трансформатора в окружающий воздух:

 

Рис. 8.42. Большие силовые трансформаторы погружены в теплорассеивающее изоляционное масло.

 

Безмасляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются с точки зрения максимальной рабочей температуры «повышение» (превышение температуры окружающей среды) в соответствии с системой буквенного класса: A, B, F или H. Эти буквенные коды расположены в порядке от самой низкой термостойкости к самой высокой:

  • Класс A: Повышение температуры обмотки не более чем на 55°C при температуре окружающего воздуха 40°C (максимум).
  • Класс B: Повышение температуры обмотки не более чем на 80° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).
  • Класс F: Повышение температуры обмотки не более чем на 115° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).
  • Класс H: Повышение температуры обмотки не более чем на 150° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).

Аудиальный шум — это эффект, возникающий в первую очередь из-за явления  магнитострикции : небольшого изменения длины, проявляемого ферромагнитным объектом при намагничивании.Знакомый «гул», слышимый вокруг больших силовых трансформаторов, — это звук расширения и сжатия железного сердечника с частотой 120 Гц (удвоенная системная частота, равная 60 Гц в США) — один цикл сжатия и расширения сердечника на каждый пик форма волны магнитного потока плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками. Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в сердечнике является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в режиме насыщения для большей части формы волны тока, работают как с нагревом, так и с шумом.

Потери из-за магнитных сил обмотки

Еще одним явлением, вызывающим шум в силовых трансформаторах, является сила физической реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке. Если вторичная обмотка разомкнута, то через нее не будет протекать ток, а следовательно, и создаваемая ею магнитодвижущая сила (МДС). Однако, когда вторичная обмотка «нагружена» (в настоящее время подается на нагрузку), обмотка генерирует МДС, которой противодействует «отраженная» МДС в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней магнитного потока в сердечнике.Эти противоположные МДС, генерируемые между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного тока (нагрузки), создают отталкивающую физическую силу между обмотками, которая заставляет их вибрировать. Разработчики трансформаторов должны учитывать эти физические силы при конструировании катушек обмотки, чтобы обеспечить достаточную механическую опору для преодоления нагрузок. Однако в условиях большой нагрузки (высокого тока) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызвать слышимый шум, исходящий от трансформатора.

 

  • Силовые трансформаторы имеют ограничения по мощности, которую они могут передавать от первичной обмотки к вторичной. Большие устройства обычно оцениваются в ВА (вольт-ампер) или кВА (киловольт-ампер).
  • Сопротивление в обмотках трансформатора снижает его эффективность, так как ток рассеивает тепло и приводит к потере энергии.
  • Магнитные эффекты в железном сердечнике трансформатора также способствуют неэффективности. Среди эффектов вихревые токи (циркулирующие индукционные токи в железном сердечнике) и гистерезис (потеря мощности из-за преодоления склонности железа намагничиваться в определенном направлении).
  • Увеличение частоты приводит к увеличению потерь мощности в силовом трансформаторе. Наличие гармоник в энергосистеме является источником частот, значительно превышающих нормальные, что может вызвать перегрев больших трансформаторов.
  • Как трансформаторы, так и катушки индуктивности обладают определенной неизбежной емкостью из-за изоляции проводов (диэлектрика), отделяющей витки обмотки от железного сердечника и друг от друга. Эта емкость может быть достаточно значительной, чтобы придать трансформатору собственную резонансную частоту , что может быть проблематичным в сигнальных приложениях.
  • Индуктивность рассеяния  вызывается тем, что магнитный поток не на 100 % связан между обмотками трансформатора. Любой поток, не связанный с передачей энергии от одной обмотки к другой, будет накапливать и высвобождать энергию, как работает (собственная) индуктивность. Индуктивность рассеяния имеет тенденцию ухудшать стабилизацию напряжения трансформатора (вторичное напряжение «проседает» сильнее при заданном токе нагрузки).
  • Магнитное насыщение сердечника трансформатора может быть вызвано чрезмерным первичным напряжением, работой на слишком низкой частоте и/или наличием постоянного тока в любой из обмоток.Насыщение можно свести к минимуму или избежать с помощью консервативной конструкции, которая обеспечивает достаточный запас прочности между пиковыми значениями плотности магнитного потока и пределами насыщения сердечника.
  • Трансформаторы часто испытывают значительные пусковые токи при первоначальном подключении к источнику переменного напряжения. Пусковой ток наиболее велик, когда подключение к источнику переменного тока осуществляется в момент, когда мгновенное напряжение источника равно нулю.
  • Шум является обычным явлением, проявляемым трансформаторами, особенно силовыми трансформаторами, и в первую очередь вызван магнитострикцией сердечника.Физические силы, вызывающие вибрацию обмотки, также могут создавать шум в условиях большой (сильноточной) нагрузки вторичной обмотки.

4 Простые схемы бестрансформаторного источника питания

В этом посте мы обсудим 4 простые в сборке, компактные простые схемы бестрансформаторного источника питания. Все представленные здесь схемы построены с использованием теории емкостного сопротивления для понижения входного сетевого напряжения переменного тока. Все представленные здесь конструкции работают независимо без трансформатора или без трансформатора .

Концепция бестрансформаторного источника питания

Как следует из названия, схема бестрансформаторного источника питания обеспечивает низкий постоянный ток из сети переменного тока высокого напряжения без использования какого-либо трансформатора или катушки индуктивности.

Он работает за счет использования высоковольтного конденсатора для снижения сетевого переменного тока до требуемого более низкого уровня, который может быть подходящим для подключенной электронной схемы или нагрузки.

Спецификация напряжения этого конденсатора выбрана таким образом, чтобы его среднеквадратичное пиковое номинальное напряжение было намного выше, чем пиковое напряжение сети переменного тока, чтобы обеспечить безопасную работу конденсатора.Пример конденсатора, который обычно используется в бестрансформаторных цепях питания, показан ниже:

Этот конденсатор применяется последовательно с одним из вводов сети, предпочтительно с фазной линией переменного тока.

Когда сетевой переменный ток входит в этот конденсатор, в зависимости от номинала конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и ограничивает сетевой переменный ток от превышения заданного уровня, определяемого номиналом конденсатора.

Однако, несмотря на то, что ток ограничен, напряжение не ограничено, поэтому, если вы измерите выпрямленный выход бестрансформаторного источника питания, вы обнаружите, что напряжение равно пиковому значению сетевого переменного тока, что составляет около 310 В, и это может быть тревожным для любого нового любителя.

Но поскольку ток может быть значительно снижен конденсатором, это высокое пиковое напряжение можно легко устранить и стабилизировать с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.

Мощность стабилитрона должна быть правильно выбрана в соответствии с допустимым уровнем тока от конденсатора.

ВНИМАНИЕ! Пожалуйста, прочтите предупредительное сообщение в конце сообщения

Преимущества использования схемы бестрансформаторного источника питания

Идея недорогая, но очень эффективная для приложений, для работы которых требуется малое энергопотребление.

Использование трансформатора в источниках питания постоянного тока, вероятно, довольно распространено, и мы много слышали об этом.

Однако одним недостатком использования трансформатора является то, что вы не можете сделать устройство компактным.

Даже если ток, потребляемый вашей схемой, невелик, вам придется включить тяжелый и громоздкий трансформатор, что сделает работу очень громоздкой и грязной.

Описанная здесь бестрансформаторная схема источника питания очень эффективно заменяет обычный трансформатор для приложений, требующих тока ниже 100 мА.

Здесь на входе используется высоковольтный металлизированный конденсатор для необходимого понижения мощности сети, а предыдущая схема представляет собой не что иное, как простые мостовые конфигурации для преобразования пониженного переменного напряжения в постоянное.

Схема, показанная на приведенной выше схеме, имеет классическую конструкцию и может использоваться в качестве источника питания постоянного тока 12 В для большинства электронных схем.

Однако, обсудив преимущества описанной выше конструкции, стоит остановиться на нескольких серьезных недостатках, которые может включать эта концепция.

Недостатки схемы бестрансформаторного источника питания

Во-первых, схема не может выдавать большой ток, но это не создает проблем для большинства приложений.

Другим недостатком, который, безусловно, требует некоторого рассмотрения, является то, что концепция не изолирует цепь от опасных сетевых потенциалов переменного тока.

Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций, в которых есть концевые выходы или металлические шкафы, но не имеет значения для устройств, в которых все элементы скрыты в непроводящем корпусе.

Таким образом, начинающие любители должны работать с этой схемой очень осторожно, чтобы избежать поражения электрическим током. И последнее, но не менее важное: вышеуказанная схема допускает проникновение через нее скачков напряжения, что может привести к серьезному повреждению цепи питания и самой схемы питания.

Однако в предложенной простой схеме бестрансформаторного источника питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих каскадов после мостового выпрямителя.

Этот конденсатор заземляет мгновенные скачки высокого напряжения, тем самым эффективно защищая связанную с ним электронику.

Как работает схема

Работу этого бестрансформаторного источника питания можно понять по следующим пунктам:

  1. Когда вход сети переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует поступление сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня. уровень, определяемый значением реактивного сопротивления C1. Здесь можно приблизительно предположить, что он составляет около 50 мА.
  2. Однако напряжение не ограничено, и поэтому полные 220 В или любое другое напряжение на входе может поступать на последующую ступень мостового выпрямителя.
  3. Мостовой выпрямитель выпрямляет эти 220 В постоянного тока до более высоких 310 В постоянного тока благодаря преобразованию среднеквадратичного значения в пиковое значение формы волны переменного тока.
  4. Это постоянное напряжение 310 В мгновенно снижается до постоянного тока низкого уровня с помощью следующего каскада стабилитрона, который шунтирует его до значения стабилитрона. Если используется стабилитрон на 12 В, он станет на 12 В и так далее.
  5. C2, наконец, фильтрует 12 В постоянного тока с пульсациями в относительно чистый 12 В постоянного тока.

1) Базовая бестрансформаторная конструкция

Давайте попробуем более подробно понять функцию каждой из частей, используемых в приведенной выше схеме:

  1. Конденсатор C1 становится наиболее важной частью схемы, поскольку он который снижает высокий ток от сети 220 В или 120 В до желаемого более низкого уровня, чтобы соответствовать выходной нагрузке постоянного тока. Как правило, каждый отдельный микрофарад от этого конденсатора обеспечивает ток около 50 мА на выходную нагрузку.Это означает, что 2 мкФ обеспечит 100 мА и так далее. Если вы хотите узнать расчеты более точно, вы можете обратиться к этой статье.
  2. Резистор R1 используется для обеспечения пути разряда высоковольтного конденсатора C1 всякий раз, когда цепь отключена от сетевого входа. Потому что C1 имеет возможность сохранять в себе потенциал сети 220 В, когда он отсоединен от сети, и это может привести к поражению высоким напряжением любого, кто прикоснется к контактам вилки. R1 быстро разряжает C1, предотвращая подобные сбои.
  3. Диоды D1—D4 работают как мостовой выпрямитель для преобразования слаботочного переменного тока от конденсатора C1 в слаботочный постоянный ток. Конденсатор C1 ограничивает ток до 50 мА, но не ограничивает напряжение. Это означает, что постоянный ток на выходе мостового выпрямителя является пиковым значением 220 В переменного тока. Это можно рассчитать как: 220 x 1,41 = 310 В пост. тока приблизительно . Итак, на выходе моста имеем 310 В, 50 мА.
  4. Однако напряжение постоянного тока 310 В может оказаться слишком высоким для любого низковольтного устройства, кроме реле. Таким образом, стабилитрон с соответствующим номиналом используется для шунтирования 310 В постоянного тока до желаемого более низкого значения, например, 12 В, 5 В, 24 В и т. д., в зависимости от характеристик нагрузки.
  5. Резистор R2 используется в качестве токоограничивающего резистора. Вы можете подумать, когда C1 уже есть для ограничения тока, зачем нам R2. Это связано с тем, что во время периодов мгновенного включения питания, то есть когда входной переменный ток впервые подается на цепь, конденсатор C1 просто действует как короткое замыкание в течение нескольких миллисекунд.Эти несколько начальных миллисекунд периода включения позволяют полному высокому току переменного тока 220 В войти в цепь, чего может быть достаточно, чтобы разрушить уязвимую нагрузку постоянного тока на выходе. Для предотвращения этого вводим R2. Однако лучшим вариантом может быть использование NTC вместо R2.
  6. C2 — конденсатор фильтра, который сглаживает пульсации 100 Гц от выпрямленного моста до более чистого постоянного тока. Хотя на схеме показан высоковольтный конденсатор 10 мкФ 250 В, его можно просто заменить на 220 мкФ/50 В благодаря наличию стабилитрона.

Схема печатной платы описанного выше простого бестрансформаторного источника питания показана на следующем рисунке. Обратите внимание, что я предусмотрел место для MOV также на печатной плате со стороны входа сети.

Улучшение конструкции

Приведенная выше конструкция без трансформатора выглядит просто, но у нее есть некоторые неизбежные недостатки. Резистор R2 в схеме обязателен, иначе может моментально сгореть стабилитрон. Однако добавление резистора R2 вызывает значительное падение выходного тока, а также значительное рассеяние через резистор R2, что делает схему несколько неэффективной.

Идея сделать так, чтобы сопротивление R2 было как можно меньше, но при этом вся цепь оставалась полностью защищенной от всех возможных опасностей, связанных с электричеством.

Для этого мы усиливаем стабилитрон высоковольтным транзистором, распаянным в виде лома, как показано на следующей схеме:

Конструкция выглядит полностью отказоустойчивой, но при этом обеспечивает идеально стабилизированный выходной сигнал. Силовой транзистор ST13003 используется как шунтирующее устройство, которое заземляет всю мощность от конденсатора С1, как только выходной постоянный ток моста пытается подняться выше уровня стабилитрона.В этой ситуации транзистор проводит и закорачивает постоянный ток, вызывая падение напряжения. Когда напряжение падает, стабилитрон перестает проводить, закрывая транзистор, и цикл продолжает повторяться с высокой скоростью, обеспечивая стабилизированное выходное напряжение постоянного тока, которое почти равно значению напряжения стабилитрона.

Пример схемы для светодиодного декоративного освещения Применение

Следующая бестрансформаторная или емкостная схема питания может использоваться в качестве схемы светодиодной лампы для безопасного освещения второстепенных светодиодных цепей, таких как небольшие светодиодные лампы или светодиодные гирлянды.

Идея была запрошена г-ном Джаешем:

Спецификация требований

Цепочка состоит из примерно 65-68 светодиодов на 3 вольта последовательно примерно на расстоянии, скажем, 2 фута ,,, таких 6 струны связаны вместе, чтобы получилась одна струна, так что расположение лампочки в последней веревке составляет 4 дюйма. итак всего 390 — 408 светодиодных ламп в финальной веревке.
Поэтому, пожалуйста, предложите мне наилучшую возможную схему драйвера для работы
1) одну строку из 65-68 строк.
или
2) полная веревка из 6 нитей вместе.
у нас есть еще одна веревка из 3 цепочек. Цепочка состоит из примерно 65-68 светодиодов на 3 вольта, последовательно соединенных примерно на расстоянии, скажем, 2 фута. получается 4 дюйма в последней веревке. итак всего 195 — 204 светодиодные лампочки в финальной веревке.
Поэтому, пожалуйста, предложите мне наилучшую возможную схему драйвера для работы
1) одну строку из 65-68 строк.
или
2) полная веревка из 3 нитей вместе.
Пожалуйста, предложите лучшую надежную схему с защитой от перенапряжений и посоветуйте какие-либо дополнительные устройства, которые необходимо подключить для защиты цепей.
и, пожалуйста, обратите внимание, что на схемах указаны значения, необходимые для того же, поскольку мы совсем не являемся техническим специалистом в этой области.

Схема

Схема драйвера, показанная ниже, подходит для управления любой цепочкой светодиодных ламп , имеющей менее 100 светодиодов (для входа 220 В), каждый светодиод рассчитан на 20 мА, 3,3 В Светодиоды 5 мм:

Здесь вход конденсатор 0.33 мкФ/400 В определяет величину тока, подаваемого на светодиодную цепочку. В этом примере это будет около 17 мА, что подходит для выбранной цепочки светодиодов.

Если один драйвер используется для большего количества параллельных светодиодных цепочек 60/70, то указанное значение конденсатора можно просто пропорционально увеличить для поддержания оптимальной освещенности светодиодов.

Таким образом, для 2 параллельных цепочек требуемое значение будет 0,68 мкФ/400 В, для 3 цепочек вы можете заменить его на 1 мкФ/400 В.Точно так же для 4-х струн это необходимо будет обновить до 1,33 мкФ/400 В и так далее.

Важно : Хотя я не показал ограничительный резистор в конструкции, было бы неплохо включить резистор 33 Ом мощностью 2 Вт последовательно с каждой цепочкой светодиодов для дополнительной безопасности. Это может быть вставлено в любом месте последовательно с отдельными строками.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, УПОМЯНУТЫЕ В ЭТОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ВСЕ ЧАСТИ В ЦЕПИ КРАЙНЕ ОПАСНЫ ПРИ СОЕДИНЕНИИ С СЕТЬЮ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА……..

2) Модернизация до бестрансформаторного источника питания со стабилизацией напряжения

Теперь давайте посмотрим, как обычный емкостной источник питания может быть преобразован в бестрансформаторный источник питания со стабилизированным или переменным напряжением без перенапряжения, применимый практически для всех стандартных электронные нагрузки и схемы. Идею предложил г-н Чандан Майти.

Технические характеристики

Если помните, я уже писал вам ранее комментарии в вашем блоге.

Бестрансформаторные схемы действительно хороши, и я протестировал пару из них со светодиодами мощностью 20 Вт и 30 Вт. Теперь я пытаюсь добавить контроллер, вентилятор и светодиод вместе, поэтому мне нужен двойной источник питания.

Примерная спецификация:

Номинальный ток 300 мАд1= 3,3-5В 300мА (для контроллера и т.д.) P2= 12-40В (или более высокий диапазон), 300мА (для светодиода) ваша вторая схема, как уже упоминалось https://www.homemade-circuits.com/2012/08/high-current-transformerless-power.html

Но я не могу понять, как получить 3,3 В без использования дополнительного конденсатора. 1. Можно ли поставить вторую схему с выхода первой? 2. Либо второй симистор, мост поставить параллельно первому, после конденсатора получить 3,3-5В

Буду рад если поможете.

Спасибо,

Конструкция

Функции различных компонентов, используемых на различных этапах показанной выше схемы управления напряжением, можно понять из следующих пунктов:

Напряжение сети выпрямляется четырьмя 1N4007 диодами и фильтруется конденсатором 10 мкФ/400 В.

Выходное напряжение на 10 мкФ/400 В теперь достигает около 310 В, что является пиковым выпрямленным напряжением, достигаемым от сети.

Сеть делителя напряжения, сконфигурированная на базе TIP122, обеспечивает снижение этого напряжения до ожидаемого уровня или до требуемого уровня на выходе источника питания.

Вы также можете использовать MJE13005 вместо TIP122 для большей безопасности.

Если требуется 12 В, можно установить потенциометр 10 кОм для достижения этого на эмиттере/земле TIP122.

Конденсатор 220 мкФ/50 В обеспечивает кратковременное нулевое напряжение на базе во время включения, чтобы удерживать ее в выключенном состоянии и защищать от начального скачка напряжения.

Катушка индуктивности дополнительно гарантирует, что в период включения катушка оказывает высокое сопротивление и предотвращает попадание любого пускового тока внутрь цепи, предотвращая возможное повреждение цепи.

Для достижения 5 В или любого другого прилагаемого пониженного напряжения можно использовать регулятор напряжения, такой как показанная микросхема 7805.

Принципиальная схема

Использование управления полевым МОП-транзистором

Приведенную выше схему с использованием эмиттерного повторителя можно дополнительно улучшить, применив источник питания истокового повторителя на МОП-транзисторе вместе с дополнительным каскадом управления током с использованием транзистора BC547.

Полную электрическую схему можно увидеть ниже:

Видеозапись защиты от перенапряжения

источников питания, чтобы полностью обезопасить его от пусковых токов при включении сетевого выключателя.Идея была предложена г-ном Фрэнсисом.

Технические характеристики

С большим интересом читал статьи о бестрансформаторных источниках питания на вашем сайте и если я правильно понимаю основная проблема это возможный пусковой ток в цепи при включении, а это вызвано тем, что включение не всегда происходит, когда цикл находится при нуле вольт (переход через нуль).

Я новичок в электронике, и мои знания и практический опыт очень ограничены, но если проблема может быть решена при реализации пересечения нуля, почему бы не использовать для управления компонентом пересечения нуля, таким как оптотриак с пересечением нуля.

Входная сторона оптотриака маломощная, поэтому можно использовать маломощный резистор для снижения сетевого напряжения для работы оптотриака. Поэтому на входе оптотриака конденсатор не используется. Конденсатор подключен на стороне выхода, который будет включен симистором, который включается при пересечении нуля.

Если это применимо, это также решит проблемы с высокими требованиями к току, поскольку оптотриак, в свою очередь, может без каких-либо затруднений работать с другим симистором с более высоким током и/или напряжением.Цепь постоянного тока, подключенная к конденсатору, больше не должна иметь проблемы с пусковым током.

Было бы неплохо узнать ваше практическое мнение и спасибо, что читаете мою почту.

С уважением,
Фрэнсис

Конструкция

Как было правильно отмечено в приведенном выше предложении, вход переменного тока без контроля пересечения нуля может быть основной причиной броска тока в емкостных бестрансформаторных источниках питания.

Сегодня, с появлением сложных оптоизоляторов симисторных драйверов, переключение сети переменного тока с управлением переходом через нуль перестало быть сложной задачей и может быть легко реализовано с помощью этих устройств.

Об оптопарах MOCxxxx

Драйверы симисторов серии MOC выпускаются в виде оптронов и являются специализированными в этом отношении и могут использоваться с любыми симисторами для управления сетью переменного тока посредством обнаружения и управления пересечением нуля.

Драйверы симисторов серии MOC включают MOC3041, MOC3042, MOC3043 и т. д. Все они почти идентичны по своим рабочим характеристикам с небольшими различиями в их напряжениях, и любой из них может использоваться для предлагаемого приложения контроля перенапряжения в емкостных источниках питания.

Обнаружение и выполнение перехода через нуль полностью обрабатываются внутри этих блоков оптодрайвера, и нужно только сконфигурировать с ним силовой симистор для наблюдения за предполагаемым управляемым срабатыванием симистора с переходом через нуль.

Прежде чем исследовать схему бестрансформаторного источника питания без перенапряжения симистора с использованием концепции управления переходом через ноль, давайте сначала кратко разберемся, что такое переход через ноль и связанные с ним функции.

Что такое переход через ноль в сети переменного тока

Мы знаем, что потенциал сети переменного тока состоит из циклов напряжения, которые нарастают и падают с изменением полярности от нуля до максимума и наоборот по заданной шкале.Например, в нашей сети переменного тока 220 В напряжение переключается от 0 до +310 В (пик) и обратно до нуля, затем понижается от 0 до -310 В и обратно до нуля, это происходит непрерывно 50 раз в секунду, создавая переменный ток с частотой 50 Гц. цикл.

Когда сетевое напряжение близко к своему мгновенному пику цикла, то есть около 220 В (для 220 В) входной сети, оно находится в зоне наибольшего напряжения и тока, и если емкостной источник питания включается в этот момент можно ожидать, что все 220 В прорвется через источник питания и связанную с ним уязвимую нагрузку постоянного тока.Результатом может быть то, что мы обычно наблюдаем в таких блоках питания…. мгновенное сгорание подключенной нагрузки.

Вышеупомянутое последствие обычно наблюдается только в емкостных бестрансформаторных источниках питания, потому что конденсаторы ведут себя как короткое замыкание в течение доли секунды при воздействии напряжения питания, после чего они заряжаются и настраиваются на правильное заданное значение. выходной уровень

Возвращаясь к проблеме перехода сети через ноль, в обратной ситуации, когда сеть приближается или пересекает нулевую линию своего фазового цикла, можно считать, что она находится в самой слабой зоне по току и напряжению, и можно ожидать, что любой гаджет, включенный в этот момент, будет полностью безопасным и свободным от скачков напряжения.

Таким образом, если емкостной источник питания включается в ситуациях, когда вход переменного тока проходит через нулевую фазу, мы можем ожидать, что выход источника питания будет безопасным и не будет иметь импульсного тока.

Как это работает

Схема, показанная выше, использует драйвер симисторного оптоизолятора MOC3041 и сконфигурирована таким образом, что всякий раз, когда включается питание, он срабатывает и инициирует подключенный симистор только во время первого перехода фазы переменного тока через нуль. а затем держит переменный ток нормально включенным в течение остального периода, пока питание не будет выключено и снова включено.

На рисунке видно, как крошечная 6-контактная микросхема MOC 3041 соединена с симистором для выполнения процедур.

Вход симистора подается через высоковольтный токоограничивающий конденсатор 105/400 В, нагрузка может быть подключена к другому концу источника питания через конфигурацию мостового выпрямителя для достижения чистого постоянного тока на предполагаемой нагрузке, которая может светодиод.

Как контролируется импульсный ток

Всякий раз, когда включается питание, первоначально симистор остается выключенным (из-за отсутствия привода затвора), как и нагрузка, подключенная к мостовой сети.

Питающее напряжение, полученное с выхода конденсатора 105/400 В, достигает внутреннего ИК-светодиода через контакт 1/2 оптоИС. Этот вход контролируется и обрабатывается внутренне в соответствии с откликом ИК-светодиода… и как только обнаруживается, что подаваемый цикл переменного тока достигает точки пересечения нуля, внутренний переключатель мгновенно переключает и запускает симистор и поддерживает систему во включенном состоянии в течение остаток периода, пока устройство не будет выключено и снова включено.

При описанной выше настройке при каждом включении питания симистор оптоизолятора МОС обеспечивает срабатывание симистора только в тот период, когда сеть переменного тока пересекает нулевую линию своей фазы, что, в свою очередь, отлично удерживает нагрузку в безопасности и без опасного всплеска спешки.

Улучшение вышеприведенной конструкции

Здесь обсуждается комплексная схема емкостного источника питания с детектором пересечения нуля, ограничителем перенапряжения и регулятором напряжения. Идея была представлена ​​г-ном Чами

Разработка усовершенствованной схемы емкостного источника питания с Обнаружение пересечения нуля

Привет, Swagatam.

Это моя конструкция емкостного источника питания с пересечением нуля, защитой от перенапряжения и стабилизатором напряжения, я постараюсь перечислить все свои сомнения.
(я знаю, что это будет дорого для конденсаторов, но это только для целей тестирования)

1-Я не уверен, нужно ли менять BT136 на BTA06 для обеспечения большего тока.

2-Модуль Q1 (TIP31C) рассчитан только на 100 В Макс. Может стоит поменять на транзистор 200В 2-3А?, типа 2SC4381.

3-R6 (200R 5W), я знаю, что этот резистор довольно маленький, и это моя ошибка
, я действительно хотел поставить резистор 1k.А вот с резистором 200R 5W
будет работать?

4-Некоторые резисторы были изменены в соответствии с вашими рекомендациями, чтобы сделать его способным работать на 110 В. Может быть, резистор на 10 кОм должен быть меньше?

Если вы знаете, как заставить его работать правильно, я буду очень рад исправить это. Если это работает, я могу сделать для него плату, и вы можете опубликовать ее на своей странице (бесплатно, конечно).

Спасибо, что нашли время и посмотрели мою схему, полную неисправностей.

Хорошего дня.

Chamy

Оценка конструкции

Здравствуйте, Chamy,

Ваша схема выглядит нормально. Вот ответы на ваши вопросы:

1) да BT136 следует заменить на более мощный симистор.
2) TIP31 можно заменить транзистором Дарлингтона на 200 В, таким как BU806 и т. д., в противном случае он может работать неправильно.
3) при использовании резистора Дарлингтона базовый резистор может иметь большое значение, может быть вполне подойдет резистор 1K/2 Вт.
Однако сам по себе дизайн выглядит излишним, гораздо более простой вариант можно увидеть ниже https://www.homemade-circuits.com/2016/07/scr-shunt-for-protecting-capacitive-led.html
С уважением

Swagatam

Артикул:

Цепь перехода через нуль

4) Переключение бестрансформаторного источника питания с использованием IC 555

Это четвертое простое, но разумное решение реализовано здесь с использованием IC 555 в моностабильном режиме для управления в режиме безброскового скачка напряжения в трансформаторе питание через концепцию коммутационной схемы перехода через нуль, при которой входная мощность от сети может поступать в цепь только во время прохождения через ноль сигнала переменного тока, тем самым устраняя возможность бросков напряжения.Идею подсказал один из заядлых читателей этого блога.

Технические характеристики

Будет ли бестрансформаторная схема с переходом через ноль работать для предотвращения начального пускового тока, не допуская включения до нулевой точки в цикле 60/50 Гц?

Многие дешевые твердотельные реле, менее 10,00 индийских рупий, со встроенной функцией.

Также я хотел бы управлять 20-ваттными светодиодами с этой конструкцией, но я не уверен, какой ток или насколько горячими будут конденсаторы. Я полагаю, это зависит от того, как светодиоды подключены последовательно или параллельно, но скажем, конденсатор рассчитан на 5 ампер или 125 мкФ конденсатор нагреется и взорвется???

Как читать характеристики конденсаторов, чтобы определить, сколько энергии они могут рассеять.

Приведенный выше запрос побудил меня искать похожую конструкцию, включающую концепцию переключения при пересечении нуля на основе микросхемы IC 555, и наткнулся на следующую превосходную схему бестрансформаторного источника питания, которую можно использовать для убедительного устранения всех возможных пусковых импульсов.

Что такое переключение при переходе через нуль:

Важно сначала изучить эту концепцию, прежде чем исследовать предлагаемую бестрансформаторную схему без перенапряжений.

Все мы знаем, как выглядит синусоида сетевого сигнала переменного тока.Мы знаем, что этот синусоидальный сигнал начинается с отметки нулевого потенциала и экспоненциально или постепенно повышается до точки пикового напряжения (220 или 120), а оттуда экспоненциально возвращается к отметке нулевого потенциала.

После этого положительного цикла осциллограмма опускается и повторяет описанный выше цикл, но в отрицательном направлении, пока снова не вернется к нулевой отметке.

Описанная выше операция выполняется от 50 до 60 раз в секунду в зависимости от технических характеристик сети.
Поскольку этот сигнал входит в цепь, любая точка сигнала, кроме нуля, представляет потенциальную опасность скачка напряжения при включении из-за высокого тока в сигнале.

Однако вышеописанной ситуации можно избежать, если нагрузка сталкивается с включенным выключателем во время перехода через ноль, после чего экспоненциальный рост не представляет угрозы для нагрузки.

Именно это мы и попытались реализовать в предлагаемой схеме.

Схема работы

На приведенной ниже схеме видно, что 4 диода 1N4007 образуют стандартную конфигурацию мостового выпрямителя, катодный переход создает в линии пульсации с частотой 100 Гц.
Частота выше 100 Гц сбрасывается с помощью делителя потенциала (47k/20K) и подается на положительную шину IC555. По этой линии потенциал соответствующим образом регулируется и фильтруется с помощью D1 и C1.

Вышеупомянутый потенциал также подается на базу Q1 через резистор 100k.

IC 555 сконфигурирован как моностабильный MV, что означает, что его выход будет повышаться каждый раз, когда контакт № 2 заземлен.

В периоды, когда напряжение в сети переменного тока превышает (+)0,6 В, Q1 остается выключенным, но как только кривая переменного тока достигает нулевой отметки, то есть становится ниже (+)0.6 В, Q1 включает заземляющий контакт № 2 микросхемы и формирует положительный выход на контакт № 3 микросхемы.

Выход IC включает тиристор и нагрузку и поддерживает их во включенном состоянии, пока не истечет время MMV, чтобы начать новый цикл.

Время включения моностабильного устройства можно установить, изменив предустановку 1M.

Большее время включения обеспечивает больший ток нагрузки, делая ее ярче, если это светодиод, и наоборот.

Таким образом, условия включения этой схемы бестрансформаторного источника питания на основе IC 555 ограничены только тогда, когда переменный ток близок к нулю, что, в свою очередь, гарантирует отсутствие перенапряжения при каждом включении нагрузки или цепи.

Принципиальная схема

Для драйвера светодиодов

Если вы ищете бестрансформаторный источник питания для драйвера светодиодов на коммерческом уровне, то, вероятно, вы можете попробовать концепции, описанные здесь.

Разница между повышающим и понижающим трансформаторами

Трансформатор представляет собой статическое устройство, которое передает переменный ток от цепи к цепи с одной и той же частотой, но уровень напряжения обычно меняется.По экономическим причинам электрическая энергия должна передаваться при высоком напряжении, а с точки зрения безопасности она должна использоваться при низком напряжении. Это увеличение напряжения передачи и снижение напряжения для использования могут быть достигнуты только с использованием повышающего трансформатора и понижающего трансформатора.

 

Основное различие между повышающим и понижающим трансформаторами заключается в том, что повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение, а понижающий трансформатор снижает выходное напряжение.

 

Содержание

1. Сравнительная таблица

2. Определение

3. Основные отличия

4. Укажите на запоминание

1. Сравнительная таблица

Старший № Повышающий трансформатор Понижающий трансформатор
1 Выходное напряжение повышающего трансформатора больше напряжения источника. Выходное напряжение понижающего трансформатора меньше напряжения источника.
2    Обмотка НН трансформатора является первичной, а обмотка ВН — вторичной.    Обмотка ВН трансформатора является первичной, а обмотка НН — вторичной.
3 Вторичное напряжение повышающего трансформатора больше, чем его первичное напряжение.     Вторичное напряжение понижающего трансформатора меньше его первичного напряжения.
4 Число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной обмотке.     Число витков в первичной обмотке больше, чем во вторичной обмотке.
5     Первичный ток трансформатора больше вторичного тока.     Вторичный ток больше первичного.
6     Повышающий трансформатор обычно используется для передачи электроэнергии. Генераторный трансформатор на электростанции является одним из примеров повышающего трансформатора. В электрораспределении используется понижающий трансформатор. Трансформатор в жилом поселке — один из примеров понижающего трансформатора.

 

2. Определение

а. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор представляет собой тип трансформатора с функцией преобразования низкого напряжения (НН) и высокого тока на первичной стороне трансформатора в высокое напряжение (ВН) и низкое значение тока на вторичной стороне трансформатора.

б. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — это тип трансформатора, который преобразует высокое напряжение (ВН) и малый ток на первичной стороне трансформатора в низкое напряжение (НН) и высокое значение тока на вторичной стороне трансформатора.

3. Основное различие между повышающим трансформатором и понижающим трансформатором

— Когда выходное (вторичное) напряжение больше, чем входное (первичное) напряжение, это называется повышающим трансформатором.Для сравнения, выходное (вторичное) напряжение понижающего трансформатора меньше.

 

— В повышающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является первичной обмоткой, а обмотка высокого напряжения — вторичной обмоткой. Напротив, в понижающем трансформаторе обмотка низкого напряжения является вторичной обмоткой.

 

— В повышающем трансформаторе ток и магнитное поле меньше развиваются на вторичной обмотке, а на первичной она возрастает. Напротив, в понижающем трансформаторе напряжение вторичной обмотки ниже из-за сильного тока и магнитного поля.

 

* Примечание 1: Электрический ток пропорционален магнитному полю.

 

* Примечание 2: Согласно закону Ома, напряжение пропорционально силе тока. Если мы увеличим напряжение больше, чем сила тока также будет увеличиваться, но в трансформаторе для передачи того же количества электроэнергии, если мы увеличим напряжение, то сила тока уменьшится и наоборот. Таким образом, мощность на выводах передачи и приема трансформатора постоянна.

 

— В повышающем трансформаторе первичная обмотка состоит из толстого медного провода с изоляцией, а вторичная — из тонкого медного провода с изоляцией.Напротив, в понижающем трансформаторе высокий выходной ток приводит к тому, что для изготовления вторичной катушки используется толстая изолирующая медь.

 

*Примечание 3: Толщина проводов зависит от способности электрического тока течь по ним.

 

— Повышающий трансформатор увеличивает напряжение с 220В до 11кВ и выше, а понижающий трансформатор снижает напряжение с 440-220В, 220-110В или 110-24В, 20В, 10В.

4. Укажите на запоминание

Один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего или понижающего трансформатора.Это зависит от того, как он подключен в цепи. Если входное питание подается на низковольтную обмотку, она становится повышающим трансформатором. С другой стороны, если входная мощность подается на обмотку высокого напряжения, трансформатор становится понижающим.

 

 

 

 

 

 

 

.