Назначение трансформатора и его виды. Обозначение на схеме
Трансформатор – один из самых распространённых электротехнических устройств, как в бытовой технике, так и в силовой электронике.
Назначение трансформатора заключается в преобразовании электрического тока одной величины в другую, большую, или меньшую.
В отношении трансформаторов стоит помнить одно простое правило: постоянный ток они не преобразуют! Основное их назначение – это преобразование переменного, импульсного и пульсирующего тока. Если подвести к трансформатору постоянный ток, то получится лишь раскалённый кусок провода…
На принципиальных схемах трансформатор изображают в виде двух или более катушек, между которыми проводят линию. Вот так.
Катушка под номером Ⅰ символизирует первичную обмотку. К ней подводится напряжение, которое необходимо преобразовать: понизить или повысить – смотря что требуется. Со вторичных обмоток (Ⅱ и Ⅲ) уже снимается пониженное или повышенное напряжение. Как видите, вторичных обмоток может быть несколько.
Трансформатор ТДКС.Что за деталь?Как его элементарно проверить
Вертикальная линия между первичной и вторичной обмоткой символизирует магнитный сердечник или по-другому, магнитопровод.
Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора чрезвычайно высок и в некоторых случаях может быть более 90%. Благодаря малым потерям при преобразовании энергии трансформатор и получил такое широкое применение в электронике.
Основные функции трансформатора, которые более востребованы в бытовой электронике две, это:
- Понижение переменного напряжения электрической сети 110/127/220В до уровня в несколько десятков или единиц вольт (5 – 48 и более вольт). Связано это с тем, что большинство электронных приборов состоит из полупроводниковых компонентов – транзисторов, микросхем, процессоров, которые прекрасно работают при достаточно низком напряжении питания. Поэтому необходимо понижать напряжение до низких значений. Диапазон напряжения питания такой электроники как магнитолы, музыкальные центры, DVD – плееры, как правило, лежит в пределах 5 – 30 вольт. По этой причине понижающие трансформаторы заняли достойное место в бытовой электронике.
- Гальваническая развязка электрической сети 220В от питающих цепей электроприборов. Понизить напряжение во многих случаях можно и без использования трансформаторов. Но к этому прибегают достаточно редко. Что самое главное при пользовании электроприбором? Конечно, безопасность!
Конструктивно трансформатор состоит из двух и более обмоток – первичной, та, что подключается к сети, и вторичной, которая подключается к нагрузке (электроприбору). Обмотки представляют собой катушки медного или алюминиевого провода в лаковой изоляции. Обе катушки плотно наматываются на изоляционный каркас, который закрепляют на магнитопровод – сердечник.
Магнитопровод изготавливают из магнитного материала. Для низкочастотных трансформаторов материалом магнитопровода служит пермаллой, трансформаторная сталь. Для более высокочастотных – феррит.
Подключение трансформатора от телевизора
Магнитопровод низкочастотных трансформаторов состоит из набора Ш, П или Г-образных пластин. Наверняка вы уже видели такие у пунктов приёма цветного металлолома . Магнитопровод из феррита, как правило, цельнотелый, монолитный. Вот так выглядит ферритовый магнитопровод от трансформатора гальванической развязки (ТГР) сварочного инвертора.
У высокочастотных маломощных трансформаторов роль сердечника может выполнять воздушная среда. Дело в том, что с ростом частоты преобразования габариты магнитопровода резко уменьшаются.
Если сравнить трансформатор лампового телевизора с тем, который установлен в современном полупроводниковом, то разница будет ощутима. Трансформатор лампового телевизора весит пару – тройку килограммов, в то время как высокочастотный трансформатор современного телевизора несколько десятков, либо сотен граммов. Выигрыш в габаритах и весе очевиден.
Уменьшение веса и габаритов трансформаторов достигается за счёт применения высокочастотных импульсных преобразователей, где трансформатор работает на частоте в 20 – 40 кГц, а не 50-60 герц, как в случае с обычным низкочастотным трансформатором. Увеличение рабочей частоты позволяет уменьшить размеры магнитопровода (сердечника), а также существенно снизить затраты на обмоточный провод, так как количество витков в обмотках высокочастотных трансформаторов невелико.
По конструктивному исполнению трансформаторы делят на несколько видов: стержневые, броневые и тороидальные (они же кольцевые). Стержневой вариант выглядит вот так.
Броневой же имеет боковые стержни без обмоток. Такая конструкция защищает от повреждений медные обмотки, но и затрудняет их охлаждение в процессе работы. Броневые трансформаторы наиболее распространены в электронике.
Наилучшими параметрами обладают тороидальные, или по-другому, кольцевые трансформаторы.
Их конструкция способствует хорошему охлаждению, а магнитный поток наиболее эффективно распределён вокруг обмоток, что уменьшает магнитный поток рассеяния и увеличивает КПД. Из-за магнитного потока рассеяния возникают потери, что снижает эффективность трансформатора. Наибольший поток рассеяния у броневых трансформаторов.
Мощность трансформатора зависит от размеров сердечника и рабочей частоты преобразования. Во многих случаях мощность низкочастотного трансформатора (работающего на частоте 50-60 Гц) можно определить не прибегая к сложным расчётам. Об этом я уже рассказывал.
Иногда на практике требуется определить выводы первичной и вторичной обмоток. Вот несколько советов, которые помогут разобраться, как это сделать.
Первичная обмотка понижающего трансформатора всегда будет намотана более тонким проводом, чем вторичная. Связано это с тем, что при понижении напряжения возможно увеличение тока во вторичной обмотке, следовательно, нужен провод большего сечения.
В случае повышающего трансформатора вторичная обмотка наматывается более тонким проводом, чем первичная, так как максимальный ток вторичной обмотки будет меньше тока первичной.
В этой взаимосвязи и заключается преобразование: увеличиваем напряжение – уменьшается ток, уменьшаем напряжение – увеличивается ток.
Развитие силовой электроники привело к появлению, так называемых, электронных трансформаторов. Сам по себе электронный трансформатор не является электротехнической деталью – это законченное электронное устройство, которое выполняет функцию преобразования переменного напряжения.
Источник: go-radio.ru
Что внутри у трансформатора
Трансформатор представляет собой устройство для преобразования величины переменного тока или напряжения.
В простейшем случае трансформатор состоит из двух гальванически изолированных друг от друга обмоток, помещенных на общий сердечник (Рис.1 ).
Обмотка, подключенная к источнику переменного тока называется первичной. Нагрузка подключается к вторичной обмотке трансформатора. Материалом для обмоток служит медные проводники, реже – алюминиевые круглого или прямоугольного сечения. Для трансформаторов, работающих на сетях переменного тока низкой промышленной частоты материалом сердечника служит электротехническая сталь.
Принцип работы трансформатора заключается в том, что проходящий по первичной обмотке ток II создает магнитный поток ФОСН, одинаковый во всем сечении сердечника. Магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке токIII и напряжение UII, определяемое соотношением витков в двух обмотках – wIи wII.
При прохождении магнитного потока возникают потери в сердечнике на вихревые токи.
Для их уменьшения магнитопровод собирают из отдельных, изолированных друг от друга пластин с высоким удельным сопротивлением. Если замыкаются несколько пластин сердечника, вихревые токи приводят к повышению температуры магнитопровода, что может привести к разрушению изоляции обмоток.
Также возникают потери на образовании магнитного поля вне сердечника трансформатора (Рис. 1,ФРАС). Проходящий в первичной обмотке ток вызывает нагрев проводника катушки и снижает КПД работы трансформатора.
Однофазные трансформаторы по типу сердечника разделяются на броневые и стержневые.
На броневых магнитопроводах катушки обмотки установлены на одной оси и закрыты другими полосами сердечника (Рис 2,а).
Такие трансформаторы широко используется при небольшой мощности потребления. В стержневых трансформаторах (Рис 2, б ) катушки охватывают большую часть сердечника. Магнитопроводы трансформатора делают раздельными для уменьшения вихревых токов и стягивают между собой при сборке.
В зависимости от отношения витков трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Также различают сторону подключения высокого и низкого напряжения.
Однофазный трансформатор может работать в режиме холостого хода, короткого замыкания или на нагрузку.
При холостом ходе, вторичная обмотка не подключена, или подключена на нагрузку с большим сопротивлением. Ток в ней равен нулю. Режим холостого хода используется для измерения коэффициента трансформации и величины потерь в магнитопроводе.
Короткое замыкание в трансформаторе получается, если замкнуть выводы вторичной обмотки. При этом возникает падение напряжение в первичной обмотке, а во вторичной напряжение определяется падением напряжения на сопротивлении обмотки. Режим КЗ используется для измерения величины потерь на обмотках.
Включение трансформатора под нагрузку является рабочим режим трансформатора. При отсутствии перегрузок трансформатор может проработать неограниченно долго.
Трехфазные трансформаторы можно рассматривать как три отдельных однофазных трансформатора, первичные и вторичные обмотки которых соединены определенным образом – по схеме «звезда» или «треугольник» (Рис 3, первичные обмотки включены «звездой», вторичные – «треугольником»).
Использование соединения «звездой» конструктивно проще и применяется при больших действующих напряжениях при сравнительно малом токе. В обратном случае (при большом токе и малом напряжении) предпочтительней «треугольник». При одинаковой схеме подключения вторичной и первичной обмоток коэффициент трансформации соответствуют коэффициенту одной фазы.
Если используется смешанное подключение коэффициент трансформации будет отличаться от номинального в большую или меньшую сторону, что позволяет изменять напряжение на выводах коммутацией обмоток.
Как правило,трехфазные трансформаторы работают на больших мощностях, что требует дополнительного охлаждения обмоток и сердечника.
Трехфазный трансформатор (Рис. 4) включает первичные 1 и вторичные обмотки 2, концентрически установленные на общий сердечник. Трансформатор помещен в бак 3, заполненный диэлектрическим охлаждающим маслом. Выводы обмоток изолируются от корпуса бака фарфоровыми изоляторами 4.
Система охлаждения включает в себя несколько труб, соединяющих бак сверху и снизу 5 и расширитель 6. При нагреве трансформатора масло поднимается к верху емкости, охлаждается от окружающей среды и опускается через боковые трубки, вытесняя нагретое масло вверх. Расширитель служит для компенсации повышения объема масла при нагреве. Также на бак трансформатора установлены термометр, а в расширителе – окно для измерения объема масла.
Трансформаторы широко применяются в современных системах распределения электроэнергии. В бытовом применении, для питания различной электроники, низкочастотные трансформаторы уже почти вытеснены более лучшими высокочастотными.
Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Источник: elektronchic.ru
Хороший вопрос: Зачем встроенному светильнику трансформатор
Практикующий дизайнер объясняет: когда можно обойтись без трансформатора для «встройки», а когда — не стоит
Сохранить Комментировать 18 Нравится 40
Поделиться
Twitter E-mail
Встроить лампочки в потолок, стену, ступени лестницы или шкаф — мало. Надо еще озаботиться тем, куда прятать трансформатор светильника. Рассказываю, зачем в принципе нужны трансформаторы и можно ли светильнику «как-нибудь без них».
Вольдемар Деревенец Сохранить фото
Что такое трансформатор?
Это устройство для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения: на входе 220 В трансформируются в 12 В на выходе. Это нужно делать, ч тобы светильник не выходил из строя при скачках напряжения. Другими словами, трансформатор — «встроенная» защита от короткого замыкания, перегрева, а также устройство, которое обеспечивает плавное включение света.
Предвосхищая вопрос об экономии на лампочках, заметим, что с трансформатором они тоже со временем перегорают, но значительно реже. Многое здесь зависит как от качества лампочек, так и качества самого трансформатора.
Что экономичнее — лампы на 12 В или 220 В?
Многие покупатели, подзабывшие физику, уверены, что лампочки на 12 В экономят электроэнергию. Это неверно — экономия электричества зависит от мощности, а не от напряжения. Можно говорить только о косвенной выгоде: лампочка с трансформатором уважаемой марки работает дольше аналогичной без трансформатора.
Юлия Черникова-Грапонова Сохранить фото
Вся ли «встройка» работает с трансформатором?
Это зависит от типа используемых лампочек — светодиодные всегда рассчитаны на 12 В, то есть работают в паре с трансформатором. Встраиваемые светильники с галогенными лампочками бывают как на 220 В (трансформатор не нужен), так и на 12 В.
Что выбрать: светодиоды или галогенные лампы
Срок службы светодиодов составляет до 100 тыс. часов, что значительно больше, чем у галогенок. Причем светодиоды практически не нагреваются. К недостаткам светодиодов относятся высокая цена и особенность светового пучка — от ламп идет направленный поток от которого быстро устают и краснеют глаза. Потому светодиоды чаще всего используют в качестве подсветки (шкафы и полки, ориентирующий свет на лестнице). А для основного освещения обычно советуют встраиваемые светильники с галогенными лампочками.
Людмила Кришталева Сохранить фото
Когда необходимо подключение через трансформатор?
Для помещений с повышенной влажностью настоятельно советуют подключать встроенные светильники через трансформатор. Причем, подразумевают не только ванные комнаты и санузлы — светильник с трансформатором уместен и в винном погребе, и в подвале, и в постирочной. Помните, что светильник для влажных зон должен иметь маркировку IP (индекс защиты от влаги). В остальных помещениях можно смело использовать и прямое подключение на 220 В — качественные лампочки в хороших светильниках будут служить долго и не перегорать без всякого трансформатора.
Юлия Черникова-Грапонова Сохранить фото
Какими бывают трансформаторы?
Большинство специалистов советуют использовать электронные (импульсные) трансформаторы . Электромагнитные (тороидальные) трансформаторы — альтернатива электронным —для домашнего освещения почти не используются: это вариант для устройства сигнализации, подключения радиоэлектроники и медицинской техники.
Электронный — легкий и компактный — понижающий трансформатор заключен в небольшой металлический (алюминиевый), иногда пластиковый корпус. Его главное достоинство: легко входит во врезное отверстие в потолке из ГКЛ (на следующем фото).
Юлия Черникова-Грапонова Сохранить фото
То есть трансформатор тоже встраивают?
Все зависит от типа потолка. В идеале трансформатор крепят непосредственно к бетонной плите, а для доступа делают небольшой люк в подвесном потолке (обычно из гипсокартона). Однако нужно учитывать, что если со временем трансформатор потребуется заменить, то достать его через врезное отверстие будет непросто.
Можно ли спрятать трансформатор в чулане?
К сожалению, не всегда есть возможность грамотно скрыть трансформатор, а тем более несколько. Длина провода должна составлять не более 2 м до источника нагрузки, поэтому нельзя располагать трансформатор на большом расстоянии от источника света.
Профи Сохранить фото
Для натяжного потолка, если используется трансформатор, можно сделать люк доступа (смотрится крайне неэстетично). Если же крепить трансформатор как положено (к бетонной плите), то для замены придется демонтировать все полотно. Проще купить светильники с уже встроенным трансформатором.
Сколько же трансформаторов нужно купить?
Обычно к одному трансформатору подключают 3-5 лампочек, чтобы не превышать номинальную нагрузку. Для того чтобы рассчитать необходимую мощность трансформатора, нужно сложить мощность всех лампочек в помещении и прибавить запас 10%. Этот способ достаточно распространен, особенно если идет речь о помещении, в котором расположено большое количество встроенных светильников.
Архитектурная мастерская Акант Сохранить фото
Нужен ли трансформатор для подсветки в шкафу?
Ответ на этот вопрос зависит от типа светильника, который используется для мебельной подсветки. Чаще всего применяются светодиоды. Поскольку они питаются от напряжения 12 В, трансформатор необходим.
Для шкафа и потолка — разные трансформаторы?
Нет, для мебельной подсветки подходит любой электронный преобразователь на 12 В. Возможно, для шкафа, как и для потолка, понадобится не один трансформатор — учитывайте его номинальную мощность и общую мощность светильников.
Трансформатор шумит: что делать?
Любой трансформатор издает характерный гул, что обусловлено колебанием проводников обмоток под воздействием переменного тока. Трансформаторов, которые не жужжат, не существует; уровень шума зависит от мощности и типа преобразователя. Электромагнитный, о котором говорилось выше, шумит меньше.
Кунина Елена Сохранить фото
- не учтена общая нагрузка электропотребления на квартиру (количество отведенных киловатт);
- осветительные приборы и розетки неправильно разведены по группам;
- куплено некачественное устройство или сомнительного производства;
- идет неправильная нагрузка на трансформатор;
- при ремонте не учтены свойства материалов будущих потолочных покрытий.
Вместо выводов: Независимо от того, какие светильники вы выберете — с трансформатором или нет — этот вопрос нужно решать уже на начальном этапе ремонта. Поскольку габариты светильника и его дизайн конструктивно связаны с типом используемых ламп, а они в свою очередь могут предполагать монтаж одного или нескольких трансформаторов. Проверьте — ест ли у вас техническая возможность встроить их и обеспечить доступ в случае ремонта.
Источник: www.houzz.ru