Первичная катушка трансформатора это та что ответ
Современные трансформаторы делятся по назначению на силовые, специальные, измерительные и радиотехнические. К силовым относятся трансформаторы, которые передают потребителю электрическую энергию. Это мощные понижающие трансформаторы на подстанциях, а также более привычные нам бытовые, служащие для питания наших бытовых устройств. Такие трансформаторы используются в телевизорах, магнитофонах, плеерах и другой технике, а также находились в более ранних моделях зарядных устройств мобильных телефонов. К специальным можно отнести сварочные трансформаторы. Измерительные трансформаторы — это трансформаторы тока и напряжения, служащие для подключения электроизмерительных приборов. О них мы поговорим в конце. К радиотехническим относят очень маломощные трансформаторы и трансформаторы, работающие на повышенной частоте.
Обычный понижающий трансформатор был изобретен в 1878г. русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым. Самый простой трансформатор переменного тока состоит из двух не соединяющихся никак друг с другом катушек(рис.1), намотанных на стальной сердечник или, что то же самое, магнитопровод(рис.2). По своему устройству магнитопровод подразделяется на П-образный(рис.2 справа) и Ш-образный(рис.2 слева). Различают еще броневой, или ленточный, тип магнитопровода (рис.1).
Катушки могут быть намотаны как по отдельности(рис.1), так и одна поверх другой(рис.3). Катушка, концы которой подключаются к источнику напряжения, называется первичной катушкой(или обмоткой). Другая, с которой снимается нужное нам пониженное напряжение, называется вторичной катушкой(или обмоткой). На рис.4 схематично показан один из вариантов расположения катушек трансформатора на магнитопроводе. Если подключить источник переменного тока к первичной обмотке, то возникнет магнитное поле, сила и напрвление которого будут меняться с частотой питающего напряжения. Силовые линии этого поля проходят обычно внутри магнитопровода. Также обмотку трансформатора с большим числом витков называют обмоткой высшего напряжения(ВН), а с меньшим — обмоткой низшего напряжения(НН). Обозначение трансформатора на электрических схемах приведено на рис.5. При необходимости в обозначении трансформатора концы обмотки ВН маркируют большими буквами, а НН — малыми. 
При необходимости в обозначении трансформатора концы обмотки ВН маркируют большими буквами, а НН — малыми.
Причиной возникновения вторичного напряжения (напряжения во вторичной катушке) является магнитное переменное поле первичной катушки. Это поле едино для всего магнитопровода, а значит и для обоих катушек. Поэтому между ними и образуется связь по напряжению. Поскольку скорость изменения магнитного потока для обеих катушек одинакова и обе катушки поэтому пересекаются одинаковым числом силовых линий, то степень преобразования напряжения зависит только от числа витков. Вышеизложенную мысль поясняет тот факт, что напряжения в катушках трансформатора относятся друг к другу как числа витков, т.е.
Подобное соотношение получило название коэффициента трансформации. Следовательно, коэффициент трансформации любого трансформатора можно найти как: Если к трансформатору подключить нагрузку, то первичная обмотка будет потреблять ту же мощность(если пренебречь малыми потерями), что и вторичная. Т.е., если, скажем, ко вторичной обмотке с напряжением 12В вы подключите 12-вольтовую лампочку мощностью 60Вт, то ваш электросчетчик воспримет это будто бы к сети 220В подключена лампа 60Вт. А расчеты здесь таковы. Во вторичной обмотке ток составит 60Вт/12В=5А. В первичной обмотке трансформатора, а значит и через счетчик ток составит 60Вт/220В=0,27А. Из этого следует соотношение токов в обмотках: Следовательно, с помощью трансформатора можно получать высокие напряжения и малую силу тока, а также низкое напряжение и большую силу тока. В качестве КПД трансформатора принимают отношение мощности во вторичной обмотке к мощности в первичной:.
КПД трансформатора всегда большой и составляет обычно от 96% до 99%. Отклонение от идеального случая, когда КПД=100%, объясняются потерями в самом трансформаторе. Например, ввиду того, что обмотки выполняются медными, а значит обладают каким-то сопротивлением, происходит их нагревание при прохождении тока.
В самом сердечнике трансформатора возникают потери от так называемых вихревых токов. Снижают эти потери тем, что набирают сердечник из отдельных изолированных друг от друга лаком листов.
Также в материале сердечника элементарные магнитики (атомы) постоянно поворачиваются в направлении переменного магнитного поля, обусловленного переменным напряжением (током). На это идут затраты энергии, которые называют затратами на гистерезис. Их снижают путем выполнения сердечника из материала, который требует незначительных затрат энергии на перемагничивание. Обычно для этих целей служит специальная электротехническая сталь.
Еще один вопрос, который часто возникает о трансформаторах — это питание нагрузки от нескольких трансформаторов, включенных параллельно. Такая идея возникает, когда мощности одного имеющегося трансформатора недостаточно для питания нагрузки. Для этого необходимо знать условия параллельной работы. Для включения на параллельную работу трансформаторы должны иметь:
1)одинаковые коэффициенты трансформации(либо с разницей не более 0,5%), иначе между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный ток, который даже при небольшой разнице в коэффициентах трансформации может привести к опасному перегреву;
2)одинаковые напряжения короткого напряжения u k , %, иначе они не смогут делить нагрузку пропорционально своим мощностям. Т.е. одни трансформаторы будут недогружены, а другие перегружены. Обычно эта величина указана в паспорте трансформатора. Однако, если величина напряжения короткого замыкания все же не известна, надо ориентироваться по мощностям применяемых трансформаторов. Они не должны отличаться между собою более чем на 10%;
3)для 3-х фазных трансформаторов необходимо еще условие соблюдения одинаковой группы соединений. Однако, такая необходимость очень редка, поэтому мы ее пропустим. Но на всякий случай знать это необходимо.
Необходимо помнить, что при параллельном включении трансформаторов требуется правильно соединить между собою концы вторичных обмоток . Они должны быть соединены синфазно. Если концы вторичной обмотки соединить не согласовано, система питания работать не будет.
Для правильного выбора вторичных выводов двух трансформаторов необходимо в разрыв вторичной обмотки любого из двух включить вольтметр. Если выводы подключены правильно, то стрелка вольтметра не отклонится. При неправильном согласовании вторичных обмоток вольтметр покажет суммарное значение вторичного напряжения трансформаторов. На рис.6 показана суть измерения.
На рис.7 показана условная схема замещения в какой-либо момент измерения при правильном (рис.7а) и неправильном (рис.7б) включении вторичных обмоток наших трансформаторов — для лучшего понимания работы вольтметра.
Найдя правильный вариант включения вторичных обмоток, необходимо пометить найденные одноименные концы вторичных обмоток, а также пометить какие из концов первичных обмоток были соединены между собою в момент правильного измерения. Иначе, если вы ошибетесь в дальнейшем при подключении одного их трансформаторров, то и концы его вторичной обмотки придется развернуть местами. Параллельно работающих трансформаторов может быть и два и три. Только тогда придется проделывать такие измерения с каждым из них.
А теперь рассмотрим другие группы трансформаторов.
Существуют еще две группы трансформаторов, одна из которых называется трансформаторами напряжения, другая — транформаторы тока.
Трансформаторы напряжения и тока применяются для изоляции измерительных приборов и аппаратов автоматической защиты от цепи высокого напряжения, чем достигается безопасность измерения, а также для расширения пределов измерения измерительных приборов.
Трансформаторы напряжения применяются для включения вольтметров и и цепей напряжения измерительных приборов (ваттметров, фазометров) и реле. Трансформаторы тока — для включения амперметров и цепей тока измерительных приборов (электросчетчиков) и реле.
Наглядную и принципиальную схемы включения трансформатора напряжения (обычно пишется сокращенно ТН) можно увидеть на рис.8. Такой трансформатор подобен силовому трансформатору небольшой мощности. Его первичная обмотка — обмотка ВН с большим числом витков w1, подключается к тому напряжению (на рис.8 это U1), которое надо измерить. Вторичная обмотка со значительно меньшим числом витков w2, т.е. обмотка НН, имеет на своем выходе некое напряжение U2. К ней и подключаются измерительные приборы. На рис.8а это вольтметр и частотомер. На рис.8б показана электрическая схема замещения с условным изображением трансформатора напряжения. Обычно обе обмотки трансформатора концентрические и обмотка ВН находится поверх НН. Но на нашем рисунке они для наглядности разделены. Это значения не имеет.
Один вывод вторичной обмотки и корпус трансформатора заземляются. Это делается на случай повреждения изоляции, а также для того, чтобы замкнуть на землю цепь тока, показанную штриховой линией, через условную емкость между первичной и вторичной катушками трансформатора. Наличие этого тока в цепи в случае отсутствия этого заземления снижало бы точность измерения.
читать далее. трансформатор тока
Трансформатор тока (далее просто ТТ) предназначены для преобразования измеряемых переменных токов в относительно малые токи, не превышающие обычно 5А. ТТ своей первичной обмоткой включается как амперметр, т.е. в разрыв фазной рабочей жилы кабеля. Это можно еще раз посмотреть здесь. А в разделе «Электросчетчики» наглядно показано включение ТТ. Правда, ТТ актуальны, в основном, для 3-х фазных сетей. Вторичная обмотка его замыкается через цепи измерительных приборов. При отключении измерительных приборов вторичную обмотку ТТ необходимо замкнуть ключом К (рис.9б). Суммарное сопротивление включенного во вторичную обмотку ТТ амперметра (хотя его может и не быть, как на рис.9) и цепей тока измерительных приборов (например, электросчетчика) мало )обычно менее 2 Ом), поэтому ТТ работает в условиях, близких к режиму короткого замыкания. Напряжение вторичной обмотки ТТ зависит, в основном, от сопротивления цепей измерительных и соединительных проводов. Это порядка 1 — 12В. Для правильного подключения выводов ТТ к электросчетчику его входные и выходные выводы маркируются как Л1, Л2 и И1, И2 соответственно. Также и в паспорте на электросчетчик имеется схема для подключения ТТ, где указана нумерация выводов ТТ. Это необходимо, чтобы токи в первичной и вторичной обмотках совпали по фазе. Если имеющийся амперметр предназначен для работы с каким-то конкретным ТТ, то на шкале этого амперметра должны быть значения тока первичной обмотки. Вторичный номинальный ток у всех ТТ имеет одно и то же стандартное значение 5А. В специальных случаях — 1А.
25.03.2020гр.843 трансформаторы
Устройство, служащее для преобразования (повышения или понижения) переменного напряжения.
Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока, а вторичная к потребителям электроэнергии.
В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Магнитный поток, создаваемый переменным током в первичной обмотке, благодаря наличию сердечника практически без потерь пронизывает витки вторичной обмотки, возбуждая в ней ЭДС индукции. Так как магнитный поток должен изменяться, трансформатор может работать только на переменном токе.
Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора:
При k1 трансформатор будет понижающим, при k
Режимы работы трансформатора. Режим холостого хода трансформатора называется режим с разомкнутой вторичной обмоткой. Рабочим режимом (ходом) трансформатора называется режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена нагрузка с отличным от нуля сопротивлением. Режимом короткого замыкания называется режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки. Данный режим опасен для трансформатора, поскольку в этом случае ток во вторичной обмотке максимален и происходит электрическая и тепловая перегрузка системы.
Передача и использование электрической энергии
Трансформаторы широко используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электрическая энергия, которая вырабатывается генераторами на электростанциях, передается к потребителям на большие расстояния. Линии, по которым электрическая энергия передается от электростанций к потребителям, называют линии электропередачи (ЛЭП).
При передачи электроэнергии неизбежны ее потери, связанные с нагреванием проводов. Чтобы уменьшить потери энергии, необходимо уменьшить силу тока в линии передачи. При данной мощности уменьшение силы тока возможно лишь при увеличения напряжения (P=UI). Для этого между генератором и линией электропередачи включают повышающий трансформатор. А затем, между ЛЭП и потребителем электроэнергии — понижающий трансформатор.
то такое трансформатор?
2. Каково устройство трансформатора? 3. Сколько чаще всего катушек у трансформатора?
4. На чем основан принцип работы трансформатора?
5. Трансформатор на холостом ходу.
6. Работа нагруженного трансформатора.
7. Что такое коэффициент трансформации?
8. Каким бывает численно коэффициент трансформации?
9. Какой трансформатор называют повышающим, какой понижающим?
10. Можно ли подключить трансформатор к сети постоянного напряжения?
11. Почему трансформатор гудит?
12. Почему сердечник трансформатора собирают из отдельных листов железа?
13. Почему сердечник называют магнитопроводом?
14. Можно ли сердечник сделать из меди?
15. Как найти КПД трансформатора? Каких наибольших значений он достигает?
16. Какие потери энергии могут быть в трансформаторе?
17. Как избежать потерь энергии в трансформаторе?
18. Можно ли включить в сеть переменного тока напряжением 220 В первичную катушку трансформатора, снятую с сердечника?
3. Тестовый опрос по теме трансформатор.
1. Сколько витков должна иметь первичная катушка трансформатора, чтобы повысить напряжение от 10 до 50 В, если во вторичной обмотке 80 витков?
2. Трансформатор является повышающим, если коэффициент трансформации его:
А) равен единице;
Б) меньше единицы;
В) больше единицы.
3. Сердечник трансформатора набран из отдельных изолированных пластин для:
А) экономии материала;
Б) уменьшения рассеяния магнитного потока;
В) уменьшения вихревых токов.
4. Каково соотношение между напряжением и числом витков в обмотках трансформатора?
5. Первичная катушка трансформатора – это та, что:
А) соединена с потребителем;
Б) соединена с источником;
Решение задач по теме «Трансформаторы». 11-й класс
2. Каково устройство трансформатора? 3. Сколько чаще всего катушек у трансформатора?
4. На чем основан принцип работы трансформатора?
5. Трансформатор на холостом ходу.
6. Работа нагруженного трансформатора.
7. Что такое коэффициент трансформации?
8. Каким бывает численно коэффициент трансформации?
9. Какой трансформатор называют повышающим, какой понижающим?
10. Можно ли подключить трансформатор к сети постоянного напряжения?
11. Почему трансформатор гудит?
12. Почему сердечник трансформатора собирают из отдельных листов железа?
13. Почему сердечник называют магнитопроводом?
14. Можно ли сердечник сделать из меди?
15. Как найти КПД трансформатора? Каких наибольших значений он достигает?
16. Какие потери энергии могут быть в трансформаторе?
17. Как избежать потерь энергии в трансформаторе?
18. Можно ли включить в сеть переменного тока напряжением 220 В первичную катушку трансформатора, снятую с сердечника?
3. Тестовый опрос по теме трансформатор.
1. Сколько витков должна иметь первичная катушка трансформатора, чтобы повысить напряжение от 10 до 50 В, если во вторичной обмотке 80 витков?
2. Трансформатор является повышающим, если коэффициент трансформации его:
А) равен единице;
Б) меньше единицы;
В) больше единицы.
3. Сердечник трансформатора набран из отдельных изолированных пластин для:
А) экономии материала;
Б) уменьшения рассеяния магнитного потока;
В) уменьшения вихревых токов.
4. Каково соотношение между напряжением и числом витков в обмотках трансформатора?
5. Первичная катушка трансформатора – это та, что:
А) соединена с потребителем;
Б) соединена с источником;
Правильные ответы:
1 – В, 2 – Б, 3 – В, 4 – А, 5 – Б.
4. Решение задач.
1. Понижающий трансформатор со 110 витками во вторичной обмотке понижает напряжение от 22 000 В до 110 В. Сколько витков в его первичной обмотке?
2. Первичная обмотка повышающего трансформатора содержит 100 витков, а вторичная — 1000. Напряжение в первичной цепи 120 В. Каково напряжение во вторичной цепи, если потерь энергии нет?
3. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 300 витков, включен в сеть напряжением 220 В. Во вторичную цепь трансформатора, имеющую 165 витков, включен резистор сопротивлением 50 Ом. Найдите силу тока во вторичной цепи, если падение напряжения на ней равно 50 В.
4. Понижающий трансформатор дает ток 20 А при напряжении 120 В. Первичное напряжение равно 22000 В. Чему равны ток в первичной обмотке, а также входная и выходная мощности трансформатора, если его КПД равен 90%?
5. Повышающий трансформатор создает во вторичной цепи ток 2 А при напряжении 2200 В. Напряжение в первичной обмотке равно 110 В. Чему равен ток в первичной обмотке, а также входная и выходная мощности трансформатора, если потерь энергии в нем нет?
6. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации 8 включена в сеть напряжением 200 В. Сопротивление вторичной обмотки 2 Ом, ток во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите падение напряжения на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.
5. Вопросы.
1. Почему на трансформаторной будке написано “Осторожно опасно!”. “Не влезай – убьет!”
2. Какой там трансформатор?
3. Первый трансформатор был изобретен в 1878 году. Это было 134 года тому назад. Чем он заслужил наше внимание? Чем он так хорош?
6. Подведение итогов.
Мы сегодня повторили тему “Трансформатор”. Я надеюсь, что вы поняли роль трансформатора в жизненной деятельности человека.
7. Домашнее задание. Параграф 39, задания на листе.
Домашнее задание по теме “Трансформатор”
Вариант 1
1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?
А. Магнитное действие тока.
Б. Электромагнитная индукция.
В. Тепловое действие тока.
2. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при убывании силы тока в его вторичной обмотке?
Г. Ответ неоднозначен.
3. Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора.
4. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть переменного тока с напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 20 В, ее сопротивление 1 Ом, ток в ней 2 А. Найдите коэффициент трансформации и КПД трансформатора.
Домашнее задание по теме “Трансформатор”
Вариант 2
1. Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза меньше числа витков во вторичной обмотке. На первичную обмотку подали напряжение U. Чему равно напряжение на вторичной обмотке трансформатора?
2. Во сколько раз изменяются потери энергии в линии электропередачи, если на понижающую подстанцию будет подаваться напряжение 10 кВ вместо 100 кВ при условии передачи одинаковой мощности?
А. Увеличится в 10 раз.
Б. Уменьшится в 100 раз.
В. Увеличится в 100 раз.
3. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 20. Напряжение на первичной обмотке 120 В. Определите напряжение на вторичной обмотке и число витков в ней, если первичная обмотка имеет 200 витков.
4. Первичная обмотка трансформатора имеет 2400 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы при напряжении на зажимах 11 В передавать во внешнюю цепь мощность 22 Вт? Сопротивление вторичной обмотки 0,2 Ом. Напряжение в сети 380 В.
Домашнее задание по теме “Трансформатор”
Вариант 3
1. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при возрастании силы тока в его вторичной обмотке?
Г. Ответ неоднозначен.
2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора?
А. Только переменный.
Б. Только постоянный.
В. Переменный и постоянный.
3. Трансформатор повышает напряжение с 220 В до 1,1 кВ и содержит 700 витков в первичной обмотке. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков во вторичной обмотке? В какой обмотке провод большего сечения?
4. Первичная обмотка трансформатора с коэффициентом трансформации, равным 8, включена в сеть с напряжением 220 В. Сопротивление вторичной обмотки 2 Ом, сила тока во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.
Первичная обмотка силового трансформатора
Понятия первичной и вторичной обмотки применительно к силовому трансформатору не являются общепризнанными и относятся скорее к неофициальным определениям. Термины «первичный» и «вторичный» в полной мере применимы к трансформаторам измерительным — ТТ и ТН. Для этих устройств существуют понятия первичных и вторичных цепей, измерительные трансформаторы не работают в режиме повышения тока или напряжения, за исключением специальных испытательных установок.
Когда одну из обмоток силового трансформатора называют первичной, обычно подразумевается, что энергия, передаваемая этим трансформатором, направлена от этой обмотки, то есть, её можно назвать генерирующей. Условность этого определения заключается в том, что силовой трансформатор с точки зрения направления мощности универсален. Например, любой двухобмоточный трансформатор, может безо всякой адаптации работать как в режиме повышения, так и в режиме понижения напряжения.
Таким образом, если трансформатор повышающий, то есть, передаёт энергию от обмотки НН к обмотке ВН, то обмотку НН можно условно назвать первичной. В случае трансформатора понижающего, первичной будет уже обмотка ВН. Исходя из сказанного, определения «первичная» и «вторичная» обмотка не имеет смысл употреблять в отношении трансформатора без учёта режима его работы, а значит, они не относятся к свойствам собственно трансформатора.
Схемы соединения обмоток трансформаторов
Поскольку силовые трансформаторы имеют трёхфазное исполнение, каждая из сторон (ВН, НН, а в случае трёхобмоточного трансформатора и СН) имеет три обмотки, по одной на каждую фазу. Каждая из обмоток имеет два вывода (условно начало и конец), что определяет чисто физическую возможность их соединения несколькими способами:
- звездой, когда начала всех трёх обмоток соединены между собой;
- треугольником, когда начало каждой обмотки соединяется с концом следующей;
- зигзагом, что практически не применяется в силовых трансформаторах.
Обмотки на разных выводах силового трансформатора (НН, ВН, СН) могут быть соединены различно, что будет влиять на коэффициент его трансформации.
Кроме понятия схемы соединения обмоток существуют так называемые группы соединения обмоток. Группа соединения определяет угол сдвига между напряжениями первичной и вторичной обмотки. Различные группы соединений возникают в результате комбинаций схем соединения обмоток и маркировки их выводов (начал и концов).
Группы соединений принято определять с помощью часового циферблата. При этом, положение минутной стрелки всегда находится на цифре 12 и условно обозначает фазовый угол первичного (питающего) напряжения. Положение же часовой стрелки определяет фазовый угол сдвига вторичного напряжения относительно первичного.
Учёт группы соединений важен при оценке возможности трансформаторов работать в параллельном режиме. То есть, трансформаторы, работающие параллельно, должны иметь одну группу соединений. Это обусловлено тем, что угловой сдвиг напряжений одноимённых фаз при их соединении вызывает значительные уравнительные токи, которые в некоторых случаях могут привести даже к повреждению оборудования.
Таким образом, даже если исходный источник электрической энергии один, при трансформации на разных подстанциях по разным линиям электропередачи, трёхфазные системы одного напряжения, поступающие от разных линий, могут оказаться несовместимыми.