Современную жизнь нельзя представить без электричества. Оно, без исключения, используется во всех сферах жизни человека — для освещения и обогрева помещений, передвижения транспорта, в промышленном производстве. Ни один прибор или механизм не обходится без электрического тока. Но количество потребляемого тока в любом агрегате различны. С целью его преобразования используются трансформаторы. Далее мы узнаем, что это за приборы. рассмотрим их виды и особенности изображения на электросхемах.
Что такое трансформатор
В цепи переменного тока напряжение можно измерять в достаточно широком диапазоне. Если, конечно, применить специальное устройство — трансформатор. С помощью этого прибора осуществляется как понижение, так и повышение напряжения переменного тока (АС) при минимальных потерях мощности.
Разновидности
На сегодняшний день многогранность использования этих приборов привело к необходимости их классификации. Основная номенклатура изделий следующая:
- по назначению — измерительные (трансформаторы тока и напряжения) и защитные, лабораторные и промежуточные;
- по способу установки — внутренний, наружный, стационарный, переносной. опорный и шинный;
- по количеству ступеней — одно- и многоступенчатый (каскадный);
- по номинальному напряжению — высоковольтный и низковольтный;
- по типу изоляционной обмотки — сухой, масляный, компаундный.
Кстати, первая модель трансформатора была создана в 19 веке русским ученым-физиком П.Н. Яблочковым. Это произошло в 1876 году и ознаменовало прорыв в электротехнике и производстве в целом.
Принцип работы
Простейший трансформатор включает в себя две катушки изолированного провода и замкнутый сердечник, изготовленный из стали и проходящий через обе катушки. Последние изолированы как друг от друга, так и от сердечника. Первичная катушка подключается к сети переменного (АС) тока.
Действие самого прибора основано на явлении, получившем название — «электромагнитная индукция». Магнитное поле первичной катушки всегда переменное: оно меняется с такой же точно частотой, что и ток в этой катушке. АС в первичной катушке образует в стальном сердечнике переменное поле, которое, в свою очередь, «пронизывает» вторичную катушку и создает уже в ней переменный индукционный ток. Что мы и видим на схеме.
Как показывает практика, при увеличении напряжения на вторичной обмотке трансформатора равно во столько де раз уменьшается в ней сила тока. В результате мощность тока в обеих обмотках прибора практически одинаковая, следовательно — КПД трансформатора близок к 1.
Важно! У высокочастотных маломощных трансформаторов роль сердечника может выполнять воздушная среда. Дело в том, что с ростом частоты преобразования габариты магнитопровода резко уменьшаются.
Для чего используются
Трансформатор — один из самых распространенных электротехнических устройств, как в бытовой технике, так и в силовой электронике. Его роль заключается в преобразовании электрического тока искомой величины в большую или меньшую. При этом максимальный КПД прибора достаточно высок: в некоторых случаях может достигать свыше 90%. Благодаря малым потерям при преобразовании энергии трансформатор получил такое широкое применение в электронике.
Самых востребованных в бытовой электронике функций трансформатора всего две. А именно:
- Понижение переменного напряжения электрической сети от 220В до уровня в несколько десятков или единиц вольт. Связано это с тем, что большинство электронных приборов состоит из полупроводников — транзисторов, микросхем, процессоров, которые отлично функционируют при низком напряжении. Например, диапазон напряжения для музыкального центра, DVD-плеера и аналогичных гаджетов определяется как 5-30 В. По этой причине понижающие трансформаторы заняли достойное место в бытовой электронике.
- Гальваническая развязка электрической сети 220В от питающих цепей электроприборов. Данная функция снижает риск поражения током благодаря изолированным обмоткам трансформатора. Даже при случайном электрическом пробое фазовое напряжение сети не проникнет ни на вторичную обмотку, ни на электрическое устройство в целом.
Важно! В отношении трансформаторов стоит помнить одно простое правило: постоянный ток они не преобразуют! Основное их назначение — это преобразование переменного, импульсного и пульсирующего тока.
Трансформаторы на схемах
Схематическое изображение напрямую связано с принципом действия трансформатора. Так, в электросхемах отражены все особенности конструкции этого прибора: хорошо просматриваются обе обмотки, направление тока от внешнего источника к первичной обмотке и выход напряжения — от второй.
Изображение на схемах трансформаторов регламентируется ГОСТами, разработанными в советское время, однако действующими и поныне (правда, с незначительными изменениями). В Стандартах отражены все виды трансформаторов, и их условные графические изображения.
Сварочные трансформаторы
Данные электроприборы приборы предназначены для осуществления электродуговой сварки и наплавки металла с помощью покрытых электродов. Иными словами: сварочный трансформатор способен понижать входящее от источника питания напряжение, одновременно повышая силу тока в сварочной дуге, чем и обеспечивает процесс плавления металла. Сварочные трансформаторы имеют элементарную конструкцию, они универсальны, доступны по цене. Но главное — характеризуются высококачественным способом соединения.
Все детали размещаются в металлическом корпусе прибора, имеющем вентиляционные решетки. Функция последних — отводить избыточное тепло от работающего агрегата.
Электромагнитная схема. Включает первичную и вторичную обмотки, размещенные на замкнутом сердечнике, выполненном из ферромагнитного материала. Первичная (изолированная) подключается к источнику питания, вторичная (неизолированная) обмотка — к нагрузке.
Важно! Количество витков на вторичной обмотке понижающего сварочного трансформатора будет всегда меньше, нежели на первичной.
Силовые трансформаторы
Это самые распространенные электромеханические устройства, которые предназначены для передачи электроэнергии на большие расстояния. Принцип действия силового трансформатора основан на преобразовании тока переменной частоты c номинальным напряжением — в АС c такой же частотой, но другим напряжением. Оборудование применяется во всех сферах народного хозяйства, в том числе — бытовой.
Конструкция СТ включает одну или несколько отдельных ленточных либо проволочных катушек. Последние находятся под единым магнитным потоком и накручены на сердечник, изготовленный из ферромагнетика. Сердечник обеспечивает обратный контакт обмоток и имеет пониженное сопротивление магнитному потоку. Первичные и вторичные обмотки имеют по 3 фазовые составляющие. Между собой они соединяются Y-образным способом, «треугольником», «зигзагом» или Z-соединением. В свою очередь выводы гарантируют подачу тока к установке.
Тороидальные трансформаторы
Это устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии с одного уровня напряжения на другой. Данные приборы применяются в разных областях и являются незаменимыми компонентами во многих устройствах и системах: используются в схемах питания элементов радиоэлектронной аппаратуры, отличающихся высокими требованиями к особенностям питания, устанавливаются в приборах промышленной автоматики и электроники, в системах пожарно-охранных сигнализаций, фильтрах, ИБП, диагностическом оборудовании и т. д.
Особенности и принцип работы следующие. Являясь однофазным силовым повышающим или понижающим трансформатором, изделие имеет тороидальный сердечник с двумя и более обмотками. В основе функционирования лежит принцип электромагнитной индукции. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока, полученный переменный магнитный поток усиливает индуктивную связь между обмотками. В результате на выводах вторичной обмотки образуется напряжение, отличное от искомого значения.
Вопросы и ответы
Основываясь на вышесказанном, попытаемся максимально просто ответить на часто задаваемые вопросы.
- Что такое — ТТ на схеме?
Речь идет о трансформаторах токов (ТТ), которые используются для измерений тока любой величины (даже самой незначительной) в установках высокого напряжения.
- Как обозначается трансформатор тока на схеме?
Условные обозначения трансформаторов. иными словами — УГО, могут быть следующие: ТАа, ТАс, или ТА1, ТА2, а токовые реле — КА1, КА2.
- Как выглядит на схеме трансформатор напряжения?
Данный прибор обозначается в виде перекрещивающихся колец. Ниже приведен рисунок-схема трансформатора 2-, 3- и 4-х обмоточного.
- Как выглядит силовой трансформатор на схеме?
Устройство обозначается в виде перекрещивающихся колец с черточкой, обозначающей направления вывода вторичной обмотки. Например: 2-обмоточный ТС с выводом вторичной обмотки вниз.
- Как выглядит обозначение на схеме трансформатора напряжения?
Это особый вид понижающего измерительного трансформатора, предназначенного для безопасного измерения напряжения свыше 1 кВ. Обозначается как ТН.
Теперь вы знаете, как обозначается на схеме трансформатор и какую роль играет этот прибор в электронике и электротехнике. Желаем успехов в этой удивительной области науки!