Transformator napona. Kako povećati DC i AC napon

Transformator, uređaj koji prenosi električnu energiju iz jednog dijela strujnog kola u drugi putem magnetske indukcije i, po pravilu, promjenom napona. Transformatori rade samo sa izmjeničnom električnom strujom (AC).

Transformatori su neophodni u distribuciji energije. Oni povećavaju napon koji se stvara u elektranama na visoke vrijednosti kako bi efikasno prenijeli električnu energiju. Drugi transformatori smanjuju ovaj napon na mjestu potrošnje.

Mnogi kućanski aparati su opremljeni transformatorima kako bi se po potrebi povećao ili smanjio napon koji se napaja iz kućne električne mreže. Na primjer, TV-u i audio pojačalu je potrebno povećanje napona, a zvono na vratima ili termostat treba nizak napon za rad.

Kako radi transformator

Obično se jednostavan transformator sastoji od dvije zavojnice namotane izoliranom žicom. U većini transformatora žice su namotane oko željezne šipke koja se naziva jezgro.

Jedan od namotaja, koji se naziva i primarni namotaj, povezan je sa izvorom naizmjenične struje, što zauzvrat dovodi do stalnog naizmjeničnog magnetnog polja oko namotaja. Ovo naizmjenično magnetsko polje, zauzvrat, stvara naizmjeničnu struju u drugom namotu (sekundarnom namotu).

Vrijednost, definirana kao omjer broja zavoja u primarnom namotu i broja zavoja u sekundarnom namotu, određuje skalu smanjenja ili povećanja napona u sekundarnom namotu. Ova vrijednost se također naziva omjerom transformacije.

Na primjer, ako transformator ima 3 zavoja u primarnom namotu i 6 zavoja u sekundarnom namotu, tada će napon u sekundarnom namotu biti 2 puta veći nego u primarnom. Takav transformator se naziva pojačani transformator.

I naprotiv, ako ima 6 zavoja u primarnom namotu i 3 zavoja u sekundarnom, tada će napon koji se uklanja iz sekundarnog namota biti 2 puta manji nego u primarnom namotu. Ovaj tip transformatora se naziva opadajući transformator.

Također treba imati na umu da je omjer struje u oba namotaja obrnuto povezan s omjerom njihovih napona. Dakle, električna snaga (napon puta amperaža) je ista u oba namotaja.

Impedansa (otpor na izmjeničnu struju) primarnog namotaja ovisi o sekundarnoj impedansi i omjeru transformacije. Ispravnim omjerom zavoja transformatora može se postići gotovo isti otpor oba kola.

Odgovarajuće impedancije su od suštinskog značaja u stereo sistemima i drugim elektronskim sistemima kako bi se omogućio maksimalni prenos energije iz jednog bloka kola u drugi.

Pad napona u primarnoj mreži od 220 volti ponekad je vrlo ozbiljan problem u ruralnim područjima, a ne samo. Frižider se ne pali, pločica se ne grije, ne možete je pogladiti peglom, ne možete lemiti lemilom, ali nikad se ne zna…. Ako pad napona za uređaje za grijanje koji imaju aktivni otpor za mrežu nije smrtonosna pojava, onda za opremu u koju su ugrađeni motori, posebno hladnjake, može postati posljednja u njihovom životu.

Počnimo s jednostavnim, s opremom za grijanje. Budući da talasni oblik napona za grijače uopće nije bitan, nije problem povećati efektivnu (rms ili efektivnu) vrijednost napona napajanja za njih. Gledamo shemu.

Ovaj prefiks mrežni napon (slika 1) prvo se ispravlja (slika 2), a zatim, zbog energije pohranjene u kondenzatorima, povećava efektivni napon, vidi sliku 3.

Ispravljački most se može koristiti gotov ili zalemljen od pojedinačnih dioda. U ruralnim područjima, nadzemni dalekovodi i visokonaponski impulsni naponi nije neuobičajeno, pa pri odabiru ispravljačkih elemenata obratite pažnju na maksimalni radni napon dioda. Što više, to bolje, naravno u razumnim granicama. Radna struja dioda mora premašiti struju opterećenja za 2 puta 3. Kapacitet kondenzatora ćete morati sami odabrati. Zavisi i od veličine pada mrežnog napona i od snage vašeg grijača. Budite oprezni s ovim priključkom, ako se mrežni napon vrati u normalu, tada će njegov izlazni napon biti veći od radnog napona opterećenja. Količina prenapona ovisi o vrijednosti kapacitivnosti trenutno priključenih kondenzatora. Otuda potrebna strujna margina za diode. Imam takav nastavak za veliki lemilicu od 100W u obliku sjekire, za brzo zagrijavanje.

Sada o, na primjer, frižideru. Ovom pratiocu je potreban varijabilni sinus. Naravno, možete kupiti i autotransformator i stabilizator. Ali možete proći i sa jednostavnim transformatorom, tzv naponski transformator... Gledamo shemu.

Iz dijagrama se vidi da je dodatni namotaj transformatora povezan serijski s gornjom žicom mreže od 220 volti. Ako je uključen u fazi sa mrežom, tada će se naponi zbrajati (kada je potrebno podići napon), ako je uključen u antifazi, tada će napon mreže i napon na sekundarnom namotu transformatora će se oduzeti, to je slučaj kada se napon mora smanjiti.

Kako povećati napon mreže, proračuni.

Hajde da izbrojimo malo, barem približno. Recimo da imate pad napona od trideset volti. Potrebna struja opterećenja je pet ampera. Iz toga slijedi da nam je potrebna snaga od 150W. S takvom snagom, transformator sa starog TV-a zajamčeno će se nositi. Na primjer, TS-180.
Preuzimanje parametara transformatora TS-180, TS-180-2, TS180-2V

Dakle, preuzeli smo podatke, pronašli TS-180, Dodajte sve zavoje primarnih namotaja, 375 + 58 + 375 + 58 = 866 zavoja. Pronađite broj zavoja po voltu 866/220 = otprilike 4 zavoja po voltu. Da bismo dobili 30V koji su nam potrebni, množimo 30 sa 4 = 120 zavoja. 60 zavoja po zavojnici (TC-180 ima dva). Prečnik žice za pet ampera je 0,7 √I = 0,7√5 = 0,7 ∙ 2,236 ≈ 1,56 mm. Mala objašnjenja. Nakon rastavljanja fabričkih transformatora, uvijek povećavam broj zavoja primarnog namotaja, prije svega, to je zbog činjenice da neće biti moguće ponovo sastaviti jezgro, kao što se radi u proizvodnim uvjetima. Stoga je zajamčeno povećanje struje praznog hoda (moguće nekoliko puta zbog odsustva feronskog punila u procjepu, budući da je jezgro podijeljeno). Da, i jezgro oklopa se ne može u potpunosti sastaviti, ploča 1,2,3 će i dalje ostati.

Vjerovatno ste već primijetili da je kroz takav transformator moguće napajati motor kapaciteta jednog kilovata. Krug nema prekidač za spajanje našeg transformatora. Može se prebaciti kao primarni namotaj transformatora, ali će doći do gubitaka zbog sekundarnog namotaja koji je stalno priključen na mrežu, pa prebacite sam sekundarni namotaj, ali ovdje će biti gubitaka zbog stalno spojenog primarnog namotaja. Dok sam pisao ovaj tekst, pala mi je na pamet ideja. Sada ću dodati i nacrtati dijagram. Dakle, da biste prebacili transformator, potrebna su vam dva prekidača ili jedan sa više smjerova. Sada je sve oko ideje, nacrtao sam dijagram. Gledamo dijagram.

I tako, prekidač je u donjem položaju, transformator dodaje napon. Prekidac je u gornjem polozaju, primarni namotaj je kratko spojen, sto znaci da je kratak spoj u sekundarnom namotu, i nije nista drugo da je transformator nestao, samo je ostao aktivni otpor sekundarnog namotaja.

Taaa ... k, rodila se još jedna shema. Sada ću ga nacrtati. Da mi se ovo ranije nije palo na pamet, iako je na webu to, možda, neko davno nacrtao. Gledamo.

Ako su prekidači oba na dnu ili oba na vrhu, onda u krugu nema transformatora, postoji kratki spoj u primarnom namotu, preostali aktivni otpor je manji od Ohma. Sada lijevo gore, desno dolje - transformator, na primjer, dodaje napon, a desno gore i lijevo dolje - smanjuje. E, to je sve, možda će nekom zatrebati. Sretno. K.V.Yu. Da, samo još malo. I ako umjesto prekidača koristimo H-most od tranzistora sa efektom polja, pa čak i mikrokontroler koji prati nivo mrežnog napona, onda vjerovatno možete napraviti relejni tip stabilizatora AC napona sa malim (relativno) transformatorom za veliku (relativno) snagu. Ko bi sve ovo uradio. Bar ima o čemu razmišljati.
Preuzmite članak

Šta i zašto pojačava transformator? I o čijem trošku?

Već smo pogledali šta je transformator, a sada pogledajmo pobliže šta je to step-up transformator i za šta se koristi. Počnimo s jednostavnim primjerom koji će vam pomoći da shvatite zašto su potrebni pojačani transformatori.

Uzmite baterijsku lampu i uvjerite se da baterije nisu slabe i da svjetlo svijetli jako. Sada odvrnite glavu baterijske lampe i napajajte sijalicu kroz kabl dužine 50 metara. Uradite sami ako nam ne verujete da sijalica neće upaliti. To je zbog prevelikih gubitaka u liniji za ovaj napon. Zapazimo riječ "napetost".

Otprilike ista stvar će se desiti u normalnoj liniji između dva grada, ako je linija 220V. Ako u takvoj električnoj instalaciji nema transformatora koji povećava napon, struja neće stići do drugog grada, sve će ići u gubitke. Zbog ovih gubitaka u elektroenergetici se koristi shema u kojoj nakon proizvodnje električne energije napon na mjestu proizvodnje značajno raste, električna energija se prenosi do potrošača preko visokonaponskih vodova, gdje se zatim smanjuje na željenu vrijednost i distribuira na potrošači.

Dakle, s vrlo grubim potezima, shema u ovom slučaju izgleda ovako:

• Generator koji proizvodi električnu energiju;
• Step-up transformator;
• Električni prijenosni vod;
• Step-down transformator;
• Lokalne električne mreže;
• Potrošač električne energije.

Radi jasnoće možete dati sljedeću sliku:

Zašto baš energija? Činjenica je da je ovo glavno područje primjene pojačanih transformatora, ako govorimo o specifičnom doprinosu transformatora transformaciji električne energije. Odnosno, u ovoj oblasti su najtraženiji, a bez njih je nemoguće zamisliti moderne energetske sisteme.

Da biste razumjeli kako napon sa 110V raste na 220V, odnosno kako se struje mijenjaju, morate zapamtiti da zakon očuvanja energije nije poništen i transformator ne proizvodi nikakvu "besplatnu" električnu energiju. Usput, na manipulaciji zakonima fizike je izgrađen, vrijedi ih uključiti u utičnicu.

Upravo suprotno, pojačani transformator savršeno ilustruje zakon održanja energije. Zašto? Da, jer ako posmatramo transformator kao zatvoreni sistem, onda dobijamo:

• Dolazna energija (U1) na primarnom namotu (električna energija), čiji je broj zavoja označen sa N1;
• Izmjenično magnetsko polje inducirano u magnetskom kolu (jezgro);
• Izlazna energija (U2) na sekundarnom namotu, broj zavoja N2.

(Omjer U2 i U1 daje parametar k koji se naziva omjer transformacije.)

Dakle, ako je u ovom sistemu broj zavoja isti, onda ćemo dobiti isti napon na izlazu, umanjen za gubitke u samom transformatoru. Ovo je prva ilustracija. Drugi je da ako se broj zavoja razlikuje, tada ćemo na izlazu dobiti veći ili manji napon, ali u isto vrijeme u zatvorenom sistemu "transformator" snaga će ostati ista na ulazu i izlazu(minus gubici u samom transformatoru).

Napomenu... Ovo vrijedi ponovo razmotriti. Neki efekti u elektrotehnici izgledaju čudesni nespecijalistima, ali svi ti efekti uvijek tačno odgovaraju zakonu održanja energije. Stoga, prije nego što razmislite o tome kako odabrati i gdje instalirati uređaj "koji će sigurno uštedjeti mnogo novca", sjetite se ovog primjera.

Dakle, pojačani transformator radi u strogom skladu sa zakonima očuvanja energije i elektromagnetne indukcije u AC mrežama, mijenjajući napon i struje, ali ne mijenjajući snagu.

Da li je moguća zamena transformatora?

Vrste, vrste i područja primjene pojačanog naponskog transformatora nije lako pronaći u mreži, ali je vrlo jednostavno. Idemo dalje da ne tražimo:

• Faza (jedna ili tri);
• Po namotajima (dva ili tri (varijante s podijeljenim namotajem)). Postoje i jednonamotaji, to su autotransformatori;
• Izolacija (ulje, suho i nezapaljivo punjenje);
• Po vrsti hlađenja (naftno - prirodno, sa uduvavanjem vazduha i sa prinudnom cirkulacijom, vazdušno i uz pomoć azotnog pokrivača).

Označavanje pojačanih transformatora (tačnije svih transformatora) izgleda ovako:

Svi ovi uređaji su dobro opisani, široko rasprostranjeni i imaju široku paletu primjena: od velikih elektroenergetika do vrlo malih kućanskih aparata.

Zapravo, većinu transformatora koji povećavaju napon, jednostavno je nemoguće zamijeniti drugim uređajima, ali, ipak, kako je rekao klasik - "Ne postoje nezamjenjivi ljudi" (c).

Moguće je mijenjati napon ili struje u elektroenergetskoj mreži i na druge načine, a gubici će biti uporedivi, au nekim slučajevima i manji. Jedan primjer je takozvana shema transformacije u obliku slova T:

Može se činiti da je ovo, u stvari, krug transformatora, pojačani ili opadajući. Ali u stvarnosti, razlika je sledeća:

Ovo je samo transformatorski krug, iz kojeg je savršeno jasno da namoti nisu međusobno povezani, a struja u sekundarnom namotu se inducira bez sudjelovanja žica, da tako kažem. Ali u ekvivalentnom krugu transformatora u obliku slova T jasno je vidljivo da nema prekida žice.

U isto vrijeme, mi ćemo, baš kao u pojačanom transformatoru, primati različite napone U1 i U2. Takve metode se koriste tamo gdje nije moguće koristiti konvencionalni transformator koji povećava napon. Dakle, transformator se može sastaviti ručno i priključiti gdje je potrebno, ako postoji takva potreba.

Kao zaključak, nekoliko riječi o sudbini transformatora

Nemojte misliti da smo odlučili da pogodimo fantaziju, mi smo praktični i realni ljudi. Ali, ipak, danas je u proizvodnom smislu situacija takva da je sasvim moguće da transformatori za desetak godina neće imati tako široku upotrebu. Primjer je odmah iznad, ovo je samo jedna od opcija, ali ovo nije glavna stvar.

Naravno, oni će služiti desetinama godina, ali u glavnom polju upotrebe - energiji, pojačani transformator je potreban samo kao sekundarni, pomoćni uređaj. A potreban je samo za prijenos električne energije na velike udaljenosti. Međutim, već danas je jasno da se u posljednjih 30 godina fokus ove aplikacije sve više pomjera ka velikim preduzećima. Ako je prije 30 godina privatna kuća koja nije bila priključena na električnu mrežu bila egzotika, danas već postoje cijela sela koja ni na koji način ne koriste mreže opšte namjene. Štaviše, ova naselja su sama po sebi proizvodna, hraneći energetske sisteme viškom energije.

To je napredak i proces koji je jednom pokrenuo sigurno će doći do logičnog zaključka. Lampa sa žarnom niti je možda jedan od prvih uređaja koji je postao široko rasprostranjen, a i prije 50 godina mnogima se činio vječnim atributom rasvjetnog sistema. Ali proces je u toku i za desetak godina to će biti anahronizam. Nemojte ovo smatrati lirskom digresijom, to se odnosi na sve električne uređaje. Iz tog razloga smo toliko oprezni prema novim proizvodima, od kojih su neki potpuno varljivi, a neki su ćorsokak grane evolucije, kao što je npr.

Jedan od zadataka koji naš autorski tim pokušava da reši jeste da pokuša da predvidi, proceni na instinktivnom nivou, ako hoćete, koji će od novih proizvoda zauzeti zasluženo mesto u našim kućnim elektroenergetskim mrežama, a koji će ostati skupi. igračke i bacanje novca. Mi, naravno, možda griješimo, ali pokušaćemo da argumentiramo naše razumijevanje ovih pitanja, posebno u kratkom roku.

Često u selima i dachama govore o slabom naponu u električnoj mreži. To nije samo zbog njihovog lošeg tehničkog stanja, već i zbog kupovine raznih kućanskih aparata za koje je potrebna električna energija, koja je često u nedostatku.

Istovremeno, lokalne elektroenergetske mreže ne žure mijenjati opremu u modernu, što znači, na napredniju koja može dostojanstveno izdržati povećana opterećenja.

Učesnik dacha foruma "Kuća i dača" Teristor je nekako naišao na problem - mašina za pranje veša je prestala da radi. To jest, bubanj se teško okretao, a pumpa nije mogla podići vodu iz bunara.

Prva slika prikazuje tipičan rad opadajućeg transformatora.
2. transformator je već konvertovan, spreman za rad za povećanje napona.

Izmjerio je napon, a uređaj je pokazao samo 180 volti, a ovaj napon nije dovoljan za rad mnogih kućnih električnih aparata.

Ali ne, srebrna obloga. Jednom je čitao časopis "Radio" i naišao je na članak o tome kako napraviti pojačani transformator koristeći konvencionalni step-down transformator.

A trik je bio da ako uzmete koji od 220 volti čini 40, zakopate dublje u to, onda nakon malih promjena možete dobiti na izlazu ne smanjenje, već povećanje napona za 40 volti od napona u mreži.

Inače, Teristor je imao takav transformator. I imajući malo znanja iz radiotehnike, prepravio ga je za 15 minuta i napravio probnu vožnju.

Prije testiranja napon je bio 192 volta, a nakon toga, kako je planirano, napon je povećan za 40 volti. Ovo se pokazalo kao odlično rješenje u ovoj situaciji, a unatoč nedostatku napona, električni uređaji su radili besprijekorno.

zaključci

Prednosti ovog sistema:

Lako se sklapa. Na primjer, ako je snaga sekundarnog namota transformatora 100 volti, bez straha možete spojiti pumpu od 500 W.
Prava jeftinost uređaja.

Nedostaci ovog sistema:

Napon koji proizvodi uređaj se ne reguliše automatski, a ako se odjednom napon u mreži stabilizuje i postane 220 volti, onda ćete na izlazu imati 260 volti, malo previše, ali nije opasno ako ga primijetite u vrijeme.

Sam Teristor koristi ovaj transformator cijele zime. Za to vrijeme nikada nije provjerio napon i niti jedan električni uređaj se nije pokvario.

U slučaju da se napon u vašem području često mijenja, možete koristiti posebnu utičnicu koja isključuje električne uređaje koji su na njega priključeni ako napon poraste iznad norme.

Proračunske formule

Potreban nam je transformator sa primarnim namotom od 220 volti. Sekundarni namotaj - za potrebni "napon koji nedostaje". Na sekundarnom namotaju maksimalna struja je dovoljna čak i za opadajuće transformatore male snage.

Izračun se može izvršiti pomoću nekoliko formula.

By pirinač. jedan možete izračunati struju sekundarnog namotaja gdje je In - nazivna struja opterećenja A; Pn - nazivna snaga opterećenja (prema pasošu transformatora) W; Un je nazivni napon napajanja.

Znajući koji napon treba dodati, određuje se potrebna snaga transformatora pirinač. 2 gdje je P snaga transformatora u W., I2 je nazivna struja sekundarnog namota A, U2 je napon sekundarnog namota, V. Zatim trebate uzeti transformator sa odgovarajućim podacima - u smislu snage i izlazni napon.

U posljednjoj formuli možete vidjeti da se napon na opterećenju može povećati ili smanjiti. Da biste ispravno fazirali transformator, dovoljno je zamijeniti terminale jednog od namotaja.

Transformator je bolje ugraditi u hodnik ili u podrum, jer je instalacija bučna, a odatle izvršiti ožičenje do potrebnih električnih uređaja.

Objavio član foruma "House and Dacha" Terristor
Urednik: Adamov Roman

Pojačani naponski transformatori su uređaji koji koristi se u električnim krugovima za promjenu indikatora napona električne energije prema gore.

Svaki naponski transformator je zasnovan na principu rada koji se zasniva na elektromagnetnoj indukciji. Gvozdeno jezgro se nalazi u izolacionim uljima koja ne propuštaju struju. Dizajn sadrži dva namotaja s različitim brojem namotaja. U prvoj zavojnici će biti više zavoja nego u drugoj.

Step-up transformator napona uključuje nekoliko komponenti koji osiguravaju rad uređaja. U srcu konstrukcije je gvozdeno jezgro na koje su namotana dva namotaja. Kroz prvu zavojnicu se primjenjuje napon naizmjenične struje, uslijed čega se formira magnetsko polje koje implementira princip elektromagnetne indukcije. Prema formuli dF / dt, jačina magnetnog polja može se povećati povećanjem indikatora struje na potrebne vrijednosti.

Ovdje ne treba zaboraviti na direktnu ovisnost indikatora napona magnetskog polja o određenom broju namotaja, koji se nalaze u željeznoj jezgri. Shodno tome, što je manje okreta, to je manja napetost.

Stoga, kada magnetni tok prođe kroz liniju namota drugog zavojnice, tada će postojati napon. Ovi pokazatelji će se izračunati pomoću formule: NF / dt, gdje je N broj zavoja samog namotaja. Ovo je tzv Faradejev zakon, Pri čemu napon će biti iste frekvencije kao na prvom namotu.

Više o uređaju u videu

Vrste transformatora