Виды трансформаторов

В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В.

Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор.

Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины.

Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем.

Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.

56.Трансформатор в цепях переменного тока.

См. предыдущий вопрос.

57.Использование трансформаторов для преобразования напряжения и тока. Гальваническая развязка.

См. предыдущий вопрос.

Гальваническая развязка (гальваноразвязка, гальваническая изоляция) – это название общего принципа электрической изоляции рассматриваемой электрической цепи относительно других цепей, присутствующих в данном устройстве. Гальваническая изоляция, как правило, применяется для решения одной из двух (или обеих) задач:

1. Обеспечение независимости сигнальной цепи (при подключении приборов и устройств) за счёт того, что гальваническая изоляция обеспечивает независимый контур тока сигнальной цепи относительно других контуров токов, возникающих при соединении приборов и устройств. Например, это может быть независимость цепи измерения от силовой исполнительной цепи. Независимость сигнальной цепи решает целый ряд проблем электромагнитной совместимости (ЭМС): улучшает помехозащищённость, соотношение сигнал/шум в сигнальной цепи, точность измерения. Гальванически изолированный вход или выход устройства всегда способствует лучшей его совместимости с другими устройствами в тяжелой электромагнитной обстановке.

2. Обеспечение электробезопасности при работе с оборудованием согласно ГОСТам на электробезопасность. Для электрического оборудования для измерения, управления и лабораторного применения применяют ГОСТ52319-2005, согласно которому определяют требования к стойкости изоляции (испытательному напряжению). Важно отметить, что гальваническая изоляция – это одна из технических мер обеспечения электробезопасности, поэтому требования к изоляции конкретной цепи всегда следует рассматривать в совокупности с другими мерами электобезопасности (защитное заземление, цепи ограничения тока и напряжения и т.д. по ГОСТ52319-2005), принятыми в данном конкретном случае.

Следует отметить, что гальваническая развязка цепей может обеспечиваться разными техническими способами: трансформаторная (индуктивная) гальваноразвязка (трансформаторы, цифровые изоляторы на высокочастотном трансформаторном принципе), оптическая гальваноразвязка (оптроны, оптореле), ёмкостная гальваноразвязка (цифровые изоляторы на ёмкостном принципе), электромеханическая развязка (электромеханические реле).

58.Использование трансформаторов для согласования нагрузки.

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока. Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей.

1. Для передачи и распределения электрической энергии.

Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В (рис. 1.1)

Рис. 1.1

2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются преобразовательными.

3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.

4. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.

5. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются измерительными.

59.Проектирование трансформаторов.

До середины прошлого века проектирование новых трансформаторов велось традиционным способом – с помощью логарифмической линейки, кульмана и карандаша.

Считается, что одним из первых случаев использования ЭВМ в мирных целях (не связанных с созданием атомного оружия и космическими исследованиями) было расчетное проектирование силовых трансформаторов (США, начало 60-х годов).

В СССР у истоков этой деятельности были инженеры Бабис Р.С. и Хубларов Н.Н. (конец 60-х годов). В начале 70-х годов происходит активное формирование парадигмы автоматизированного проектирования трансформаторов.

60.Реле. Виды, устройство, обозначения

61.

62. Реле —это электромагнитные или полупроводниковые приборы для коммутации сигналов большой мощности управляющим сигналом малой мощности. По типологии подразделяются на электромагнитные, герконовые и твердотельные реле. Также к этой группе относятся герконы, контакторы и колодки, а также цоколи для реле.

Электромагнитные реле — подразделяются главным образом по мощности (сигнальные и силовые реле), по напряжению на катушке (от 5 до 220В), по току на контактах, по группе контактов (замыкания, размыкания, переключения) и количеству групп контактов. Дополнительно среди одинаковых по прочим группам реле могут быть варианты повышенной экономичности (меньшим током потребляемым катушкой) и повышенной токовой нагрузкой (золотыми или иными покрытиями повышающими износостойкость контактов реле и максимальный ток реле). Силовые реле могут иметь дополнительные опции, например индикацию включения светодиодом или ручное переключение контактов кнопкой. Основные производители TTI и Tyco.

Герконовые реле — особый тип электромагнитных реле в которых контактная группа находится внутри герметичной трубки на которой размещена управляющая катушка. Эта конструкция позволяет увеличить экономичность реле и ресурс его работы за счет того что процесс замыкания-размыкания происходит в вакууме. Недостатком этих реле является меньшее количество контактных групп (максимум две) и меньшая коммутируемая мощность (до единиц ампер), делающая этот прибор в основном сигнальным, а не силовым. Герконовые реле в большинстве случаев монтируются пайкой на печатную плату. Конструктивно некоторые из них идентичны интегральным микросхемам в корпусах DIP или SIP.

Герконы — это магнитно-управляемые контакты идентичные применяемым в герконовых реле, предназначенные для управления постоянным магнитным полем на расстоянии, в большинстве случаев в устройствах автоматики и охранных системах. Герконы имеют одну группу контактов на размыкание, замыкание или переключение на ток от сотен миллиампер до единиц ампер при напряжении от единиц вольт до 250 вольт. Герконы для охранных систем могут быть размещены в пластиковые корпуса для удобства монтажа, и укомплектованы магнитами для срабатывания в аналогичных корпусах.

Контакторы — мощные электромагнитные приборы для коммутации сигналов электрического тока, импульсами напряжения 220В (в некоторых случаях 12 или 24). Могут одновременно коммутировать как одну так и две или три фазы электрического тока. Отличаются повышенной ремонтопригодностью, для чего их конструкция состоит из нескольких модулей: контактной группы, катушек (в том числе на разное напряжение) и сердечника (состоящего из подвижной и неподвижной частей). Наряду с электромагнитными контакторами сейчас существуют твердотельные, представляющий собой блок из нескольких твердотельных реле. Основные производители Электроконтактор и Epcos.

Твердотельные реле — сигнальные или силовые оптоэлектронные приборы, основанные на оптопаре, входной цепью светодиодом и стабилизатором напряжения, расширяющим диапазон входных напряжений и выходную цепь, состоящую из мощного силового полупроводникового прибора-тиристора, полевого или биполярного транзистора. В зависимости от этих элементов, твердотельное реле может иметь управление постоянным или переменным током (или напряжением) и коммутируемую цепь постоянного или переменного тока. Дополнительная индикация срабатывания на твердотельных реле производится включением параллельно входу красного светодиода.
Твердотельные реле малой мощности могут быть в интегральном исполнении, корпусах типа DIP или SIP, средней мощности в корпусах типа ТО3 и ТО220, в том числе с интегрированным радиатором. Твердотельные реле большой мощности имеют собственный модульный корпус-блок с винтовым подключением входных и выходных цепей и креплением в специализированный радиатор-охладитель.
Основные производители мощных твердотельных реле — Протон и Crydom, реле средней мощности — Cosmo и Crydom, малой мощности — Протон и International Rectifier.