На первичную обмотку трансформатора имеющую 100 витков подано напряжение 220 в вторичная обмотка: На первичную обмотку трансформатора, имеющую 120 витков, подано напряжение 220 В. Вторичная обмотка имеет 480 витков. Определить

Задачи на тему «Трансформатор» с решением

Трансформатор – устройство для изменения напряжения или тока. В сегодняшней статье рассмотрим несколько простых задач на расчет трансформаторов.

Подписывайтесь на нас в телеграме, чтобы не пропустить ничего важного. А если хотите получить скидку – загляните на наш второй канал с акциями и бонусами для клиентов.

Задачи на расчет трансформаторов

Специально для тех, кто не знает, как подступиться к задачам по физике, мы подготовили памятку и собрали вместе более 40 формул по разным темам.

Задача на трансформатор №1

Условие

Определите напряжение на концах первичной обмотки трансформатора,имеющей N1=2000 витков, если напряжение на концах вторичной обмотки, содержащей N2=5000 витков, равно 50 В. Активными сопротивлениями обмоток трансформатора можно пренебречь.

Решение

Применим форулу для коэффициента трансформации:

k=N1N2=U1U2

Из данной формулы следует, что:

U1=U2·N1N2

Подставим значения и вычислим:

U1=50·20005000=20 В

Ответ: 20 В.

Задача на трансформатор №2

Условие

Первичная обмотка трансформатора находится под напряжением 220 В, по ней проходит ток 0,5 А. На вторичной обмотке напряжение составляет 9,5 В, а сила тока равна 11 А. Определите коэффициент полезного действия трансформатора.

Решение

Формула для коэффициента полезного действия трансформатора:

η=P2P1·100%

Здесь P=UI –  мощность тока в обмотке.

Возьмем данные из условия и применим указанную формулу:

η=U2I2U1I1·100%η=9,5·11220·0,5·100%=95%

Ответ: 95%

Задача на трансформатор №3

Условие

Напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора 220 В, мощность 44 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если отношения числа витков обмоток равно 5. Потерями энергии можно пренебречь

Решение

Напряжение на вторичной обмотке будет равно:

U2=U1kU2=2205=44 В

Если считать, что потерь энергии нет, то мощность во вторичной обмотке будет такая же, как и в первичной:

I2=P2U2=44 Вт44 В=1 А

Ответ: 1А

При решении задач не забывайте проверять размерности величин!

Задача на трансформатор №4

Условие

Понижающий трансформатор включен в сеть с напряжением 1000 В и потребляет от сети мощность, равную 400 Вт. Каков КПД трансформатора, если во вторичной обмотке течет ток 3,8 А, а коэффициент трансформации равен 10?

Решение

Сначала определим напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

U2=U1k=100010=100 В

Запишем формулу для КПД трансформатора и рассчитаем:

η=P2P1·100%=U2I2P1·100%η=100·3,8400·100%=95%

Ответ: 95%

Задача на трансформатор №5

Условие

Вторичная обмотка трансформатора, имеющая 95 витков, пронизывается магнитным потоком, изменяющимся со временем через один виток по закону Ф=0,01sin100πt. Напишите формулу, выражающую зависимость ЭДС во вторичной обмотке от времени.

Решение

По закону электромагнитной индукции:

ε=-NdФdt

Продифференцируем магнитный поток по времени:

dФdt=d(0,01sin100πt)dt=0,01·100π·cos100πt=πcos100πt

Подставим результат в формулу для ЭДС:

ε=-Nπcos(100πt)

От минуса в данном выражении можно избавиться с помощью формул тригонометрии. Сделаем это и запишем окончательный результат:

ε=Nπsin(100πt-π2)=95πsin(100πt-π2)

Ответ: 95πsin(100πt-π2)

Вопросы на тему «Трансформаторы»

Вопрос 1. Что такое трансформатор?

Ответ. Трансформатор – статическое устройство, имеющее две или более связанные обмотки на магнитопроводе. Трансформатор предназначен для преобразования одной величины напряжения и тока в другое без изменения частоты посредством электромагнитной индукции.

Основное назначение трансформаторов: изменять напряжение переменного тока.

Вопрос 2. Где используются трансформаторы?

Ответ. Трансформатор – очень распространенное устройство в электронике и электротехнике. Трансформаторы используются:

1. В сетях передачи электроэнергии.
2. В радиоэлектронных приборах (услилители низкой частоты и т.д.)
3. В источниках электропитания практически всех бытовых приборов.

Вопрос 3. Какие бывают трансформаторы?

Ответ. Трансформаторы делятся на:

• силовые;
• сварочные;
• измерительные;
• импульсные;
• разделительные;
• согласующие и т.д.

Помимо этого трансформаторы разделяют по числу фаз: однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные.

Вопрос 4. Из чего состоит простейший трансформатор?

Ответ. Основными элементами любого трансформатора являются изолированные обмотки, намотанные на сердечник.

Вопрос 5. Когда изобрели трансформатор?

Ответ.  Прообразом трансформатора считается индукционная катушка француза Г. Румкорфа, представленная в 1848-м. В 1876 году русский электротехник П. Н. Яблочков запатентовал трансформатор переменного тока с разомкнутым сердечником. Затем английские братья Гопкинсон, а также румыны К. Циперановский и О. Блати доработали устройство, добавив  замкнутый магнитопровод. В таком виде конструкция трансформатора остается актуальной и по сей день.

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем.

Проблемы с учебой? Обращайтесь в сервис помощи студентам в любое время!

Решение задач по теме «Трансформаторы». 11-й класс

Цели урока:

• Образовательная:  закрепить принцип
  действия, устройство и применение
  трансформатора, научить рассчитывать
  коэффициент трансформации, число витков, силу
  тока и напряжение, мощность, КПД.
• Развивающая: развивать логическое
  мышление, интерес к самостоятельному получению
  знаний, продолжить формирование умений делать
  выводы и обобщения.
• Воспитательная: продолжить воспитание
  отношения к физике как к экспериментальной
  науке; учить работать коллективно,
  прислушиваться к мнению товарищей.

Тип урока: комбинированный урок.

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие, настрой деятельности на успех.

2. Проверка домашнего задания.

1. Что 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?

А) 10;

Б) 50;

В) 16.

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?

А) U₁/U₂ = N₁/N₂;

Б) U₁/U₂ = N₂/N₁;

В) I₁/I₂ = N₁/N₂.

5. Первичная катушка трансформатора – это та,
что:

А) соединена с потребителем;

Б) соединена с источником;

В) любая.

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?

А. Увеличится.

Б. Уменьшится.

В. Не изменится.

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?

А. 0.

Б. U / 2.

В. 2 U.

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?

А. Увеличится.

Б. Уменьшится.

В. Не изменится.

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.

Federal Pacific Transformer University — Federal Pacific

Глава 5. Вопросы проектирования

 

Частота

Трансформатор не может изменять частоту питания. Если на подаче 60 герц, то и на выходе будет 60 герц.

Полное сопротивление

Полное сопротивление (или сопротивление протеканию тока) имеет важное значение и используется для расчета максимального тока короткого замыкания, необходимого для определения размеров автоматических выключателей и предохранителей. Импеданс выражается в процентах. Этот процент представляет собой количество нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору для получения полного номинального тока нагрузки при коротком замыкании вторичной обмотки. Максимальный ток короткого замыкания, который можно получить на выходе трансформатора, ограничен импедансом трансформатора и определяется путем умножения обратной величины импеданса на ток полной нагрузки. Таким образом, если импеданс трансформатора составляет 5%, обратное значение 0,05 равно 20, а максимальный ток короткого замыкания в 20 раз превышает ток полной нагрузки.

Система изоляции и превышение температуры

Все трансформаторы класса FH компании Federal Pacific имеют системы изоляции, рассчитанные на 220°C. Стандартные блоки рассчитаны на подъем на 150 градусов по Цельсию. Классификация системы изоляции представляет собой максимально допустимую температуру в самом горячем месте обмотки при эксплуатации при максимальной температуре окружающей среды 40°C. Температура горячей точки определяется путем сложения максимального значения для каждого из следующих параметров:

Максимальная температура окружающей среды 40 градусов C
150°C максимальный средний подъем обмотки
30°C максимальный перегрев в точке обмотки
220°C предельная температура в перегреве

Повышение температуры, обычно связанное с трансформаторами, представляет собой температуру проводника внутри катушки и не применяется внешняя поверхность. Отсек для проводки вентилируется и достаточно охлаждается, чтобы можно было использовать для соединений кабель, рассчитанный на температуру 60°C. Некоторые клиенты указывают изоляцию на 220°C с повышением температуры на 80°C или 115°C, чтобы получить перегрузочную способность, лучшую эффективность и более длительный срок службы. Эти трансформаторы предназначены для работы с более низким подъемом, как показано в следующем примере, при повышении температуры до 80°C.

Максимальная температура окружающей среды 40°C
Максимальный средний подъем обмотки 80°C
Максимальный нагрев обмотки 30°C
Тепловая перегрузка 30°C 30%
Предельная температура 220°C в горячей точке номиналы трансформаторов и номинальное напряжение некоторых утилизационных устройств. Некоторое оборудование может быть рассчитано на 230, 460 или 575 вольт, чтобы допустить падение из-за импеданса провода, автоматических выключателей и т. д. Соответствующие вторичные напряжения трансформатора будут рассчитаны на 240, 480 и 600 вольт, которые являются напряжением системы или источника. Если вас попросят указать цену для трансформатора с номинальным напряжением 460 В на первичной обмотке, 115/230 В на вторичной обмотке, будет правильно указать цену на трансформатор с номиналом на первичную обмотку 480 В и на вторичную обмотку 120/240 В.

Базовые уровни импульсной изоляции (BIL)

Наружные электрические распределительные системы подвержены ударам молнии. Даже если молния ударит в линию на некотором расстоянии от трансформатора, скачки напряжения могут пройти по линии и попасть в трансформатор. Выключатели высокого напряжения и автоматические выключатели также могут создавать аналогичные скачки напряжения при их размыкании и замыкании. Оба типа перенапряжений имеют крутые волновые фронты и могут нанести серьезный ущерб электрическому оборудованию. Чтобы свести к минимуму последствия этих перенапряжений, электрическая система защищена молниезащитными разрядниками, но они не полностью исключают попадание перенапряжения на трансформатор. Базовый импульсный уровень (BIL) трансформатора измеряет его способность выдерживать эти выбросы. Все трансформаторы на 600 вольт и ниже относятся к 10 кВ BIL. Трансформаторы на 2400 и 4160 вольт рассчитаны на 25 кВ BIL.

Звук/шум трансформатора

A Гудение — это неотъемлемая характеристика трансформаторов из-за вибрации, вызванной переменным потоком в магнитном сердечнике. Уровни звука будут различаться в зависимости от трансформатора из-за вибрации, вызванной переменным потоком в магнитном сердечнике. Уровни звука будут варьироваться в зависимости от размера трансформатора. Внимание к методам установки может помочь уменьшить нежелательный шум. По возможности располагайте трансформатор в месте, где уровень окружающего звука будет равен или выше уровня шума трансформатора. Избегайте размещения блоков в углах. Выполняйте соединения с помощью гибких кабелепроводов и муфт, чтобы предотвратить передачу вибрации на другое оборудование. Блоки большего размера следует устанавливать на гибких опорах, чтобы изолировать трансформатор от конструкции здания.

Средний уровень звука в децибелах

IEEE Std. C57.12.01-2015

Мы знаем, что на больших высотах воздух разрежен, что, в свою очередь, снижает его способность охлаждать трансформатор. Поэтому стандартные трансформаторы сухого типа с самоохлаждением рассчитаны на работу при нормальном повышении температуры на высотах до 3300 футов над уровнем моря. Если работа выполняется на больших высотах, рейтинг следует снижать на 0,3% на каждые 330 футов выше 3300 футов.

Глава 6 – Применение трансформаторов

Применение стандартных сухих трансформаторов в электрической системе

Большинство коммунальных предприятий предоставляют клиенту только одну услугу или одну электрическую систему. Эта система может быть как однофазной, так и трехфазной. Однофазные установки обычно представляют собой 120/240 В переменного тока, 3-проводные системы. Трехфазные установки могут быть 240 вольт, 3 провода, 480 вольт, 3 провода, 600 вольт, 3 провода, 208Y/120 вольт, 4 провода или 480Y/277 вольт, 4 провода. Это самые популярные установки, и их выбор может быть либо по желанию заказчика, либо по наличию системы у обслуживающей компании. Имея такой широкий выбор, вы можете задаться вопросом, зачем кому-то нужен трансформатор, поэтому давайте приведем пример. Новое промышленное предприятие переезжает в город и требует электроснабжения в своем новом здании. В их компании используется очень много двигателей, поэтому они решили, что будет более экономично использовать трехфазные двигатели на 480 вольт. По этой причине они запрашивают трехфазную систему 480Y/277 вольт. Это позаботится об их двигательных нагрузках на 480 вольт и их офисных и заводских осветительных нагрузках на 277 вольт. Однако для работы оргтехники и освещения лампами накаливания им требуется 120 вольт. У них также есть несколько двигателей небольшой мощности, которые они хотят использовать при напряжении 208 вольт. Поскольку коммунальное предприятие предоставит им только трехфазную систему 480Y/277 вольт, им потребуется распределительный трансформатор сухого типа для обеспечения нагрузок 208 и 120 вольт.

Это наиболее типичный вариант применения сухих распределительных трансформаторов. Другими приложениями могут быть согласование напряжения двигателя, которое не соответствует вашей системе, изоляция компьютера или твердотельного устройства от напряжения системы из-за падения напряжения в очень длинном проводе. Важнее понять, что могут и чего не могут делать трансформеры. Ниже приведена таблица некоторых из этих вещей.

*Примечание: Существуют специальные трансформаторы постоянного напряжения, которые могут это делать.

Выбор трансформатора

Когда клиент обращается к вам за помощью в выборе трансформатора, вам необходимо знать следующее:

1. Каково напряжение этой нагрузки? Выбранный трансформатор должен иметь выходное напряжение, соответствующее напряжению нагрузки. (не путайте системное и рабочее напряжение – см. раздел V, параграф D.)

2. Нагрузка однофазная или трехфазная? Помните, что трансформатор не может менять фазы. Трехфазные нагрузки должны питаться от трехфазного трансформатора/банков.

3. Какая мощность требуется для этой нагрузки? В конечном итоге нам нужно получить значение кВА. Если известны только амперы, используйте таблицу полной нагрузки или следующие формулы.

Однофазный «кВА» = Вольт (нагрузка) x Ампер (нагрузка) / 1000

Трехфазный «кВА» = Вольт (нагрузка) x Ампер (нагрузка) x 3 /1000

Где 3 = 1,732

4. Какова частота (Гц или Гц) нагрузки и линии (источника?) Помните, трансформаторы не могут изменять частоту. Как правило, все энергетические компании США производят электроэнергию с частотой 60 Гц. Следовательно, нагрузка также должна быть рассчитана на 60 Гц.

5. Какое напряжение питания или источника? Нужны ли первичные краны?

6. Есть ли особые требования к системе повышения температуры или изоляции? Если нет, укажите наши стандартные трансформаторы общего назначения.

7. Трансформатор должен быть установлен внутри или снаружи? Некоторые трансформаторы, особенно небольшие герметичные блоки, рассчитаны на применение внутри или вне помещений. Другие размеры потребуют добавления защитного экрана для наружного использования.

С помощью приведенной выше информации вы сможете быстро выбрать трансформатор из каталога.

ПРИМЕЧАНИЕ: Другие соображения, которые могут потребовать специальных устройств, могут включать, но не ограничиваться: медные обмотки; агрегаты с малым подъемом температуры; блоки для применения при температуре окружающей среды выше 40 градусов C; блоки для использования на высоте более 3300 футов; специальные импедансы; и многие другие. Если возникают требования, которые не соответствуют описанию наших стандартных блоков, обязательно обратитесь за помощью к представителям Federal Pacific.

Проблема: Какой трансформатор выбрать для питания электронагревателя на 100 ампер, 240 вольт, трехфазный, 60 Гц? Его доступное напряжение питания 480 вольт, трехфазное, 60 Гц. Трансформатор устанавливается в помещении. Требуется 150 градусов C со стандартными кранами.

Решение: У нас есть вся необходимая информация, за исключением нагрузки кВА. Мы знаем, что:

Трехфазный кВА = Вольт (нагрузка) x Ампер (нагрузка) x 3 = 240 x 100 x 1,732 = 41,6 кВА.

Требуется трансформатор общего назначения от 480 до 240 вольт (треугольник-треугольник), трехфазный, 45 кВА (следующая стандартная номинальная мощность кВА).

Проблема: Одной линией показан однофазный трансформатор мощностью 25 кВА, 60 Гц, нарастание на 150°C, 240×480 вольт на 120/240 вольт, питаемый от трехфазной сети. Это правильно?

Решение: Да, трансформатор имеет несколько последовательных первичных обмоток, поэтому допустимо подключение к сети 480 вольт. Помните, что если трансформатор однофазный, то и источник может быть однофазным или трехфазным. При трехфазном питании любые две (2) линии или одна (1) линия и нейтраль будут использоваться, как показано ниже. Рисунок 1 относится к первичному напряжению 480 вольт в вышеуказанной задаче.

 

Проблема: Промышленному предприятию требуется трансформатор, который может понижать трехфазное напряжение 480 В до трехфазного напряжения 240 В и подавать нагрузку 200 кВА при трехфазном напряжении 240 В и 5 кВА нагрузки при однофазном напряжении 120 В. -фаза. Что бы вы процитировали?

Решение: Подойдет трехфазный трансформатор общего назначения мощностью 300 кВА, 480–240 В с отводом освещения на 120 В. Помните, что использование отвода освещения на 120 В требует 30% снижения мощности кВА, указанной на паспортной табличке, и что нагрузки 120 В не могут превышать 5% кВА, указанной на паспортной табличке. (см. ниже)

Расчет снижения номинальных характеристик: 300 кВА x 0,30 кВА 300 кВА -90 кВА 210 кВА (Доступная мощность для 30 (нагрузок)

120 В. нагрузки)

Перед выбором трансформатора необходимо знать следующее:

кВА: номинал или мощность трансформатора

Фаза: Требования к нагрузке (однофазная или трехфазная) Если нагрузка трехфазный, то и питание, и трансформатор должны быть трехфазными. Если нагрузка однофазная, то питание может быть либо однофазным, либо трехфазным, но трансформатор должен быть однофазным.

Частота: обычно 60 Гц (Герц).

Первичное напряжение: Обозначает напряжение нагрузки, для которого предназначена первичная обмотка.

Вторичное напряжение: Обозначает напряжение нагрузки, на которое рассчитана вторичная обмотка.

Отводы: Возможность регулировки при изменении напряжения.

Место установки: В помещении или на улице

Прочие соображения: Требования к монтажу, уровни звука, импеданс, специальные приложения, класс K, медные обмотки, электростатические экраны, повышение температуры, класс изоляции

Глава 7 – Специальное применение

Энергоэффективный трансформатор с повышением температуры до 80°C и 115°C

Эти типы вентилируемых трансформаторов обладают теми же характеристиками, что и трансформаторы общего назначения, за исключением того, что они по-разному справляются с температурой. В частности, в энергоэффективных трансформаторах используется система изоляции на 220°C, и они рассчитаны на нормальную работу при пониженном повышении температуры на 80°C или 115°C вместо обычного подъема на 150°C. Это достигается за счет увеличения размера проводников катушки, что приводит к снижению эксплуатационных расходов (экономия энергии) и увеличению ожидаемого срока службы, поскольку изоляция при температуре 220°C подвергается более низким рабочим температурам. Эти агрегаты также будут иметь непрерывную перегрузочную способность 15% для агрегатов с температурой подъема 115°C и 30% для агрегатов с температурой подъема 80°C при работе при температуре подъема 150°C. Опять же, поскольку система изоляции рассчитана на температуру 220°C, такая работа с перегрузкой не уменьшит нормальный срок службы трансформаторов. Поскольку работа в условиях перегрузки приводит к более высоким температурам и более высоким потерям, эффективность в этих условиях снижается.

Эти типы вентилируемых трансформаторов обладают теми же характеристиками, что и трансформаторы общего назначения. Однако трансформаторы с электростатическим экраном могут ослаблять (уменьшать) нежелательные высокочастотные сигналы. Высокочастотные сигналы можно рассматривать как статические в радио. Эти сигналы (шум) обычно создаются некоторыми типами освещения, коммутационными перенапряжениями, двигателями и тиристорами, которые возвращают этот статический заряд обратно в линии электропередач. Линии электропередач передают это статическое электричество на все нагрузки и особенно на определенные нагрузки, которые управляют чувствительным электрическим оборудованием (что может привести к неисправности некоторого оборудования). Трансформатор с электростатическим экраном включает один виток фольги, помещенный между первичной и вторичной обмотками одной заземленный. Затем экран ослабит (уменьшит) шум, тем самым подавляя его влияние на чувствительные нагрузки. (Более подробную информацию см. в каталоге FPT.)

Типичное использование экранированных изолирующих трансформаторов включает:

Подавление переходных процессов или шума при переходе от его источника к чувствительному нагрузочному оборудованию.

Подавление шума и переходных процессов в месте их возникновения, что предотвращает их обратную передачу от источника к фидерам.

Преобразование одного уровня напряжения в другой.

Изоляция одной цепи от другой.

Сухие трансформаторы и нелинейные нагрузки

Как правило, на работу трансформатора не влияет тип нагрузки, которую он обслуживает. Однако в последние годы достижения в разработке источников питания для различных типов офисного оборудования (в частности, для персональных компьютеров) и приводов SCR привели к появлению некоторых необычных проблем. В частности, перегрев стандартных трансформаторов сухого типа, даже когда измерения силы тока показывают, что ток находится в пределах номинального значения. В основном проблема возникает, когда нагрузка трансформатора искажает синусоидальную форму волны тока. Говорят, что эти искаженные (нелинейные) формы сигналов тока содержат гармонические искажения. (См. примечание) Поскольку способность трансформатора справляться с этими нелинейными/гармоническими нагрузками определяется его рейтингом К-фактора. К-фактор — это простое числовое значение, которое можно использовать для определения трансформаторов для нелинейных/гармонических нагрузок. Как правило, заказчик или инженер-консультант при необходимости указывает рейтинг К-фактора для определенных трансформаторов в распределительной системе. (Дополнительную информацию см. в каталоге FPT).

Примечание: Гармоники кратны основной частоте (обычно 60 Гц). Следовательно, 3-я гармоника равна 60 х 7 или 420 герц и так далее.

Изолирующие трансформаторы электропривода типа FH

Изолирующие трансформаторы электропривода типа FH разработаны в соответствии с требованиями электроприводов с переменной скоростью, управляемых SCR. Они специально сконструированы так, чтобы выдерживать механические нагрузки, связанные с рабочими циклами привода SCR, и изолировать линию от большинства пиков напряжения, генерируемых SCR, и переходной обратной связи. Точно так же конструкция с двумя обмотками также помогает уменьшить некоторые типы переходных процессов в сети, которые могут вызывать пропуски зажигания тиристоров. Блоки внесены в список UL и включают в себя все характеристики линейки трансформаторов FH. Трансформатор также может поставляться с сердечником и катушкой с сертификатом UL. Конструкции треугольник-звезда доступны для всех обычно используемых первичных и вторичных напряжений. Все блоки включают первичное и вторичное напряжения. Все устройства включают первичные отводы, состоящие из одного 5% FCAN и одного 5% FCBN. (Дополнительную информацию см. в каталоге FPT.) Изолирующий и повышающе-понижающий трансформатор типа FB имеет четыре отдельные обмотки, две обмотки в первичной обмотке и две обмотки во вторичной обмотке. Устройство предназначено для использования в качестве разделительного трансформатора или автотрансформатора. В качестве автотрансформатора устройство может быть подключено к понижающему (понижающему) или повышающему (увеличивающему) напряжению питания. При подключении в режиме Buck или Boost блок больше не является изолирующим трансформатором, а является автотрансформатором. Автотрансформаторы более экономичны и физически меньше, чем эквивалентные двухобмоточные трансформаторы, рассчитанные на ту же нагрузку. Они будут выполнять ту же функцию, что и двухобмоточные трансформаторы, за исключением изоляции или изоляции двух цепей. Поскольку автотрансформаторы могут напрямую передавать помехи в линии, они могут быть запрещены в некоторых регионах местными строительными нормами. Перед их применением следует убедиться, что они приемлемы в соответствии с местными нормами.

Примечание: Автотрансформаторы не используются в замкнутых соединениях треугольником, поскольку они вносят фазовый сдвиг в цепь.

В качестве изолирующих трансформаторов эти блоки могут выдерживать высокое напряжение 120 x 240 вольт или 240 x 480 вольт. Для блоков с двумя вторичными 12-вольтовыми цепями выход низкого напряжения может быть 12-вольтовым, 24-вольтовым или 3-проводным 12/24-вольтовым. вольт. Для блоков с двумя вторичными цепями на 16 В эти выходные напряжения могут быть 16 В, 32 В или 3-проводные 16/32 В. Для блоков с двумя вторичными цепями на 24 В эти выходные напряжения могут быть 24 В, 48 В или 3-проводные 24/28 В. Устройство имеет номинальную мощность (кВА), как и любой обычный трансформатор.

Электрическое и электронное оборудование предназначено для работы от стандартного напряжения питания. Когда напряжение питания постоянно слишком высокое или слишком низкое (обычно выше (5%), оборудование не может работать с максимальной эффективностью. Трансформатор Buck-Boost является простым и экономичным средством коррекции этого нестандартного напряжения. до 20%.Однако трансформатор Buck-Boost НЕ стабилизирует флуктуирующее напряжение.Трансформаторы Buck Boost подходят для использования в трехфазной батарее автотрансформаторов в любом направлении для питания 3-проводных нагрузок.Они не подходят для использования в блок трехфазных автотрансформаторов для питания 4-проводной несимметричной нагрузки, когда источником является 3-проводная цепь.0007

Эксплуатация

Чтобы выбрать правильный трансформатор для приложений Buck-Boost, определите:

1. Напряжение входной линии – напряжение, которое вы хотите уменьшить (уменьшить) или повысить (увеличить). Это можно узнать, измерив напряжение питающей сети вольтметром.

2. Напряжение нагрузки – напряжение, на которое рассчитано ваше оборудование. Это указано на паспортной табличке нагрузочного оборудования.

3. Нагрузка, кВА или ток нагрузки — оба знать не нужно. Одного или другого достаточно для целей выбора. Обычно эту информацию можно найти на паспортной табличке оборудования, которым вы хотите управлять.

4. Количество фаз – однофазная или трехфазная линия и нагрузка должны быть одинаковыми, поскольку трансформатор не может преобразовать однофазную сеть в трехфазную. Однако обычным применением является подключение однофазного трансформатора к трехфазному источнику питания с использованием одной ветви трехфазного источника питания. Это особенно верно в случае повышающе-понижающего трансформатора, потому что источник питания должен обеспечивать нагрузку кВА, а не только паспортную мощность повышающе-понижающего трансформатора.

5. Частота – частота питающей сети должна совпадать с частотой работающего оборудования; 50 или 60 циклов.

Выбор из шести шагов
1. Выберите таблицу выбора с правильным количеством фаз. Таблицы I, III и V для однофазных приложений и Таблицы II, IV и VI для трехфазных приложений. Таблицы I и II относятся к 120 x 240–12/24 В: Таблицы III, IV относятся к 120 x 240–16/32 В; и Таблицы V и VI для 240 x 480-24/48 вольт. (См. каталог FPT)

2. Комбинации напряжения сети/нагрузки перечислены в верхней части таблицы выбора. Выберите комбинацию напряжения сети/нагрузки, наиболее подходящую для вашего приложения.

3. Следуйте по выбранному столбцу вниз, пока не найдете либо кВА нагрузки, либо ток нагрузки вашего приложения. Если вы не найдете точного значения, перейдите к следующему наивысшему рейтингу.

4. Следуйте по таблице до крайней левой стороны, чтобы найти номинальную мощность нужного вам трансформатора.

5. Следуйте колонке с напряжением сети/нагрузки вниз, чтобы найти схему подключения для этого приложения. Примечание: На схемах подключения показаны клеммы подключения низкого и высокого напряжения. Любой из них может быть вводом или выводом в зависимости от приложения Buck или Boost.

6. В случае трехфазных нагрузок требуются либо два, либо три однофазных трансформатора, как указано в строке «требуемое количество» в нижней части Таблицы II, IV или VI. требуется три трансформатора с нейтралью, или может подойти открытый блок из двух трансформаторов, соединенных треугольником, для нагрузки, соединенной треугольником.

Для линейных/нагрузочных напряжений, не указанных в таблице, используйте для справки пару, указанную в таблице, расположенной чуть выше вашего приложения. Затем примените первую формулу в нижней части таблиц II, IV или VI, чтобы определить «новое» выходное напряжение. Новый рейтинг KVA можно найти по второй формуле.

Copyright 2022 Electro-Mechanical, LLC

Эксплуатация (Как, черт возьми, они работают?) – Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Основной корпус

Пришло время узнать правду

• Входная сторона всегда является первичной обмоткой. Это сторона, которая всегда подключена к источнику напряжения.

• Сторона выхода всегда является вторичной обмоткой. Это сторона, которая всегда подключена к грузу.

Рис. 3. Первичная и вторичная обмотки

Напряжение

Когда первичная обмотка питается от источника переменного тока без нагрузки на вторичной обмотке, она действует как индуктор.

Самоиндуктивность создает CEMF для ограничения тока до 2–5 % от первичного тока полной нагрузки. Это небольшое количество тока называется током возбуждения (также известным как ток намагничивания).

Вторичное напряжение зависит от первичного напряжения и витков, а вторичные витки. Соотношение между первичным и вторичным напряжением такое же, как соотношение между первичными и вторичными витками.

Что означает:

Первичное напряжение на виток = вторичное напряжение на виток

Чему равно вольт на виток трансформатора с номинальным напряжением
600В–20В, если высоковольтная обмотка содержит 240 витков?

=

= 2,5 вольта на оборот

                                       

Сколько витков будет в низковольтной обмотке трансформатора, рассматриваемого в вопросе 1?

N _S = 48 витков

Когда дело доходит до использования вольт/виток, полезно помнить, что вольт/виток на первичной обмотке равен вольт/витку на вторичной обмотке, но иногда это может привести к путанице при расчетах. Более простой метод — использовать метод отношения поворотов.

Если вы возьмете большее число витков и разделите его на меньшее число витков, вы получите соотношение. Например:

Трансформатор со 100 витками на первичной обмотке и 50 витками на вторичной обмотке будет иметь соотношение витков 2:1. Поэтому если на первичке 120 вольт, то на вторичной будет 60 вольт.

Видео предупреждение!

В этом видеоролике показано, как использовать соотношение витков для расчета напряжения на первичной или вторичной обмотке.

Текущий

Самый простой способ рассчитать ток — это также использовать соотношение витков.

Единственная разница в том, что более высокие витки означают меньший ток, поэтому вы будете использовать обратное соотношение витков.

Трансформатор имеет 600 витков на первичной обмотке и 120 витков на вторичной обмотке. На первичную обмотку подается напряжение 300 вольт, а по вторичной циркулирует ток силой 40 ампер. Рассчитать:

1. Передаточное отношение
2. Вторичное напряжение 903:00
3. Первичный ток

600/120 = соотношение витков 5:1

300 В/5 (соотношение) = 60 вольт на вторичной обмотке

4 ампер/5 (соотношение) = 8 ампер на первичной обмотке

Видео предупреждение!

В этом видео показано, как использовать соотношение витков для расчета тока. Он также показывает другой метод, который многим кажется более простым. В трансформаторе входная мощность всегда равна выходной мощности.

Номинальное по сравнению с фактическим

Обмотки трансформатора рассчитаны на то, чтобы выдерживать определенное напряжение и определенный ток.

Отсюда и его рейтинг VA.

Трансформатор рассчитан на 1000 ВА, 100 В/10 В и подключен для работы в режиме понижения. Следовательно:

Номинальный Ip= 10 А

Номинальный ток Is= 100 А

Номинальное напряжение В _P = 100 В

Номинальное напряжение В _S = 10 В

Это то, для чего предназначен трансформатор — это его максимум. Все, что выше этого, сожжет обмотки.

Если мы добавим резисторную нагрузку 5 Ом во вторичную обмотку, мы сможем рассчитать Ip и Is.

Фактический Ip= 0,2 А

Фактическое значение Is= 2 А

Этот трансформатор обеспечивает мощность 20 ВА, а не 1000 ВА.

То же самое относится и к напряжению.

Если мы подадим 50 В на первичку, мы получим вторичное напряжение 5 В.

Помните, что номинальные значения   максимальные   значения, которые могут видеть обмотки. Нам даны VA и V, и мы используем эти значения для определения максимального тока.