Почему трансформатор может работать только на переменном токе

Освещение на постоянном токе — «хорошо забытое старое»?

Почему трансформатор может работать только на переменном токе

  • 25 ноября 2015 г. в 16:00
  • 4669

Известный экспериментатор и предприниматель Томас Эдисон в XIX веке предложил систему электроснабжения на постоянном токе. К началу XX века на смену ей пришли электрические сети на переменном токе, которые предложили Никола Тесла и Джордж Вестингауз.

Переменный ток повсеместно вытеснил постоянный, но, как известно, наука и техника развиваются по спирали. И уже в XXI веке предлагается делать в офисах и производственных цехах отдельную проводку для светодиодного освещения, по которой потечет постоянный ток.

причина, по которой постоянный ток не выдержал конкуренции — малая дальность передачи электроэнергии. Из-за невозможности использования трансформаторов напряжение в линии электропередачи приблизительно соответствовало напряжению в розетке. Применительно к реалиям США конца XIX века — это напряжение было около 110 В. В итоге электростанция не могла размещаться далее 1,5 км от потребителя. Это было значительным недостатком в XX веке, но сейчас ситуация изменилась.

Для выработки электроэнергии все чаще используются альтернативные источники: солнце, ветер и некоторые другие. Общей особенностью таких источников является нестабильность количества вырабатываемой энергии в данный момент, что требует использовать аккумуляторы. Кроме этого, сейчас предлагается и такое решение — накапливать электроэнергию, получаемую из сети, в аккумуляторах в те промежутки времени суток, когда она стоит дешево, а потом отдавать ее в часы, когда тарифы высокие.

Для накопления энергии повсеместно применяются аккумуляторы, использующие преобразование электрической энергии в химическую и обратно. Эти аккумуляторы дают постоянный ток.

При этом многие приборы, потребляющие электроэнергию, изначально устроены таким образом, что питаются от постоянного тока (например, компьютеры), а чтобы они могли питаться от переменного тока, приходится добавлять в конструкцию дополнительно блоки питания.

Тогда зачем нужны преобразования постоянного тока в переменный и обратно, если можно непосредственно с аккумулятора подавать постоянный ток потребителю? Значительно упростится конструкция многих устройств, подключаемых к электросети, а также централизованную систему бесперебойного питания.

К тому же, не будет потерь в проводке, связанных с излучением электромагнитного поля проводником, через который проходит переменный ток. Исходя из этого, в тех случаях, когда внутренняя сеть использует альтернативные источники энергии, а также систему бесперебойного питания, в ней предпочтительно передавать постоянный ток.

Но не все так просто, как может показаться. Огромное количество приборов изначально спроектировано на питание переменным током и на постоянный ток их так просто не переделать. В первую очередь, речь идет об устройствах, в которых установлены моторы.

Но даже электрочайник, рассчитанный на переменный ток, нельзя питать от постоянного, хотя там, казалось бы, только резистивная нагрузка. При размыкании контактов в цепи переменного тока гашение дуги происходит быстрее, чем в цепи постоянного.

Термореле, которое размыкает цепь при кипении, рассчитано на переменный ток и большая длительность дуги на постоянном токе выведет его из строя.

Производить технику широкого применения под новый стандарт питания постоянным током слишком расточительно, если учесть, что доля альтернативных источников в общем объеме производимой в мире электроэнергии пока не превышает 3%.

Поэтому на момент написания статьи основной отраслью, где наблюдается массовый переход на внутренние электрические сети постоянного тока, являются гигантские центры обработки данных. В них сервера питаются от постоянного напряжения 380 В.

Данное значение напряжения позволяет использовать серийно выпускаемые кабели для 230 В переменного тока [1]. Тем не менее, электропитание ЦОД — довольно узкий сегмент рынка.

Другим применением внутренних сетей на постоянном токе, которое, по прогнозам ряда авторитетных ученых действительно может стать массовым, является освещение. Естественно, светодиодное, так как светодиод по своему принципу работы может питаться только от постоянного тока. Необходимость преобразования переменного тока в постоянный является одной из причин, почему светодиодные светильники до сих пор стоят значительно дороже аналогов с традиционными источниками света.

Существующие примеры питания ламп от постоянного тока

Накопленный светотехникой опыт еще с первых ламп Томаса Эдисона показывает, что питание традиционных источников света от постоянного тока не меняет их технические характеристики или же ведет к ухудшению параметров. В то же время, питание ламп на основе светодиодов постоянным током улучшает качество их работы.

Существует множество легенд, согласно которым при питании лампы накаливания от постоянного тока, она служит дольше. Или, наоборот, питание от переменного тока продлевает срок службы лампы по сравнению с постоянным. Но, на самом деле, питание лампы накаливания что от постоянного тока, что от переменного тока частотой 50 или 60 Гц, не влияет само по себе на срок службы.

При питании люминесцентных ламп от постоянного тока возникает так называемый «трамвайный эффект», выражающийся в потемнении в процессе эксплуатации одного из концов трубки. Даже если лампа закрыта молочным рассеивателем, такой работающий светильник выглядит некрасиво. С этим эффектом борются, периодически вынимая лампу из светильника и вставляя обратно ее с другой полярностью.

Название «трамвайный эффект» связано с тем, что его впервые обнаружили при переводе освещения в салонах трамваев с ламп накаливания на люминесцентные. Электрооборудование трамвая работает от постоянного тока, соответственно, от постоянного тока решили питать и лампы, освещающие салон.

В современных транспортных средствах используются люминесцентные лампы, питающиеся через ЭПРА переменным током с частотой порядка единиц или десятков кГц.

Светодиодные лампы-ретрофиты типоразмера MR16 выпускаются с питанием от напряжения 12 В. Данные лампы поддерживают питание какпеременным, таки постоянным током. Каждая модель лампы совместима с трансформаторами для галогенных ламп из определенного списка. При замене галогенных ламп MR16 совместимость светодиодных ламп, подходящих по светотехническим параметрам и цене, с уже установленными трансформаторами, зачастую отсутствует.

Поэтому вместо трансформатора устанавливают блок питания, дающий напряжение 12 В постоянного тока. Так же рекомендуется поступать и в случае, когда изначально устанавливаются светодиодные лампы MR16. Практика показывает, что питание светодиодных ламп MR16 от постоянного тока обеспечивает более стабильную работу и более высокий КПД по сравнению с питанием от переменного тока.

Питание от постоянного тока позволяет также полностью избавиться от пульсаций светового потока.

Снижение потерь в системе электроснабжения

Структурные схемы организации электропитания светодиодных светильников на переменном и постоянном токе в типичном офисном здании показаны на рис. 1.

Как видно на рисунке, в системе на переменном токе потери в проводах составляют 3%, а на постоянном — всего 1%, что обусловлено законами физики. Снижение потерь в блоке питания с 5% до 2% связано скорее с экономическими факторами, так как на группу светильников уже выгодно использовать более дорогой блок питания с повышенным КПД. Итого за счет перехода с переменного тока на постоянный теоретически можно получить снижение потерь на 5%.

Источник: https://www.elec.ru/articles/osveshenie-na-postoyannom-toke-horosho-zabytoe-sta/

Электроды для переменного тока: марки, какие лучше, маркировка, особенности

Почему трансформатор может работать только на переменном токе

Существует большое количество классификаций электродов. Одной из распространенных является разделение сварочных материалов в зависимости от типа используемого тока. В данной статье мы рассмотрим электроды, применяемые для сварки на переменном напряжении (где купить, см. здесь).

Специфика сварки переменным током

Процесс сваривания имеет несколько особенностей:

  • менее устойчивое поведение дуги по сравнению с постоянным;
  • сварочная дуга отклоняется от первоначальной оси, что приводит к ухудшению качества шва;
  • возобновление горения дуги возможно при повышенном напряжении;
  • высокий уровень разбрызгивания металла;
  • относительная простота и более демократическая стоимость оснащения.

Сварочное оборудование, работающее на переменном токе

Трансформаторы являются одним из самых популярных видов оснащения для проведения сварочных работ. Сваривание осуществляется благодаря нескольким комплектующим, входящим в конструкцию аппарат:

  • магнитопровод;
  • первичная обмотка, выполненная из изолированного провода;
  • вторичная обмотка, на которой чаще всего отсутствует изоляция;
  • ходовой винт с резьбой служит для изменения положения обмоток, управления расстояния между ними и регулирования воздушным зазором;
  • ходовая гайка винта;
  • рукоять для вращения винта;
  • корпус для защиты агрегата.

Модели трансформаторов могут иметь дополнительные элементы: вентиляция, ручки и колеса для удобства транспортировки. Также аппарат может быть оснащен техническими деталями, совершенствующими его работу.

На рынке представлено большое количество вариантов трансформаторов, различающихся по следующим параметрам:

  • вес и габариты;
  • величина выдаваемого напряжения холостого хода;
  • сила электротока;
  • возможность работы с электродами различных диаметров;
  • количество потребляемого тока.

Сварочный генератор представляет собой автономную установку. Данное оборудование используется для проведения сварочных работ в условиях отсутствия полноценного источника энергии.

Устройство (внутреннее оснащение) таких аппаратов включает следующие компоненты:

  • преобразователь включает в себя двигатель переменного напряжения и электрогенерирующее устройство. Этот элемент делает возможным изменение параметров тока;
  • сварочный агрегат состоит из приводного ДВС, электрогенератора переменного тока и конструкции, которая позволяет
  • контролировать параметры тока;
  • сварочный генератор бывает вентильным и коллекторным.

Конструкция (внешнее оснащение) состоит из нескольких деталей:

  • индикатор, отображающий силу тока (1);
  • прерыватель цепи (2);
  • переключатели режимов (3 и 4);
  • выход 230В 16А х 2 (5);
  • регуляторы силы тока и форсажа дуги (6 и 7);
  • клеммы для подключения сварочных кабелей (8).

Основные достоинства агрегатов данного типа:

  • высокие технические характеристики;
  • компактные размеры обеспечивают мобильность;
  • удобное и недорогое оборудование;
  • высокий уровень надежности и функциональности;
  • небольшой уровень шума.

Данные сведения помогут определить какие лучше аппараты использовать для сварочных работ на переменном напряжении.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Для переменного тока или универсальные – как правильно

Электроды для сварки переменным током, также подойдут для соединения постоянным, но не наоборот. Обусловлено это тем, что переменный ток имеет собственные особенности. Соответственно, сварочный процесс также характеризуется несколькими отличительными чертами, перечисленными выше. Следовательно, электроды переменного тока можно называть универсальными.

Кому нужны электроды переменного тока

Переменное напряжение используется в бытовой и производственной сварке. Ценовая доступность и простота использования оборудования, работающего на переменном токе, сделали его востребованным. Многие мастера располагают подобным оснащением.

Генераторы и трансформаторы работают исключительно на “переменке”. Поэтому у владельцев такой оснастки существует возможность работать только на одном типе напряжения и применять сварочные электроды для переменного значения.

Плюсы и минусы

Рассмотрим теперь сварочные электроды переменного тока с точки зрения “плюсы и минусы”.

Недостатки

  • Уступают по качеству соединения сварочным материалам постоянного напряжения.
  • Высокий уровень разбрызгивания металла.
  • Относительно невысокая ударная вязкость.

Достоинства

  • Надежная защита сварочной ванны от негативного воздействия газов из воздуха: азота и кислорода.
  • Использование данных расходников не требует наличия выпрямителя у трансформатора.
  • Электроды являются универсальными. Могут работать с “переменкой” и с “постоянкой”.

Какие используются покрытия

Существует четыре основных типа обмазки:

1. Маркировка электродов с кислым покрытием имеет букву “А”. В состав такого вида обмазки входят компоненты с большим содержанием кислорода. Данные сварочные материалы могут работать на постоянном токе, но данное покрытие обеспечивает стабильность и на переменом.

2. Основной обозначается буквой “Б”. Такими расходниками не следует работать на “переменке” из-за значительного потенциала ионизации.

3. Обмазка рутиловых электродов на 50% состоит из рутилового концентрата. Данный вид применяется к переменному току.

4. Целлюлозные электроды пригодны для “постоянки”.

Самым подходящим и востребованным видом покрытия для “переменки” является рутиловое. Сваривание с помощью рутиловых материалов отличается удобством и комфортом.

Изучив данную информацию, сварщик любого уровня сможет определить какие сварочные электроды лучше для переменного тока с точки зрения выбора по покрытию.

[ads-pc-3][ads-mob-3]

Популярные марки

Далее приведены самые популярные марки электродов переменного тока. Род электричества указывается в маркировке последней цифрой. Существует несколько вариантов: каждая цифра от 1 до 9 – имеет свое значение, если цифра 0, то варить переменкой нельзя.

Далее мы рассмотрим какие марки электродов для переменного тока наиболее востребованы у специалистов.

1. ОЗС-12 имеют рутиловое покрытие. Данная марка используется в работе с ответственными конструкциями и деталями из углеродистых сталей. Достоинства: сварку можно проводить в любом пространственном положении; обеспечивают прочное и долговечное соединение; рутил исключает образование пор; устойчивая дуга; небольшое количество выделяемых токсичных веществ.

2. МР-3 предназначены для ответственных деталей конструкций из стали с низким содержанием углерода. Преимущества: стабильное горение дуги; минимальное разбрызгивание металла; обеспечение качественного шва; корка шлака легко отделяется; возможно сваривание плохо очищенного, ржавого и влажного металла.

3. АНО-4 используются для сварки, резки и наплавки углеродистых сталей. Плюсы данной марки: легкое зажигание и стабильность дуги; возможно сваривание плохо очищенных, влажных и ржавых конструкций; практически не склонны к образованию пор и горячих трещин; шлаковая корка легко и быстро отделяется; разбрызгивание металла минимально.

4. МР-3С применяются для работы с высоко углеродистыми и низколегированными сталями. данная марка широко используется в различных сферах. Достоинства: легкая воспламеняемость дуги; рутиловая обмазка защищает шов от вкраплений шлака и окисления; высокий уровень постоянства сварочной дуги; использование электродов МР-3С обеспечивает ровный шов, прочный к механическим нагрузкам к износу, без пор и пустот; сваривание может выполняться в любом положении.

Сварочные электроды АНО-6

5. АНО-6 применяются для сварки низкоуглеродистых сталей. Преимущества: возможно сваривание по ржавчине, грязи и окалине; лезкое возбуждение и ровное горение дуги; хорошо формируют шов; обладают низкой чувствительностью к образованию обрезов.

6. ОЗС-4 предназначены для сварки изделий и конструкций из углеродистых сталей. Плюсы электродов данной марки: рутиловое покрытие обеспечивает соединение практически во всех положениях, что значительно упрощает работу сварщика; невосприимчивы к плохо очищенному металлу; легко зажигание дуги; возможность сваривания на повышенных режимах; обеспечивают сварку изделий средних и больших толщин.

7. АНО-21 используются для сваривания углеродистых и низколегированных сталей. Достоинства: легкость в обращении, что гарантирует высокие результаты; сварка может проводиться во всех положениях; применяются при работе с инвертором и трансформаторным полуавтоматом; малое разбрызгивание металла; легкое отделение шлака; мягкая и стабильная дуга.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое анод в бойлере

Сварочные электроды ОЗС-6

8. ОЗС-6 предназначены для сварки конструкций из углеродистых сталей. Преимущества данной марки: обеспечивают высокую производительность труда; возможно соединение окисленных поверхностей; гарантирует получение качественного и долговечного шва.

Каждый сварщик имеет собственное представление о том, какая марка электродов для сварки переменным током является наиболее ходовой и удобной.

Источник: https://weldelec.com/info/elektrody-peremennogo-toka/

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов

Почему трансформатор может работать только на переменном токе

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

  • для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500кV). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП;
  • в контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000V;
  • в сетях до 1000V для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги, и др.
  • для электросетей до 500V, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов;
  • в качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – т.е.

если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели элетротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12V; для строительной техники – экскаваторов, бульдозеров, и др. используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24V. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7V.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой(-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку). На рисунке 1 представлена схема работы постоянного тока с подключенной лампой.

Рис 1. Схема работы постоянного тока с подключенной лампой

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное, представлено на рисунке 2. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Рис 2. Схема действия постоянного тока в простейшей сети

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц)– означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50Гц, т.е. меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном (Рисунок 3).

Рис 3. Схема работы переменного тока с подключенной лампой

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза» (рисунок 4). Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220V.

Рис 4. Схема действия переменного тока в простейшей сети

Как видно из схемы замедленного действия однофазного переменного тока в простейшей сети, переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

  • Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
  • Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
  • Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства – трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000V городских сетей до 220V домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

Источник: https://www.tdtransformator.ru/podderzhka/stati/statya/

IT News

Дата Категория: Физика

Используемая человеком электрическая энергия в основном вырабатывается на крупных электростанциях. Эти предприятия передают электричество на районные подстанции, которые затем распределяют его по потребителям.

Так как линии электропередач обладают электрическим сопротивлением, часть энергии электрического тока теряется, превращаясь в теплоту. Постоянный ток (DC) течет в одном направлении; переменный ток (АС) периодически изменяет свое направление.

Первоначально для электроснабжения применялся только постоянный ток. По ряду причин передача и преобразование постоянного тока связаны со значительными трудностями, поэтому по соображениям безопасности электростанции передавали его под низким напряжением.

Однако к тому времени, когда постоянный ток достигал потребителей, сопротивление съедало 45 процентов его энергии.

Выход был найден в передаче переменного тока высокого напряжения, которое может быть легко изменено при помощи трансформатора (рисунок внизу).

Так как высоковольтным линиям требуется меньший ток для передачи одного и того же количества энергии, ее потери на преодоление сопротивления стали намного меньшими.

Когда переменный ток покидает электростанцию, повышающие трансформаторы увеличивают его напряжение с 22 000 до 765 000 вольт, а перед поступлением в дома другие трансформаторы, понижающие, уменьшают его до ПО или 220 вольт.

Принцип действия трансформатора

Трансформаторы увеличивают или уменьшают напряжение переменного тока. Преобразуемый переменный ток проходит по первичной обмотке, охватывающей стальной сердечник (рисунок сверху). Периодически изменяющийся ток создает в сердечнике переменное магнитное поле. При перемещении во вторичную обмотку это магнитное поле генерирует в ней переменный ток. Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная, выходное напряжение будет выше, чем входное.

Потери энергии при протекании постоянного тока

Электрическая мощность (Р) вычисляется путем умножения силы тока (I) на напряжение (V), т.е. Р = I х V. Если напряжение возрастает, сила тока, необходимая для обеспечения заданной мощности, уменьшается. Низковольтная мощность постоянного тока требует большей силы тока, чем высоковольтная мощность переменного, чтобы передать одно и то же количество электроэнергии.

Переменный ток легко трансформируется

В отличие от постоянного, переменный ток периодически изменяет свое направление. Если переменный ток проходит по первичной обмотке трансформатора (рисунок слева), образующееся переменное магнитное поле индуцирует ток во вторичной обмотке. При протекании по первичной обмотке постоянного тока (рисунок справа), во вторичной обмотке ток не возникает.

Источник: http://information-technology.ru/sci-pop-articles/23-physics/235-kak-rabotaet-transformator

Как трансформатор понижает или повышает напряжение

Трансформатор относится к категории статических электромагнитных устройств, способных преобразовывать переменный ток с одним значением напряжения в переменный ток с другим напряжением, сохраняя при этом одну и ту же частоту.

Эти приборы успешно используются в электрических сетях для передачи и распределения энергии, а также являются неотъемлемой частью многих электроустановок.

В связи с этим, особенно актуальным становится вопрос, как работает трансформатор, в зависимости от количества обмоток, фаз, способов охлаждения и других конструктивных особенностей, от которых напрямую зависит применение данных устройств.

Действие понижающего трансформатора

Существуют различные типы понижающих трансформаторов. Они могут быть одно-, двух- или трехфазными, что позволяет использовать их в различных областях энергетики.

Конструкция этих устройств включает в себя две обмотки и шихтованный сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь. Отличительной особенностью понижающего трансформатора является различное число витков в первичной и вторичной обмотке.

Для того, чтобы правильно использовать устройство, нужно хорошо представлять себе, как работает понижающий трансформатор.

Напряжение, подаваемое на вход трансформатора, вызывает появление в обмотке электродвижущей силы, которая, в свою очередь приводит к возникновению магнитного поля. В результате пересечения этим полем витков второй катушки, в ней появляется собственная электродвижущая сила самоиндукции. Под ее воздействием во второй катушке появляется напряжение, отличающееся от первичного на разницу количества витков в обеих обмотках.

Для определения точных параметров, необходимо выполнить расчеты понижающего трансформатора. Следует учитывать, что возникновение электродвижущей силы самоиндукции возможно лишь под действием переменного напряжения. Поэтому все бытовые электрические сети работают только на переменном токе.

В современных условиях все чаще возникает необходимость в преобразовании высокого напряжения в низкое. Это связано с тем, что электростанции вырабатывают ток высокого напряжения, обеспечивающий потребности какого-то участка.

Поэтому на каждом таком участке начальное напряжение преобразуется до значения, допустимого к применению в бытовых условиях. Кроме того, понижающие трансформатора довольно часто используются в бытовых условиях, чтобы адаптировать низковольтные устройства к сетевому току 220В.

Они являются конструктивными элементами различных блоков питания, адаптеров, стабилизаторов и других аналогичных устройств.

Приобретая понижающий трансформатор, следует обратить внимание на такие параметры, как мощность и количество витков в обеих обмотках. Необходимо учитывать важный показатель – коэффициент трансформации напряжения. Этот параметр зависит от соотношения количества витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, определяется соотношение напряжений на обеих обмотках.

В понижающем трансформаторе число витков первичной обмотки превышает количество витков во вторичной обмотке, выдающей пониженное выходное напряжение. В некоторых устройствах имеется несколько выводов, означающих наличие сразу нескольких групп соединений. Формирование нужной схемы в них осуществляется в зависимости от величины входного и выходного тока. Такие трансформаторы являются универсальными и многофункциональными, пользующиеся широкой популярностью у потребителей.

Принцип работы трансформатора напряжения

Основная функция трансформаторов напряжения заключается в преобразовании энергии источника в нужное значение напряжение. Данные устройства могут работать лишь при переменном напряжении с неизменной частотой.

В соответствии с коэффициентом трансформации существует три типа трансформаторов напряжения:

  • Понижающий. В этих устройствах напряжение на выходе меньше, чем входное. Используется в блоках питания, стабилизаторах и т.д.
  • Повышающий. Здесь ток на выходе больше, чем на входе. Применяется, в основном, в усилительных устройствах.
  • Согласующий. Работа этих приборов происходит без изменений параметров напряжения, все действия ограничиваются лишь гальванической развязкой. Используется в схемах звуковых усилителей.

Для того чтобы правильно использовать ту или иную конструкцию, необходимо точно знать, как работает трансформатор тока. Известно, что основой работы этих устройств является электромагнитная индукция. Для снижения потерь в процессе трансформации и максимальной передачи энергии в трансформаторах используются магнитопроводы. В конструкции имеется одна первичная катушка, в то время как вторичных катушек бывает несколько, в зависимости от назначения каждого прибора.

После возникновения в первичной обмотке переменного тока, в магнитопроводе появляется магнитный поток, возбуждающий напряжение во вторичной обмотке. Основным параметром считается коэффициент трансформации, равный отношению напряжения в первичной обмотке, к напряжению во вторичной обмотке. Таким же образом соотносится число витков, имеющихся в первой и второй катушках.

С помощью этого коэффициента выполняется расчет параметров для конкретного трансформатора. Например, если в первичной обмотке имеется 2000 витков, а во вторичной – 100, коэффициент трансформации будет равен 20. Следовательно, при входном сетевом напряжении 240 В, выходное напряжение составит 12 В. Таким же способом определяется необходимое количество витков при заданных значениях входного и выходного напряжения.

Одним из типов таких устройств, широко применяемых на практике, являются измерительные трансформаторы напряжения. Они используются в оборудовании, потребляющем большие токи и высокие рабочие напряжения с целью проведения контрольных измерений. С помощью этих устройств, измеряемые величины снижаются до уровня, позволяющего выполнить необходимые замеры.

Источник: https://instrument16.ru/interesnoe/kak-transformator-ponizhaet-ili-povyshaet-napryazhenie.html

Что будет, если подать в электросеть постоянный ток

Война токов завершилась, и Тесла с Вестингаузом, похоже, победили. Сети постоянного тока сейчас используются кое-где на железной дороге, а также в виде свервысоковольтных линий передачи.

Подавляющее большинство энергосетей работают на переменном токе. Но давайте представим, что вместо переменного напряжения с действующим значением 220 вольт в ваш дом внезапно стали поступать те же 220 В, но постоянного тока.

Театр начинается с вешалки, а наш электрический цирк — с вводного щитка.

Автоматы

И сразу хорошие новости: защитные автоматы будут работать как положено. Автомат имеет два расцепителя: тепловой и электромагнитный. Тепловой служит для защиты от длительной перегрузки. Ток нагревает биметаллическую пластинку, она изгибается и размыкает цепь.

Электромагнитный элемент срабатывает от кратковременного импульса тока при коротком замыкании. Он представляет собой соленоид, который втягивает в себя сердечник и, опять же, разрывает цепь. Обе эти системы прекрасно работают на постоянном токе.
источник картинки: выключатель-автоматический.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как правильно подобрать электрод для сварки инвертором

рф

Дополнения от Bronx и AndrewN:

Магнитный расцепитель срабатывает по амплитудному значению тока, то есть в 1,4 раза больше действующего. На постоянном токе его ток срабатывания будет в 1,4 раза выше. Дугу постоянного тока сложнее погасить, так что при коротком замыкании увеличится время разрыва цепи и ускорится износ автомата. Существуют специальные автоматы, рассчитанные на работу с постоянным током.

УЗО

Помимо автоматов, в щитке есть устройство защитного отключения (УЗО). Его цель — обнаруживать утечку тока из сети на землю, например при касании человеком токоведущих частей. УЗО измеряет силу тока в двух проводниках, проходящих через него. Если в нагрузку втекает такой же ток, что и вытекает — всё в порядке, утечки нет. Если же токи не равны, УЗО бьёт тревогу и разрывает цепь.

Чувствительный элемент УЗО — дифференциальный трансформатор. У такого трансформатора две первичные обмотки, включенные в противоположных направлениях. Если токи равны, их магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе сигнала нет. Если токи не скомпенсированы, на выходе сигнальной обмотки появляется напряжение, на которое реагирует схема УЗО.

На постоянном токе трансформатор работать не будет, и УЗО окажется бесполезным.

Счетчик

Неважно, какой у вас электросчетчик — старый механический или новый электронный — работать он не будет. Механический счетчик представляет собой электродвигатель, где ротором служит металлический диск, а статор содержит две обмотки. Одна обмотка включена последовательно с нагрузкой и измеряет ток, вторая включена параллельно и измеряет напряжение.

Таким образом, чем больше потребляемая мощность, тем быстрее крутится диск. Работа такого счетчика основана на явлении электромагнитной индукции, и при постоянном токе в обмотках диск останется неподвижен. Электронный счетчик устроен по-другому.

Он напрямую измеряет напряжение (через резистивный делитель) и ток (при помощи шунта или датчика Холла), оцифровывает их, а затем микропроцессор пересчитывает полученные данные в киловатт-часы. В принципе, ничто не мешает такой схеме работать с постоянным током, но во всех бытовых счетчиках постоянная составляющая программно отфильтровывается и на показания не влияет.

Счетчики постоянного тока существуют в природе, их ставят, например, на электровозы, но в квартирном щитке вы такой не найдёте. Ну и ладно, не хватало ещё платить за всё это безобразие! Идём дальше по цепи и смотрим, какие электроприборы могут нам встретиться.

Нагревательные приборы

Тут всё прекрасно. Электронагреватель — это чисто резистивная нагрузка, а тепловое действие тока не зависит от его формы и направления. Электроплиты, чайники, кипятильники, утюги и паяльники будут работать на постоянном токе точно так же, как и на переменном. Биметаллические терморегуляторы (как, например, в утюге) тоже будут функционировать правильно.

Лампы накаливания

Старая добрая лампочка Ильича на постоянном токе чувствует себя не хуже, чем на переменном. Даже лучше: не будет пульсаций света, лампа не будет гудеть. На переменном токе лампочка может гудеть из-за того, что спираль (особенно, если она провисла) работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период. При питании постоянным током этого неприятного явления не будет.

Однако если у вас установлены регуляторы яркости (диммеры), то они работать перестанут. Ключевым элементом диммера является тиристор — полупроводниковый прибор, который открывается и начинает пропускать ток в момент подачи управляющего импульса. Закрывается тиристор, когда ток через него прекращает течь. При питании тиристора переменным током он будет закрываться при каждом переходе тока через ноль.

Подавая управляющий импульс в разное время относительно этого перехода, можно менять время, в течение которого тиристор будет открыт, а значит, и мощность в нагрузке. Именно так и работает диммер. При питании постоянным током тиристор не сможет закрыться, и лампа всегда будет гореть на 100% мощности. А возможно, управляющая схема не сможет «поймать» переход сетевого напряжения через ноль и не подаст импульс для открытия тиристора.

Тогда лампа не загорится совсем. В любом случае, диммер будет бесполезен.

Люминесцентные лампы

Люминесцентную лампу нельзя включать напрямую в сеть, для нормальной работы ей нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает коэффициент мощности и фильтрует помехи, создаваемые лампой.

Стартёр — это неоновая лампочка, один из электродов которой при нагреве изгибается и касается второго электрода. Дроссель — большая катушка индуктивности, включенная последовательно с лампой: Штатно всё это работает так: при включении зажигается разряд в стартёре, его контакты нагреваются и замыкаются между собой.

Ток течёт через нити накала лампы, отчего те разогреваются и начинают испускать электроны. В это время стартёр остывает и размыкает цепь. Ток резко падает, и за счет самоиндукции на дросселе появляется импульс высокого напряжения. Этот импульс зажигает разряд в лампе, и дальше он горит самостоятельно.

Дроссель теперь ограничивает ток разряда, работая как добавочное сопротивление. Что же будет на постоянном токе? Стартёр сработает, лампа зажжётся как положено, но вот дальше всё пойдёт наперекосяк. В цепи постоянного тока у дросселя не будет индуктивного сопротивления (только активное сопротивление проводов, а оно мало), а значит, он больше не сможет ограничивать ток.

Чем выше ток разряда, тем сильнее ионизируется газ в лампе, сопротивление падает, и ток растёт ещё сильнее. Процесс будет развиваться лавинообразно и закончится взрывом лампы.

Лампы с электронным ПРА

Электромагнитные ПРА просты, но не лишены недостатков. У них низкий КПД, дроссель громоздкий и тяжелый, гудит и нагревается, лампа загорается с диким миганием, а потом мерцает с частотой 100 Гц. Всех этих недостатков лишен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Как он работает? Если посмотреть схемы различных ЭПРА, можно заметить общий принцип.

Напряжение сети выпрямляется (преобразуется в постоянное), затем генератор на транзисторах или микросхеме вырабатывает переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц), которое питает лампу. В дорогих ЭПРА есть схемы разогрева нитей и плавного запуска, которые продлевают срок службы лампы.
источник картинки: aliexpress.

com Схожую схемотехнику имеют как блоки для линейных ламп, так и компактные «энергосберегайки», которые вкручиваются в обычный патрон. Поскольку на входе ЭПРА стоит выпрямитель, можно питать всю схему постоянным напряжением.

Светодиодные лампы

Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В, обычно соединяют несколько диодов последовательно) и ограничитель тока. Схемы светодиодных ламп весьма разнообразны, от простых до довольно сложных. Самое простое — последовательно со светодиодами поставить гасящий резистор. На нём упадёт лишнее напряжение, он же будет ограничивать ток. Такая схема имеет чудовищно низкий КПД, поэтому на практике вместо резистора ставят гасящий конденсатор. Он также обладает сопротивлением (для переменного тока), но на нём не рассеивается тепловая мощность. По такой схеме собраны самые дешёвые лампы. Светодиоды в них мерцают с частотой 100 Гц. На постоянном токе такая лампа работать не будет, так как для постоянного тока конденсатор имеет бесконечное сопротивление.
источник картинки: bigclive.com

Источник: https://habr.com/ru/post/372749/

Так нужен ли компьютеру переменный ток?

Где-то в макулатуре наткнулся на заметку ставящую вопрос «Нужен ли компьютеру переменный ток? Не ручаюсь за точность названия, но смысл его точно такой. Автор поставив конкретный вопрос, но мудрствуя, просто перечислил ряд напряжения и цвета проводов соединителей.

Вопрос остался без ответа. Когда-то, в одной из статей я коротко описал, о проблемах питания компьютера по сети переменного тока. Там же была описана возможность питания ПК от сети постоянного тока.

Попробую здесь кратко описать схему блока питания и вытекающие из нее возможности.

На заре энергетики, велись споры: каким током пользоваться в электротехнической практике, постоянным или переменным?

Знаменитые изобретатели находили (например Н. Тесла и Т. Эдисон), для обоснования своего мнения, положительные стороны в применении одного и другого.

Как во всякой борьбе использовались все методы, вплоть до фальсификаций. Но в конечном итоге победил переменный ток.

И причины не только в том, что двигатели переменного тока проще, надежнее и имеют более высокий КПД.

Главную роль сыграло то, что все более возрастающие мощности электрической энергии необходимо передавать от источника энергии (электростанции) на все большие расстояния к конечному потребителю. А на переменном токе эта проблема решалась достаточно просто. Подачей в линии электропередачи напряжения переменного тока высокого напряжения.

Это напряжение с помощью трансформатора может повышаться на стороне источника энергии, высокое напряжение передается по линиям электропередачи с меньшими токами чем это бы пришлось делать на низком напряжении, а значит и с меньшими потерями.

А на стороне потребителя таким же трансформатором напряжение понижалось до необходимой потребителю величины.

С тех пор мы используем в быту именно переменный ток. И он долго служил нам верой и правдой, поскольку большинство нагрузок было активными или индуктивными.

Но прошло время,

 громоздких и дорогих трансформаторов в бытовой технике. Теперь бытовые устройства питаются от небольших, легких и дешевых электронных блоков питания.

А в них (компьютерах, телевизорах, радиоприемниках, плеерах разного назначения, да и просто зарядниках) питание внутренних узлов или нагрузок осуществляется постоянным током напряжением вписывающимся в следующий стандартный ряд: 1,5; 3; 6; 12; 24, 36, 48 (и далее) вольт.

Их применение позволило (за счет замены трансформаторной стали на меньший по объему и более легкий феррит) существенно снизить вес блоков питания и расход таких ценных материалов как трансформаторная сталь и МЕДЬ. Последняя широко применяется для изготовления обмоточного провода трансформаторов, для снижения потерь в них.

Массовое применение электронных блоков питания привело к появлению множества новых специфических проблем, в сетях переменного тока. Эти проблемы подробно описаны в статье «Компьютер в нагрузку» опубликованной в журнале «Компьютерра» №47 от 06 декабря 2002 года.

Входные цепи стандартного блока питания подобны схеме приведенной на рис. 1.

(Производители часто изменяют ее, но изменения делаются скорее для снижения цены за счет удаления «ненужных» элементов, чем из необходимости улучшить ее работу)

Рисунок 1.

Суть схемы изображенной на рис.1 состоит в том, что переменное напряжение 220 Вольт преобразуют в постоянное напряжением около 310 Вольт. А уже из него с помощь инверторов получают переменное напряжение высокой частоты (от 60 КГц и выше), из которого с помощью ферритового трансформатора получают необходимый набор напряжений, который далее с помощью диодных выпрямителей преобразуется в постоянный ток необходимый для питания электронных узлов.

Особенности работы электронного блока питания

Как уже говорилось выше, переменное напряжение 220 вольт с помощью полупроводникового моста — выпрямителя преобразуется в постоянный ток, который заряжает конденсатор (или конденсаторы) запасающие энергию необходимую для работы инвертора в паузах (когда его подпитки от сети не происходит). Этот конденсатор является емкостной нагрузкой и создает специфическую реакцию сети.

На рис.2 показан характер установившегося изменения напряжение на накопительном конденсаторе электронного блока питания с однофазной двухполупериодной схемой выпрямления.

Рисунок 2.

Здесь: T — период следования сетевого напряжения, tзар — время зарядки накопительного конденсатора, tр — время когда потребители расходуют запасенную накопительным конденсатором энергию до последующей его зарядке через время равное — T/2 (для двухполупериодной схемы выпрямителя).

Промежуточная зарядка накопительного конденсатора (рис.2 между двумя полупериодами) производится другой (на рис не показана) полуволной переменного напряжения двухполупериодного выпрямителя.

Для зарядки накопительного конденсатора требуется (при одной и той же потребляемой мощности) тем больший ток, чем больше соотношение T/tз. Он обычно многократно превышает средний потребляемый ток.

Посмотрим как это выглядит при работе нескольких компьютеров включенных в общую сеть.

Рисунок 3.

Здесь: синим цветом показаны импульсы тока, заряжающие накопительный конденсатор, а красным характер изменения напряжения в сети. Проседание напряжения в момент зарядки обусловлено сопротивлением цепей разводки сетевого напряжения, поскольку она (сеть) имеет сопротивление.

Обычно сети рассчитывается исходя из средней мощности потребляемых нагрузками и не учитывает многократно большие импульсные токи.

Стандартная схема питания десятка компьютеров при средней потребляемой мощности порядка 250 Вт на компьютер, может иметь суммарные импульсные токи в цепи подачи питания превышающие 50 — 70 А.

Как говорилось выше, это приводит к появлению множества спецефических проблем, в сетях переменного тока, которые описаны в статье «Компьютер в нагрузку».

Эти явные недостатки присущи не только офисам, но домашним сетям питания электроники.

Применение постоянного тока для питания компьютеров и бытовой электроники это решение проблемы перегрузки сетей

и влияния нагрузки емкостного характера

Поэтому на вопрос: Так нужен ли компьютеру переменный ток?

Можно ответить!

Совсем не обязательно,

компьютер и другую современную электронику можно питать постоянным током!

Посмотрите на рис. 1. напрашивается простое решение — питать компьютеры и другую электронику постоянным током. даже не меняя схему самого блока питания. Для этого необходимо просто подать на блок питания постоянное напряжение соответствующей полярности и величины.

Предостерегу от непродуманных шагов!Как любое решение, где необходимо учитывать множество факторов оказывающих влияние на его работу, к этой проблеме необходимо подходить вдумчиво, с проведением макетирования, испытания и тестирования технического решения.

Это не только снимает проблему больших импульсных токов и искажения формы напряжения питающей сети, но и позволяет упростить схему электронных блоков питания и снизить их цену без ухудшения характеристик.

Необходимо только, чтобы инвертор блока питания устойчиво запускался на постоянном токе.

При этом постоянным током можно питать обычные (имеющемся в массовом использовании) электронные блоки питания. Для этого необходимо соответствующим образом скорректировать питающее напряжение и определить необходимую полярность напряжения.

Система питания компьютеров большого офиса постоянным током

Если в офисе более 10 — 15 компьютеров, в таком случае уже целесообразно (возможно даже повышение экономической эффективности) применять питание этих компьютеров постоянным током. Это позволит снизить токи протекающие в сети до близких к рассчитанным по средней мощности.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько ватт нужно для телевизора

Общий источник питания для такой сети имеет небольшие габариты (которые определяются применяемой элементной базой), высокий КПД (до 95%) может быть построен на основе шестифазной мостовой схемы Ларионова, которая имеет вид:

Рисунок 4.

Система построенная по такой схеме имеет коэффициент пульсаций до 1,4%, при соблюдении симметрии схемы и симметрии питающего напряжения. Наихудшее значение коэффициента пульсаций, в случае не соблюдения требований симметрии, может быть в 2-3 раза хуже.

Данная схема работает без фильтрующих конденсаторов. Применение дросселя фильтра L снизит коэффициент пульсаций до еще  меньших величин и защитит первичную сеть от помех.

К достоинству данной схемы можно отнести компенсацию емкостной составляющей нагрузки.

Сравним

Я думал данная статья вызовет интерес, но его не заметно.

Поэтому для наглядности приведу две схемы вытекающее из статьи и опирающиеся на рис. 1 и 4.

Рисунок 5.

Упрощенная схема типового блока питания компьютера, которую сравним с рис.4 и обратим свои взоры к рис.6, который практически полностью соответствует рис.5.

В красной рамке, здесь та часть схемы которая может быть удалена из БП. Правда, в большинстве случаев, необходима замена примененного симметричного фильтра на более простой П — образный.

Продолжая рассуждения, посмотрим рис. 6.

Рисунок 6.

На рис 6 показана упрощенная схема подключения нескольких компьютеров (число ограниченно только потребностями и допустимой нагрузкой сети) для питания от трехфазной сети переменного тока.

Здесь общая для вторичной электрической сети, выпрямительная установка, собранная по многофазной схеме Ларионова служит для ее обеспечения постоянным током нужной мощности всех потребителей. Она имеет хорошие параметры качества напряжения и полностью заменяет входные выпрямители блока питания компьютера.

Это позволяет вывести блоки питания компьютеров из синхронного режима зарядки их накопительных конденсаторов, что означает снижение импульсных токов в сети и приближение их к токам рассчитанным по средней мощности.

Это в свою очередь снижает их влияние на первичные цепи и полностью исключает эффекты описанные в статье «Компьютер в нагрузку» и повышает качество напряжения в первичной сети.

И как уже говорилось выше, это позволит использовать имеющиеся блоки питания, но даст возможность их упростить в дальнейшем. Последнее позволит снизить стоимость.

Литература:

1. Компьютер в нагрузку, Олег Григорьев, «Компьютерра» №47 от 06 декабря 2002 г.  Скачать статью в формате pdf.

2. Расчет электропитающих устройств, Г.С. Векслер, Киев, Техника, 1978 г

3. Компьютер как источник помех, А. Сорокин, 2006 г.

А. Сорокин, май 2010/2011 г.

Источник: http://www.electrosad.ru/Electronics/PS.htm

Тяговые и трансформаторные подстанции — Защиты на оперативном переменном токе

Схемы релейной защиты на оперативном переменном токе, обладая достаточной надежностью, проще и дешевле аналогичных схем защит, выполненных на оперативном постоянном токе. Широкому внедрению защит на оперативном переменном токе способствует разработка и выпуск различных механических приводов, в которых используется для включения выключателей, например, энергия, запасенная пружинами.

Кроме того, релейная аппаратура и устройства питания ее, выпускаемые в настоящее время и подготовляемые к выпуску, позволяют выполнять на оперативном переменном токе ненаправленные и направленные МТЗ, дифференциальные и другие защиты линий и трансформаторов. Это дало возможность сооружать понижающие подстанции напряжением 10 и 35 кВ без аккумуляторных батарей, что значительно снижает расходы на строительство и эксплуатацию.

В качестве источников оперативного переменного тока применяют ТТ и ΤΗ. ТТ — достаточно надежные источники оперативного тока для защиты от коротких замыканий. ТН нельзя использовать для питания оперативных цепей отключения токов КЗ, так как при близком трехфазном КЗ напряжение на шинах установки может понизиться до такой величины, при которой не сработает отключающая катушка привода выключателя.

ТН можно использовать для питания оперативных цепей тех защит, которые действуют при повреждениях и ненормальных режимах работы, не сопровождающихся значительным понижением междуфазных напряжений установки. Схемы защит линий, трансформаторов и другого оборудования могут быть выполнены двумя способами. При первом способе питание реле и катушек отключения приводов выключателей осуществляется непосредственно переменным током от ТТ и ТН.

При втором способе оперативный переменный ток, получаемый от ТТ и ТН, выпрямляется специальными установками, к которым относятся блоки питания и зарядные устройства. Второй способ позволяет выполнять любую защиту так же, как на оперативном постоянном токе. Возможно комбинированное применение первого и второго способов.

Широкое распространение получили схемы защит с применением промежуточных насыщающихся трансформаторов тока (ПНТТ). Это объясняется тем,что катушки отключения ручных, пружинных и особенно электромагнитных приводов потребляют мощности, во много раз превосходящие мощности вторичных обмоток ТТ. Вследствие этого нагрузка на вторичную обмотку маломощного ТТ может выходить за пределы его допустимой 10%-ной погрешности.

Протекающие при этом через контакты обычных реле токи могут быть опасными для них, что вынуждает делать контакты усиленными. Применение ПНТТ ограничивает величину тока в оперативных цепях, что позволяет обеспечить работу ТТ с погрешностью не более 10% и, кроме того, использовать реле РТ-80, РТ-40 и другие с контактной системой обычного типа. Ограничение тока в оперативных цепях обеспечивается нелинейным характером намагничивания стали ПНТТ.

Наибольшее применение в качестве ПНТТ получил трансформатор типа ТКБ-1 (трансформатор катушечный быстронасыщающийся).

Блоки питания и зарядные устройства.

Они предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, которым питают устройства релейной защиты и оперативные цепи. Блоки питания (БП), выпускаемые отечественной промышленностью, могут питаться от ТТ (БПТ) или от ТН (БПН). Блок питания БПТ-11 (рис. 178, о) состоит из ПНТТ, выпрямителя ДТ и конденсатора С.

ПНТТ имеет две первичные обмотки, которые позволяют включить их в цепь ТТ одним из следующих способов: первичные обмотки ПНТТ соединить последовательно и включить на разность вторичных токов двух фаз; каждую обмотку включить на фазный ток ТТ так, чтобы магнитный поток в сердечнике ПНТТ был пропорционален разности фазных токов, подводимых к его обмоткам. Конденсатор С предназначен для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения.

БПТ-11 имеет два выходных напряжения— 110 и 24 В и длительно допустимые токи соответственно 0,25 и 0,6 А. Блок питания БПН-11 (рис. 178, б) состоит из двух независимых элементов, каждый из которых включает в себя ТН и выпрямитель ДН. Каждый элемент может работать как самостоятельно, так и совместно с другим элементом. Первичные обмотки ТН соединяют последовательно при питании от источника 220 В и параллельно при питании от источника 110 В.

Длительно допустимый ток на каждый элемент 0,15 А при 110 В и 0,6 А при 24 В. Промышленность выпускает также БПТ и БПН с однофазными и трехфазными выпрямителями значительно большей мощности, чем БПТ-11 и БПН-11.

Устройства зарядные (УЗ) предназначены заряжать конденсаторы, энергия разряда которых используется для питания катушек отключения приводов выключателей и обмоток реле вспомогательных защит. УЗ состоит из трансформатора Тр (рис.

178, в), первичная обмотка которого выполнена из двух секций, что позволяет включать его на напряжение 110 и 220 В, выпрямителя Д; токоограничивающих резисторов R1 и R2; сигнального поляризованного реле РП, которое при исправном состоянии цепей УЗ возбуждено, а при пробое в конденсаторах С1 или С2, пробое выпрямителя Д и обрыве цепей теряет возбуждение и замыкает свои контакты в цепи сигнализации; конденсатора С1, уменьшающего вибрацию якоря реле РП, появляющуюся вследствие пульсации выпрямленного напряжения; реле напряжения PH, контролирующего уровень напряжения на Тр и защищающего конденсатор С2 от разряда через обратное сопротивление выпрямителя в случае понижения первичного напряжения ниже допустимой величины. При нормальном режиме работы заряжается С2 через размыкающие контакты релейной защиты РЗ. Когда срабатывает релейная защита, размыкающие контакты РЗ отделяют С2 от выпрямителя, а замыкающие контакты РЗ соединяют С2 с катушкой отключения выключателя КО.

Рис. 179. Ненаправленная МТЗ линий на оперативном переменном токе

Ненаправленная МТЗ линий.

Обмотку реле РТ типа РТ-80 ненаправленной МТЗ с зависимой выдержкой времени (рис. 179) включают на разность вторичных токов фаз А и С. Вторичные обмотки 1TT соединены по схеме восьмерки — начало одного с концом другого. (Токораспределение показано стрелками: тонкими для нормального режима, толстыми — для режима КЗ.

) При нормальном режиме через реле РТ протекают вторичные токи 1TT, векторная сумма которых меньше тока уставки срабатывания реле. Реле РТ не возбуждено, его контакты разомкнуты. При КЗ между фазами Л и С изменяется направление тока в первичной обмотке ITT фазы С, вследствие чего изменяется направление тока и в его вторичной обмотке по сравнению с нормальным режимом.

Через реле РТ протекают вторичные токи от ITT, векторная сумма которых больше тока уставки срабатывания реле; реле РТ срабатывает, замыкая свои контакты в цепи КО. Для питания КО применен ПНТТ, присоединяемый к 2ТТ. Питание КО и реле РТ от отдельных ТТ обеспечивает работу ITT и 2ТТ в пределах 10%-ной погрешности, чем достигается надежная работа реле РТ и катушки КО.

Рис. 180. Направленная МТЗ на оперативном переменном токе

Направленная МТЗ с применением блоков питания и зарядного устройства. Эта защита (рис. 180) выполнена следующим образом. Зарядное устройство УЗ, ТН2 блока БПН и обмотки напряжения реле направления мощности РМа и РМс подключены к шинкам а, б, с вторичного напряжения ТН1. ПНТТ блока БПТ подключен на разность вторичных токов фаз А и С.

Из этого следует, что напряжение на зажимах Б ПТ будет только при режиме КЗ. В отличие от такой же защиты на постоянном оперативном токе в рассматриваемой схеме обмотки напряжения реле РМл и РМс оказываются под напряжением только после срабатывания реле РТа и РТс.

Кроме того, цепь на заряд конденсаторов С2 устройства УЗ может быть образована только при замкнутых размыкающих контактах реле РВ и реле PH. При КЗ в точке К срабатывают реле РТа и РТе и замыканием своих контактов образуют цепи напряжения реле РМа и РМс. Реле РМл и РМс, замыкая свои контакты, подают напряжение от БПТ и БПН на реле РВ.

Последнее, срабатывая, сначала размыкает верхние контакты, отделяя конденсатор С2 от выпрямителя Д, а затем контактами с заданной выдержкой времени соединяют С2 с катушкой КО.

Источник: https://forca.ru/knigi/arhivy/tyagovye-i-transformatornye-podstancii-42.html

От чего зависит напряжение на выходе трансформатора

Владимир Васильев · 20 января 2016 · Обновлено 29 августа 2018

Своим появлением трансформатор обязан английскому ученому Майклу Фарадею. В 1831 году физик описал явление, которое назвал «электромагнитная индукция». Оно заключается в том, что в близко расположенных катушках (обмотках) проявляется ярко выраженная

электромагнитная взаимосвязь. То есть, если в первой катушке (первичной обмотке) создать переменный ток, то во второй катушке (вторичной обмотке) возбуждается напряжение с аналогичной частотой и мощностью, зависящей от многих параметров, которые рассмотрим далее.

Трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Трансформаторы напряжения предназначены для преобразования энергии источника напряжения в напряжение с нужным нам значением (амплитудой). Нужно заметить, что такие трансформаторы работают только с переменным напряжением и его частота остается неизменной.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформаторы напряжения, в силу своей универсальности, необходимы в блоках питания, устройствах обработки сигналов, передающих устройствах, аппаратах передачи электроэнергии и во многом другом оборудовании.

По коэффициенту трансформации эти устройства могут делиться на 3 типа:

  1. трансформатор напряжения понижающий – на выходе устройства напряжение ниже входного (n>1), например, применяется в блоках питания;
  2. повышающий трансформатор – на выходе устройства напряжение выше, чем напряжение на входе (n Как работает трансформатор напряжения?

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения.

Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Дополнительная информация

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Большинство электрических бытовых устройств работает от сети питания 220 В. Иногда необходимо понизить это напряжение до определенного значения, чтобы подключить низковольтные потребители нагрузки. Такими потребителями могут быть галогенные светильники, низковольтные нагреватели, светодиодные ленты и множество других.

Источник: https://crast.ru/instrumenty/ot-chego-zavisit-naprjazhenie-na-vyhode

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело
Какие виды кабелей бывают

Закрыть