Топ 10 статей

Направляющий выступ Hitchhiker к галактике (игра компьютера)
Pablo Neruda
Zaara (серии TV)
Clownfish
Экстраполяция
Великобританское королевская семья
Римские цифры
Силикат натрия
Декартовая система координат
Типы незанятости

News:

Трансформатор

Для других польз, см. Трансформатор (disambiguation).

A трансформатор приспособление переносит электрическая энергия от одного цепь к другим до конца индуктивно соединено электрические проводники. Изменять в настоящее время в первой цепи ( главным образом) создает изменяя магнитное поле; в свою очередь, это магнитное поле наводит изменяя напряжение тока в второй цепи ( вторично). Путем добавлять a нагрузка к вторичной цепи, одно может сделать в настоящее время подачу в трансформатор, таким образом переносящ энергию от одной цепи к другому.

Вторичное наведенное напряжение тока VS, идеально трансформатора, вычисляет по маштабу от главным образом VP фактором равным к коэффициенту числа поворотов провода в их соответственно замотках:

соотвествующим выбором чисел поворотов, трансформатор таким образом позволяет чередуя напряжение тока быть step up - путем делать NS больше чем NP - или шагнуто вниз, путем делать его более менее.

Трансформаторы некоторая из большой части эффективно электрические «машины»,[1] с некоторыми большими блоками способными для возвращения 99.75% из их силы входного сигнала к их выходу.[2] Трансформаторы приходят в ряд размеров от thumbnail-определенного размер соединяя трансформатора спрятанного внутри этапа микрофон к огромным блокам весить сотниы тонн использовал соединить части соотечественника решетки силы. Все работают с такими же основными принципами, хотя разнообразие конструкций существует для того чтобы выполнить специализированные роли в течении дома и индустрии.

Содержание

Применения

Ключевое применение трансформаторов должно увеличить напряжение тока раньше передавая электрическая энергия излишек большие дистанци дистанции до конца проводы. Большинств проводы имеют сопротивление и так рассейте электрическую энергию на тарифе пропорциональном к квадрату течения через провод. Путем преобразовывать электропитание к высоковольтной (и поэтому низкоточной) форме для передачи и задней части снова потом, трансформаторы включают хозяйственное передача силы излишек большие дистанци дистанции. Следовательно, трансформаторы формировали поставляющая отрасль электричества, позволяющ поколение быть расположенным дистанционно от пунктов требование.[3] Все но часть мира электропитание проходит через серию трансформаторов by the time она достигает едока.[4] Трансформаторы использованы обширно в продуктах едока электронных для того чтобы шагнуть - вниз с блка напряжения к уровню целесообразному для цепей низкого напряжения тока они содержат. В этих вроде применениях трансформатор может также подействовать как ключевой компонент безопасности электрически изолирует пользователя от непосредственного контакта с потенциальн летальный блка напряжения.

Сигнал и тональнозвуковые трансформаторы использованы для того чтобы соединить этапы усилителей и сопрягать приспособления such as микрофоны и рекордные патроны игрока к импедансу входного сигнала усилителей. Тональнозвуковые трансформаторы позволили цепи телефона продолжить двухсторонний переговор над одиночной парой проводов. Трансформаторы также использованы когда обязательно соединить сигнал дифференциал-режима к земл-снабженному ссылками сигналу, и для изоляции между внешними кабелями и внутреними схемами.

Основные принципы

Трансформатор основан на 2 принципах: firstly что электрическое течение смогите произвести a магнитное поле (электромагнитизм) и secondly то изменяя магнитное поле внутри катушка провода наводит напряжение тока через концы катушки (электромагнитная индукция). Путем изменять течение в главным образом катушке, оно изменяет прочность своего магнитного поля; в виду того что изменяя магнитное поле удлиняет в вторичную катушку, напряжение тока наведено через вторичное.

Упрощанная конструкция трансформатора показана к левой стороне. В настоящее время проходить через главным образом катушку создает a магнитное поле. Первичные и вторичные катушки обернуты вокруг сердечника очень высоко магнитная проницаемость, such as утюг; это обеспечивает что большая часть из линий магнитного поля произведенных первичным течением находится внутри утюг и проходится через вторичную катушку так же, как главным образом катушка.

Закон индукции

Напряжение тока наведенное через вторичную катушку может быть высчитано от Закон Faraday индукции, который заявляет то:

где VS мгновенное напряжение тока, NS число поворотов в вторичной катушке и Φ приравнивает магнитный поток через один поворот катушки. Если поворотами катушки будут ориентированный перпендикуляр к линиям магнитного поля, то потоком будет продукт магнитное поле прочность B и OBLASTь A до оно режет. OBLASTь постоянн, был равна к поперечному сечению сердечника трансформатора, тогда как магнитное поле меняет с временем согласно возбуждению главным образом. В виду того что такой же магнитный поток проходит и через первичные и вторичные катушки в идеально трансформаторе,[1] мгновенное напряжение тока через главным образом равные замотки

Принимать коэффициент 2 уровнений для VS и VP дает основное уровнение[5] для step up или шагать вниз с напряжения тока

Идеально уровнение силы

Если вторичная катушка прикреплена к нагрузке, то позволяет течение пропустить, электропитание передано от первичной цепи к вторичной цепи. Идеально, трансформатор совершенно эффективн; полностью входящяя энергия преобразована от главным образом цепи к магнитное поле и в вторичную цепь. Если это условие соотвествовано, то входящее электрическая сила приравнивать общительная сила.

Pвходяще = IийPVP = Pобщительно = IийSVS

давать идеально уровнение трансформатора

Если напряжение тока увеличено, то (после того как оно step up) (VS > VP), после этого течение уменьшито (после того как оно шагнуто вниз) (IийS < IийP) таким же фактором. Трансформаторы эффективны поэтому этой формулой будет разумно приближение.

Импеданс в одной цепи преобразован квадрат коэффициента поворотов.[1] Например, если импеданс ZS прикрепляет через стержни вторичной катушки, его кажет, что к главным образом цепи иметь импеданс . Это отношение взаимно, TAK, CTO импеданс ZP первичной цепи кажет, что к вторичному быть .

Детальная деятельность

Упрощанное описание выше упускает несколько осложняя факторов, в частности первичное течение необходимо, что установило магнитное поле в сердечнике, и вклад к полю из-за течения в вторичной цепи.

Модели идеально трансформатора типично принимают сердечник незначительной магнитное сопротивление с 2 замотками нул сопротивление.[6] Когда напряжение тока приложено к главным образом замотке, малые в настоящее время подачи, управляя поток вокруг магнитная цепь сердечника.[6]. Течение необходимо, что создало поток термин намагничивая течение; в виду того что был предположены, что имеет идеально сердечник близкое-нул магнитное сопротивление, намагничивая необходимо незначительно, хотя все еще после того как я потребовано, что создало магнитное поле.

Изменяя магнитное поле наводит электромоторное усилие (EMF) через каждую замотку.[7] В виду того что идеально замотки не имеют никакой импеданс, они не имеют никакое associated падение напряжения тока, и так напряжения тока vP и vS измерьте на стержнях трансформатора, равно к соответствуя EMFs. Главным образом EMF, действуя по мере того как оно делает в противовключении к главным образом напряжению тока, иногда термин «заднее EMF".[8] Это из-за Закон Lenz которые положения что индукция EMF всегда была таким что она будет сопротивляться развитие любого изменения в магнитном поле.

Практически рассмотрение

Утечка потока

Главным образом статья: Индуктивность утечки

Идеально модель трансформатора предполагает весь поток произведенный главным образом замоткой соединяет все повороты каждой замотки, включая себя. In practice, некоторый поток траверсирует курсы которые принимают его вне замоток.[9] Такой поток термин поток утечки, и результаты внутри самоиндуктивность в серия с взаимно соединенными замотками трансформатора.[8] Утечка приводит к в энергии друг будучи храненной внутри и разряженной от магнитные поля с каждым циклом источника питания. Не будет сразу потерей питания, а приводит к в плохоньком регулировка напряжения тока, причиняющ вторичное напряжение тока не суметь быть сразу пропорционально к главным образом, определенно под тяжелой нагрузкой.[9] Трансформаторы распределения поэтому нормальн конструированы для того чтобы иметь очень низко индуктивность утечки.

Однако, в некоторых применениях, утечкой может быть желательное свойство, и длинние магнитные курсы, зазоры воздуха, или магнитные шунты перепуска могут нарочито быть введены к конструкции трансформатора для того чтобы ограничивать короткое замыкание течение, котор оно поставит.[8] Leaky трансформаторы могут быть использованы для того чтобы поставить нагрузки exhibit отрицательное сопротивление, such as электрические дуги, светильники пара ртути, и neon знаки; или для безопасн регулировать нагрузки становят периодически закоротил such as welders электрической дуги.[10] Зазоры воздуха также использованы для того чтобы держать трансформатор от насыщать, специально трансформаторы audio-frequency в цепях которые имеют постоянный ток flow through замотки.

Влияние частоты

Термин врем-производного внутри Закон Faraday показывает что поток в сердечнике монолитно applied напряжения тока.[11] Постулативно идеально трансформатор работал бы с постояннотоковым возбуждением, при поток сердечника увеличивая линейно с временем.[12] In practice, поток поднял бы очень быстро к пункту куда магнитная сатурация сердечника произошл, причиняющ огромное увеличение в намагничивать в настоящее время и перегревать трансформатор. Все практически трансформаторы должны поэтому работать под чередуя (или пульсировано) в настоящее время условиями.[12]

Уровнение трансформатора всеобщее EMF

Если поток в сердечнике синусоидально, отношение для любой замотки между своим rms Напряжение тока замотки E, и частота поставкы f, количество поворотов N, вырежьте сердцевина из поперечного сечения a и пик магнитная плотность потока B дает всеобщим уровнением EMF:[6]

EMF трансформатора на, котор дали плотности потока увеличивает с частотой.[6] Путем работать на более высоких частотах, трансформаторы могут быть физическ более компактны потому что, котор дали сердечник может возвратить больше силы без достигая сатурации, и немногие повороты необходимы для того чтобы достигнуть такого же импеданса. Однако свойства such as потеря и проводник сердечника влияние кожи также увеличьте с частотой. Самолет и воинское оборудование используют источники питания 400 герц уменьшают вес сердечника и замотки.[13]

Деятельность трансформатора на своем конструированном напряжении тока но на более высокой частоте чем предназначено ведет к после того как она уменьшена намагнитить течение. На частота низко чем значение конструкции, при rated приложенное напряжение тока, намагничивая течение увеличит. Деятельность трансформатора на за исключением своей частоте конструкции может требовать оценки напряжений тока, потерь, и охлаждать для того чтобы установить если безопасная деятельность практически. Например, трансформаторы могут быть оборудованным с «вольты в над-возбуждением герцы» релеие защитить трансформатор от перенапряжения на более высоко чем расклассифицированной частоте.

Знание собственных частот замоток трансформатора важности для определения переходной реакции замоток к напряжениям тока пульсации ИМПа ульс и переключения.

Потери энергии

Идеально трансформатор не имел бы никакие потери энергии, и поэтому был бы 100% эффективным. В практически трансформаторах, котор энергия рассеивана в замотках, вырежьте сердцевина из, и окружающие структуры. Более большие трансформаторы вообще эффективне, и те расклассифицированные для распределения электричества обычно выполняют более лучше чем 98%.[14]

Экспериментально использование трансформаторов superconducting замотки достигая эффективностей 99.85%,[15] Пока увеличение в эффективности мало, после того как я применяны к большим тяжел-нагруженным трансформаторам однолетние сбереженияа в потерях энергии значительно.

Малый трансформатор, such as вставляемое «бородавочка стены«тип используемый для малоэнергичной потребительской электроники, может быть no more чем 85% эффективное; хотя индивидуальная потеря питания мала, агрегатные потери от очень большого числа таких приспособлений приходят под увеличенное вникновение.[16]

Потери меняют с течением нагрузки, и могут быть выражены как «no-load» или «full-load» потеря. Замотка сопротивление преобладает потери нагрузки, тогда как гистерезис и течения eddy потери способствуют до над 99% из no-load потери. No-load потеря может быть значительно, намеревающся что даже неработающий трансформатор образовывает сток на электрической поставке, которая ободряет развитие малопотертых трансформаторов (также см. трансформатор энергии эффективный).[17]

Потери трансформатора разделены в потери в термин замотках, медная потеря, и те в магнитной иногда термин цепи, потеря утюга. Потери в трансформаторе возникают от:

Сопротивление замотки
Течение flow through причины замоток сопротивляющее топление проводников. На более высоких частотах, влияние кожи и влияние близости создайте дополнительные сопротивление и потери замотки.
Потери гистерезиса
Each time магнитное поле обращено, малое количество энергии потеряно из-за гистерезис в пределах сердечника. Для, котор дали материала сердечника, потерей пропорциональна к частоте, и будет функция пиковой плотности потока к которой она подвергается.[17]
Течения Eddy
Сегнетомагнитно материалы также хороши проводники, и твердый сердечник сделанный от такого материала также образовывает одиночный закороченный поворот в течении своей всей длины. Течения Eddy поэтому обеспечьте циркуляцию в пределах сердечника в нормальном плоскости к потоку, и будьте ответственн для сопротивляющее топление материала сердечника. Потерей течения eddy будет сложная функция квадрата частоты поставкы и квадрата inverse материальной толщины.[17]
Магнитострикция
Магнитный поток в сегнетомагнитном материале, such as сердечник, причиняет его физическ расширить и заключить контракт небольш с каждым циклом магнитного поля, влияния известного как магнитострикция. Это производит жужжа звук общ связываемый с трансформаторами,[5] и в свою очередь причиняет потери из-за frictional топления в susceptible сердечниках.
Механически потери
В дополнение к магнитострикции, чередуя магнитное поле причиняет изменяя электромагнитные усилия между первичными и вторичными замотками. Эти подстрекают вибрации внутри близрасположенное metalwork, добавляя к жужжа шуму, и уничтожая малое количество силы.[18]
Рассеянные потери
Индуктивность утечки собой lossless, в виду того что энергия поставленная к своим магнитным полям возвращена к поставке с следующим половин-циклом. Однако, любой поток утечки которому материалы intercepts близрасположенные проводные such as опорная конструкция трансформатора give rise to течения eddy и будут преобразованы к жаре.[4]

Эквивалентная схема

Refer to диаграмма ниже

Физические ограничения практически трансформатора могут быть bring together как модель эквивалентной схемы (показанная ниже) построенная вокруг идеально lossless трансформатора.[19] Потеря питания в замотках в настоящее время-зависимая и легко представлена как in-series сопротивления RP и RS. Очистьте результаты утечки в части applied напряжения тока упаденного без способствовать к взаимному соединению, и таким образом смогите быть моделировано как самоиндуктивности XP и XS последовательно с совершенн-соединенной зоной.

Потери утюга причинены главным образом влияниями течения гистерезиса и eddy в сердечнике, и клонат быть пропорциональны к квадрату потока сердечника для деятельности на, котор дали частоте.[20] В виду того что поток сердечника пропорциональн к applied напряжению тока, потеря утюга может быть представлена сопротивлением RC in parallel with идеально трансформатор.

Сердечник с небесконечным проницаемость требует намагничивая течения IийM поддерживать взаимный поток в сердечнике. Намагничивая течение находится в участке с потоком; влияния сатурации причиняют отношение между 2 быть нелинейными, но для простоты это влияние клонит быть проигнорированным в большинств эквивалентах цепи.[20] С a синусоидально поставку, запаздывания потока сердечника наведенное EMF 90° и это влияние можно моделировать как намагничивая реактирование XM в параллель с компонентом потери сердечника. RC и XM иногда совместно термин намагничивая ветвь модели. Если вторичная замотка сделана раскрывать-цепью, то течение Iий0 принято намагничивая ветвью представляет течение трансформатора no-load.[19]

Вторичное импеданс RS и XS част двигает (или «ссылается») к главным образом стороне после умножать компоненты коэффициента эффекта масштаба импеданса .

Эквивалентная схема трансформатора, при вторичные refer to импедансы главным образом стороне

Приводя к модель иногда термин «взыскивает эквивалентную схему», хотя она сохраняет несколько приближения, such as предположение линеарности.[19] Анализ может быть упрощан путем двигать намагничивая ветвь to the left of первичный импеданс, подразумеваемое допущение что намагничивая течение низко, и после этого суммировать первичные и сосланные вторичные импедансы, resulting in so-called соответствующий импеданс.

Параметры эквивалентной схемы трансформатора можно высчитать от результатов 2 испытаний трансформатора: испытание раскрывать-цепи и испытание короткого замыкания.

Типы

Для больше деталей на этой теме, см. Типы трансформатора.

Разнообразие специализированных конструкций трансформатора было создано для того чтобы выполнить некоторые применения инженерства, хотя они делят несколько общин. Несколько из более важных типов трансформатора вклюают:

Автотрансформатор

Главным образом статья: Автотрансформатор

автотрансформатор имеет только одиночную замотку с 2 стержнями конца, плюс треть на промежуточный этап крана. Первичное напряжение тока приложено через 2 из стержней, и вторичное напряжение тока принято от одного из этих и третьего стержня. Первичные и вторичные цепи поэтому имеют несколько повороты замоток в общем.[21] В виду того что вольт-в-поверните будет этими же в обеих замотках, каждым развивает напряжение тока in proportion to свое число поворотов. Путем подвергать действию часть катушек замотки и налаживать вторичное связьо через сползать щетка, получен автотрансформатор с близким-непрерывн переменным коэффициентом поворотов, позволяя очень точное управление напряжения тока.[22]

Полифазные трансформаторы

Для больше деталей на этой теме, см. Трехфазная электрическая сила.

Для трехфазно поставкы, крен 3 индивидуальных однофазных трансформаторов можно использовать, или все 3 участка можно включать как одиночный трехфазный трансформатор. In this case, магнитные цепи соединены совместно, сердечник таким образом содержа трехфазную подачу потока.[23] Несколько конфигурации замотки по возможности, give rise to по-разному атрибуты и сдвиги фазы.[24] Одна определенная полифазная конфигурация трансформатор зигзага, использовано для зазмеление и в подавлении гармоническо течения.[25]

Резонирующие трансформаторы

A резонирующе трансформатор использует индуктивность своих замоток in combination with внешние конденсаторы соединенные последовательно или параллельныеся с замотками, and/or емкость сами замоток, для того чтобы создать one or more резонирующие цепи. Например, оно может использовать индуктивность главным образом замотки последовательно с конденсатором. Резонанс может помочь в достигать очень высоковольтного через вторичное. Резонирующие трансформаторы such as Катушка Tesla смогите произвести очень высокие напряжения тока, и смогите обеспечить гораздо высокее течение чем электростатические машины высоковольтного поколения such as Генератор Фургона de Graaff.[26] Другое применение резонирующего трансформатора должно соединить между этапами a приемник супергетеродина, где селективность приемника обеспечена настроенными трансформаторами в усилителях промежуточн-частоты.[27]

Трансформаторы утечки

Также вызванный трансформатор утечки, трансформатором рассеянн-поля, имеет значительно высокое индуктивность утечки чем другие трансформаторы, иногда увеличиваемые магнитными перепуском или шунтом в своем сердечнике между первичным и вторичным, которое иногда регулируемо с setscrew. Это обеспечивает трансформатор с своиственным в настоящее время ограничением из-за свободного соединения между свое первичным и вторичными замотками. Выход и input течения должны низко достаточно предотвратить термально перегрузку под всеми условиями нагрузки - even if вторичное замкнуто накоротко.

Трансформаторы утечки использованы для заварка дуги и высоковольтные discharge lamp (флуресцентные лампы холодного катода, который будут series-connected up to 7.5 киловольтами AC). Оно действует после этого и как трансформатор напряжения тока и как a магнитный балласт.

Другими применениями будут скоро-цеп-доказательство экстренн-низкое напряжение тока трансформаторы для игрушек или doorbell установки.

Трансформаторы аппаратуры

A в настоящее время трансформатор приспособление измерения конструированное для того чтобы обеспечить течение в своей вторичной катушке пропорциональной к в настоящее время пропускать в свое главным образом. В настоящее время трансформаторы общ использованы внутри измерять и защитный передавать, где они облегчают безопасное измерение больших течений. Изоляты измерение в настоящее время трансформатора и сети управления от высоких напряжений тока типично присытствыющих на будучи измерянным цепи.[28]

Трансформаторы напряжения тока (VTs)--также refer to как потенциальные трансформаторы (PTs)--используйте для измерять и предохранения в высоковольтных цепях. Они конструированы для того чтобы представить незначительную нагрузку к будучи измерянными поставке и иметь точный коэффициент напряжения тока к точно шагнуть - вниз высокие напряжения тока TAK, CTO измерять и защитное оборудование релеего можно эксплуатировать на более низком потенциале.[29]

Классифицирование

Много польз к трансформаторы положены водят их быть расклассифицированным в нескольких по-разному дорогах:

  • уровнем силы: от части a volt-ampere (VA) до над тысяча MVA;
  • частотным рядом: сила, тональнозвуково, или radiofrequency;
  • типом напряжения тока: от немного вольтов к сотниам киловольт;
  • Путем охлаждать тип: aircooled, заполнено масла -, охлажено вентиляторы, или охлажено воды;
  • функцией применения: such as источник питания, сопрягать импеданса, напряжение тока выхода и в настоящее время стабилизатор, или изоляция цепи;
  • целью конца: распределение, выпрямитель тока, печь дуги, выход усилителя;
  • Путем обматывая коэффициент поворотов: повысительно, step-down, изолирующ (почти равный коэффициент), переменно.

Конструкция

Сердечники

Прокатанные стальные сердечники

Трансформаторы для пользы на силе или тональнозвуковые частоты типично имеют сердечники сделанные максимума проницаемость сталь кремния.[30] Сталь имеет проницаемость много времен открытый космос, и сердечник таким образом служит больш уменьшить намагничивая течение, и ограничивает поток к курсу который близко соединяет замотки.[31] Предыдущие проявители трансформатора скоро осуществили что сердечники построенные от твердого утюга привели к в запретительных вихретоковых потерях, и их конструкции mitigated это влияние при сердечники consist of пачки изолированных проводов утюга.[32] Более последние конструкции построили сердечник путем штабелировать слои тонких стальных слоений, принцип который оставал in use. Каждое слоение изолировано от своих соседей тонким непроводящим слоем изоляции.[23] всеобщее уровнение трансформатора показывает минимальное поперечное сечение для сердечника для избежания сатурации.

Влияние слоений должно ограничить течения eddy к высоки эллиптическим курсам заключают меньший поток, и поэтому уменьшите их величину. Более тонкие слоения уменьшают потери,[30] но будьте laborious и дороге построить.[33] Тонкие слоения вообще использованы на высокочастотных трансформаторах, с некоторыми типами очень тонких стальных слоений способных для того чтобы привестись в действие up to 10 килогерцев.

Одна общяя конструкция прокатанного сердечника сделана от interleaved стогов E-сформировано стальные листы покрынные с Я-сформировано части, водя к своему имени «E-I трансформатора».[33] Такая конструкция клонит exhibit больше потерь, но очень экономична для того чтобы изготовить. Резать-сердечник или тип C-сердечника сделаны путем обматывать стальную прокладку вокруг прямоугольной формы и после этого скреплять слои совместно. Оно после этого отрезано внутри 2, формирующ 2 формы c, и сердечник собранный путем связывать 2 половины c совместно с стальной планкой.[33] Они имеют преимущество что поток всегда ориентированные параллельными к зернам металла, уменьшая магнитное сопротивление.

Стальной сердечник remanence намеревает что оно сохраняет статическое магнитное поле когда сила извлекается. Когда сила после этого будет reapplied, остаточное поле причинит максимум течение inrush до влияния реманентного магнетизма не уменьшить, обычно после немного циклов applied переменного тока.[34] Предохранение от перегрузок по току приспособления such as взрыватели быть выбрано позволить этот невредный inrush пройти. На трансформаторах подключенных к длиной, надземные линии передачи силы, наведенные течения из-за геомагнитные помехи во время солнечные штормы смогите причинить сатурацию сердечника и деятельность приспособлений предохранения от трансформатора.[35]

Трансформаторы распределения могут достигнуть низких no-load потерь путем использование сердечников сделанных с малопотертой высок-проницаемостью сталь кремния или аморфический (некристаллический) сплав металла. Более высокое начальные затраты материала сердечника возмещено над жизнью трансформатора своими более низкими потерями на светлой нагрузке.[36]

Твердые сердечники

Напудрено утюг сердечники использованы в цепях (such as источники питания переключател-режима) работают над GLAVNыми частотами и до немного 10 килогерцев. Эти материалы совмещают высокая магнитную проницаемость с высокое навальное электрическим резистивность. Для частот удлиняя за Полоса VHF, сердечники сделанные от непровоящая магнитной керамическо вызванные материалы ферриты будьте обще.[33] Некоторые трансформаторы radio-frequency также имеют подвижные иногда вызываемые сердечники («кусками металла») позволяют регулировку коэффициента соединения (и ширина полосы частот) настроенных цепей radio-frequency.

Сердечники Toroidal

Трансформаторы Toroidal построены вокруг рымовидного сердечника, который, в зависимости от равочей частоты, сделан от длинней прокладки кремния сталь или пермаллой раньте в катушку, напудренный утюг, или феррит.[37] Конструкция прокладки обеспечивает то границы зерна оптимально выровняйте, улучшающ эффективность трансформатора путем уменьшение сердечника магнитное сопротивление. Закрытая форма кольца исключает зазоры воздуха своиственные в конструкции E-I сердечника.[38] Профиль кольца обычно квадратн или прямоугольн, но более дорогие сердечники с круговыми профилями также имеющиеся. Первичные и вторичные катушки часто ранены концентрически для того чтобы покрыть всю поверхность сердечника. Это уменьшает необходимо длину провода, и также предусматривает скрининг для того чтобы уменьшить поле сердечника магнитное от производить электромагнитное взаимодействие.

Трансформаторы Toroidal эффективне чем более дешевые прокатанные E-I типы для подобного уровня силы. Другие преимущества сравненные к E-I типам, вклюают более малый размер (около наполовину), более низкий вес (около наполовину), меньше механически жужжание (делая их главно в тональнозвуковых усилителях), более низкое exterior магнитное поле (около одно десятое), низко off-load потери (делая их эффективно в запасных цепях), установка одиночн-болта, и большой выбор форм. GLAVNые недостатки будут более высокой ценой и лимитированной номинальностью.

Сердечники феррита toroidal использованы на более высоких частотах, типично между немного 10 килогерцев к мегациклу, для уменьшения потерь, физического размера, и веса источники питания переключател-режима. Drawback toroidal конструкции трансформатора будет более высокая цена замоток. Как последствие, toroidal трансформаторы неупотребительны над номинальностями немного kVA. Малые трансформаторы распределения могут достигнуть некоторых из преимуществ toroidal сердечника путем разделять его и принуждать его для того чтобы раскрыть, после этого вводящ катушку содержа первичные и вторичные замотки.

Сердечники воздуха

Физическим сердечником не будет совершенно requisite и действуя трансформатор может быть произведен просто путем устанавливать замотки в близкой близости to each other, термин расположение трансформатором «воздух-сердечника». Воздух состоит из магнитной цепи необходимо lossless, и поэтому трансформатор воздух-сердечника исключают потерю из-за гистерезис в материале сердечника.[8] Индуктивность утечки неизбежно высока, resulting in очень плохая регулировка, и поэтому такие конструкции неподобающе для пользы в распределения силы.[8] Они имеют однако очень высоко ширина полосы частот, и част используйте в применениях radio-frequency,[39] для удовлетворительный коэффициент соединения поддержан тщательно перекрывать первичные и вторичные замотки.

Замотки

дирижируя материал использовано для замоток зависит на применении, но в все случаи повороты индивидуала необходимо электрически изолировать от себя для того чтобы обеспечить что течение перемещает в течении каждого поворота.[11] Для малых трансформаторов силы и сигнала, в которых течения низки и потенциальная разница между смежными поворотами мала, катушки часто ранены от покрынный эмалью провод магнита, such as провод Formvar. Более большие трансформаторы работая на высоких напряжениях тока могут быть ранены при медные прямоугольные проводники прокладки изолированные oil-impregnated бумагой и блоками прешпан.[40]

Высокочастотные трансформаторы работая в 10 к сотниам килогерцев часто имеют замотки сделанные braided провод litz уменьшить кож-влияние и влияние близости потери.[11] Большая польза трансформаторов множественн-села проводников на мель также, в виду того что даже на малоэнергичных частотах non-uniform распределение течения в противном случае существовало бы в сильнотоковых замотках.[40] Каждая стренга индивидуально изолирована, и стренги аранжированы TAK, CTO на некоторые этапы в замотке, или в течении всей замотки, каждая часть займет по-разному относительные положения в вполне проводнике. Перемещение выравнивает в настоящее время пропускать в каждой стренге проводника, и уменьшает потери самих течения eddy в замотке. , котор сели на мель проводник также гибке чем твердый проводник подобного размера, помогая изготовлению.[40]

Для трансформаторов сигнала, замотки могут быть аранжированы в дороге уменьшить индуктивность утечки и рассеянную емкость для того чтобы улучшить высокочастотную реакцию. Это может быть сделано путем split up каждая катушка в разделы, и те разделы помещенные в слоях между разделами другой замотки. Это известно по мере того как штабелированный тип или interleaved замотка.

И первичные и вторичные замотки на трансформаторах могут иметь внешние вызванные соединения, краны, к промежуточный пункт на замотке для того чтобы позволить выбор коэффициента напряжения тока. Краны могут быть соединены к автоматической на-нагрузке выстучайте изменитель для регулировки напряжения тока цепей распределения. Трансформаторы Audio-frequency, используемые для распределения аудиоего к громкоговорителям общественного адреса, имеют краны для того чтобы позволить регулировку импеданса к каждому диктору. A центр-выстучанный трансформатор часто использует в этапе выхода тональнозвуковой силы усилитель в a пушпульная цепь. Трансформаторы модуляции внутри AM передатчики очень подобны.

Некоторые трансформаторы имеют замотки защищенные epoxy смолаой. пропитывать трансформатор с epoxy под a вакуум, одно может заменить космосы воздуха в пределах замоток с epoxy, таким образом герметизирующ замотки и помогающ предотвратить по возможности образование короны и абсорбциу dirt или воды. Это производит трансформаторы более одевать для того чтобы амортизировать или пакостные окружающие среды, но на увеличенном производительные расходы.[41]

Хладоагент

Выдвинутая деятельность на высоких температурах определенно damaging к изоляции трансформатора.[42] Малым трансформаторам сигнала не производят значительно жару и не нужно меньшее рассмотрение, котор дали к их термально управление. Трансформаторы расклассифицированные до немного kVA могут подходящ быть охлажены естественным конвективно воздух-охлаждать, иногда помогаемый вентиляторами.[43] Специфически обеспечение необходимо сделать для охлаждать высокомощные трансформаторы, более большой физический размер требуя, что тщательная конструкция транспортировала жару от интерьера. Некоторые трансформаторы погружены в после того как они специализированы масло трансформатора т действуют оба как охлаждая средство, таким образом расширяя продолжительность жизни изоляции, и помогают уменьшить разрядка короны.[44] Масло высоки уточненное минеральное масло т остает стабилизированн на высоких температурах TAK, CTO внутренне образовывать дугу не причинит нервное расстройство или пожар; трансформаторы, котор нужно использовать внутри помещения должны использовать non-flammable жидкость.[2]

Oil-filled бак часто имеет радиаторы через масло обеспечивает циркуляцию естественной конвекцией; большие трансформаторы используют forced - циркуляция масла электрическими насосами, помогать внешними вентиляторами или water-cooled обменники жары.[44] Oil-filled трансформаторы проходят увеличиваемые drying процессы для того чтобы обеспечить что трансформатор вполне свободно водяной пар перед охлаждая маслом вводит. Это помогает предотвратить электрическое нервное расстройство под нагрузкой. Oil-filled трансформаторы могут быть оборудованы с Релеие Buchholz, который обнаружили газ эволюционированный во время внутренне образовывать дугу и быстро выключите трансформатор для того чтобы отвратить катастрофическому отказу.[34]

Polychlorinated бифенилы имейте свойства раз благоволили к их пользе как хладоагент, однако относит над их токсичностью и относящое к окружающей среде персистирование водить к widespread запрету на их пользе.[45] Сегодня, нетоксическо, стабилизированн силикон- основанные масла, или fluorinated углероды смогите быть использовано где расход огнезащитной жидкости возмещает дополнительную цену здания для свода трансформатора.[42][2] Перед 1977, ровные трансформаторы которые штатно были заполнены только с минеральными маслами общ также содержали polychlorinated бифенилы как загрязняющьи елементы на 10-20 ppm.[46]

Некоторые «сухие» трансформаторы заключены в надутые баки и охлажены мимо азот или гексафторид серы газ.[42] Для того чтобы обеспечить что газ не протекает и своя изолируя возможность ухудшает, кожух трансформатора вполне загерметизирован. Экспериментально трансформаторы в ряде 2 MVA были построены с superconducting замотки исключает медные потери, но не потеря стали сердечника. Эти охлажены мимо жидкий азот или гелий.[47]

Стержни

Очень малые трансформаторы будут иметь руководства провода соединенные сразу к концам катушек, и принесенные вне к основанию блока для соединений цепи. Более большие трансформаторы могут иметь тяжелые скрепленные болтами изолированные стержни, шинопроводы или высоковольтное втулки сделано полимеров или фарфора. Большая втулка может быть сложной структурой в виду того что она должна предусмотреть тщательное управление градиент электрического поля без препятствовать маслу утечки трансформатора.[48]

История

Принцип трансформатора был продемонстрирован в 1831 мимо Майкл Faraday, хотя он использовал его только для того чтобы продемонстрировать принцип электромагнитная индукция и не обеспечил свои практически пользы. Первый широко используемый трансформатор был катушка индукции, изобретено ирландским церковнослужителем Николас Callan в 1836.[49] Он был одним из первого для того чтобы понять принцип больше поворачивает замотку трансформатора имеет, более большое EMF, котор оно производит. Катушки индукции эволюционировали от усилий научных работников получить более высокие напряжения тока от батарей. Они были приведены в действие мимо AC, но DC от батарей было прервано вибрируя механизмом «выключателя». Между 1830s и усилиями 1870s построить более лучшие катушки индукции, главным образом пробой и ошибкой, медленно показал основные принципы деятельности трансформатора. Эффективные конструкции не появиться до 1880s,[50] но в пределах чем декада, трансформатор был целесообразн во время «Война течений«в видеть переменный ток триумф систем над их постоянный ток двойники, положение в котором они оставали доминантными.[50]

Русский инженер Pavel Yablochkov в 1876 изобрел систему освещения основанную на комплекте катушки индукции, где первичные замотки были подключены к источнику переменного тока и вторичных замоток смогло быть подключено к несколько «электрические свечки». Патент востребовал систему был в состоянии «снабдить отдельно поставку несколько приспособлений освещения с по-разному светящими интенсивностями от одиночного источника электрической силы». Очевидно, катушка индукции в этой системе эксплуатируемой как трансформатор.

Lucien Gaulard и Джон Dixon Gibbs, которое во первых exhibited приспособление при открытое вызванное железное ядро «вторичным генератором» в лондоне в 1882 и после этого продало идею к американской компании Westinghouse.[32] Они также exhibited вымысел в Turin в 1884, где он был принят для электрической системы освещения.

Венгерско инженеры Zipernowsky, Bláthy и Déri от Компания Ganz в созданном Budapest эффективному закрыт-сердечнику «ZBD» моделируйте в 1885 основанном на конструкции Gaulard и Gibbs.[51] Их заявка на патент сделала первого пользование слова «трансформатора».[32] Русский инженер Mikhail Dolivo-Dobrovolsky начал первое трехфазно трансформатор в 1889. В 1891 Nikola Tesla изобрел Катушка Tesla, воздух-вырезанный сердцевина из, двойн-настроенный резонирующий трансформатор для производить очень высокие напряжения тока на высокой частоте. Тональнозвуковая частота вовремя вызванные трансформаторы ( повторять катушки) использовал самыми предыдущими экспериментаторами в развитии телефон.

Пока новые виды технологии делали трансформаторы в некоторых применениях электроники obsolete, трансформаторы все еще найдены в много электронных приспособлений. Трансформаторы необходимы для высокого напряжения передача силы, который делает передачу на большое расстояние экономично практически.

См. также

Примечания

  1. ^ a b c Flanagan, William M. (1993-01-01). Руководство конструкции и применений трансформатора. Профессионал McGraw-Холма, Chap. 1, P. 1–2. ISBN 0070212910. 
  2. ^ a b c ENERGIE (1999). "Объем для энергии - сбережения в EU через пользу energy-efficient трансформаторов распределения электричества«(PDF).
  3. ^ Heathcote. Книга трансформатора j & p, P. 1. 
  4. ^ a b Nailen, Ричард (май 2005), «Почему мы необходимо связать с трансформаторами”, Электрический прибор, <http://findarticles.com/p/articles/mi_qa3726/is_200505/ai_n13636839/pg_1> 
  5. ^ a b Моталки. Принципы и применения трансформатора, pp. 20–21. 
  6. ^ a b c d Мнение, M. G. (Февраль 1984). Машины переменного тока, пятый вариант. Давление Halsted. ISBN 0470274514. 
  7. ^ Heathcote, Мартин (1998-11-03). Книга трансформатора j & p, двенадцатый вариант. Newnes, pp. 2–3. ISBN 0750611588. 
  8. ^ a b c d e Calvert, Джеймс (2001). Внутренние трансформаторы. Университет Denver. Retrieved дальше 2007-05-19.
  9. ^ a b McLaren, P. G. (1984-01-01). Элементарная электрическая сила и машины, pp. 68–74. ISBN 0132576015. 
  10. ^ Мнение, M. G. (Февраль 1984). Машины переменного тока, пятый вариант. Давление Halsted, P. 485. ISBN 0470274514. 
  11. ^ a b c Dixon, Ллойд, «Руководство конструкции Magnetics» 
  12. ^ a b Выписывание счетов, Кейт (1999). Руководство источника питания Switchmode. McGraw-Холм. ISBN 0070067198. 
  13. ^ Электросистемы 400 герц. Aerospaceweb.org. Retrieved дальше 2007-05-21.
  14. ^ Kubo, T.; Sachs, H. & Nadel, S. (2001), Возможности для новых стандартов эффективности прибора и оборудования, Американский совет для Energy-Efficient экономии, pp. 39, <http://www.aceee.org/pubs/a016full.pdf> 
  15. ^ Riemersma, H., et al. (1981), “Применение технологии Superconducting к трансформаторам”, Трудыы IEEE на приборах и системах силы PAS-100 (7), <http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=0043264EA&q=superconducting+transformer&uid=790516502&setcookie=yes> 
  16. ^ C. Calwell. & T. Reeder, (2002) Источники питания: Спрятанная возможность для энергии - сбережения NRDC
  17. ^ a b c Heathcote, Мартин (1998-11-03). Книга трансформатора j & p, двенадцатый вариант. Newnes, pp. 41–42. ISBN 0750611588. 
  18. ^ Pansini, J. Энтони. Электрические трансформаторы и оборудование силы. Давление Fairmont, P. 23. ISBN 0881733113. 
  19. ^ a b c Daniels, A. R. Введение к электрическим машинам, pp. 47–49. 
  20. ^ a b Мнение, M. G. (Февраль 1984). Машины переменного тока, пятый вариант. Давление Halsted, pp. 142–143. ISBN 0470274514. 
  21. ^ Pansini. Электрические трансформаторы и оборудование силы, pp89-91. 
  22. ^ Bakshi, M. V. и Bakshi, U. A. Электрические машины - I, P. 330. ISBN 8184310099. 
  23. ^ a b Kulkarni, S. V. и Khaparde, S. A. (2004-05-24). Инженерство трансформатора: конструкция и практика. CRC, pp. 36–37. ISBN 0824756533. 
  24. ^ Мнение, M. G. (Февраль 1984). Машины переменного тока, пятый вариант. Давление Halsted, P. 166. ISBN 0470274514. 
  25. ^ Hindmarsh. Электрические машины и их применения, p173. 
  26. ^ Abdel-Salam, M. et al.. Высоковольтное инженерство: Теория и практика, pp. 523-524}. ISBN 0824741528. 
  27. ^ Carr, Иосиф. Секреты конструкции цепи RF, pp. 193-195}. ISBN 0071370676. 
  28. ^ Guile, A. и Paterson, W. Системы электропитания, том одно, pp. 330–331. ISBN 008021729X. 
  29. ^ Заведение инженер-электрика. Предохранение от системы силы, pp. 38–39. ISBN 0852968345. 
  30. ^ a b Hindmarsh, Джон. Электрические машины и их применения. Pergamon, pp. 29–31. ISBN 0080305733. 
  31. ^ Gottlieb, Irving. Практически руководство трансформатора. Newnes, P. 4. ISBN 075063992X. 
  32. ^ a b c Аллан, «трансформаторы - второе столетие», Журнал энергетическое машиностроение 
  33. ^ a b c d McLyman, полковник Wm. T. Руководство конструкции трансформатора и индуктора. CRC, Chap. 3, pp. 9–14. ISBN 0824753933. 
  34. ^ a b Harlow, H. Джеймс. Электрическое инженерство трансформатора. Портной & Фрэнсис, Chap. 2, pp. 20–21. 
  35. ^ Boteler, D. H.; Pirjola, R. J. & Nevanlinna, H. (1998), «Влияния геомагнитных помех на электросистемах на поверхности земли”, Выдвижения в научно-исследовательская работа по изучению космоса 22: 17–27, DOI 10.1016/S0273-1177 (97) 01096-X 
  36. ^ Hasegawa, Ryusuke (2000-06-02). «Текущий статус аморфических мягких магнитных сплавов». Журнал магнетизма и магнитных материалов 215-216: 240–245. doi:10.1016/S0304-8853 (00) 00126-8. 
  37. ^ McLyman. Руководство конструкции трансформатора и индуктора, Chap. 3 p1. 
  38. ^ Мнение, M. G. (Февраль 1984). Машины переменного тока, пятый вариант. Давление Halsted, P. 485. ISBN 0470274514. 
  39. ^ Ли, Reuben. Трансформаторы Воздух-Сердечника. Электронные трансформаторы и цепи. Retrieved дальше 2007-05-22.
  40. ^ a b c Центральное электричество производя Доску (1982). Самомоднейшая практика трансформатора. Давление Pergamon. 
  41. ^ Heathcote, Мартин (1998-11-03). Книга трансформатора j & p. Newnes, pp. 720-723. ISBN 0750611588. 
  42. ^ a b c Kulkarni, S. V. и Khaparde, S. A. (2004-05-24). Инженерство трансформатора: конструкция и практика. CRC, pp. 2–3. ISBN 0824756533. 
  43. ^ Pansini, J. Энтони. Электрические трансформаторы и оборудование силы. Давление Fairmont, P. 32. ISBN 0881733113. 
  44. ^ a b Willis, H. Ли (2004). Справочник запланирования распределения силы. CRC отжимает, P. 403. ISBN 0824748751. 
  45. ^ ASTDR ToxFAQs для Polychlorinated бифенилов, 2001, <http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts17.html>. Retrieved дальше 2007-06-10 
  46. ^ McDonald, C. J. и Tourangeau, R. E. (1986). PCBs: Направляющий выступ вопроса и ответа относительно Polychlorinated бифенилов. Правительство Канады: Отдел Канады окружающей среды, P. 9. ISBN 066214595X. Retrieved дальше 2007-11-07. 
  47. ^ Pansini, J. Энтони. Электрические трансформаторы и оборудование силы. Давление Fairmont, pp. 66–67. ISBN 0881733113. 
  48. ^ Райан, Hugh M. Высоковольтные инженерство и испытывать. Инженер-электрика заведения, pp. 416–417. ISBN 0852967756. 
  49. ^ Fleming, Джон Ambrose (1896). Другой в настоящее время трансформатор в теории и практике, Vol.2. Electrician опубликовывая cCo.  p.16-18
  50. ^ a b Coltman, J. W. (Январь 1988), «трансформатор», Научный американец: pp. 86–95, OSTI:6851152 
  51. ^ {{процитируйте стержень Zipernowsky, Bláthy и Déri открыл формулу математики трансформаторов: Vs/Vp = Ns/Np William Стэнли, инженер для Westinghouse, построил первое коммерчески приспособление в 1885 после Джордж, котор Westinghouse купил патенты Gaulard и Gibbs. Сердечник был сделан от блокировать E-сформированные плиты утюга. Эта конструкция сперва была использована коммерчески в 1886.< справках>< /ref> | последнее = международная электротехническая комиссия | authorlink = международная электротехническая комиссия | название = Otto Blathy, Miksa Déri, Károly Zipernowsky | работа = история IEC | url = http://www.iec.ch/cgi-bin/tl_to_htm.pl?section=technology&item=144 | accessdate = 2007-05-17}}

Справки

  • Центральное электричество производя доску (1982). Самомоднейшая практика трансформатора. Pergamon. ISBN 0-08-016436-6. 
  • Daniels, A.R. (1985). Введение к электрическим машинам. Macmillan. ISBN 0-333-19627-9. 
  • Flanagan, William (1993). Руководство конструкции и применений трансформатора. McGraw-Холм. ISBN 0-0702-1291-0. 
  • Gottlieb, Irving (1998). Практически руководство трансформатора. Elsevier. ISBN 0-7506-3992-X. 
  • Hammond, Джон Winthrop. Люди и вольты, рассказ General Electric, опубликовано 1941 J.B.Lippincott. Цитации: конструкция, предыдущие типы - 106-107; конструкция, William Стэнли, сперва построено - 178; oil-immersed, начал пользу - 238.
  • Harlow, Джеймс (2004). Электрическое инженерство трансформатора. Давление CRC. ISBN 0-8493-1704-5. 
  • Heathcote, Мартин (1998). Книга трансформатора j & p, двенадцатый вариант. Newnes. ISBN 0-7506-1158-8. 
  • Hindmarsh, Джон (1977). Электрические машины и их применения, 4-ый вариант. Exeter: Pergammon. ISBN 0-08-030573-3. 
  • Kulkarni, S.V. & Khaparde, s.a. (2004). Инженерство трансформатора: конструкция и практика. Давление CRC. ISBN 0-8247-5653-3. 
  • McLaren, Питер (1984). Элементарная электрическая сила и машины. Ellis Horwood. ISBN 0-4702-0057-X. 
  • McLyman, полковник William (2004). Руководство конструкции трансформатора и индуктора. CRC. ISBN 0-8247-5393-3. 
  • Pansini, Энтони (1999). Электрические трансформаторы и оборудование силы. CRC отжимает, p23. ISBN 0-8817-3311-3. 
  • Райан, H.M. (2004). Высоковольтные инженерство и испытывать. Давление CRC. ISBN 0-8529-6775-6. 
  • Мнение, M.G. (1983). Машины переменного тока, пятый вариант. Лондон: Pitman. ISBN 0-273-01969-4. 
  • Моталки, Джон (2002). Принципы и применения трансформатора. CRC. ISBN 0-8247-0766-4. 
  • Gururaj, B.I. (Июнь 1963). "Собственные частоты трехфазных замоток трансформатора". Трудыы IEEE на приборах и системах силы 82 (66): 318–329. doi:10.1109/TPAS.1963.291359. ISSN 0018-9510. 

Внешние соединения

Общие Wikimedia имеют средства отнесенные к:
Энергия портальная
Электроника портальная
Wikibooks [[wikibooks: |]] имеет больше о этом вопросе:
The original article is from Wikipedia. To view the original article please click here.
Creative Commons Licence

 
Custom Search