Что такое силовой трансформатор?
Силовой трансформатор — это трансформатор, который преобразует электрическое переменное напряжение с помощью электромагнитной индукции.
Официальное название — трансформатор, но слово «силовой трансформатор» уже хорошо устоялось. Например, электротехнические изделия питаются от розеток переменного тока, но в этих изделиях есть много компонентов, таких как двигатели, которые используются с постоянным током вместо переменного.
Кроме того, многие из тех компонентов, которые могут использоваться в переменном токе, имеют слишком высокое напряжение, чтобы их можно было использовать с напряжением 100 В от розетки. По этой причине в электротехнических изделиях используются небольшие силовые трансформаторы для изменения напряжения и тока, чтобы они всегда работали при оптимальном напряжении.
Применение силовых трансформаторов
Основное применение силовых трансформаторов — в качестве электрооборудования для повышения и понижения напряжения переменного тока.
Более крупные трансформаторы используются на подстанциях для снижения высоких значений переменного напряжения, поступающего с электростанций и других источников, в то время как более мелкие используются в качестве трансформаторов для изменения напряжения в электрических розетках до нужного значения в бритвах и других зарубежных пунктах назначения.
Силовые трансформаторы используются в широком спектре применений, как в промышленности, так и в быту, и незаменимы для преобразования значений напряжения в соответствующие значения.
Принцип работы силового трансформатора
Принцип действия силового трансформатора основан на законах электромагнитной индукции.
Он основан на физическом явлении, что электродвижущая сила, вызванная флуктуацией магнитного поля, генерируемого в катушке, пропорциональна числу витков силового трансформатора. Силовые трансформаторы обычно состоят из двух катушек, намотанных вокруг железного сердечника, с первичной катушкой на входной стороне и вторичной катушкой на выходной стороне. Катушка генерирует электродвижущую силу, изменяя напряженность магнитного поля внутри катушки; приложение переменного напряжения к первичной катушке генерирует магнитное поле в железном сердечнике, а эффект электромагнитной индукции этого магнитного поля индуцирует ток во вторичной катушке, генерируя электродвижущую силу.
Величина электродвижущей силы, генерируемой во вторичной катушке, и число витков катушки находятся в пропорциональной зависимости, а величина напряжения может быть изменена числом витков вторичной катушки относительно первичной. В идеальном силовом трансформаторе емкость входной и выходной сторон должна быть одинаковой, но в действительности из-за сопротивления происходит потеря мощности, которая в основном рассеивается в виде тепла.
Типы силовых трансформаторов
1. Силовой трансформатор
Силовые трансформаторы используются в коммерческих источниках питания переменного тока для изоляции линии электропередачи от источника питания оборудования с целью обеспечения безопасности.
Силовые трансформаторы с ВХОДОМ: 100 В/ВЫХОДОМ: 100 В используются для оборудования, питание которого составляет 100 В переменного тока. Коммерческое питание имеет напряжение 100 В или 200 В переменного тока, но питание от энергетической компании является источником питания с гораздо более высоким напряжением вплоть до ближайшего трансформатора столба, который заземляется путем снятия 100 В в положительной и обратной фазах на вторичной стороне трансформатора столба и 0 В на нейтральной линии. Если ток утечки возникает в оборудовании, которое не использует силовые трансформаторы, напряжение утечки 100 В на землю подается на оборудование, и если человек касается оборудования, он или она получит удар током. В таких случаях силовые трансформаторы могут предотвратить удар током, изолируя как сторону 100 В, так и сторону нейтрального провода от стороны 100 В и стороны нейтрального провода коммерческого источника питания.
2. Силовой трансформатор на столбе
Силовые трансформаторы устанавливаются на опорах линий электропередач, которые часто можно увидеть в городе, в дополнение к тому, что они удерживают линии электропередач, по которым подается электричество. Силовые трансформаторы могут быть установлены немного ниже линий низкого напряжения.
Силовой трансформатор получает 6600 В от высоковольтной линии и подает 100 В на сторону низкого напряжения. Сторона низкого напряжения (вторичная сторона) имеет положительную фазу 100 В и обратную фазу 100 В, так что 200 В можно получить между положительной и обратной фазами (однофазные 200 В/напряжение относительно земли составляет 100 В).
Высоковольтные линии на столбах передают электроэнергию при напряжении 6600 В, но на башнях, передающих электроэнергию на большие расстояния, используются еще более высокие напряжения. Причиной передачи электроэнергии при высоком напряжении является снижение потерь при передаче. Электрические провода имеют электрическое сопротивление, хотя и небольшое, и потеря напряжения происходит пропорционально току, протекающему через них. Чтобы уменьшить потери при передаче, необходимо максимально снизить ток, и электроэнергия передается при высоком напряжении для поддержания постоянной мощности передачи.
Другая информация о силовых трансформаторах
Кремниевая сталь или аморфная сталь используется для внутреннего железного сердечника структур силовых трансформаторов, но из-за более высокой стоимости аморфной стали часто используется ламинированный железный сердечник, изготовленный из сложенных друг на друга кремниевых пластин с содержанием кремния около 4% и толщиной 0,35 мм.
Катушки силовых трансформаторов могут быть одно- или двухобмоточные. Обычно используется двойная обмотка, поскольку первичные и вторичные катушки могут быть изолированы, но иногда используется одинарная обмотка по таким причинам, как больший размер и более высокая стоимость.
Силовые трансформаторы необходимо охлаждать, чтобы предотвратить выделение тепла из-за потерь преобразования напряжения. Силовые трансформаторы для этой цели представляют собой масляные трансформаторы или сухие (литые) трансформаторы. Первые охлаждаются путем пропитывания внутренней части трансформатора изолирующим маслом, в то время как сухие или литые силовые трансформаторы, которые включают охлаждающий механизм с использованием лака или эпоксидной смолы, широко используются в больницах и офисных зданиях с точки зрения предотвращения стихийных бедствий.
