Понижающие и повышающие трансформаторы

Трансформаторы - это устройства, служащие для увеличения или уменьшения величины переменного напряжения (тока). Принцип работы заключается в следующем: переменный ток создаёт изменяющий во времени магнитный поток, который, пронизывая ограниченную замкнутым контуром площадку, индуцирует переменный ток в контуре.

Устройство трансформатора

Обмотки (первичные и вторичные) и магнитопровод (сердечник) - это основные составляющие трансформатора. Электроэнергия подводится к первичным обмоткам, а снимается со вторичных. В качестве обмоток используют медные провода. Обмотки должны быть эластичными и прочными, обеспечивать малые потери энергии. Применение магнитопровода, состоящего из покрытых лаком пластин электротехнической стали, позволяет увеличить коэффициент полезного действия устройства. На высоких частотах используются воздушные трансформаторы (без сердечника).

Трансформаторы классифицируются по назначению, способу установки, количеству фаз, типу изоляции обмоток, величине коэффициента трансформации, способу охлаждения и др.

Ниже рассмотрены некоторые распространённые типы трансформаторов.
• Трансформаторы тока понижают ток до необходимой величины.
• Трансформаторы напряжения понижают величину напряжения, с их помощью изолируют цепи защиты и цепи измерения от высоких напряжений (понижающие трансформаторы).
• Самыми распространёнными являются силовые трансформаторы, применяемые в энергосистемах, системах питания электрооборудования и освещения, также являющиеся важной составляющей подстанций электроснабжения.
• Измерительные трансформаторы позволяют измерять большие значения токов и напряжений.
• У автотрансформаторов имеется только одна обмотка. Применяются автотрансформаторы в высоковольтных сетях, пусковых устройствах электромашин, системах релейной защиты, лабораторных регуляторах напряжения.
• Импульсные трансформаторы преобразуют величину импульсного напряжения при минимальном искажении формы импульса, применяются в электронно-вычислительных устройствах, телевидении, импульсной радиосвязи, радиолокационных системах, счётчиках электроэнергии, системах питания радиотехнических и электронных устройств.
• Пик-трансформаторы преобразуют напряжение в форме синусоиды в импульсы и могут использоваться в качестве генераторов импульсов, в системах автоматики, высоковольтных исследовательских установках, телефонии.
• Резонансные трансформаторы, которые функционируют благодаря резонансной частоте колебательного контура, образованного одной или несколькими из его обмоток подключением к электрического конденсатора. Имеют применение для создания высокого переменного напряжения, которое не может быть достигнуто на некоторых электростатических машинах.
  Примеры резонансных трансформаторов:
  • трансформатор Теслы;
  • катушка Удена;
  • катушка зажигания или индукционная катушка, которые используются в системе зажигания с бензинового двигателя;
  • выходной трансформатор строчной развертки электронно-лучевой трубки кинескопа;
  • трансформаторы устройств для испытания изоляции высоковольтного оборудования и кабелей на электрический пробой
  .

Трансформаторы используют для передачи электроэнергии по линиям электропередач на большие расстояния, для электроснабжения крупных промышленных объектов, применяют также в схемах питания бытовых и радиоприборов, системах передачи и обработки информации, нагревательных, сварочных электроустановках и т.д.
Нужно отметить, что даже в радиолюбительстве рекомендуется в схемах с питанием от сети использовать трансформаторы. Несмотря на то, что схемы с трансформаторами как минимум занимают больше места, однако в них обеспечивается гальваническая развязка, повышающая безопасность при работе с электрооборудованием.

Большое распространение получили трансформаторы в такой продукции бытового назначения, как стабилизаторы напряжения. Независимо от типа стабилизатора (релейный, тиристорный или электромеханический) все они имеют в своей конструкции трансформатор (тороидальный или Ш-образный). Отличие состоит лишь в механизмах переключения обмотки - с помощью релейных ключей, тиристорных или угольной щетки. Обмотка в релейных стабилизаторах преимущественно алюминиевая, а во всех остальных - медная.