Трансформатори в повсякденному житті зустрічаються практично повсюдно: такий пристрій використовується в схемах харчування більшості побутових приладів. У лініях електропередач також використовуються потужні підвищують і знижують пристрою.
визначення трансформаторів
Трансформатором вважається електромагнітний агрегат, здатний перетворювати (знижувати або підвищувати) вхідна напруга електроструму. Залежно від призначення, прилад має різну конструкцію, в яку входять дві і більше незалежні обмотки з загальною сталевою серцевиною. Винятком з цього правила є автотрансформатор, обмотки якого за рахунок прямого з'єднання, крім електромагнітної, додатково мають електричну зв'язок.
типи конструкцій
Залежно від конструктивних особливостей розрізняють такі трансформатори зі сталевим сердечником:
- Стрижневі - в них розташування обмоток проводиться на двох стрижнях, що дозволяє знизити товщину намотування;
- Обмотки в броньовий сердечнику розташовані на центральному металевому стрижні. Це дає ряд переваг: спрощення конструкції, повне наповнення вікна намотуванням. Також обмотка трансформатора отримує додатковий захист від механічних пошкоджень;
- Для кільцевих сердечників характерно максимальне використання електромагнітних властивостей обмотки і мале зовнішнє магнітне поле. Але через складність виробництва вони не знайшли широкого застосування.
види трансформаторів
Від призначення залежать і характеристики випускаються трансформаторів. Вони бувають наступних видів:
- Силові. Діляться на малопотужні, середньої і підвищеної потужності агрегати. Також виділяють наявність трифазних і однофазних пристроїв;
- Трансформатор напруги - самий застосовуваний вид приладу. Застосовується для вирівнювання напруги до необхідного рівня, що забезпечує надійний захист чутливого обладнання та електронних схем;
- Призначення імпульсного трансформатора - передача і трансформація короткочасних електричних імпульсів.
Принцип роботи
Розглянемо принцип дії на найпростішому трансформаторі зі сталевим сердечником, який складається з двох обмоток. До первинної обмотці підключається харчування, а до вторинної - навантаження (споживач струму). Різниця між вхідним і вихідним напругою залежить від кількості витків первинної і вторинної котушки. Це відношення називається коефіцієнтом трансформації.
Способи визначення обмоток
Тепер розглянемо, як можна визначити обмотки трансформатора. Це може стати в нагоді в ситуаціях, коли на апараті немає позначень і маркування. Як визначити, де вторинна або первинна обмотка? Адже неправильне підключення до навантаження і харчування виведе пристрій з ладу. Для цього можна використовувати такі методи:
- Визначити тип обмотки можна візуально. Основний фактор, що дозволяє це зробити, є перетин висновків з котушки. Радіоаматори знають, що первинна обмотка має тонкі висновки, а вторинна завжди підключається більш потужним проводом. Таким чином, можна візуально визначити висновки котушок;
- Також визначити тип обмоток дозволяє порівняння їх опорів. Якщо за допомогою омметра виміряти опір обох котушок, то ви побачите, що одна з них має опір менше 1 Ома, а інша має більш високим опором, яке може досягати значення в кілька десятків Ом.
Виходячи з цих показників, можна з упевненістю визначити, що обмотка, що володіє маленьким опором - вторинна, а котушка з великим опором - первинна.
Сполучні схеми обмоток трансформаторів
Давайте розберемося, які бувають групи з'єднання трансформаторів імпульсного струму. У трифазних агрегатах є дві такі ж обмотки. Вони маркуються позначенням ВН і НН, що розшифровується як вищої і нижчої напруги. При цьому в кожну обмотку включено по три фази. У підсумку групи з'єднання будь-яких трифазних трансформаторів налічують 6 фазних котушок, що в сумі становить 12 висновків.
Існує два способи з'єднання обмоток трансформаторів зі сталевим сердечником: зірка і трикутник. Причому вибір певної групи залежить від умов роботи і призначення трансформатора. При цьому спосіб виконання групи з'єднання визначає орієнтування вектора напружень обмоток відносно один одного. Відзначимо, що зворотне підключення початків і кінців обмоток дозволяє змінити взаємну орієнтацію векторів напруг.
Особливості підключення однофазних трансформаторів
Розглянемо, як впливає зміна підключення контактної групи на прикладі простого однофазного пристрою, в якому на одному стрижні встановлені дві обмотки з одностороннім напрямком намотування. Для спрощення розрахунків приймемо кінець обмоток за нижні контакти, а початок - за верхні. В цьому випадку ЕРС 1 і 2, а також напруги навантаження і мережі збігаються по фазі.
Тепер зробимо зміни для групи з'єднання, наприклад, зробимо зворотне підключення у вторинній обмотці. Тепер вектор ЕРС 2 має зворотну фазу щодо навантаження. Такий досвід показує, що для цього виду трансформаторів доступні дві групи з'єднання: зі зміщенням фази 0 і 180 градусів.
Особливості підключення трифазних трансформаторів
В цьому відношенні підключення трифазних апаратів більш складно: доступно 12 варіантів. Розглянемо найбільш поширену схему підключення.
Для прикладу візьмемо трансформатор, котушки якого підключені зірка / зірка.
Щоб поєднати потенціали, зробимо з'єднання клем а й А. Щоб позначити вектори існуючих напружень, накреслив трикутник АВС. У цьому випадку від групи з'єднання затискачів залежать вектора вторинної котушки. Оскільки ЕРС обмоток повністю ідентичні, також однакові вектори мають фазні і лінійні напруги, тому така схема позначається як Y / Y - 0. Тепер зробимо зворотне підключення групи з'єднання вторинної обмотки.
Як видно зі схеми, в цьому випадку відбувається зсув на 180 градусів фази ЕРС. Для такої групи з'єднання застосовується позначення Y / Y - 6.
Самостійна намотування трансформатора
У домашніх умовах можна своїми руками намотати невеликий трансформатор для живлення невеликого споживача або інших потреб. Для цього умільцями розроблений невеликий верстат для намотування трансформаторів. Розглянемо його принцип роботи.
На головний вал за допомогою затискних гайок закріплюється каркас трансформатора. За допомогою Ремньова передачі, основний вал з'єднаний з допоміжним, на якому встановлений рухливий укладальник дроти. Шківи обох валів краще зробити багатопозиційними (2-3). Цим обеспечится можливість своїми руками регулювати швидкість намотування простою перестановкою пассіка в інше положення. Також за допомогою перекручування пассіка можна реверсувати процес укладання дроти. Обертання головного валу здійснюється за допомогою обертового диска з ручкою. Також можна автоматизувати процес намотування, якщо замість обертового диска до валу під'єднати патрон Шуроповерти, який буде грати роль електроприводу.
Станину верстата краще виготовити з листової сталі (буде потрібно електрозварювання), також підійде фанера або дошки товщиною 2-3 см. У цьому випадку для кріплення своїми руками потрібно використовувати металеві куточки і невеликі саморізи.
Перед тим як закріпити боковини на підставі, складіть їх разом і одночасно просвердлите отвори для валів. Цим забезпечується горизонтальність розташування вала. Після цього боковини можна кріпити до основи.
Варто зазначити, що ширина підстави вибирається виходячи з стійкості конструкції та довжини обраних валів.
Відповідні вали можна взяти зі старих матричних принтерів. У них встановлені хороші вали із загартованої і полірованої сталі. Там же можна запозичити підшипники для забезпечення плавності обертання. Як показує практика розбирання своїми руками, ці елементи принтерів зроблені на совість, і не встигли зноситися за час експлуатації.
Укладальник дроти виготовляється з металевих пластин, скріплених за допомогою відповідних гвинтів. У нижній частині просверливается наскрізний отвір для одягання на вал для переміщення. У верхній частині такої конструкції також необхідно зробити отвір для проходження дроти.
Можна в задній частині станини встановити відкидається кронштейн, на якому кріпляться котушки з дротом для намотування. Виходить дуже зручно і раціонально.
Для підрахунку кількості витків на верхньому валу кріпиться невеликий магніт, а на боковині - геркон. Також знадобиться кожен працюючий калькулятор: до кнопки «=» потрібно приєднати проведення від геркона. На початку намотування на калькуляторі набирають 1 + 1, інше вважається під час обертання валу через магнітний сигнал геркона.
Така конструкція дозволяє своїми руками намотувати котушки і обмотки трансформаторів досить швидко і без особливих зусиль. Природно, доведеться витратити чимало часу на виготовлення самого верстата, але якщо ви маєте намір серйозно зайнятися перемотуванням трансформаторів і інших котушок, то таке пристосування досить швидко окупить всі витрачений на нього час і кошти.