Transformátor

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 5. ledna 2021; ověření vyžaduje 41 úprav .

Elektrický transformátor , hovorově častěji jen transformátor (z lat. transformare - „transformovat, transformovat“) - statické elektromagnetické zařízení se dvěma nebo více indukčně vázanými vinutími na magnetickém obvodu a určené k přeměně jednoho nebo více systémů (napětí ) elektromagnetickou indukcí ) střídavý proud do jednoho nebo více jiných systémů (napětí) bez změny frekvence [1] [2] .

Transformátor provádí konverzi střídavého napětí a/nebo galvanickou izolaci v široké řadě aplikací – elektrická energie , elektronika a radiotechnika .

Konstrukčně se transformátor může skládat z jednoho ( autotransformátoru ) nebo několika izolovaných drátových nebo páskových vinutí (cívek) pokrytých společným magnetickým tokem , navinutých zpravidla na magnetickém obvodu (jádru) vyrobeném z feromagnetického měkkého magnetického materiálu.

Historie

Pro vytvoření transformátorů bylo nutné studovat vlastnosti materiálů: nekovových, kovových a magnetických, vytvořit jejich teorii [3] .

V roce 1831 anglický fyzik Michael Faraday objevil fenomén elektromagnetické indukce , který je základem činnosti elektrického transformátoru, zatímco provádí základní výzkum v oblasti elektřiny. 29. srpna 1831 Faraday popsal ve svém deníku pokus, kdy na železný kroužek o průměru 15 cm a tloušťce 2 cm navinul dva měděné dráty o délce 15 a 18 cm, kdy bylo připojeno jedno vinutí baterie galvanických článků svorky, galvanometr na svorkách ostatních vinutí. Jelikož Faraday pracoval se stejnosměrným proudem, při dosažení jeho maximální hodnoty v primárním vinutí proud v sekundárním vinutí zmizel a pro obnovení transformačního efektu bylo nutné odpojit a znovu připojit baterii k primárnímu vinutí.

Schematické znázornění budoucího transformátoru se poprvé objevilo v roce 1831 v dílech M. Faradaye a D. Henryho . Ani jeden, ani druhý však ve svém zařízení nezaznamenali takovou vlastnost transformátoru, jako je změna napětí a proudů , tedy transformace střídavého proudu [4] .

V roce 1848 vynalezl německý mechanik G. Rumkorf speciálně navrženou indukční cívku . Byla prototypem transformátoru [3] .

První kroky tímto směrem učinil Alexander Grigorjevič Stoletov (profesor Moskevské univerzity). Objevil hysterezní smyčku a doménovou strukturu feromagnetika (1872).

30. listopad 1876 , datum obdržení patentu Pavlem Nikolajevičem Jabločkovem [5] , se považuje za datum narození prvního střídavého transformátoru. Jednalo se o transformátor s otevřeným jádrem, což byla tyč, na kterou byla navinuta vinutí.

První transformátory s uzavřeným jádrem vytvořili v Anglii v roce 1884 bratři John a Edward Hopkinsonovi [4] .

V roce 1885 vynalezli maďarští inženýři Ganz & Co. Otto Blaty, Karoly Zypernowski a Miksha Deri transformátor s uzavřeným okruhem, který sehrál důležitou roli v dalším vývoji konstrukcí transformátorů.

Bratři Hopkinsonové vyvinuli teorii elektromagnetických obvodů [3] . V roce 1886 se naučili počítat magnetické obvody.

Upton, zaměstnanec Edisona , navrhl vyrábět jádra ve svazcích, ze samostatných listů, aby se snížily ztráty vířivými proudy .

Důležitou roli ve zlepšení spolehlivosti transformátorů sehrálo zavedení olejového chlazení (konec 80. let 19. století, D. Swinburne). Swinburn umístil transformátory do keramických nádob naplněných olejem , což výrazně zvýšilo spolehlivost izolace vinutí [6] .

S vynálezem transformátoru vznikl technický zájem o střídavý proud. Ruský elektroinženýr Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij v roce 1889 navrhl třífázový střídavý systém se třemi vodiči (třífázový systém střídavého proudu se šesti vodiči vynalezl Nikola Tesla , patent USA č. , postavil první třífázový systém asynchronní motor s vinutím klece nakrátko a třífázovým vinutím na rotoru (třífázový asynchronní motor vynalezený Nikolou Teslou, patent USA č. se třemi tyčemi magnetického obvodu umístěnými ve stejné rovině. Na elektrické výstavě ve Frankfurtu nad Mohanem v roce 1891 předvedl Dolivo-Dobrovolsky experimentální třífázový přenos vysokého napětí o délce 175 km. Třífázový generátor měl výkon 230 kW při napětí 95 kV.

Za počátek výroby výkonových transformátorů v SSSR lze považovat rok 1928 , kdy začaly fungovat Moskevské transformátorové závody (později Moskevské elektrické závody ) [7] .

Na počátku 20. století provedl anglický metalurgický výzkumník Robert Hadfield řadu experimentů, aby určil vliv přísad na vlastnosti železa. Teprve o několik let později se mu podařilo dodat zákazníkům první tunu transformátorové oceli s přísadami křemíku [8] .

Další velký skok v technologii jádra byl učiněn na počátku 30. let, kdy americký metalurg Norman P. Gross zjistil, že při kombinovaném účinku válcování a ohřevu má křemíková ocel zlepšené magnetické vlastnosti ve směru válcování: magnetická saturace se zvýšila o 50 % , hysterezní ztráty se snížily 4krát a magnetická permeabilita se zvýšila 5krát [8] .

Základní principy činnosti

Provoz transformátoru je založen na dvou základních principech:

Časově proměnný elektrický proud vytváří časově proměnlivé magnetické pole ( elektromagnetismus ).
Změna magnetického toku procházejícího vinutím vytváří EMF v tomto vinutí ( elektromagnetická indukce ).

Jedno z vinutí, nazývané primární vinutí , je napájeno z externího zdroje. Střídavý magnetizační proud protékající primárním vinutím vytváří v magnetickém obvodu střídavý magnetický tok . V důsledku elektromagnetické indukce vytváří střídavý magnetický tok v magnetickém obvodu ve všech vinutích, včetně primárního, indukční EMF úměrné první derivaci magnetického toku, se sinusovým proudem posunutým o 90° v opačném směru. vzhledem k magnetickému toku.

U některých transformátorů pracujících na vysokých nebo velmi vysokých frekvencích může magnetický obvod chybět.

Tvar napětí v sekundárním vinutí souvisí s tvarem napětí v primárním vinutí poměrně komplikovaným způsobem. Díky této složitosti bylo možné vytvořit řadu speciálních transformátorů, které mohou sloužit jako proudové zesilovače, násobiče kmitočtu, generátory signálu atd.

Výjimkou je výkonový transformátor . V případě klasického střídavého transformátoru navrženého P. Yablochkovem převádí sinusoidu vstupního napětí na stejné sinusové napětí na výstupu sekundárního vinutí.

Faradayův zákon

EMF generované v sekundárním vinutí lze vypočítat z Faradayova zákona, který říká:

U_{2}=-N_{2}{\frac {d\Phi }{dt}}~,

kde:

U_{2}

- napětí na sekundárním vinutí;

N_2

- počet závitů sekundárního vinutí;

\Phi

- celkový magnetický tok , přes jednu otáčku vinutí.

Pokud jsou závity vinutí kolmé k čarám magnetického pole, pak bude tok úměrný magnetickému poli a ploše , kterou prochází. $B$ $S$

Emf vytvořený v primárním vinutí se rovná:

U_{1}=-N_{1}{\frac {d\Phi }{dt}}~,

kde:

U_{1}

- okamžitá hodnota napětí na koncích primárního vinutí;

N_1

je počet závitů v primárním vinutí.

Po dělení rovnice dostaneme poměr [9 ] : $U_{2}$ $U_{1}$

{\frac {U_{2}}{U_{1}}}={\frac {N_{2}}{N_{1}}}~.

Ideální rovnice transformátoru

Ideální transformátor je takový transformátor, který nemá žádné energetické ztráty v důsledku hystereze, vířivých proudů a svodových toků vinutí [10] . V ideálním transformátoru všechny siločáry procházejí všemi závity obou vinutí, a protože měnící se magnetické pole generuje stejné EMF v každém závitu, je celkové EMF indukované ve vinutí úměrné celkovému počtu jeho závitů. Takový transformátor transformuje veškerou energii přicházející z primárního okruhu na magnetické pole a poté na energii sekundárního okruhu. V tomto případě se příchozí energie rovná přeměněné energii:

P_{1}=I_{1}\cdot U_{1}=P_{2}=I_{2}\cdot U_{2}~,

kde:

P_1

- okamžitá hodnota výkonu dodávaného do transformátoru, který se vyskytuje v primárním okruhu;

P_2

- okamžitá hodnota výkonu přeměněného transformátorem vstupujícím do sekundárního okruhu.

Kombinací této rovnice s poměrem napětí na koncích vinutí dostaneme rovnici pro ideální transformátor:

{\frac {U_{2}}{U_{1}}}={\frac {N_{2}}{N_{1}}}={\frac {I_{1}}{I_{2 }}}=n~,

[jedenáct]

kde je transformační poměr . $n$

S rostoucím napětím na koncích sekundárního vinutí tedy proud sekundárního obvodu klesá . $U_{2}$ $já_{2}$

Chcete-li převést odpor jednoho obvodu na odpor druhého, musíte hodnotu vynásobit druhou mocninou poměru [12] . Pokud je například odpor připojen na konce sekundárního vinutí, jeho snížená hodnota vůči primárnímu okruhu bude . Toto pravidlo platí také pro primární okruh: $Z_{2}$ $Z'_{2}=Z_{2}\!\left(\!{\tfrac {N_{1}}{N_{2}}}\!\right)^{2}$ $Z'_{1}=Z_{1}\!\left(\!{\tfrac {N_{2}}{N_{1}}}\!\right)^{2}~,$

Formálně je ideální transformátor popsán pomocí čtyřsvorkového modelu .

Skutečný model transformátoru

Pro zjednodušení model ideálního transformátoru nezohledňuje některé v praxi pozorované jevy, které nelze vždy zanedbat:

Přítomnost nenulového proudu naprázdno

V obecném případě pro magnetoelektrický systém, který je také skutečným transformátorem, je cirkulace vektoru síly magnetického pole podél obvodu rovna celkovému proudu uvnitř obvodu. $L$

Matematicky je tento jev popsán pomocí rovnice celkového proudu . V soustavě SI to bude vypadat takto:

\oint {\vec {H}}\cdot d{\vec {l}}=\int {\vec {j}}\cdot d{\vec {s}}+{\frac {\partial } {\partial t}}\int {\vec {D}}\cdot d{\vec {s}}~,

kde:

{\vec {H}}

je vektor síly magnetického pole [A/m];

d{\vec {l}}

— elementární řez integračního obrysu (vektorová hodnota), [m];

\int {\vec j}\cdot d{\vec {s}}

je celkový proud pokrytý integračním obvodem;

{\frac {\partial }{\partial t))\int {\vec {D))\cdot d{\vec {s))

- přechodové proudy vznikající v transformátoru.

Jak je aplikováno na dvouvinutý transformátor pracující pod zatížením, celkový proudový zákon může být zapsán ve zjednodušené formě jako:

H\cdot L=I_{1}\cdot W_{1}+I_{2}\cdot W_{2}~,

kde:

H

- síla magnetického pole v magnetickém obvodu (předpokládá se, že je konstantní);

L

- délka osy magnetického obvodu;

I_{1}\cdot W_{1}

- magnetomotorická síla (dále MMF) primárního vinutí;

I_{2}\cdot W_{2}

- MDS sekundárního vinutí;

já_{1}, já_{2}

- proudy protékající vinutím;

W_{1}, W_{2}

je počet závitů ve vinutí.

Pro volnoběh, to znamená, když dostaneme , odkud a poté , kdy získáme poměr pro ideální proudový transformátor: $I_{2}=0$ $H\cdot L=I_{1}\cdot W_{1}$ ${\displaystyle \textstyle I_{xx}={\frac {H\cdot L}{W_{1))))$ ${\displaystyle \textstyle I_{xx}=I_{1}+{\frac {I_{2}\cdot W_{2}}{W_{1))))$ $I_{{xx}}=0$ ${\frac {I_{1}}{I_{2}}}=-{\frac {W_{2}}{W_{1}}}~.$

V některých případech je povinné započítání proudu naprázdno:

Zapnutí transformátoru pod napětím. V tomto případě budou na primárním vinutí transformátoru pozorovány krátkodobé proudové výboje dosahující hodnoty (ve špičce) několikanásobně vyšší než jmenovitý primární proud. Výška špiček závisí na zatížení, okamžiku sepnutí (největší hodnota při zapnutí nezatíženého transformátoru, v okamžiku, kdy je okamžitá hodnota síťového napětí nulová), výkonu a konstrukčních parametrech transformátoru. . Jev rázů primárního proudu je zohledněn při výpočtu proudové ochrany transformátoru, výběru spínacího zařízení, napájecích vedení a podobně.
Přítomnost proudu naprázdno vede k tomu, že proudy v primárním a sekundárním vinutí nejsou vůči sobě posunuty o 180 °. Rozdíl mezi skutečným a ideálním úhlem vzájemného posunu se nazývá "úhel chyby" . Navíc poměr proudů modulo nebude . Rozdíl mezi skutečným poměrem proudů a ideálním poměrem se nazývá "chyba velikosti". Chyby v úhlu a velikosti se při výrobě proudových transformátorů (zejména v obvodech pro měření elektřiny) zohledňují formou přidělování tříd přesnosti. U proudových transformátorů určených k ochraně se zavádí hodnota celkové chyby (získá se jako rozdíl mezi vektory primárního a sekundárního proudu) s přihlédnutím k chybám jak ve velikosti, tak v úhlu - pro správnou funkci ochrany by měla být nesmí být větší než 10 % (při maximálním možném zkratu proudu). $\delta$ $\textstyle {\frac {W_{2}}{W_{1}}}$

Přítomnost mezivinutí, mezivrstvy a interturn kapacit

Přítomnost vodičů oddělených dielektrikem vede k parazitním kapacitám mezi vinutími, vrstvami a závity. Modelování tohoto jevu se provádí zaváděním tzv. podélné a příčné nádrže. Příčné zahrnují kapacity mezivrstvy a vinutí. K podélnému - interturn a intercoil. Vysokofrekvenční rušení může pronikat kapacitami z primárního do sekundárního vinutí, což je pro některé aplikace transformátorů nežádoucí (eliminováno mezivinutím uzemněným stíněním). Tyto ekvivalentní kapacity lze považovat za koncentrované pouze v první aproximaci; ve skutečnosti jsou tato množství distribuována . Rozděleny jsou také svodové indukčnosti. V normálním provozu je napětí rovnoměrně rozloženo na vinutí, mění se lineárně v otáčkách a vrstvách (u uzemněných vinutí - od fázové hodnoty k nule). S různými přechodovými procesy spojenými s prudkou změnou napětí na vinutí začínají vlnové procesy v důsledku distribuovaných kapacit. To je zvláště výrazné u bleskových a spínacích přepětí s velmi strmým (řádově několik mikrosekund pro bleskové impulsy a několik desítek mikrosekund pro spínací impulsy) náběžnou hranou, takové rušení má spektrum s vysokofrekvenčními harmonickými velkou amplitudou. V tomto případě je rozložení napětí v počátečním okamžiku podél vinutí extrémně nerovnoměrné a většina poklesů napětí na závitech a vrstvách umístěných blíže k fázovým svorkám, tyto části vinutí jsou nejvíce ohroženy průrazem, což by mělo být zohledněno při návrhu transformátorů (hlavně výkonových transformátorů vysokého napětí). Přítomnost rozložených (podélných a příčných) kapacit a indukčností navíc vede k vytvoření parazitních oscilačních obvodů v transformátoru a při pronikání napěťových impulsů do vinutí transformátoru dochází k vysokofrekvenčnímu tlumenému oscilačnímu procesu (v počátečním období, napětí bude přivedeno na počáteční závity vinutí, pak se rozvod na vinutí obrátí a většina je již přivedena na koncové závity atd.). S tímto efektem je třeba počítat i u některých konstrukcí transformátorů [13] .

Kromě toho reaktivní parametry vinutí, stejně jako frekvenční vlastnosti jádra skutečného transformátoru, určují rozsah jeho pracovních frekvencí, ve kterém transformační poměr , fázový posun a tvar výstupního napětí příliš nezávisí na frekvence (důležité pro oddělovací a přizpůsobovací transformátory v signálových obvodech).

Přítomnost nelineární magnetizační křivky

Většina transformátorů používá feromagnetická jádra ke zvýšení EMF indukovaného v sekundárních vinutích. Feromagnetika mají extrémně nelineární magnetizační charakteristiku se saturací a nejednoznačností (hystereze), která určuje povahu napětí a proudů v transformátoru: při hlubokém nasycení transformátoru se primární proud prudce zvyšuje, jeho tvar se stává nesinusovým: objevují se v něm třetí harmonické složky. Nelineární indukčnost (spojená s přítomností nelineární magnetizační křivky) v kombinaci s externí kapacitní zátěží (kapacita transformátoru a sítě) může vytvořit ferorezonanční režim s nebezpečím poruchy transformátoru ( na to jsou zvláště citlivé napěťové transformátory ) . Hystereze způsobuje dodatečné ztráty v jádře a zbytkovou magnetizaci. Tepelné ztráty v jádře jsou způsobeny účinkem vířivých proudů , k jejichž snížení je nutné vyrábět magnetické obvody skládající se z desek (směšovací) a používat feromagnetika s vysokým měrným odporem (křemíková transformátorová ocel, ferity).

Provozní režimy transformátoru

Režim nečinnosti . Tento režim je charakterizován otevřeným sekundárním obvodem transformátoru, v důsledku čehož v něm neprotéká žádný proud. Primárním vinutím protéká jalový proud, jehož hlavní složkou je jalový magnetizační proud. Pomocí zkušeností naprázdno je možné určit účinnost transformátoru, transformační poměr i ztráty v jádře (tzv. "ztráty v oceli").
režim zatížení . Tento režim je charakterizován provozem transformátoru s připojeným zdrojem v primáru a zátěží v sekundárním obvodu transformátoru. Sekundárním vinutím protéká zatěžovací proud a primárním proudem, což lze vyjádřit jako součet zatěžovacího proudu (vypočteného z poměru počtu závitů vinutí a sekundárního proudu) a no- zátěžový proud. Tento režim je hlavním provozním režimem transformátoru.
Režim zkratu . Tento režim se získá zkratováním sekundárního okruhu. Jedná se o typ zátěžového režimu, ve kterém je odpor sekundárního vinutí jedinou zátěží. Pomocí zkratové zkoušky je možné určit tepelné ztráty vinutí v obvodu transformátoru („ztráty mědi“). Tento jev je zohledněn v ekvivalentním obvodu skutečného transformátoru využívajícího aktivní odpor.
V režimu jednořadého zpětného měniče se primární vinutí transformátoru používá jako induktor pro akumulaci energie | energie v prvním cyklu (dopředný zdvih) přeměny, což odlišuje tento režim od klidového režimu. Při připojení primárního vinutí přes elektronický klíč ke zdroji konstantního napětí se proud primárním vinutím zvyšuje přibližně lineárně a transformátor ukládá energii do magnetického pole. Při tomto cyklu neprotéká sekundárním vinutím žádný proud, protože dioda je zapojena do série se zátěží vinutí. Po dosažení určité hodnoty proudu v primárním vinutí je primární vinutí elektronickým klíčem odpojeno od zdroje napětí, proud přes něj se zastaví a na sekundárním vinutí se objeví EMF impuls samoindukce s opačnou polaritou, dioda se otevře a sekundární vinutí je přiváděno do zátěže, přičemž uvolňuje energii uloženou v jádru transformátoru energie magnetického pole. Dále se popsaný proces periodicky opakuje. Výhody použití transformátoru v tomto obvodu ve srovnání s induktorem: je zde galvanické oddělení primárního a sekundárního obvodu, je možná jednoduchá transformace proudu s různým počtem závitů primárního a sekundárního vinutí a použití různých sekcí vodičů vinutí.

Režim nečinnosti

Když je sekundární proud roven nule (volnoběh), indukční EMF v primárním vinutí téměř úplně kompenzuje napětí zdroje energie, takže proud protékající primárním vinutím se rovná střídavému magnetizačnímu proudu, nedochází k žádné zátěži proudy. U transformátoru s jádrem z magneticky měkkého materiálu (feromagnetický materiál, transformátorová ocel) charakterizuje proud naprázdno velikost ztrát v jádře (pro vířivé proudy a pro hysterezi) a jalový výkon převrácení magnetizace el. magnetický obvod. Ztrátu výkonu lze vypočítat vynásobením činné složky proudu naprázdno napětím přiváděným do transformátoru.

U transformátoru bez feromagnetického jádra nedochází k remagnetizačním ztrátám a proud naprázdno je určen odporem indukčnosti primárního vinutí, který je úměrný frekvenci střídavého proudu a velikosti indukčnosti.

Vektorový diagram napětí a proudů v transformátoru naprázdno se souhláskovým zahrnutím vinutí je znázorněn [14] na obr. 1.8b.

Napětí na sekundárním vinutí je jako první aproximace určeno Faradayovým zákonem .

Tento režim se používá při měření napěťových transformátorů .

Režim zkratu

V režimu zkratu je na primární vinutí transformátoru přivedeno malé střídavé napětí, vývody sekundárního vinutí jsou zkratovány. Vstupní napětí je nastaveno tak, aby se zkratový proud rovnal jmenovitému (vypočtenému) proudu transformátoru. Za takových podmínek hodnota zkratového napětí charakterizuje ztráty ve vinutí transformátoru, ztráty v ohmickém odporu. Zkratové napětí (určené jako % jmenovitého napětí) získané ze zkratové zkoušky je jedním z důležitých parametrů transformátoru. Ztrátu výkonu lze vypočítat vynásobením zkratového napětí zkratovým proudem . ${\displaystyle U_{kz))$ ${\displaystyle I_{kz))$

Tento režim je široce používán v měření proudových transformátorů .

Režim zatížení

Při připojení zátěže k sekundárnímu vinutí vzniká v sekundárním obvodu zatěžovací proud, který v magnetickém obvodu vytváří magnetický tok, směřující opačně k magnetickému toku vytvářenému primárním vinutím. V důsledku toho je v primárním okruhu narušena rovnost indukčního EMF a EMF zdroje energie, což vede ke zvýšení proudu v primárním vinutí, dokud magnetický tok nedosáhne téměř stejné hodnoty.

Schematicky lze transformační proces znázornit takto:

U_{1}\to I_{1}\to I_{1}\cdot N_{1}\to \Phi \varepsilon _{2}\to I_{2}~.

Okamžitý magnetický tok v magnetickém obvodu transformátoru je určen časovým integrálem okamžité hodnoty EMF v primárním vinutí a v případě sinusového napětí je fázově posunut o 90° vzhledem k EMF. EMF indukovaný v sekundárních vinutích je úměrný první derivaci magnetického toku a pro jakoukoli formu proudu se shoduje ve fázi a formě s EMF v primárním vinutí.

Vektorový diagram napětí a proudů v transformátoru se zátěží se souhláskovým zařazením vinutí je znázorněn [14] na obr. 1.6c.

Teorie transformátorů

Rovnice linkového transformátoru

Nechť , - okamžité hodnoty proudu v primárním a sekundárním vinutí, - okamžité napětí na primárním vinutí, - odpor zátěže. Pak: $i_1$ $i_2$ $u_{1}$ $R_{H}$

u_{1}=L_{1}{di_{1} \over dt}+L_{12}{di_{2} \over dt}+i_{1}R_{1}~,

L_{2}{di_{2} \over dt}+L_{12}{di_{1} \over dt}+i_{2}R_{2}=-i_{2}R_{H}~ ,

tady:

L_{1}

, - indukčnost a činný odpor primárního vinutí;

R_{1}

L_{2}

, - totéž pro sekundární vinutí;

R_{2}

L_{{12}}

je vzájemná indukčnost vinutí.

Pokud magnetický tok primárního vinutí zcela pronikne do sekundárního, tedy pokud zde není rozptylové pole, pak . Indukčnost vinutí v prvním přiblížení je úměrná druhé mocnině počtu závitů v nich. ${\displaystyle L_{12}={\sqrt {L_{1}L_{2))))$

Získá se systém lineárních diferenciálních rovnic pro proudy ve vinutí. Tyto diferenciální rovnice je možné převést na obyčejné algebraické pomocí metody komplexních amplitud . Chcete-li to provést, zvažte odezvu systému na sinusový signál ( , kde je frekvence signálu, je imaginární jednotka ). $u_{1}=U_{1}e^{{-j\omega t}}$ $\omega =2\pi f$ $F$ $j$

Poté atd., snížením exponenciálních faktorů, dostaneme: $i_{1}=I_{1}e^{{-j\omega t}}$

{\begin{matrix}U_{1}=-j\omega L_{1}I_{1}-j\omega L_{12}I_{2}+I_{1}R_{1}~,\ \-j\omega L_{2}I_{2}-j\omega L_{12}I_{1}+I_{2}R_{2}=-I_{2}Z_{H}~.\end{matrix }}

Metoda komplexních amplitud umožňuje prozkoumat nejen čistě aktivní, ale i libovolnou zátěž, přičemž stačí nahradit zátěžový odpor její impedancí . Z výsledných lineárních rovnic můžete jednoduše vyjádřit proud zátěží pomocí Ohmova zákona - napětí na zátěži atd. $R_{H}$ $Z_{H}$

Ekvivalentní obvod transformátoru ve tvaru T

Zde je transformační poměr , je „užitečná“ indukčnost primárního vinutí, , jsou svodové indukčnosti primárního a sekundárního vinutí, , jsou aktivní odpory primárního a sekundárního vinutí, respektive je impedance zátěže. $T$ $L_{{12}}$ $L_{{1n}}$ $L_{{2n}}$ $R_{{1n}}$ $R_{{2n}}$ $Z_{n}$

Ztráty v transformátorech

Ztráta jádra

Míra ztrát (a snížení účinnosti ) v transformátoru závisí především na kvalitě, provedení a materiálu "transformátorového železa" ( elektrooceli ). Ztráty železa se skládají především z ohřevu jádra, hystereze a ztrát vířivými proudy . Ztráty v transformátoru, kde je "železo" monolitické, jsou mnohem větší než v transformátoru, kde je tvořeno mnoha sekcemi (protože množství vířivých proudů je v tomto případě sníženo). V praxi se monolitická ocelová jádra nepoužívají. Pro snížení ztrát v magnetickém obvodu transformátoru může být magnetický obvod vyroben ze speciálních jakostí transformátorové oceli s přídavkem křemíku, který zvyšuje specifickou odolnost železa vůči elektrickému proudu, a samotné desky jsou lakovány tak, aby izolovaly od každého z nich. jiný.

Ztráty vinutím

Kromě "ztrátek v železe" dochází v transformátoru ke "ztrátám mědi" v důsledku nenulového aktivního odporu vinutí (který často nelze zanedbat , protože vyžaduje zvětšení průřezu vodiče, který vede ke zvětšení potřebných rozměrů jádra). "Ztráty mědi" vedou k zahřívání vinutí při provozu pod zatížením a narušení poměru mezi počtem závitů a napětím vinutí, což platí pro ideální transformátor:

{\frac {U_{2}}{U_{1}}}={\frac {N_{2}}{N_{1}}}~.

Celkový výkon

Celkový výkon transformátoru je popsán následujícím vzorcem:

P_{gab}={\frac {P_{1}+P_{2}}{2}}={\frac {U_{1}I_{1}+U_{2}I_{2}}{ 2}}~,

$_{jeden}$ - primární vinutí;
$_2$ - sekundární vinutí.

Celkový výkon, jak název napovídá, je určen rozměry jádra a materiálu, jeho magnetickými a frekvenčními vlastnostmi.

Účinnost transformátoru

Účinnost transformátoru se zjistí podle následujícího vzorce:

\eta ={\frac {1}{1+{\frac {P_{0}+P_{L}\cdot n^{2}}{P_{2}\cdot n))))~,

kde:

P_0

- ztráty naprázdno při jmenovitém napětí;

P_{L}

- ztráty zátěže při jmenovitém proudu;

P_2

- činný výkon dodávaný do zátěže;

n

— relativní stupeň zatížení (faktor zatížení). při jmenovitém proudu .

n=1

Konstrukce

Hlavní části konstrukce transformátoru jsou:

magnetické jádro;
vinutí;
rám pro vinutí;
izolace ;
chladící systém;
další prvky (pro montáž, přístup ke svorkám vinutí, ochranu transformátoru atd.).

Při návrhu transformátoru si výrobce vybírá ze tří různých základních konceptů:

Tyč;
Obrněný;
Toroidní.

Žádná z těchto koncepcí neovlivňuje výkon nebo provozuschopnost transformátoru, ale existují významné rozdíly v jejich výrobním procesu. Každý výrobce si vybere koncepci, kterou považuje za nejvýhodnější z hlediska výroby, a snaží se tuto koncepci aplikovat v celém objemu výroby.

Zatímco vinutí tyčového typu obklopuje jádro, jádro pancéřovaného typu uzavírá vinutí. Pokud se podíváte na aktivní složku (tj. jádro s vinutím) tyčového typu, vinutí jsou jasně viditelná, ale skrývají za sebou tyče magnetického systému jádra - viditelné jsou pouze horní a spodní třmeny jádra. . V pancéřovaném provedení jádro naopak ukrývá hlavní část vinutí.

Magnetický systém (magnetické jádro)

Magnetický systém ( magnetický obvod ) transformátoru je vyroben z elektrooceli , permalloy , feritu nebo jiného feromagnetického materiálu určitého geometrického tvaru. Navrženo pro lokalizaci hlavního magnetického pole transformátoru v něm.

Magnetický obvod v závislosti na materiálu a provedení lze sestavit z destiček, lisovat, navinout z tenké pásky, sestavit ze 2, 4 i více „podkov“. Plně sestavený magnetický systém, spolu se všemi uzly a díly, které slouží k upevnění jednotlivých dílů do jediné konstrukce, se nazývá transformátorové jádro .

Část magnetického systému, na které jsou umístěna hlavní vinutí transformátoru, se nazývá tyč .
Část magnetického systému transformátoru, která nenese hlavní vinutí a slouží k uzavření magnetického obvodu, se nazývá jho [1] .

V závislosti na prostorovém uspořádání tyčí existují:

Plochý magnetický systém - magnetický systém, ve kterém jsou podélné osy všech tyčí a třmenů umístěny ve stejné rovině
Prostorový magnetický systém - magnetický systém, ve kterém jsou podélné osy tyčí nebo třmenů nebo tyčí a třmenů umístěny v různých rovinách
Symetrický magnetický systém - magnetický systém, ve kterém všechny tyče mají stejný tvar, design a rozměry a vzájemná poloha jakékoli tyče vzhledem ke všem třmenům je stejná pro všechny tyče
Asymetrický magnetický systém - magnetický systém, ve kterém se jednotlivé tyče mohou lišit od ostatních tyčí tvarem, designem nebo velikostí, nebo se vzájemná poloha jakékoli tyče ve vztahu k jiným tyčím nebo třmenům může lišit od umístění jakékoli jiné tyče

Toroidní páskové magnetické jádro a na něm založený transformátor
Pancéřová deska
Prut páska a toroidní

Magnetický obvod s mezerou

Naprostá většina transformátorů má uzavřený magnetický obvod (magnetické siločáry jsou uzavřeny skrz materiál jádra ve vysoké magnetické permeabilitě ). To umožňuje dosáhnout maximální vzájemné indukčnosti vinutí pro danou velikost a snížit nežádoucí jalové proudy transformátorem.

V některých aplikacích jsou však jalové proudy přes transformátor užitečné a je nutné snížit indukčnost vinutí. Typickou aplikací jsou jednokoncové spínací měniče , ve kterých se transformátor používá jako indukční cívka pro akumulaci energie a střídavě se používají primární a sekundární vinutí. V tomto případě je příliš vysoká indukčnost škodlivá při provozu na vysoké frekvenci.

Použití vzduchové mezery v magnetickém obvodu má následující důsledky:

Magnetická permeabilita mezery je zpravidla řádově nižší než magnetická permeabilita magnetického jádra . V tomto ohledu může i relativně malá mezera na šířku výrazně zvýšit magnetický odpor obvodu, úměrně snížit indukčnost vinutí a podle vzorce pro hustotu magnetické energie zvýšit množství uložené magnetické energie se stejnou hodnotou magnetické indukce . Relativně malá šířka mezery přitom jen omezeně zvyšuje únik magnetického toku mimo magnetický systém. $\mu$ $\textstyle w={\frac {B^{2}}{2\mu _{0}\mu }}$ $B$
Za jinak stejných podmínek má zavedení mezery do magnetického obvodu malý vliv na velikost limitního magnetického toku , při kterém dochází k saturaci magnetického obvodu, protože závisí především na ploše průřezu a materiálu magnetického obvodu. Ze stejného důvodu má mezera malý vliv na charakteristiku transformátoru , která přímo souvisí a charakterizuje maximální přípustnou dobu trvání přenášeného impulsu při amplitudě napěťového impulsu . ${\displaystyle \Phi _{max))$ ${\displaystyle \Phi _{max))$ ${U}\cdot {T}$ ${\displaystyle \Phi _{max))$ $T$ $U$
Podle vzorce se při stejné hodnotě proudu vinutím transformátoru a při stejném počtu závitů ve vinutí , ale s menší hodnotou indukčnosti vinutí zmenšuje magnetický tok vytvářený proudem procházejícím vinutím . Díky tomu je magnetický obvod transformátoru nasycen při vyšších hodnotách proudu vinutím , což je zvláště důležité, pokud má proud konstantní složku . $\displaystyle \Psi =N\Phi =LI$ $já$ $N$ $L$ $\Phi$
Podle vzorce se při stejném množství magnetického toku energie uložená v indukčnosti zvyšuje nepřímo s indukčností . Je to dáno tím, že při stejné hodnotě napětí na vinutí roste proud vinutím rychleji a dosahuje větších hodnot, čímž se zvyšuje i přenášený výkon, který je úměrný . $\textstyle W={\frac {LI^{2}}{2}}={\frac {\Psi ^{2}}{2L}}={\frac {(N\Phi )^{2 }}{2L}}$ $\Phi$ $W$ $L$ $U$ $já$ $U\cdot {I}$
Zvýšený jalový proud přispívá k růstu ohmických ztrát .

Vinutí

Hlavním prvkem vinutí je cívka - elektrický vodič nebo řada paralelně zapojených takových vodičů (lankové jádro), jednou ovinuté kolem části magnetického systému transformátoru, jehož elektrický proud spolu s proudy jiných takové vodiče a další části transformátoru, vytváří magnetické pole transformátoru a ve kterém se působením tohoto magnetického pole indukuje elektromotorická síla.

Vinutí - soubor závitů, které tvoří elektrický obvod, ve kterém se sčítají EMF indukované v závitech. U třífázového transformátoru se vinutím obvykle rozumí soubor vinutí stejného napětí tří fází spojených navzájem.

Průřez vodiče vinutí u výkonových transformátorů má obvykle čtvercový tvar, aby se co nejefektivněji využil dostupný prostor (pro zvýšení faktoru plnění v okně jádra). Se zvětšením plochy průřezu vodiče jej lze rozdělit na dva nebo více paralelních vodivých prvků, aby se snížily ztráty vířivými proudy ve vinutí a usnadnil provoz vinutí. Vodivý prvek čtvercového tvaru se nazývá obytný.

Každé jádro je izolováno buď papírovým vinutím nebo smaltovaným lakem. Dvě jednotlivě izolovaná a paralelně propojená jádra mohou mít někdy společnou papírovou izolaci. Dvě takto izolovaná jádra v běžné papírové izolaci se nazývají kabel.

Zvláštním druhem vodiče vinutí je kontinuálně transponovaný kabel. Tento kabel se skládá z pramenů izolovaných dvěma vrstvami smaltovaného laku, umístěných axiálně k sobě, jak je znázorněno na obrázku. Plynule transponovaný kabel se získá posunutím vnějšího pramene jedné vrstvy do další vrstvy s konstantním stoupáním a aplikací společné vnější izolace [15] .

Papírové vinutí kabelu je vyrobeno z tenkých (několik desítek mikrometrů) papírových proužků širokých několik centimetrů, navinutých kolem jádra. Papír je zabalen do několika vrstev, aby se získala požadovaná celková tloušťka.

Vinutí se dělí podle:

Jmenování
- Hlavní jsou vinutí transformátoru, do kterých je přiváděna energie přeměněného střídavého proudu nebo ze kterých je energie převáděného střídavého proudu odváděna.
- Regulační - s nízkým proudem vinutím a nepříliš širokým regulačním rozsahem mohou být ve vinutí umístěny odbočky pro regulaci poměru transformace napětí.
- Pomocná - vinutí určená např. k napájení pomocné sítě výkonem výrazně menším, než je jmenovitý výkon transformátoru, ke kompenzaci magnetického pole třetí harmonické, k předpětí magnetického systému stejnosměrným proudem atd.
Provedení
- Obyčejné vinutí - závity vinutí jsou umístěny v axiálním směru po celé délce vinutí. Následné otáčky jsou navinuty těsně k sobě, přičemž nezůstává žádný meziprostor.
- Šroubové vinutí - Šroubové vinutí může být variantou vícevrstvého vinutí se vzdálenostmi mezi každým závitem nebo chodem vinutí.
- Diskové vinutí - Diskové vinutí se skládá z řady disků zapojených do série. V každém kotouči jsou cívky navinuty radiálně ve spirálovém vzoru dovnitř a ven na sousední kotouče.
- Fóliové vinutí - fóliové vinutí se vyrábí ze širokého měděného nebo hliníkového plechu o tloušťce od desetin milimetru do několika milimetrů.

Schémata a skupiny pro připojení vinutí třífázových transformátorů

Existují tři hlavní způsoby připojení fázových vinutí na každé straně třífázového transformátoru:

$Y$ -spojení ("hvězda"), kde je každé vinutí připojeno na jednom konci ke společnému bodu, nazývanému neutrální. Existuje "hvězda" se závěrem ze společného bodu (označení nebo ) a bez něj ( ); $Y_{0}$ $Y_{n}$ $Y$
$\Delta$ - zapojení ("trojúhelník"), kde jsou tři fázová vinutí zapojena do série;
$Z$ spojení („cik-cak“). Při tomto způsobu zapojení se každé fázové vinutí skládá ze dvou stejných částí umístěných na různých tyčích magnetického obvodu a zapojených do série, naproti. Výsledná tři fázová vinutí jsou spojena ve společném bodě, podobně jako "hvězda". Obvykle se používá "cik-cak" s větví ze společného bodu ( ). $Z_0$

Primární i sekundární vinutí transformátoru lze připojit kterýmkoli ze tří výše uvedených způsobů, v libovolné kombinaci. Konkrétní způsob a kombinace je dána účelem transformátoru.

$Y$ - zapojení se obvykle používá pro vinutí vysokého napětí. To je způsobeno mnoha důvody:

vinutí třífázového autotransformátoru lze zapojit pouze do "hvězdy";
kdy se místo jednoho výkonného třífázového transformátoru použijí tři jednofázové autotransformátory pro jejich připojení jiným způsobem;
když sekundární vinutí transformátoru napájí vysokonapěťové vedení, přítomnost uzemněného neutrálu snižuje přepětí při úderu blesku. Bez neutrálního uzemnění není možné provozovat diferenciální ochranu vedení z hlediska úniku do země. V tomto případě by primární vinutí všech přijímacích transformátorů na tomto vedení nemělo mít uzemněný neutrál;
konstrukce napěťových regulátorů (odbočných spínačů) je značně zjednodušena. Umístění odboček vinutí z „neutrálního“ konce zajišťuje minimální počet kontaktních skupin. Požadavky na izolaci spínače jsou sníženy, protože pracuje při minimálním napětí vzhledem k zemi;
tato sloučenina je technologicky nejpokročilejší a nejméně náročná na kovy.

Zapojení do trojúhelníku se používá u transformátorů, kde je již jedno vinutí zapojeno do hvězdy, zejména s nulovou svorkou.

Provoz stále rozšířených transformátorů se schématem Y / Y 0 je oprávněný, pokud je zatížení jeho fází stejné (třífázový motor, třífázová elektrická pec, přísně vypočítané pouliční osvětlení atd.). asymetrické (domácí a jiné jednofázové), pak se magnetický tok v jádře dostane do nerovnováhy a nekompenzovaný magnetický tok (tzv. "nulový tok sekvence") se uzavře krytem a nádrží a způsobí jejich zahřátí a vibrovat. Primární vinutí nemůže kompenzovat tento tok, protože jeho konec je připojen k virtuálnímu neutrálu, který není připojen ke generátoru. Výstupní napětí budou zkreslená (dojde k „nevyváženosti fází“). Pro jednofázovou zátěž je takový transformátor v podstatě tlumivka s otevřeným jádrem a jeho impedance je vysoká. Proud jednofázového zkratu bude ve srovnání s vypočteným (u třífázového zkratu) značně podhodnocen, čímž je provoz ochranných zařízení nespolehlivý.

Pokud je primární vinutí zapojeno do trojúhelníku (transformátor se schématem Δ / Y 0 ), pak vinutí každé tyče mají dva přívody jak k zátěži, tak ke generátoru a primární vinutí může magnetovat každou tyč samostatně, aniž by to ovlivnilo další dva a bez porušení magnetické rovnováhy. Jednofázový odpor takového transformátoru se bude blížit vypočtenému, zkreslení napětí je prakticky vyloučeno.

Na druhou stranu u trojúhelníkového vinutí se konstrukce odbočovacího spínače (vysokonapěťové kontakty) komplikuje.

Spojení vinutí s trojúhelníkem umožňuje cirkulaci třetí a více harmonických proudu uvnitř prstence tvořeného třemi sériově zapojenými vinutími. Uzavření proudů třetí harmonické je nutné pro snížení odporu transformátoru vůči nesinusovým zatěžovacím proudům (nelineární zátěž) a udržení jeho napětí sinusového. Třetí harmonická proudu ve všech třech fázích má stejný směr, tyto proudy nemohou cirkulovat ve vinutí spojeném hvězdou s izolovaným neutrálem.

Absence ternárních sinusových proudů v magnetizačním proudu může vést k výraznému zkreslení indukovaného napětí v případech, kdy jádro má 5 tyčí, nebo je vyrobeno v pancéřovaném provedení. Vinutí transformátoru zapojené do trojúhelníku toto rušení odstraní, protože vinutí zapojené do trojúhelníku bude tlumit harmonické proudy. Někdy transformátory zajišťují přítomnost terciárního Δ-zapojeného vinutí, které není určeno pro nabíjení, ale pro zabránění zkreslení napětí a snížení impedance nulové složky. Taková vinutí se nazývají kompenzace. Distribuční transformátory určené k nabíjení, mezi fází a neutrálem na primární straně, jsou obvykle vybaveny trojúhelníkovým vinutím. Proud v trojúhelníkovém vinutí však může být velmi nízký pro dosažení minimálního jmenovitého výkonu a požadovaná velikost vodiče vinutí je pro tovární výrobu extrémně nepohodlná. V takových případech může být vysokonapěťové vinutí zapojeno do hvězdy a sekundární vinutí cik-cak. Proudy nulové složky cirkulující ve dvou odbočkách klikatého vinutí se budou vzájemně vyrovnávat, impedance nulové složky sekundární strany je určena hlavně rozptylovým magnetickým polem mezi dvěma větvemi vinutí a je vyjádřena jako velmi malý počet.

Použitím spojení dvojice vinutí různými způsoby je možné dosáhnout různých stupňů předpětí mezi stranami transformátoru.

Fázový posun mezi EMF primárního a sekundárního vinutí je obvykle vyjádřen skupinou sloučenin . K popisu předpětí mezi primárním a sekundárním nebo primárním a terciárním vinutím se tradičně používá příklad ciferníku hodin. Protože se tento fázový posun může měnit od 0° do 360° a převodový poměr je 30°, je zvolena řada čísel od 1 do 12 pro označení skupiny sloučenin, ve kterých každá jednotka odpovídá úhlu posunu 30°. . Jedna fáze primární ukazuje na 12 a odpovídající fáze druhé strany ukazuje na jiné číslo na číselníku.

Nejčastěji používaná kombinace Yd11 znamená například přítomnost 30º neutrálního posunu mezi napětími na obou stranách

Schémata a skupiny pro připojení vinutí třífázových dvouvinutých transformátorů [16] [17] (nedokončeno, probíhá)

Schéma zapojení vinutí		Vektorové schéma napětí naprázdno Poznámka 1	Symbol _
VN	HH	Vektorové schéma napětí naprázdno Poznámka 1	Symbol _
			U/D-11

Poznámka: V diagramu jsou vektory vinutí „Hvězda“ označeny zeleně , „Trojúhelník“ modře a posunutí vektoru AB červeně .

V železničních transformátorech se také nachází skupina spojení "otevřená delta - neúplná hvězda".

Buck

Nádrž je primárně zásobníkem pro transformátorový olej a také poskytuje fyzickou ochranu aktivní součásti. Slouží také jako nosná konstrukce pro pomocná zařízení a ovládací zařízení.

Před naplněním nádrže aktivní složkou olejem je z ní odveden veškerý vzduch, což může ohrozit dielektrickou pevnost izolace transformátoru (nádrž je proto konstruována tak, aby odolala tlaku atmosféry s minimální deformací).

Jak se jmenovitý výkon transformátoru zvyšuje, vliv vysokých proudů uvnitř a vně transformátoru ovlivňuje konstrukci. Totéž se děje s únikovým magnetickým tokem uvnitř nádrže. Nemagnetické vložky kolem vysokoproudých pouzder snižují riziko přehřátí. Vnitřní obložení nádrže z vysoce vodivých štítů zabraňuje pronikání proudění stěnami nádrže. Na druhé straně materiál s nízkou reluktancí absorbuje tavidlo dříve, než projde stěnami nádrže.

Dalším jevem, který se bere v úvahu při navrhování nádrží, je shoda zvukových frekvencí produkovaných jádrem transformátoru a rezonančních frekvencí částí nádrže, což může zesilovat hluk vyzařovaný do okolí.

Verze

Konstrukce nádrže umožňuje teplotně závislou expanzi oleje. Na základě toho jsou transformátorové nádrže rozděleny podle jejich konstrukce:

Transformátory s hladkou nádrží bez expandéru (toto provedení se používá pro výkony do 10kVA), svorky jsou namontovány na krytu. Teplotní kompenzace expanze oleje se provádí z důvodu neúplného naplnění nádrže a vytvoření vzduchového polštáře v horní části.
Transformátory s expanzní nádobou (až 63 kVA), svorky umístěné na krytu.
Transformátory s expanzní nádobou a radiátory, svorky jsou umístěny na krytu. Ve starých provedeních se radiátory vyráběly ve formě ohýbaných trubek přivařených k nádrži - tzv. „trubkový tank“.
Transformátory s expanzní nádobou, radiátory a vývody na stěnách nádrže na speciální příruby (přírubová montáž). Tento typ transformátoru má v označení písmeno "F" a je určen pro přímou instalaci ve výrobní místnosti ("prodejní verze").
Transformátory s radiátory, bez expandéru, přírubová montáž. Kompenzace tepelné roztažnosti oleje se provádí vytvořením plynového polštáře v horní části inertního plynu - dusíku (aby vzduch neoxidoval olej). Takové transformátory patří také do dílenského typu a mají v označení "З" písmeno - chráněná verze. Nouzové uvolnění tlaku se provádí speciálním ventilem.
Transformátory bez expandéru, bez radiátorů s vlnitou nádrží. Nejmodernější design. Ke kompenzaci teplotních změn v objemu oleje dochází pomocí speciální konstrukce nádrže s vlnitými stěnami z tenké oceli (vlnitá nádrž). Expanze oleje je doprovázena expanzí zvlnění nádrže. Nouzové uvolnění tlaku oleje (například v případě vnitřního poškození) se provádí speciálním ventilem. Takové transformátory mají v označení písmeno "G" - hermetické provedení.

Typy transformátorů

Viz také část: Jiné aplikace transformátorů .

Výkonový transformátor

Střídavý napájecí transformátor - transformátor určený k přeměně elektrické energie v elektrických sítích a v instalacích určených k příjmu a využití elektrické energie. Slovo „výkon“ odráží práci tohoto typu transformátorů s vysokými výkony [18] . Nutnost použití výkonových transformátorů je dána rozdílným provozním napětím elektrických vedení (35-750 kV), městských energetických sítí (obvykle 6,10 kV), napětím dodávaným koncovým spotřebitelům (0,4 kV, jsou i 380/220 V) a napětí potřebné pro provoz elektrických strojů a elektrických spotřebičů (nejrůznější od jednotek voltů až po stovky kilovoltů).

Střídavý napájecí transformátor se používá pro přímou konverzi napětí ve střídavých obvodech. Pojem "výkon" ukazuje rozdíl mezi takovými transformátory od měřicích a speciálních transformátorů.

Autotransformátor

Autotransformátor je varianta transformátoru, ve které jsou primární a sekundární vinutí zapojeny přímo a díky tomu mají nejen elektromagnetické, ale i elektrické zapojení. Vinutí autotransformátoru má několik vodičů (alespoň 3), ke kterým lze připojit různá napětí. Výhodou autotransformátoru je vyšší účinnost, protože se přemění pouze zlomek výkonu - to je důležité zejména tehdy, když se vstupní a výstupní napětí mírně liší.

Nevýhodou je chybějící elektrická izolace (galvanické oddělení) mezi primárním a sekundárním okruhem. Použití autotransformátorů je ekonomicky opodstatněné místo konvenčních transformátorů pro připojení účinně uzemněných sítí s napětím 110 kV a vyšším s transformačními poměry nejvýše 3-4. Významnou výhodou je nižší spotřeba oceli na jádro, mědi na vinutí, nižší hmotnost a rozměry a ve výsledku i nižší cena.

Proudový transformátor

Proudový transformátor je transformátor, jehož primární vinutí je napájeno proudovým zdrojem . Typickou aplikací je snížení proudu primárního vinutí na vhodnou hodnotu používanou v obvodech měření, ochran, řízení a signalizace, navíc proudový transformátor poskytuje galvanické oddělení (na rozdíl od obvodů pro měření bočníkového proudu). Typicky je jmenovitá hodnota proudu sekundárního vinutí běžných transformátorů 1 A nebo 5 A. Primární vinutí proudového transformátoru je zapojeno do série se zátěžovým obvodem, přičemž střídavý proud musí být řízen a měřicími přístroji nebo ovládacími prvky a indikační zařízení, například relé , jsou součástí sekundárního vinutí .

Sekundární vinutí proudového transformátoru musí pracovat v režimu blízkém režimu zkratu. V případě náhodného nebo úmyslného přerušení obvodu sekundárního vinutí se na něm indukuje velmi vysoké napětí, které může způsobit porušení izolace a poškození připojených zařízení.

Když je sekundární vinutí v režimu zkratu, poměr proudů vinutí se blíží (ideálně se rovná) transformačnímu poměru .

Napěťový transformátor

Transformátor napětí - transformátor napájený zdrojem napětí . Typickou aplikací je přeměna vysokého napětí na nízké napětí v obvodech, v měřicích obvodech a obvodech RPA . Použití napěťového transformátoru umožňuje izolovat obvody ochranné logiky a měření od obvodu vysokého napětí.

Pulzní transformátor

Pulsní transformátor je transformátor určený k převodu pulzních signálů s dobou trvání pulzu až desítky mikrosekund s minimálním zkreslením tvaru pulzu [19] . Hlavní použití je při přenosu obdélníkového elektrického impulsu (maximální strmá hrana a cutoff, relativně konstantní amplituda). Slouží k transformaci krátkodobých napěťových obrazových impulsů, které se obvykle periodicky opakují s vysokým pracovním cyklem . Ve většině případů je hlavním požadavkem IT nezkreslený přenos tvaru transformovaných napěťových impulsů; když je na IT vstup přivedeno napětí té či oné formy, na výstupu je žádoucí získat napěťový impuls stejného tvaru, ale možná jiné amplitudy nebo jiné polarity.

Svařovací transformátor

Svařovací transformátor - transformátor určený pro různé druhy svařování.

Svařovací transformátor převádí síťové napětí (220 nebo 380 V) na nízké napětí a proud z nízkého na vysoký až do tisíců ampér.

Svařovací proud je regulován změnou hodnoty buď indukční reaktance nebo sekundárního napětí naprázdno transformátoru, což se provádí dělením počtu závitů primárního nebo sekundárního vinutí. To zajišťuje postupnou regulaci proudu.

Oddělovací transformátor

Izolační transformátor je transformátor, jehož primární vinutí není elektricky spojeno se sekundárními vinutími. Výkonové oddělovací transformátory jsou navrženy pro zlepšení bezpečnosti elektrických sítí s náhodným současným kontaktem se zemí a živými částmi nebo neživými částmi, které mohou být pod napětím v případě poškození izolace [20] . Transformátory oddělující signál zajišťují galvanické oddělení elektrických obvodů.

Odpovídající transformátor

Matching transformátor - transformátor sloužící k přizpůsobení odporu různých částí (kaskád) elektronických obvodů s minimálním zkreslením průběhu. Přizpůsobovací transformátor zároveň zajišťuje vytvoření galvanického oddělení mezi sekcemi obvodu.

Špičkový transformátor

Špičkový transformátor - transformátor, který převádí sinusové napětí na pulzní napětí, přičemž polarita se mění každou půlku cyklu.

Duální sytič

Duální tlumivka (protiindukční filtr) - konstrukčně se jedná o transformátor se dvěma stejnými vinutími. Díky vzájemné indukci cívek je při stejných rozměrech účinnější než klasická tlumivka. Duální tlumivky jsou široce používány jako vstupní filtry napájecího zdroje; v diferenciálních signálových filtrech digitálních linek, stejně jako v audio technice.

Transfluxor

Transfluxor je typ transformátoru používaný k ukládání informací [21] [22] . Hlavním rozdílem od konvenčního transformátoru je velké množství zbytkové magnetizace magnetického obvodu. Jinými slovy, transfluxory mohou fungovat jako paměťové prvky. Transfluxory byly navíc často vybaveny přídavnými vinutími, které zajišťovaly počáteční magnetizaci a nastavovaly jejich provozní režimy. Tato vlastnost umožnila (v kombinaci s dalšími prvky) postavit na transfluxorech obvody řízených generátorů, srovnávacích prvků a umělých neuronů.

Rotační transformátor

Slouží k přenosu signálu k rotujícím předmětům, např. do bubnu bloku magnetické hlavy ve videorekordérech [23] . Skládá se ze dvou polovin magnetického obvodu, každá s vlastním vinutím, z nichž jedna se vůči druhé otáčí s minimální mezerou. Umožňuje realizovat vysoké rychlosti otáčení, při kterých je kontaktní způsob snímání signálu nemožný.

Vzduchové a olejové transformátory

Klasifikace transformátorů se mimo jiné parametry provádí podle pracovního prostředí, ve kterém jsou indukčně vázaná vinutí umístěna.

Vzduchové transformátory mají tendenci pracovat s nižším výkonem než olejové transformátory, protože cirkulace oleje zajišťuje lepší chlazení vinutí. Pulzní a vysokonapěťové transformátory jsou naopak obvykle vyrobeny ze vzduchových, protože u prvního poskytuje nízká dielektrická konstanta vzduchu lepší přenos tvaru pulzu, u druhého pak stárnutí oleje a prudký nárůst omezujícím faktorem se jeví pravděpodobnost elektrického výpadku.

Konstrukčně pro snížení ztrát mají olejové transformátory obvykle uzavřený magnetický obvod, zatímco vzduchové transformátory s nízkým výkonem (například používané v elektronických zařízeních pro elektrické oddělení jednoho obvodu od druhého nebo pro přizpůsobení výkonu) mohou být konstrukčně navrženy jako koaxiální vinutí umístěná na feromagnetickém jádru.

Třífázový transformátor

Jedná se o zařízení pro transformaci elektrické energie v třífázovém obvodu. Konstrukčně se skládá ze tří tyčí magnetického obvodu spojených horním a spodním třmenem. Vinutí vysokého a nízkého napětí každé fáze je umístěno na každé tyči.

Označení na schématech

Ve schématech je transformátor označen tak, jak je znázorněno na obrázku.

V obecném případě je jádro transformátoru schematicky znázorněno čárou, která má stejnou tloušťku jako čáry půlkruhů v jeho vinutích. Pokud je potřeba zdůraznit materiálové nebo konstrukční vlastnosti jádra na diagramu, mohou se jeho označení poněkud lišit. Feritové jádro je tedy označeno tučnou čarou. Jádro s magnetickou mezerou - tenká čára, která má uprostřed mezeru. K označení magnetodielektrického jádra se používá tenká tečkovaná čára. Pokud je použito nemagnetické jádro, například měď, je vedle tenké souvislé čáry označení materiálu jádra napsáno ve formě symbolu chemického prvku: "Cu".

Při označení transformátoru tlustou tečkou v blízkosti výstupu lze uvést začátky cívek (minimálně na dvou cívkách jsou znaménka okamžitého EMF na těchto výstupech stejná). Používá se při označování mezitransformátorů v zesilovacích (převodních) stupních pro zdůraznění syn- nebo protifáze, stejně jako v případě několika (primárních nebo sekundárních) vinutí, pokud je nutné dodržet „polaritu“ jejich zapojení. správná činnost zbytku obvodu nebo samotného transformátoru [24] . Pokud nejsou začátky vinutí výslovně uvedeny, pak se předpokládá, že jsou všechna nasměrována stejným směrem (po konci jednoho vinutí začátek dalšího).

V obvodech třífázových transformátorů jsou "vinutí" umístěna kolmo k "jádru" (ve tvaru W, sekundární vinutí jsou proti odpovídajícím primárním), začátky všech vinutí směřují k "jádru".

Aplikace

Nejčastěji se transformátory používají v elektrických sítích a v napájecích zdrojích pro různá zařízení.

Protože tepelné ztráty drátu jsou úměrné druhé mocnině proudu procházejícího drátem , je výhodné používat velmi vysoká napětí a malé proudy při přenosu elektřiny na velkou vzdálenost. Z bezpečnostních důvodů a pro snížení hmotnosti izolace v každodenním životě je žádoucí používat ne tak vysoká napětí. Proto se pro co nejziskovější přepravu elektřiny v elektrické síti opakovaně používají výkonové transformátory : nejprve ke zvýšení napětí generátorů v elektrárnách před přepravou elektřiny a poté ke snížení napětí elektrického vedení na přijatelnou úroveň spotřebitelů.

Protože v elektrické síti jsou tři fáze, používají se pro převod napětí třífázové transformátory nebo skupina tří jednofázových transformátorů zapojených do hvězdy nebo trojúhelníku. Třífázový transformátor má společné jádro pro všechny tři fáze.

I přes vysokou účinnost transformátoru (u velkých výkonových transformátorů - přes 99 %) uvolňují velmi výkonné síťové transformátory velké množství energie ve formě tepla (např. pro typický elektrárenský blok 1 GW výkon až na transformátoru může být uvolněno několik megawattů). Transformátory elektrické sítě proto používají speciální chladicí systém: transformátor je umístěn v nádrži naplněné transformátorovým olejem nebo speciální nehořlavou kapalinou. Olej cirkuluje konvekcí nebo silou mezi nádrží a výkonným chladičem . Někdy se olej ochladí vodou. "Suché" transformátory se používají při relativně nízkém výkonu.

Aplikace v napájecích zdrojích

K napájení různých součástí elektrických spotřebičů je zapotřebí široká škála napětí. Napájecí zdroje v zařízeních, která potřebují několik napětí různých velikostí, obsahují transformátory s několika sekundárními vinutími nebo obsahují další transformátory v obvodu. Například na televizoru se pomocí transformátorů získá napětí od 5 voltů (pro napájení mikroobvodů a tranzistorů) do několika kilovoltů (pro napájení anody kineskopu přes násobič napětí ).

V minulosti se používaly především transformátory pracující na frekvenci sítě, tedy 50-60 Hz.

V silových obvodech moderní radiotechniky a elektronických zařízení (například v napájecích zdrojích pro osobní počítače ) se široce používají vysokofrekvenční pulzní transformátory. U spínaných zdrojů se střídavé síťové napětí nejprve usměrní a poté pomocí měniče převede na vysokofrekvenční impulsy. Řídicí systém využívající pulzně šířkovou modulaci ( PWM ) umožňuje stabilizovat napětí. Poté jsou vysokofrekvenční impulsy přiváděny do impulsního transformátoru, na jehož výstupu je po usměrnění a filtraci získáno stabilní konstantní napětí.

V minulosti byl síťový transformátor (na 50-60 Hz) jednou z nejtěžších součástí mnoha spotřebičů. Faktem je, že lineární rozměry transformátoru jsou určeny výkonem na ně přenášeným a ukazuje se, že lineární rozměr síťového transformátoru je přibližně úměrný výkonu k výkonu 1/4. Velikost transformátoru lze zmenšit zvýšením frekvence střídavého proudu. Proto jsou moderní spínané zdroje se stejným výkonem mnohem lehčí.

Transformátory 50-60 Hz se i přes své nedostatky nadále používají v silových obvodech, a to v případech, kdy je třeba zajistit minimální úroveň vysokofrekvenčního rušení, například při kvalitní reprodukci zvuku.

Jiné aplikace transformátoru

Oddělovací transformátory ( galvanické oddělení transformátoru ). Nulový vodič elektrické sítě může mít kontakt se „zemí“, takže když se člověk dotkne fázového vodiče (stejně jako případ zařízení se špatnou izolací) a uzemněného předmětu, lidské tělo uzavře elektrický obvod , což představuje riziko úrazu elektrickým proudem. Pokud je zařízení připojeno k síti přes transformátor, je dotyk zařízení jednou rukou zcela bezpečný, protože sekundární obvod transformátoru nemá žádný kontakt se zemí.
Pulzní transformátory (IT). Hlavní použití je při přenosu obdélníkového elektrického impulsu (maximálně strmá hrana a cutoff, relativně konstantní amplituda ). Slouží k transformaci krátkodobých napěťových obrazových impulsů, které se obvykle periodicky opakují s vysokým pracovním cyklem. Ve většině případů je hlavním požadavkem IT nezkreslený přenos tvaru transformovaných napěťových impulsů; když je na IT vstup přivedeno napětí té či oné formy, na výstupu je žádoucí získat napěťový impuls stejného tvaru, ale možná jiné amplitudy nebo jiné polarity.
Měřicí transformátory (proudové transformátory, transformátory napětí ). Používají se k měření velmi velkých nebo velmi malých střídavých napětí a proudů v obvodech Ochrana relé a automatizace .
Měřicí stejnosměrný transformátor. Ve skutečnosti je to magnetický zesilovač , který řídí silný střídavý proud s nízkým výkonem stejnosměrného proudu. Při použití usměrňovače bude výstupní proud konstantní a bude záviset na velikosti vstupního signálu.
Měřicí a výkonové transformátory. Jsou široce používány ve střídavých obvodech malého a středního výkonu (do megawattu), například v dieselových generátorech . Takovým transformátorem je měřicí transformátor proudu s primárním vinutím zapojeným do série se zátěží generátoru. Ze sekundárního vinutí je odstraněno střídavé napětí, které je za usměrňovačem přiváděno do předpětí rotoru. (Pokud je generátor třífázový, je nutné použít i třífázový transformátor). Tak je dosaženo stabilizace výstupního napětí generátoru - čím větší zatížení, tím silnější předpětí a naopak.

Odpovídající transformátory . Ze zákonů přeměny napětí a proudu pro primární a sekundární vinutí je vidět, že ze strany obvodu primárního vinutí vypadá jakýkoli odpor v sekundárním vinutí mnohonásobně větší. Proto se k připojení zátěže s nízkým odporem ke kaskádám elektronických zařízení , které mají vysokou vstupní nebo výstupní impedanci , používají přizpůsobovací transformátory . Například koncový stupeň zesilovače zvukové frekvence může mít vysokou výstupní impedanci , zvláště pokud je namontován na lampách , zatímco reproduktory mají velmi nízkou impedanci. Odpovídající transformátory jsou také extrémně užitečné na vysokofrekvenčních vedeních , kde by rozdíly v impedanci vedení a zátěže vedly k odrazům signálu na koncích vedení, a tím k vysokým ztrátám. $\textstyle \left(I_{1}={\frac {{I_{2}}{W_{2}}}{W_{1}}},U_{1}={\frac {{U_{ 2}}{W_{1}}}{W_{2}}}\right)$ $\textstyle \left({\frac {W_{1}}{W_{2}}}\right)^{2}$
Fázově invertující transformátory. Transformátor přenáší pouze proměnnou složku signálu, proto i když všechna stejnosměrná napětí v obvodu mají stejné znaménko vzhledem ke společnému vodiči, signál na výstupu sekundárního vinutí transformátoru bude obsahovat kladné i záporné znaménko. půlvlny, navíc pokud je střed sekundárního vinutí transformátoru připojen ke společnému vodiči , pak napětí na dvou krajních svorkách tohoto vinutí bude mít opačnou fázi . Před příchodem široce dostupných npn bipolárních tranzistorů byly fázově invertující transformátory používány v push-pull výstupních stupních zesilovačů pro dodávání signálů opačné polarity do bází dvou tranzistorů v kaskádě. Navíc kvůli nedostatku "elektronek s opačným elektronovým nábojem" je v elektronkových zesilovačích s koncovým stupněm push-pull potřeba fázově invertující transformátor.

Využití

Životnost

Životnost transformátoru lze rozdělit do dvou kategorií:

Ekonomická životnost – Ekonomická životnost končí, když kapitalizované náklady na nepřetržitý provoz stávajícího transformátoru převýší kapitalizované náklady na výnosy z provozu tohoto transformátoru. Nebo ekonomická životnost transformátoru (jako aktiva) končí, když se jednotkové náklady na transformaci energie s jeho pomocí stanou vyššími než jednotkové náklady na podobné služby na trhu transformace energie.
Technická životnost

Paralelní práce

Paralelní provoz transformátorů je potřebný z velmi jednoduchého důvodu. Výkonný transformátor má při nízké zátěži velké ztráty naprázdno, proto je místo něj zapojeno několik menších transformátorů, které se v případě potřeby vypínají.

Při paralelním zapojení dvou nebo více transformátorů je vyžadováno následující [25] :

Paralelně mohou pracovat pouze transformátory se stejnou úhlovou chybou mezi primárním a sekundárním napětím.
Póly se stejnou polaritou na straně vysokého a nízkého napětí musí být zapojeny paralelně [26] .
Transformátory by měly mít přibližně stejný poměr napětí.
Napětí impedance zkratu musí být stejné v rozmezí ±10 %.
Výkonový poměr transformátorů by se neměl lišit více než 1:3.
Přepínače počtu závitů by měly být v polohách, které dávají napěťové zesílení co nejblíže.

Jinými slovy to znamená, že by měly být použity co nejpodobnější transformátory. Nejlepší možností jsou identické modely transformátorů. Odchylky od výše uvedených požadavků jsou možné s využitím příslušných znalostí.

Frekvence

Pro stejná primární napětí lze použít transformátor určený pro 50 Hz při 60 Hz, ale ne naopak. V tomto případě je třeba vzít v úvahu, že může být nutné vyměnit připojené elektrické zařízení. Při menší frekvenci než je jmenovitá se indukce v magnetickém obvodu zvyšuje, což může vést k jeho nasycení a v důsledku toho k prudkému nárůstu proudu naprázdno a změně jeho tvaru. Při frekvenci větší než jmenovitá hodnota se zvyšuje velikost parazitních proudů v magnetickém obvodu, zvýšené zahřívání magnetického obvodu a vinutí, což vede k urychlenému stárnutí a destrukci izolace.

Regulace napětí transformátoru

V závislosti na zatížení elektrické sítě se mění její napětí . Pro běžný provoz spotřebitelských elektrických přijímačů je nutné, aby se napětí neodchylovalo od stanovené úrovně více, než jsou přípustné meze, a proto se používají různé způsoby regulace napětí v síti [27] .

Izolace transformátoru

Izolace transformátoru během provozu ztrácí svou pevnost vlivem teploty. Při běžných opravách je nutné kontrolovat stav izolace aktivní části a transformátorového oleje podle norem pro zkoušení elektrických zařízení. Charakteristiky izolace transformátoru se zapisují do pasportu transformátoru [28] .

Odstraňování problémů

Typ poruchy	Způsobit
Přehřát	Přetížení
Přehřát	Nízká hladina oleje
Přehřát	uzavření
Přehřát	Nedostatečné chlazení
Zhroutit se	Přetížení
Zhroutit se	Kontaminace olejem
Zhroutit se	Nízká hladina oleje
Zhroutit se	Otočte stárnutí izolace
útes	Špatná kvalita pájky
útes	Silné elektromechanické deformace při zkratu
Zvýšený hukot	Zeslabení krimpování vrstveného magnetického obvodu
Zvýšený hukot	Přetížení
Zvýšený hukot	Nevyvážená zátěž
Zvýšený hukot	Zkrat ve vinutí
Vzhled vzduchu v plynovém relé (s termosifonovým filtrem)	Termosifonový filtr je ucpaný, vzduch vstupuje do plynového relé přes zástrčku

Přepěťový transformátor

Během používání mohou být transformátory vystaveny napětí, které překračuje jejich provozní parametry. Tyto přepětí se dělí podle délky trvání do dvou skupin:

Krátkodobé přepětí je napětí napájecí frekvence s relativní dobou trvání v rozsahu od méně než 1 sekundy do několika hodin.
Přechodné přepětí - přechodné přepětí v rozsahu od nanosekund do několika milisekund. Doba náběhu se může pohybovat od několika nanosekund do několika milisekund. Přechodové přepětí může být oscilační a neoscilační. Obvykle mají jednosměrné působení.

Transformátor může být také vystaven kombinaci přechodných a přechodných přepětí. Přechodná přepětí mohou bezprostředně následovat přechodná přepětí.

Přepětí jsou rozdělena do dvou hlavních skupin, které charakterizují jejich původ:

Přepětí způsobená atmosférickými vlivy . Nejčastěji dochází k přechodným přepětím v důsledku blesku v blízkosti vysokonapěťových přenosových vedení připojených k transformátoru, ale někdy může bleskový impuls zasáhnout transformátor nebo samotné přenosové vedení. Špičková hodnota napětí závisí na impulzním proudu blesku a je statistickou veličinou. Byly registrovány bleskové impulsní proudy nad 100 kA. Podle měření na vedení vysokého napětí je v 50 % případů špičková hodnota bleskových impulsních proudů v rozmezí 10 až 20 kA. Vzdálenost mezi transformátorem a místem dopadu bleskového impulsu ovlivňuje dobu náběhu impulsu, který zasáhne transformátor, čím kratší vzdálenost k transformátoru, tím kratší doba.
Přepětí generované uvnitř energetického systému . Tato skupina zahrnuje jak krátkodobá, tak i přechodná přepětí vyplývající ze změn podmínek provozu a údržby elektrizační soustavy. Tyto změny mohou být způsobeny narušením spínacího procesu nebo poruchou. Dočasná přepětí jsou způsobena zemními spojeními, odlehčením zátěže nebo jevy nízkofrekvenční rezonance. Přechodná přepětí se objevují, když je systém často odpojen od nebo k němu připojen. Mohou nastat i při vznícení vnější izolace. Při spínání jalové zátěže může přechodné napětí vzrůst až 6-7krát v důsledku četných přerušení přechodového proudu v jističi s dobou náběhu impulsu až několik zlomků mikrosekund.

Schopnost transformátoru odolávat přepětí

Transformátory musí před opuštěním továrny projít určitými testy dielektrické pevnosti . Absolvování těchto testů indikuje pravděpodobnost nepřerušeného provozu transformátoru.

Zkoušky jsou popsány v mezinárodních a národních normách . Testované transformátory potvrzují vysokou provozní spolehlivost.

Další podmínkou pro vysoký stupeň spolehlivosti je zajištění přijatelných mezí přepětí, protože transformátor během provozu může být vystaven závažnějším přepětím ve srovnání s testovacími podmínkami.

Je nutné zdůraznit mimořádnou důležitost plánování a účtování všech typů přepětí, která se mohou v elektrizační soustavě vyskytnout. Pro normální splnění této podmínky je nutné pochopit původ různých typů přepětí. Velikost různých typů přepětí je statistickou proměnnou. Statistickou proměnnou je také schopnost izolace odolávat přepětí.

Viz také

Poznámky

↑ 1 2 GOST 16110-82. Výkonové transformátory. Termíny a definice.
↑ Patent na vynález 809451, SSSR. 03/01/78.
↑ 1 2 3 Kharlamova T. E. Historie vědy a techniky. Energetika . Učebnice Petrohrad: SZTU, 2006. 126 s.
↑ 1 2 Kislitsyn A.L. Transformers: Učebnice pro kurz "Elektromechanika" .- Uljanovsk: UlGTU, 2001. - 76 s ISBN 5-89146-202-8
↑ Francouzský patent č. 115793 na jméno Jablochkoff ze dne 30. listopadu 1876 s názvem „Disposition de courants, destinée à l'éclairage par la lumière électrique“, poznámka pod čarou k němu se objevuje v následujícím vydání: Předmětový rejstřík patentů pro Vynálezy (Brevets D'Invention) Udělováno ve Francii v letech 1791 až 1876 včetně . - Washington, 1883. - S. 248.
↑ Ph.D. Savintsev Yu. M. Výkonové transformátory: hlavní milníky vývoje // 25.01.2010
↑ D. t. n., prof. Popov G. V. Výkonový transformátor: fáze vývoje na transform.ru /2.08.2008/
↑ 1 2 Historie transformátoru Archivovaná kopie z 2. ledna 2009 na Wayback Machine // energoportal.ru / dostupné dne 08.02.2008 / (nepřístupný odkaz od 22.05.2013 [3451 dní] - historie , kopie )
↑ Navíječky. Principy a aplikace výkonových transformátorů . - S. 20-21.
↑ Tolmachev - přednáška 8
↑ Absolutní počet závitů vinutí transformátoru nelze volit libovolně, pouze na základě požadovaného transformačního poměru. Záleží na důležitém konstrukčním parametru - počtu závitů na 1 volt (nebo recipročním - efektivním EMF jednoho závitu ), který zase závisí na průřezu jádra a v konečném důsledku na celkovém výkonu transformátor . (Podrobnosti viz Sekundární napájecí zdroj#Rozměry transformátoru ). Kromě toho je počet závitů skutečného transformátoru korigován tak, aby byly zohledněny energetické ztráty v jádře a vinutí.
↑ Flanagan, William M. Handbook of Transformer Design and Applications . - McGraw-Hill Education , 1993. - P. Chap. 1, str. 1-2. — ISBN 0070212910 .
↑ Kitaev V.E. Transformers. Vyšší škola, M: 1974.
↑ 1 2 http://model.exponenta.ru/electro/0070.htm Archivní kopie ze dne 30. března 2009 na Wayback Machine Dubovitsky G.P. Transformers
↑ ABB Transformer Handbook // ABB.com
↑ GOST 11677-85. VÝKONOVÉ TRANSFORMÁTORY: Všeobecné specifikace
↑ Katsman M. M. Elektrické stroje a transformátory. Učebnice pro technické školy pro elektrotechnické a energetické obory. M., "Vyšší škola", 1971, 416 s.
↑ Transformátor používaný v napájecích zdrojích i minimálního výkonu (několik wattů) se však také nazývá výkon.
↑ Benzar Dictionary
↑ GOST 30030-93 Oddělovací transformátory a bezpečnostní oddělovací transformátory. Specifikace (IEC 742-83)
↑ Asociativní úložné zařízení – článek z Velké sovětské encyklopedie (3. vydání)
↑ Nezaměňovat s „transfluktorem“, který funguje jako filtr.
↑ Rozhlasový časopis, č. 2, 1989, s.40.
↑ Například pro součet napětí několika sekundárních vinutí by měla být zapojena do série tak, aby konec jednoho vinutí byl spojen se začátkem druhého. (Naopak, když připojíte konec jednoho vinutí ke konci druhého, tak u krajních závěrů bude rozdíl v jejich napětí, což je také někdy nutné). A sečteme-li proud několika vinutí (stejný v počtu závitů a tloušťce drátu!), musíte je zapojit paralelně přesně takto: všechny začátky spojte v jednom bodě a všechny konce v druhém.
↑ IEC 60076-8. Výkonové transformátory - Aplikační příručka, položka 6, strany 81-91.
↑ To znamená, že všechny začátky musí být připojeny v jednom bodě a v jiném bodě všechny konce primárních vinutí, stejně jako sekundární.
↑ Rožkova L. D., Kozulin V. S. Elektrická zařízení stanic a měníren: Učebnice pro technické školy. - 3. vyd., revidováno. a doplňkové — M.: Energoatomizdat, 1987. — 648 s.: ill. BBK 31 277,1 R63
↑ Fedorov A. A., Popov Yu. P. Provoz elektrických zařízení průmyslových podniků. - M .: Energoatomizdat, 1986. - Náklad 35 000 výtisků. - S. 229

Literatura

Sapozhnikov A. V. Návrh transformátorů. M.: Gosenergoizdat . 1959.
Piotrovsky L. M. Electric machines, L., " Energy ", 1972.
Woldek A. I. Electrical machines, L., "Energy", 1974
Tichomirov P.M. Výpočet transformátorů. Učebnice pro vysoké školy. M.: Energie, 1976. - 544 s.
Elektromagnetické výpočty transformátorů a reaktorů. - M .: Energetika, 1981-392 s.
Elektrické stroje: Transformátory: Učebnice pro elektromechanické obory vysokých škol / B. N. Sergeenkov, V. M. Kiselev, N. A. Akimova; Ed. I. P. Kopylová . - M .: Vyšší. škola, 1989—352 s. ISBN 5-06-000450-3
Výkonové transformátory. Referenční kniha / Ed. S. D. Lizunová, A. K. Lokhanina . M .: Energoizdat 2004. - 616 s ISBN 5-98073-004-4
Atabekov G. I. Základy teorie řetězců, Lan, Petrohrad, - M., - Krasnodar, 2006.
Kotenev SV, Evseev AN Výpočet a optimalizace toroidních transformátorů. - M . : Horká linka - Telecom, 2011. - 287 s. - 1000 výtisků. - ISBN 978-5-9912-0186-5 .
Evseev A. N. Výpočet a optimalizace toroidních transformátorů a tlumivek. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M . : Horká linka - Telecom, 2017. - 368 s. - 500 výtisků. - ISBN 978-5-9912-0618-1 .
V. G. Gerasimov, E. V. Kuzněcov, O. V. Nikolaeva. Elektrotechnika a elektronika. Rezervovat. 1. Elektrické a magnetické obvody. - M. : Energoatomizdat, 1996. - 288 s. — ISBN 5-283-05005-X .

Předpisy

GOST 7746-2001. Proudové transformátory. Obecné specifikace . Federální agentura pro technickou regulaci a metrologii (1. ledna 2003). Datum přístupu: 25. února 2009. Archivováno z originálu 23. srpna 2011. (neurčitý)
GOST 18685-73. Transformátory proudu a napětí. Termíny a definice . Federální agentura pro technickou regulaci a metrologii (1. července 1974). Datum přístupu: 25. února 2009. Archivováno z originálu 23. srpna 2011. (neurčitý)
GOST 1983-2001. Napěťové transformátory. Obecné specifikace . Federální agentura pro technickou regulaci a metrologii (1. ledna 2003). Datum přístupu: 25. února 2009. Archivováno z originálu 23. srpna 2011. (neurčitý)
GOST 8.216-88. Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Napěťové transformátory. Způsob ověření . Federální agentura pro technickou regulaci a metrologii (1. ledna 1989). Datum přístupu: 25. února 2009. Archivováno z originálu 23. srpna 2011. (neurčitý)
GOST 8.217-2003. Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Proudové transformátory. ověřovací metoda. . Federální agentura pro technickou regulaci a metrologii (1. dubna 2004). Datum přístupu: 25. února 2009. Archivováno z originálu 23. srpna 2011. (neurčitý)

Odkazy

Elektrický transformátor // Topsel - Uzhenye. - M . : Sovětská encyklopedie, 1956. - S. 151-155. - ( Velká sovětská encyklopedie : [v 51 svazcích] / šéfredaktor B. A. Vvedensky ; 1949-1958, v. 43).
Základní definice a princip činnosti transformátoru
Klasifikace transformátorů // radiolamp.ru
Dubovitsky G.P. Transformers
Transformátory. Adresář.
Rozluštění symbolického alfanumerického označení transformátorů a autotransformátorů

Slovníky a encyklopedie

V bibliografických katalozích
BNF : 11933696q GND : 4130713-6 J9U : 987007538472905171 LCCN : sh85042014 NDL : 00563086 NKC : ph126713

Typy transformátorů
Výkonový transformátor Autotransformátor Transreaktor Transformátor napětí transformátor napětí pulzní transformátor Oddělovací transformátor špičkový transformátor

Elektronické komponenty
Pasivní	Rezistor Variabilní odpor Trimrový odpor Varistor fotorezistor Kondenzátor variabilní kondenzátor Trimrový kondenzátor Varikond Induktor Transformátor Quartzový rezonátor Pojistka Resetovatelná pojistka memristor vyměňovat
Aktivní pevný stav	Dioda Světelná dioda Fotodioda laserová dioda Schottkyho dioda Zenerova dioda Stabistor Varicap Magnetodioda Diodový můstek Gunnova dioda tunelová dioda Lavinová dioda Lavinová dioda Tranzistor bipolární tranzistor Tranzistor s efektem pole CMOS tranzistor unijunkční tranzistor Fototranzistor Kompozitní tranzistor balistický tranzistor Integrovaný obvod Digitální integrovaný obvod Analogový integrovaný obvod Analogově-digitální integrovaný obvod hybridní integrovaný obvod Tyristor triak Dinistor fototyristor Optočlen ( odporový optočlen ) Hallův senzor
Aktivní vakuum a výboj plynu	Vakuové lampy Elektrovakuová dioda ( Kenotron ) Trioda tetroda paprsková tetroda Pentoda hexaod Heptod ( Pentagrid ) oktod Nonod mechatron Výbojky Zenerova dioda Thyratron Ignitron Krytron Trigatron Decathron Magnetron Klystron Amplitron ( Platinotron ) Cestující vlnová lampa Lampa se zpětnou vlnou Katodová trubice
Zobrazovací zařízení	Katodová trubice LCD displej Světelná dioda Indikátor vybití Vakuový fluorescenční indikátor Blinker výsledková tabulka Sedmisegmentový indikátor Maticový indikátor Kineskop
Akustický	Mikrofon mluvčí Tenzometr Piezokeramický zářič Bzučák telefonní kapsle
Termoelektrický	Termistor Termočlánek Peltierův prvek