25.09 Трансформаторы

ETD03Трансформатором называют устройство, содержащее от одной и более обмоток, связанных между собой магнитной связью через магнитопровод. Трансформатор может работать только с переменным напряжением. Так как в основе принципа его действия лежит закон Фарадея, который гласит, что переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле и наоборот.

Трансформаторы применяют везде, где необходимо изменить напряжение или получить несколько напряжений из одного входного. Трансформаторы в том или ином виде имеются во всех электронных устройствах и во многих электрических машинах. Однако самое широкое распространение получили трансформаторы в системах передачи энергии на большие расстояния. Дело здесь в прямой зависимости тепловых потерь на сопротивлении линий электропередач и силой тока. Чем выше сила тока, протекающего через проводники ЛЭП, тем выше их нагрев и тепловые потери при транспортировке. Это означает, что для снижения силы тока в магистральной линии необходимо повысить напряжение, так как напряжение и мощность взаимосвязаны с силой тока в соответствии с законом Ома.

Повышение напряжения до нескольких сотен киловольт происходит на электростанциях при помощи специальных силовых трансформаторов. Далее электроэнергия поступает в ЛЭП, где по ходу её в требуемых местах устанавливают понижающие трансформаторы, которые обеспечивают питание местных линий передач. В них напряжение бывает до ста киловольт. А непосредственно потребителям раздается сетевое трехфазное напряжение с амплитудой 400 вольт, которое получают тоже при помощи трансформаторов подстанций, расположенных в каждом поселке или микрорайоне.

Кроме мощных силовых трансформаторов существуют и другие виды трансформаторов. Самым простым из них является так называемый автотрансформатор. У него есть одна обмотка, от которой сделаны выводы от определенных точек на разном удалении от начала обмотки. Этот вид трансформатора позволяет достаточно просто получить ряд близких по значению напряжений.

Трансформаторы тока и напряжения используют для измерения и контроля над цепями с высокими напряжениями. Трансформаторы тока применяют в качестве датчиков при установке приборов учета в сетях с высокими значениями тока.

07Импульсные и согласующие трансформаторы применяют в электронных устройствах для точной передачи формы импульсов напряжения с гальванической развязкой между каскадами преобразования и усиления. Такие трансформаторы применяют и в импульсных блоках питания, которые практически полностью вытеснили традиционные низкочастотные трансформаторные преобразующие устройства.

Высоковольтные трансформаторы применяют в автомобилях и электронных устройствах для увеличения напряжения. В этих трансформаторах первичная обмотка меньше вторичной и они имеют коэффициент трансформации значительно больше единицы.

Очень широкое применение нашли трансформаторы в сварочном деле и при организации освещения галогеновыми лампами напряжением 12 вольт. Сварочные аппараты позволяют получать регулируемые токи больших величин при относительно невысоком сварочном напряжении. В современном исполнении качественные, портативные и надежные сварочные аппараты – это не что иное, как импульсные источники тока, называемые инверторами, которые пришли на смену громоздким аппаратам с индуктивной регулировкой сварочного тока.

Несмотря на значительное продвижение вперед в области импульсного преобразования и появления сверхмощных полупроводниковых вентилей, которые кардинально изменили способы получения различных по амплитуде напряжений, трансформаторы долго останутся базовыми элементами энергетики.