Трансформатор – устройство, способное изменить рабочие величины тока. Однако действовать оно способно только в некоторых пределах. Этот диапазон и описывается коэффициентом трансформации.
Содержание
- Понятие коэффициента трансформации
- Как определить параметр
- Виды трансформаторов и коэффициенты
- Трансформатор тока
- Трансформатор напряжения
- Трансформатор сопротивления
- Автотрансформатор
Понятие коэффициента трансформации
Хотя трансформатор и называют преобразователем, на деле он не превращает характеристику в другую. Установка меняет значение какого-либо параметра цепи в сторону возрастания или уменьшения. Такое преобразование влияет и на остальные показатели тока, но по сравнению с «главным» они остаются вторичными.
В быту такие приборы встречаются очень часто. Например, чтобы зарядить телефонный аккумулятор, необходим источник питания в 6В. Однако в розетке напряжение достигает 220 единиц. Чтобы не сжечь телефон, нужно каким-то образом понизить напряжение в 36,7 раз. Это и делает «зарядка» – преобразователь, снижающий напряжение.
Коэффициент трансформации трансформатора – величина, описывающая масштабирующую или преобразовательскую силу устройства по отношению к какому-то параметру электроконтура: напряжению, силе тока, сопротивлению. В приведенном примере коэффициент трансформации «зарядки» равен 36,7.
Как определить параметр
Чтобы вычислить коэффициент преобразования, нужно представлять, как работает трансформатор. Центром устройства выступает сердечник из специального сплава и 2 катушки. Катушка – это обмотка из электроизоляционного провода. Различают первичную и вторичную катушку. Первичная подключается к источнику питания, а вторичная – к нагрузке, причем потребителей может быть несколько. Обе обмотки установлены на сердечник.
Полный оборот провода называется витком. Число витков в разных устройствах отличается. Их количество рассчитывается относительно напряжения. Например, если к трансформатору подключают несколько потребителей, число вторичных обмоток должно соответствовать числу нагрузок.
Зная число витков на первичной и вторичной обмотке, можно определить коэффициент трансформации. Формулы таковы:
- k=N1/N2, где k – коэффициент, получаемый при делении числа витков первичной обмотки на число витков вторичной;
- другой вариант расчета – k=U1/U2, где коэффициент вычисляют, разделив ЭДС первичной обмотки на ЭДС вторичной катушки.
ВалераГолос строительного гуру Формула трансформатора абсолютно верна только для холостого режима. На деле ток, когда протекает в обмотках, создает сопротивление падению напряжения. Эту величину следует вычитать из ЭДС ненагруженного трансформатора. В итоге оказывается, чем выше нагрузка, тем ниже коэффициент преобразования.
Виды трансформаторов и коэффициенты
Коэффициент – величина постоянная, так как зависит не от характера передаваемого тока, а от конструкции установки. Однако для разных параметров величину рассчитывают по разным формулам.
Различают 3 категории оборудования:
- преобразователь напряжения;
- трансформатор тока;
- преобразователь сопротивления.
Перед вычислением напряжения на катушках измеряют напряжение на холостом ходу — без подключения нагрузки. Показатели обычно указываются в паспорте трансформатора или в таблицах справочника.
Трансформатор тока
Преобразователь номинального тока включается в цепь последовательно с нагрузкой. Это означает, что ток в первичной обмотке будет равен току нагрузки. На вторичной катушке появляется напряжение, пропорциональное коэффициенту масштабирования. Здесь показатель рассчитывается с учетом тока холостого хода – он вызван намагничиванием.
Трансформаторы тока применяют при измерениях токов большой силы, которые оценивать напрямую опасно. Различают их по следующим параметрам:
- по функциям – измерительные, защитные, промежуточные;
- по конструкции – одно- и многовитковые;
- по методу монтажа – переносные, накладные, встроенные;
- по виду изоляции – сухие, газонаполненные, с компаундной заливкой;
- по напряжению – от 0,66 до 1150 кВ;
- по нормальному первичному и вторичному току;
- по допустимой величине нагрузки – от 1 до 120 Вт.
Показатель преобразования тока в характеристиках обычно не указывается. Но его легко рассчитать, зная показатели тока на первичной и вторичной катушках.
Трансформатор тока нельзя включать без нагрузки.
Трансформатор напряжения
В быту это самый известный вариант. Подсоединяется параллельно нагрузке. В простейшем случае коэффициент преобразования здесь равен результату деления числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. Соответственно, у понижающего варианта число витков на первой обмотке будет больше. Такой вариант называют силовым. У повышающего, наоборот, число оборотов на первичной обмотке будет больше, чем на вторичной.
Любой преобразователь напряжения обратим. Если подавать на вторичную обмотку переменное напряжение, его получают и на выходе первичной с тем же коэффициентом трансформации.
Трансформатор сопротивления
Преобразователь часто называют согласующим. Он компенсирует разницу в сопротивлении между источником и нагрузкой для точной передачи сигнала. Используется в каскадных электронных схемах. В таких цепях показатели напряжении и тока менее важны, а важным выступает согласование работы каскадов с разным сопротивлением.
Коэффициент рассчитывается по близкой формуле, то есть по числу витков на катушках, но корреляция здесь квадратичная – k=√Ri/Rn, где:
- K – коэффициент трансформации;
- Ri – сопротивление источника;
- Rn – сопротивление подключенного прибора.
Такие преобразователи востребованы, например, в звуковых усилителях, где нагрузочное сопротивление собственно усилителя выше, чем у низкоомных динамиков. Другой вариант –высокочастотные устройства. Сварочные аппараты по большей части являются трансформаторами сопротивления, а не напряжения.
Автотрансформатор
Автотрансформатор – определение преобразователя напряжения. У него есть только одна обмотка, но зато как минимум 3 вывода. К одной паре выводов подсоединяют входное напряжение, а выходное снимают со свободного. Прибор так же может быть понижающим или повышающим.
