Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа
В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений. Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии. Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.
Содержание
В зависимости от нагрузки электрической сети меняется её напряжение. Для нормальной работы электроприёмников потребителей необходимо, чтобы напряжение не отклонялось от заданного уровня больше допустимых пределов, в связи с чем применяются различные способы регулирования напряжения в сети. Одним из способов является изменение соотношения числа обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так как 
В зависимости от того, происходит это во время работы трансформатора или после его отключения от сети, различают «переключение без возбуждения» (ПБВ) и «регулирование под нагрузкой» (РПН). И в том и в другом случае обмотки трансформатора выполняются с ответвлениями, переключаясь между которыми, можно изменить коэффициент трансформации трансформатора.
Принцип работы сварочного трансформатора
Аппарат, состоящий из вышеописанных элементов, работает по следующему принципу:
- Напряжение из сети подается на первичную обмотку, в которой образуется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике устройства.
- После этого напряжение передается на вторичную катушку.
- Магнитопровод, созданный из ферромагнитных материалов, размещая на себе обе обмотки, создает магнитное поле. Индуцирующий магнитный поток образовывает в обмотках переменные электродвижущие силы (ЭДС).
- Разница в количестве витков катушек позволяет изменять ток с необходимыми для сварки значениями V и А. По этим показателя происходит расчет сварочного трансформатора.
Читайте так же:Прибор для регулировки развал схождения своими руками
Существует прямая взаимосвязь между количеством витков вторичной обмотки и получаемым напряжением. При необходимости повысить исходящий ток, вторичную катушку наматывают в большем количестве. Трансформатор для сварки относится к понижающему типу, поэтому число витков вторичной обмотки у него значительно меньше, чем на первичной.
Устройство и принцип действия сварочного трансформатора призвано и регулировать силу исходящего тока, путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками. Именно для этого и предусмотрена движущаяся часть конструкции. На некоторых видео хорошо заметно, что вращение рукоятки и сведение катушек друг к другу приводит к увеличению сварочного тока. Обратное вращение и разведение обмоток способствует понижению силы тока. Это происходит за счет изменения магнитного сопротивления, вследствие чего и возможна быстрая регулировка напряжения, позволяющая подбирать сварочный ток в зависимости от толщины стали и положения шва.
Резонансные схемы в феррорезонансных трансформаторах
Обычно насыщение сердечника трансформатора приводит к искажению синусоиды, и феррорезонансный трансформатор не исключение. Для борьбы с этим побочным эффектом феррорезонансные трансформаторы имеют вспомогательную вторичную обмотку, соединенную параллельно с одним или несколькими конденсаторами, образующими резонансный контур, настроенный на частоту источника питания.
Эта «колебательная цепь» служит фильтром для подавления гармоник, создаваемых насыщением сердечника, и обеспечивает дополнительное преимущество, сохраняя энергию в виде пульсаций переменного тока, которые доступны для поддержания выходного напряжения обмотки в течение коротких периодов потери входного напряжения (хотя речь идёт о миллисекундах, но это лучше, чем ничего).
Помимо блокировки гармоник, создаваемых насыщенным сердечником, этот резонансный контур также «отфильтровывает» гармонические частоты, генерируемые нелинейными (переключаемыми) нагрузками во вторичной обмотке, и любые гармоники, присутствующие в напряжении источника. Это обеспечивает «чистую» мощность для нагрузки.
Феррорезонансные трансформаторы предлагают несколько функций, полезных при согласовании мощности переменного тока: постоянное выходное напряжение при значительных колебаниях входного напряжения, фильтрация гармоник между источником питания и нагрузкой, а также способность «преодолевать» кратковременные потери мощности за счёт сохранения запаса энергии в резонансном резервуарном контуре.
Читайте так же:Как регулировать сцепление на лифан бриз
Эти трансформаторы также очень устойчивы к чрезмерным нагрузкам и кратковременным скачкам напряжения. Фактически, у них такой запас прочности, что некоторые из них можно кратковременно подключать параллельно к несинхронизированным источникам питания переменного тока, что позволяет переключать нагрузку с одного источника питания на другой в режиме «перед отключением» без прерывания подачи питания на вторичную секцию!
Основные недостатки феррорезонансных трансформаторов
К сожалению, эти устройства имеют значительные недостатки: они тратят много энергии (из-за гистерезисных потерь в насыщенном сердечнике), выделяя значительное количество тепла в процессе, и не переносят изменения частоты, что означает, что они не очень хорошо работают, когда приводятся в действие небольшими генераторами с приводом от двигателя, имеющими слабую регулировку скорости.
Напряжения, возникающие в резонансной цепи «обмотка/конденсатор», зачастую очень высоки, что требует дорогих конденсаторов, а обслуживающий техник столкнётся с очень опасными рабочими напряжениями. Но в каких-то случаях преимущества феррорезонансного трансформатора перекрывают его недостатки.
Полупроводниковые схемы «кондиционируют» мощность переменного тока, что делает их альтернативой феррорезонансным устройствам. Но когда речь о простоте, трансформаторы вне конкуренции.