Как работает трансформатор напряжения

Если используется электроэнергия, ее необходимо постоянно преобразовывать. Чтобы свести потери во время перемещения к минимуму, напряжение приходится повышать до сотен киловольт. Максимальное значение здесь равняется 1150 кВ. Там, где электричество используется, напряжение падает до 380 (220) вольт. Для компонентов электрических приборов тоже часто требуются напряжения ниже привычного значения.

Трансформация переменного напряжения до нужных значений зависит от силовых ТН (трансформаторов напряжения). Это специальные приборы, куда на контакты первичных обмоток электричество подается под исходным напряжением, а со вторичных снимается уже под необходимым. Для потребителей и для линий электропередач напряжение изменяется при помощи силовых трехфазных трансформаторов подстанций или масляных трансформаторов, которые могут выдерживать высокие номинальные мощности. Для питания электроприборов используются понижающие однофазные трансформаторы.

Сейчас набирают распространение импульсные блоки питания с более высокими частотами переменного тока. Они используются в любых электрических приборах. Там не используются силовые трансформаторы номинальной частоты пятьдесят герц, так что такие блоки питания меньше весят и занимают места. Но даже в них используются импульсные трансформаторы, для которых нужны частоты в десятки кГц.

Как устроен и работает трансформатор напряжения

Действие любых трансформаторов основано на электромагнитной индукции, и силовые модели здесь не исключение. Электромагнитная индукция представляет собой физическое явление, от которого зависит появление электрического поля в проводниках, когда меняется внешнее магнитное поле.

Чтобы разобраться в том, как работает трансформатор, необходимо рассмотреть его упрощенную схему. Это обычно две обмотки (первичная и вторичная) из медного изолированного провода. Они объединены одним замкнутым магнитопроводом. Как бы ни располагались обмотки, то есть, на общей катушке или двумя отдельными катушками на разных сердечниках общего магнитопровода, их суть остается неизменной: магнитный поток идет через центральные оси обеих катушек. При этом тело магнитопровода может быть как навито из стальной ленты, так и составлено из пластин электротехнической стали. Во втором случае уменьшаются вихревые токи. При производстве импульсных трансформаторов магнитопроводы делаются ферритовыми.

Рассмотрим трансформацию переменного тока в ТН. Когда переменное напряжение подается в трансформатор, вокруг витков первичной катушки появляется электромагнитное поле. Переменные магнитные поля появляются при участии сердечника магнитопровода. Переменное магнитное поле, когда оно проходит через обмотки вторичной катушки, наводит там ЭДС индукции. Та, если подключена нагрузка, создает ток во вторичных цепях.

Во сколько раз выходное напряжение отличается от входного, определяется коэффициентом трансформации. На него влияет соотношение витков обеих обмоток. При этом у понижающего трансформатора витков первичной обмотки больше, чем вторичной. Ну а у повышающего - наоборот, больше вторичной обмотки.

Если же число витков одинаково, то есть, коэффициент трансформации равняется единице, то равны будут и напряжения. Именно в этом заключается конструкция разделительных трансформаторов. Они используются для того, чтобы обеспечивать гальваническую развязку сетей. Хотя мы объяснили работу силового трансформатора на примере однофазного, примерно так же можно описать и действие трехфазных моделей.