Трансформаторы незаменимы в электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Их востребованность обусловлена многофункциональностью, простотой устройства, высоким качеством работы (КПД — 90%), а также долговечной эксплуатацией.
Трансформаторы напряжения (сокр. ТН)— это одна из разновидностей трансформаторов, задача которых не преобразовывать, а гальваническая развязка.
От источника электроэнергии или станции ток с высоким напряжением не может использоваться потребителями. Чтобы понизить его на входе устанавливаются понижающие трансформаторы. Они дают возможность работать на расчетном напряжении для бытовой техники, электроприборов и электроники. Их использование позволяет осуществлять работу типовых измерительных приборов. Трансформатор изолирует их от высокого сетевого напряжения, что крайне необходимо для их безопасного обслуживания и эксплуатации.
По назначению они разделяются на два основных вида – повышающие и понижающие. Преобразование напряжения в домашних условиях крайне необходимо. Бытовые приборы, питающиеся от сети 380 или 220 вольт, нуждаются в напряжении в несколько раз меньше. Во избежание выхода из строя бытового оборудования нужны понижающие трансформаторы. При необходимости используют повышающие аналоги.
По сути – трансформатор напряжения – это статический электромагнитный прибор, который преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. По конструктивным решениям и по принципу действия он сходен с силовым аналогом.
ТН состоят из 2-х главных элементов:
- Стальной магнитопровод;
- Обособленные друг от друга, изолированные обмотки (первичная и вторичная). На первичную подается ток, а со вторичной он идет к объекту потребления.
В основе работы ТН лежит его конструкция и явление электромагнитной индукции, возникающей между элементами:
- Трансформатор подсоединяется к сети. На его первичную обмотку поступает ток.
- Ток переменного характера проходит по магнитопроводу, вызывает магнитный поток, который в свою очередь проходит через обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.
- К вторичной обмотке поступает ток, возникший под действием ЭДС.
Величина ЭДС тесно связана с числом витков в каждой обмотке. Меняя число витков можно увеличить или уменьшить напряжение, идущее на потребителя с вторичной обмотки.
Все трансформаторы напряжения делятся на виды по определенным группам:
- Число фаз: однофазные и трехфазные;
- Количество обмоток: две или три;
- Класс точности: диапазон допустимых параметров погрешности;
- Тип охлаждения: масляные и сухие (воздушное охлаждение);
- Способ размещения: внутренние или внешние.
ТН делятся также на группы согласно сферам применения и особенностям эксплуатации:
- Заземляемый. Этот вариант представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Один из его концов должен быть заземлен – это нейтраль обмотки. В маркировках этих моделей присутствует буква «З», например, ЗНОЛ, ЗНОМ.
- Наземляемый. Он не нуждается в заземлении. Обязательно изолируются все уровни, зажимы. В зависимости от уровня напряжения, трансформатор может монтироваться на определенной высоте.
- Каскадный. Его основная часть первичная обмотка, состоящая из нескольких секций. Они расположены на разном расстоянии от земли в виде каскада. Все части трансформатора соединены между собой дополнительными обмотками. Особенностью каскадных трансформаторов является то, что с увеличением числа элементов, увеличивается количество погрешностей в работе всей системы.
- Емкостный. У этого прибора в отличие от других есть емкостный делитель. Этот вид устройств является пассивным, так как не добавляет мощности. Но хорошо справляется с контролем проходящей энергии по сети и выдает высокий КПД
- Двухобмоточный. Имеет две обмотки. Он может преобразовывать одно напряжение U1 в другое U2.
- Трехобмоточный. Имеет кроме первичной обмотки еще две вторичные. Отлично заменяет два двухобмоточных прибора, что выгодно с точки зрения экономии затрат на приобретение электрооборудования.