Электроника:Переменный ток/Трансформаторы/Фазировка

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Фазировка[1]

Поскольку трансформаторы по своей сути – устройства переменного тока, необходимо знать фазовый сдвиг между первичной и вторичной цепями. Используя наш предыдущий пример SPICE, построим волны для первичной и вторичной цепей, дабы воочию увидеть фазовые соотношения:

** Переходной SPICE-анализ с использованием модуля NutMeg:
transformer
v1 1 0 sin(0 15 60 0 0)
rbogus1 1 2 1e-12
v2 5 0 dc 250
l1 2 0 10000
l2 3 5 100
k l1 l2 0.999
vi1 3 4 ac 0
rload 4 5 1k
.tran 0.5m 17m
.end

** Инструкции NutMeg:
setplot tran1
plot v(2) v(3,5)
Рис. 1. Вторичное напряжение V(3,5) синфазно с первичным напряжением V(2) и понижается в десять раз.

При переходе от первичной обмотки V(2) к вторичной обмотке V(3,5) напряжение понизилось в 10 раз, при этом ток увеличился в 10 раз. Кривые как для тока, так и для напряжения при переходе от первичной обмотки к вторичной находятся в одной фазе.

** Инструкции NutMeg:
setplot tran1
plot I(L1#branch) I(L2#branch)
Рис. 2. Первичный и вторичный токи синфазны. Вторичный ток увеличивается в десять раз.

Соглашения о трансформаторе

Похоже, что и напряжение, и ток обеих обмоток трансформатора синфазны, во всяком случае, для нашей резистивной нагрузки. Всё это достаточно просто, но нелишним будет понимать, каким именно образом нужно подключать трансформатор, чтобы обеспечить правильное соотношение фаз.

В конце концов, трансформатор – это набор индукторов с магнитной связью, а катушки индуктивности обычно не имеют какой-либо маркировки полярности. По внешнему виду немаркированного трансформатора неясно, с какой стороны подключать его к цепи, чтобы получить синфазные (или смещённые на 180°) волны для напряжения и тока:

Рис. 3. Полярность трансформатора не всегда однозначно определена.

Это практическая проблема, поэтому производители трансформаторов разработали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения фазовых соотношений. Было принято единое условное обозначение в виде точек. Точки на схеме помещались рядом с соответствующим плечом обмотки трансформатора:

Рис. 4. Пара точек указывает на одинаковую полярность.

Обычно к трансформатору прилагается некая схематичная диаграмма, на которой отмечены выводы проводов для первичной и вторичной обмоток. На схеме будет присутствовать пара точек, примерно, как на рисунке выше.

Иногда точек нет, тогда для обозначения проводов обмотки трансформатора метки используются «H» и «X», при это подразумевается, что нижние индексы обозначают полярность обмотки. Провода с индексом «1» (H1 и X1) показывают, где обычно размещаются точки маркировки полярности.

Расположение точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмоток указывает на то, что любая мгновенная полярность напряжения, наблюдаемая на первичной обмотке, будет такой же, как и на вторичной обмотке. Другими словами, сдвиг фазы от первичной катушки к вторичной будет равен 0°.

Если же уровни нанесения точек не совпадают (например, одна изображена выше, а другая ниже), то фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками будет 180°, например:

Рис. 5. Не в фазе: на первичной обмотке точка изображена для основного красного провода, на вторичной – для дополнительного чёрного.

Само собой, «точечное» соглашение всего лишь указывает, какой конец каждой обмотки является каким относительно другой обмотки. Если нужно самостоятельно изменить соотношение фаз, всё, что нужно сделать, это поменять местами соединения обмоток следующим образом:

Рис. 6. Теперь в фазе: на первичной обмотке точка изображена для основного красного провода, на вторичной – тоже для основного красного.

Итог

  • Должен быть прямой сдвиг фаз для напряжения и тока между первичной и вторичной обмотками трансформатора: в идеале 0°.
  • Производители трансформаторов пришли к соглашению, что точки представляет собой тип полярности для маркировки обмоток трансформатора, показывающей, какой конец обмотки как соотносится к другим обмоткам.

См.также

Внешние ссылки