Трансформаторы напряжения 220/36 В

Трансформаторы напряжения 220/36 В: устройство, принцип действия, сферы применения и технические аспекты эксплуатации

Трансформатор напряжения 220/36 В представляет собой понижающий силовой трансформатор, предназначенный для преобразования переменного напряжения стандартной бытовой или промышленной сети 220 В (или 230 В) в безопасное напряжение 36 В. Данный тип трансформатора является ключевым элементом в системах обеспечения электробезопасности на объектах с повышенной опасностью поражения электрическим током. Его работа основана на явлении электромагнитной индукции, а конструктивное исполнение регламентируется рядом национальных и международных стандартов, таких как ГОСТ 30030-93 (Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы) и ГОСТ Р 52735-2007, а также серией МЭК 61558.

Принцип действия и конструктивные особенности

Основная функция трансформатора 220/36 В – гальваническая развязка первичной цепи высокого напряжения от вторичной цепи низкого безопасного напряжения с одновременным его понижением. Электрическая энергия из сети 220 В подается на первичную обмотку, выполненную из изолированного медного или алюминиевого провода. Переменный ток в этой обмотке создает в магнитопроводе (сердечнике) переменный магнитный поток. Этот поток, пронизывая витки вторичной обмотки, наводит в ней электродвижущую силу (ЭДС). Соотношение напряжений на первичной и вторичной обмотках прямо пропорционально количеству витков в них (закон трансформации): U1/U2 ≈ N1/N2. Для получения напряжения 36 В при входном 220 В соотношение витков (коэффициент трансформации) составляет примерно 6.11.

Конструктивно трансформаторы данного типа, как правило, выполняются в однофазном исполнении. Основные компоненты:

• Магнитопровод: Набирается из листов электротехнической стали (чаще всего холоднокатаной, марки 3405-3409 по ГОСТ 21427.2-83) для минимизации потерь на вихревые токи и гистерезис. Может быть стержневого, броневого или тороидального типа.
• Обмотки: Первичная (сетевая, 220 В) и одна или несколько вторичных (на 36 В). Обмотки изолированы друг от друга и от сердечника. Для безопасных трансформаторов критически важна усиленная или двойная изоляция между обмотками.
• Изоляционная система: Используются материалы класса нагревостойкости B (130°C), F (155°C) или H (180°C). Пропитка лаком или заливка компаундом обеспечивает защиту от влаги, вибрации и улучшает теплоотвод.
• Корпус и клеммная колодка: Корпус (металлический или пластиковый) обеспечивает механическую защиту и отвод тепла. Клеммы четко маркируются для первичной и вторичной цепей.
• Защита: Некоторые модели оснащаются встроенным плавким предохранителем или автоматическим выключателем на первичной стороне.

Ключевые технические характеристики и параметры

Выбор трансформатора 220/36 В осуществляется на основе комплекса технических параметров, которые должны быть указаны в паспорте изделия.

Основные технические характеристики трансформаторов 220/36 В

Параметр	Обозначение/Единица измерения	Типичные значения и пояснения
Номинальная мощность	Sном, ВА (Вольт-Ампер)	Определяет нагрузочную способность. Стандартный ряд: 50, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 ВА и более. Выбор зависит от суммарной мощности подключаемых электроприемников.
Номинальное первичное напряжение	U1ном, В	220 В, 230 В (с учетом современных стандартов). Допускает отклонения ±5-10%.
Номинальное вторичное напряжение	U2ном, В	36 В (на холостом ходу). При нагрузке допускается падение напряжения, нормируемое стандартами.
Коэффициент трансформации	Kт	≈220/36 ≈ 6.11. Фактическое значение указывается в документации.
Ток холостого хода	Ixx, % от Iном	Обычно 5-15%. Характеризует потери в стали магнитопровода.
Напряжение короткого замыкания	Uкз, %	3-8%. Важный параметр для расчета токов КЗ и выбора защиты.
Потери мощности	Pхх (холостого хода), Pкз (короткого замыкания), Вт	Определяют КПД и тепловой режим. Указываются в технических условиях.
Класс изоляции / нагревостойкость	—	Класс B, F, H. Определяет максимально допустимую температуру обмоток.
Степень защиты по ГОСТ (IP)	IPXX	IP00 (открытое исполнение для щитов), IP54, IP65 (пылевлагозащищенные для цехов).
Габариты и масса	—	Зависят от мощности. Например, трансформатор 250 ВА может иметь массу 5-8 кг.

Сферы применения и требования ПУЭ

Напряжение 36 В относится к категории малых напряжений (МН), применение которых регламентируется главой 1.7 Правил Устройства Электроустановок (ПУЭ) для обеспечения защиты от поражения электрическим током. Основные области применения трансформаторов 220/36 В:

• Освещение в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях: Металлообрабатывающие цеха, химические производства, помещения с высокой влажностью (котельные, прачечные), сельскохозяйственные объекты с агрессивной средой. Переносные светильники (ручные, подвесные) обязательно питаются через такие трансформаторы.
• Электропривод механизированного инструмента: Питание ручных электрических машин (дрелей, шлифмашин, перфораторов) класса II (с двойной изоляцией) или класса III (работающих от безопасного сверхнизкого напряжения).
• Системы управления и автоматики: Питание цепей управления станками, промышленными роботами, электромагнитами, где требуется безопасное напряжение для оператора.
• Временное электроснабжение на строительных площадках и при ремонтных работах.
• Бытовое и декоративное низковольтное освещение (с оговорками).

Согласно ПУЭ, трансформаторы для питания цепей МН (36 В) должны быть разделительными или понижающими. При этом запрещается заземлять или занулять один из выводов и середину вторичной обмотки, чтобы сохранить гальваническую развязку и высокий уровень безопасности. Корпус трансформатора подлежит обязательному заземлению.

Расчет и выбор трансформатора

Процедура выбора трансформатора 220/36 В включает несколько этапов:

1. Определение суммарной нагрузки (P_Σ, Вт): Суммируется мощность всех одновременно включаемых электроприемников (светильников, инструментов), питающихся от трансформатора. Необходимо учитывать пусковые токи для двигателей (коэффициент пуска может достигать 3-7).
2. Расчет требуемой полной мощности трансформатора (S_тр, ВА): S_тр = P_Σ / cosφ, где cosφ – коэффициент мощности нагрузки. Для ламп накаливания cosφ≈1, для двигателей – 0.7-0.85. Для надежности вводится коэффициент запаса 1.1-1.3. Итоговая формула: S_тр = K_з
3. (P_Σ / cosφ).
4. Выбор номинала из стандартного ряда: Выбирается ближайшее большее значение мощности из ряда ВА (например, при расчетных 180 ВА выбирается трансформатор на 250 ВА).
5. Проверка падения напряжения: При значительной длине низковольтной линии (десятки метров) необходимо рассчитать падение напряжения ΔU на проводах, чтобы на нагрузке оно было не ниже допустимого (обычно не менее 34 В для ламп). ΔU = 2 I_нагр L
6. R_уд, где I_нагр – ток нагрузки, L – длина линии, R_уд – удельное сопротивление провода.
7. Учет условий окружающей среды: Выбор степени защиты корпуса (IP) и класса нагревостойкости изоляции.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж трансформатора должен производиться в соответствии с проектной документацией и ПУЭ. Типовые требования:

• Установка в сухих, хорошо вентилируемых местах, вдали от источников тепла и горючих материалов.
• Обеспечение свободного пространства вокруг корпуса для естественного охлаждения.
• Надежное крепление и обязательное подключение заземляющего проводника к корпусу.
• Подключение проводов соответствующего сечения к первичной и вторичной цепям. Сечение проводов вторичной цепи 36 В рассчитывается исходя из большего тока (I = P / 36).
• Защита первичной цепи автоматическим выключателем или предохранителем с номиналом, не превышающим указанный в паспорте трансформатора.

При эксплуатации необходимо регулярно проводить визуальный осмотр, контролировать отсутствие перегрева (температура корпуса не должна превышать допустимую для класса изоляции), постороннего шума (гула), запаха гари. В рамках планово-предупредительных ремонтов выполняются измерения:

• Сопротивления изоляции обмоток (мегаомметром на 1000 В, значение должно быть не менее 1 МОм).
• Коэффициента трансформации.
• Тока холостого хода и потерь короткого замыкания.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается трансформатор 220/36 В от блока питания 220/36 В?

Трансформатор является электромагнитным устройством, осуществляющим только понижение и гальваническую развязку напряжения. Выходное напряжение переменного тока нестабилизировано и зависит от нагрузки. Блок питания (БП) на основе трансформатора содержит также выпрямитель, сглаживающие фильтры и, как правило, стабилизатор, обеспечивая на выходе постоянное стабилизированное напряжение. Для питания ламп накаливания или асинхронных двигателей используется трансформатор, для электроники – БП.

Можно ли получить 36 В постоянного тока от трансформатора 220/36 В?

Да, для этого необходимо подключить к вторичной обмотке выпрямительный мост (диодный сборку). На выходе моста будет пульсирующее напряжение около 32-34 В (36

• √2 / π), которое при необходимости сглаживается конденсатором. Важно, чтобы диоды моста были рассчитаны на ток, превышающий ток нагрузки, и имели соответствующее обратное напряжение.

Почему при подключении нагрузки напряжение на вторичной обмотке падает ниже 36 В?

Это связано с внутренним сопротивлением трансформатора (активным и индуктивным), на котором происходит падение напряжения при протекании тока нагрузки. Величина падения нормируется параметром U_кз (напряжение короткого замыкания). Чем больше мощность трансформатора (при прочих равных), тем меньше его внутреннее сопротивление и, соответственно, меньше просадка напряжения.

Какой трансформатор нужен для питания 10 ламп по 60 Вт на 36 В?

Суммарная активная мощность P_Σ = 10 60 = 600 Вт. Для ламп накаливания cosφ = 1. С учетом коэффициента запаса K_з=1.1, требуемая полная мощность S_тр = 1.1 600 / 1 = 660 ВА. Выбираем ближайший стандартный номинал в большую сторону – 1000 ВА. Это обеспечит запас по мощности и меньший нагрев.

Можно ли соединить два трансформатора 220/36 В для увеличения мощности?

Параллельное соединение вторичных обмоток двух трансформаторов возможно только при строгом соблюдении условий: идентичность номинальных параметров (мощность, напряжение, U_кз), согласованность групп соединения обмоток и предварительная проверка полярности. Нарушение этих условий приведет к циркулирующим токам между трансформаторами и их выходу из строя. На практике это применяется редко, целесообразнее выбрать один трансформатор нужной мощности.

Что означает маркировка «ТСЗИ» на трансформаторе?

ТСЗИ – это тип отечественных трансформаторов: Т – трансформатор, С – сухой (в открытом исполнении), З – защищенного исполнения (часто в металлическом кожухе), И – с изолированными выводами. Цифры после указывают на мощность в Вольт-Амперах. Например, ТСЗИ-250 – трансформатор сухой, защищенного исполнения, с изолированными выводами, мощностью 250 ВА.

Заключение

Трансформаторы напряжения 220/36 В остаются востребованным и критически важным оборудованием в арсенале средств электробезопасности. Их правильный выбор, расчет, монтаж и эксплуатация напрямую влияют на безопасность персонала и бесперебойность технологических процессов на промышленных предприятиях, строительных площадках и в других объектах с опасными условиями. Понимание принципов работы, знание нормативной базы (ПУЭ, ГОСТ) и умение интерпретировать технические параметры позволяют инженерно-техническим специалистам эффективно интегрировать эти устройства в электрические сети, обеспечивая надежную и долговечную работу.