Трансформаторы 220/36 В

Трансформаторы 220/36 В: устройство, принцип действия, классификация и применение

Трансформатор 220/36 В — это понижающий силовой трансформатор, предназначенный для преобразования переменного напряжения 220 В (одна фаза стандартной бытовой сети) в безопасное напряжение 36 В. Основное назначение данного класса аппаратов — обеспечение электробезопасности в помещениях и условиях повышенной опасности поражения электрическим током. Работа с напряжением до 50 В переменного тока (в частности, 36 В) в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) считается значительно менее опасной, что позволяет использовать его в особых условиях.

Принцип действия и конструктивное исполнение

Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника), собранного из листов электротехнической стали, и двух или более обмоток, электрически изолированных друг от друга и от сердечника. Обмотка, подключаемая к источнику напряжения (сети 220 В), называется первичной. Обмотка, с которой снимается пониженное напряжение (36 В), называется вторичной.

При подаче переменного напряжения U1 на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Φ, который, пронизывая витки вторичной обмотки, наводит в ней электродвижущую силу (ЭДС). Величина напряжения на вторичной обмотке U2 прямо пропорциональна количеству витков в обмотках и определяется формулой: U1/U2 ≈ N1/N2, где N1 и N2 — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно. Для трансформатора 220/36 В коэффициент трансформации K = 220/36 ≈ 6.11.

Конструктивно трансформаторы 220/36 В выпускаются в нескольких вариантах:

• Масляные (ТМ)</strong: Сердечник с обмотками помещен в бак, заполненный трансформаторным маслом, которое служит для изоляции и охлаждения. Применяются реже, в основном для больших мощностей или специальных условий.
• Сухие (ТСЗ, ТСГЛ, ОСОВ)</strong: Наиболее распространенный тип для данного диапазона напряжений. Охлаждение естественное воздушное. Обмотки могут быть литыми из эпоксидного компаунда (негорючий, влагостойкий) или изолированными проводами на каркасе. Отличаются пожаробезопасностью, простотой монтажа и обслуживания.
• Тороидальные</strong: Сердечник имеет форму тора, что обеспечивает компактные размеры, низкий уровень шума и меньшие потери на рассеивание магнитного поля. Часто используются в качестве лабораторных или для питания чувствительной аппаратуры.

Основные технические характеристики и параметры

При выборе трансформатора 220/36 В необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

• Номинальная мощность (Sн, кВА)</strong: Полная мощность, которую трансформатор может длительно передавать без перегрева, превышающего допустимые нормы. Выбирается с запасом 20-30% от суммарной мощности планируемой нагрузки.
• Номинальные напряжения</strong: U1н = 220 В (возможны варианты 230 В, учитывая современные стандарты), U2н = 36 В (иногда 40 В на холостом ходу).
• Номинальные токи</strong: Рассчитываются по формулам: I1н = Sн / U1н; I2н = Sн / U2н.
• Схема и группа соединения обмоток</strong: Для однофазных трансформаторов — раздельные обмотки. Для трехфазных (преобразование 380/220 В в 36 В) — чаще всего "звезда-звезва" (Y/Y) или "треугольник-звезда" (Δ/Y).
• Напряжение короткого замыкания (Uкз)</strong: Важный параметр, характеризующий внутреннее сопротивление трансформатора и влияющий на ток КЗ.
• Класс изоляции и нагревостойкость</strong: Определяет допустимую температуру нагрева обмоток (чаще класс F (155°C) или H (180°C)).
• Степень защиты (IP)</strong: Например, IP20 — защита от касания пальцами и от крупных твердых тел, IP54 — защита от пыли и брызг воды.

Области применения

Трансформаторы 220/36 В находят применение в различных отраслях, где требуется безопасное напряжение:

• Освещение в помещениях с повышенной опасностью</strong: Металлообрабатывающие цеха, котельные, насосные станции, химические лаборатории, помещения с высокой влажностью (бани, прачечные), сельскохозяйственные фермы, животноводческие комплексы.
• Строительные площадки и ремонтные работы</strong: Питание переносного ручного электроинструмента (дрели, шлифмашины), временное освещение.
• Железнодорожный транспорт и метрополитен</strong: Цепи управления, освещение низковольтных помещений.
• Системы аварийного (эвакуационного) освещения</strong: В качестве источника безопасного напряжения для светильников.
• Питание цепей управления промышленного оборудования</strong: Шкафы управления станками, вентиляционными установками.
• Бытовое и декоративное низковольтное освещение</strong: Ландшафтная подсветка, освещение бассейнов, точечные светильники в интерьере.

Расчет и выбор трансформатора

Процедура выбора включает несколько этапов:

1. Определение суммарной мощности нагрузки (PΣ, кВт)</strong: Суммируется мощность всех устройств, планируемых к подключению.
2. Расчет полной мощности трансформатора (Sтр, кВА)</strong: Учитывается коэффициент мощности нагрузки (cos φ). Для активной нагрузки (лампы накаливания, ТЭНы) cos φ ≈ 1. Для нагрузки с электродвигателями cos φ ниже (0.7-0.8). Sтр = PΣ / cos φ.
3. Введение коэффициента запаса (kз)</strong: Рекомендуется запас 20-30%. Sн ≥ Sтр
4. kз, где kз = 1.2–1.3.
5. Выбор по каталогу</strong: Подбирается ближайший стандартный номинал мощности из ряда: 0.1, 0.25, 0.4, 0.63, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0 кВА и т.д.
6. Проверка условий эксплуатации</strong: Соответствие степени защиты IP условиям окружающей среды, допустимый температурный диапазон, способ монтажа (настенный, напольный).

Таблица 1. Пример выбора сухого трансформатора 220/36 В для активной нагрузки

Нагрузка	Количество, шт.	Мощность единицы, Вт	Суммарная мощность PΣ, Вт
Светильник ЛН 36В	15	60	900
Патрон переносной с лампой	5	40	200
Ручная электродрель 36В	2	250	500
Итого (без учета запаса)			1600 Вт (1.6 кВт)
Требуемая мощность трансформатора с запасом 25% (Sн ≥ 1.6 1.25)			≥ 2.0 кВА
Выбранный номинал из ряда			2.5 кВА
Номинальный ток вторичной обмотки (I2н = 2500 ВА / 36 В)			≈ 69.4 А

Требования ПУЭ и техника безопасности

Применение трансформаторов 220/36 В строго регламентировано главой 1.7 ПУЭ 7-го издания «Заземление и защитные меры электробезопасности».

• Напряжение 36 В относится к категории малых напряжений (не превышающих 50 В переменного тока).
• Вторичная обмотка трансформатора, питающая сети 36 В, должна быть заземлена (или один из выводов вторичной обмотки при схеме без средней точки). Это необходимо для предотвращения перехода высшего напряжения на сторону низшего напряжения в случае пробоя изоляции между обмотками.
• Корпус трансформатора подлежит обязательному защитному заземлению.
• Сети 36 В, как правило, выполняются с заземленной нейтралью (или заземленным полюсом).
• Запрещается использовать автотрансформаторы для получения пониженного напряжения в целях электробезопасности, так как в них отсутствует гальваническая развязка между первичной и вторичной цепями.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж осуществляется в сухих, хорошо вентилируемых помещениях, исключающих попадание влаги и пыли внутрь аппарата. Необходимо обеспечить свободную циркуляцию воздуха для охлаждения (особенно для сухих трансформаторов). Подключение выполняется кабелем с сечением, соответствующим номинальному току, с использованием надежных контактных соединений.

Эксплуатация включает периодический визуальный контроль (отсутствие следов перегрева, повреждения изоляции, постороннего шума), проверку сопротивления изоляции обмоток мегаомметром (не реже 1 раза в 3 года) и подтяжку контактных соединений. Для масляных трансформаторов обязателен контроль уровня и состояния масла.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

Трансформатор — это электромагнитное устройство, осуществляющее только понижение (или повышение) переменного напряжения той же частоты. Блок питания (БП) — комплексное устройство, которое может включать в себя трансформатор, выпрямитель, сглаживающие фильтры и стабилизатор напряжения. На выходе БП обычно обеспечивается постоянное стабилизированное напряжение. Для питания ламп накаливания или асинхронных двигателей на 36 В достаточно трансформатора. Для питания электроники требуется БП.

Можно ли получить 36 В от трехфазной сети 380 В?

Да, для этого используются трехфазные понижающие трансформаторы с первичным напряжением 380 В (или 380/220 В) и вторичным напряжением 36 В (или 36/21 В при соединении «звезда»). Также возможна схема подключения однофазного трансформатора 220/36 В между фазой и нулем в трехфазной сети с системой заземления TN-S или TN-C-S.

Почему на холостом ходу трансформатор 220/36 В может показывать на выходе 40-42 В?

Это нормальное явление, обусловленное конструкцией. Номинальное напряжение 36 В указывается для работы под нагрузкой (при номинальном токе). На холостом ходу из-за отсутствия падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлении обмоток выходное напряжение возрастает. Величина этого повышения зависит от параметров трансформатора (напряжения короткого замыкания Uкз).

Как правильно заземлить вторичную обмотку трансформатора 36 В?

Согласно ПУЭ, заземлению подлежит один из выводов (полюсов) вторичной обмотки или нейтральная точка (если обмотка имеет ее). Заземление осуществляется медным проводником сечением не менее 2.5 мм² (для механически защищенных проводников) или 4 мм² (для незащищенных) путем присоединения к главной заземляющей шине (ГЗШ) или к повторному заземлителю. Это критически важная мера для обеспечения безопасности.

Что такое «разделительный трансформатор» и отличается ли от обычного 220/36 В?

Разделительный трансформатор — это трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1 (например, 220/220 В), основная функция которого — гальваническая развязка сети и потребителя для повышения безопасности. Трансформатор 220/36 В является понижающим, но также выполняет функцию разделения (гальванической развязки) цепей. Таким образом, любой трансформатор с отдельными обмотками является разделительным, но не каждый разделительный — понижающим.

Как рассчитать сечение провода для вторичной цепи 36 В?

Сечение провода рассчитывается по току нагрузки с учетом допустимой плотности тока и потери напряжения. Для меди при длительной нагрузке допустимая плотность тока составляет 5-8 А/мм². Однако ключевым фактором часто становится не нагрев, а падение напряжения, особенно при длинных линиях. Падение напряжения ΔU (в В) рассчитывается по формуле: ΔU = 2 I L ρ / S, где I — ток (А), L — длина линии (м), ρ — удельное сопротивление меди (0.0175 Оммм²/м), S — сечение (мм²). Рекомендуется, чтобы ΔU не превышало 3-5% от Uном (36 В), т.е. 1.1-1.8 В.