Трансформатори

Трансформатор – це статичний електромагнітний апарат, призначений для підвищення або пониження напруги, що супроводжується відповідним зменшенням струму, і працює тільки на змінному струмі, при незмінній частоті.

ПРИЗНАЧЕННЯ

– За кількістю фаз трансформатори поділяються на однофазні, трифазні і багатофазні.

– За типом охолодження на сухі (повітряне) і масляні (охолоджуються з допомогою трансформаторного масла).

– Застосування: силові, для управління і сигналізації, для телерадіоапаратури, вимірювальні (струму, напруги), автотрансформатори, спеціальні (зварювальні, випростувальні, для індукційних печей, для медичних цілей).

– Трансформатори є понижувальні і підвищувальні.

БУДОВА

складається з двох або більше обмоток і магнітопровода

МАГНІТОПРОВОД

Для зменшення втрат від вихрових струмів осердя трансформатора набирається із листів електротехнічної сталі (холоднокатаної), завтовшки 0,35...0,5 мм, тобто осердя трансформатора роблять шихтованим. Тоненькі пластини ізолюють між собою лаком або відпалюють. Сталь у своєму складі має кремній, що підвищує електричний опір і не впливає на магнітний опір. Осердя усіх типів можуть виготовлятися із феромагнітної стрічки. Це більш технологічне виконання.

ОБМОТКИ

За характером будови обмоток розрізняють трансформатори з циліндричними обмотками та дисковими. Обмотку до якої підводять електричну енергію називають первинною, а від якої енергія відводиться до споживача вторинною. Обмотки виготовляють з мідного або алюмінієвого дроту. Первинна і вторинна обмотки можуть розміщуватись як на одному стрижні так і на різних, в залежності від конструкції трансформатора. Вони між собою ізолюються.

Конструкція трансформатора (в залежності від типу магнітопровода)

У високочастотних та імпульсних трансформаторах осердя пресовані із спеціальних матеріалів (феритів). Магнітопроводи можуть бути як замкнені так і роз'ємні. В потужних трансформаторах застосовують осердя стрижневого (мають нерозгалужене магнітне коло), броньового типів(мають розгалужене магнітне коло). Частину магнітопроводу, на якій розміщені обмотки називають називають стрижнями, а частина магнітопроводу без обмоток – ярмами.

Стрижень

Ярмо

Втрати в осерді (втрати у сталі) складаються з:

Втрат від гістерезису Втрат від вихрових струмів

Синусоїдний магнітний потік індукує ЕРС самоіндукції, тобто:

е = – W d Ф / dt;

е = – ω W Ф_m cos ωt;

е = ω W Ф_m sin (ωt – π/2);

е = Е_m sin (ωt – π/2);

При увімкненні котушки на синусоїдну напругу у котушці інду­кується синусоїдна ЕРС самоіндукції, що відстає від потоку на чверть періоду.

Взявши до уваги, що Е_т = ω W Ф_m; Е = Е_m / ; ω = 2πƒ; = 4,44; можна визначити діюче значення ЕРС самоіндукції: Е = 4,44W f Ф_{m .} Це рівняння трансформаторної ЕРС.

ПРИНЦИП РОБОТИ ТРАНСФОРМАТОРА

Дія ґрунтується на законі електромагнітної індукції. Якщо до первинної обмотки (W ₁) підвести напругу u ₁, то в обмотках протікатиме струм і ₁, який створює змінний магнітний потік Ф ₁ (рисунок 3.). Силові лінії цього потоку в основному замикаються по сталевому осердю (Ф _{1 t} ) і частково повітрям (Ф _Р1) (або трансформаторному маслі) навколо обмоток W ₁ (Ф ₁ = Ф _{1 t} + Ф _Р1), не зчіплюючись з обмотками W ₂. Цей потік Ф _Р1 називають потоком розсіювання. Магнітний потік Ф _{1 t}, який створюється струмом і ₁, індукує в первинній обмотці трансформатора ЕРС самоіндукції е ₁, а у вторинній обмотці ЕРС взаємоіндукції е ₂. Якщо вторинну обмотку замкнути на опір Z ₂, то то в вторинному контурі за рахунок ЕРС е ₂, буде протікати струм і ₂.

Своєю чергою, струм вторинної обмотки створює магнітний потік Ф ₂ (Ф ₂ = Ф _{2 t} + Ф _Р2), який замикається в основному по магнітопроводу (Ф _{2 t}), і частково повітрям (Ф _Р2). Ф _Р2 – це потік розсіювання вторинної обмотки. Магнітні потоки Ф _{1 t} і Ф _{2 t} утворюють в магнітопроводі (Ф = Ф _{1 t} – Ф _{2 t}) результуючий магнітний потік, який повністю зчіплюється в обома витками. Цей магнітний потік (Ф) називають основним або робочим потоком трансформатора.

Магнітні потоки розсіювання, при правильному розташуванні обмоток і досконалій технології виготовлення трансформаторів не перевищують 0,25% основного магнітного потоку. У первинній обмотці трансформатора електрична енергія перетворюється в енергію магнітного поля, а у вторинній обмотці – енергія магнітного поля перетворюється в електричну. Перетворення енергії супроводжується виділенням тепла в обмотках і магнітопроводі. При номінальному режимі втрати невеликі і ККД для силових трансформаторів досягає 98…99%. Трансформатор розрахований на режим роботи при якому він не буде перегріватися, як завгодно довго працюючи. Цей режим роботи називають номінальним. Номінальні параметри трансформатора (потужність, напруга,струм, ККД тощо)вказані в паспорті трансформатора. Напруга і інші величини трансформатора (u ₁, і ₁, е ₁, Ф, u ₂, і ₂, е ₂, е _Р1, е _2Р,) змінюються за синусоїдним законом, що характерно для силових трансформаторів. Трансформатори, які застосовуються в автоматиці чи спеціальних установках, часто живляться не від синусоїдної напруги. Однак теорія для всіх трансформаторів однакова.

Дата добавления: 2015-07-24