Краткие теоретические сведения. Трансформатор представляет собой аппарат, при помощи которого электрическая энергия

Трансформатор представляет собой аппарат, при помощи которого электрическая энергия одного напряжения преобразуется в электрическую энергию, но другого, более низкого или высокого напряжения.

По назначению трансформаторы делятся на силовые - используются в системе электроснабжения потребителей; измерительные - для подключения измерительных приборов; специальные - для питания потребителей специального назначения, например электросварочные; автотрансформаторы.

Силовые трансформаторы находят широкое применение при передаче электрической энергии на большие расстояния, т.к. в этом случае передача энергии на более высоком напряжении, по сравнению с тем на котором она вырабатывается, оказывается более экономичной. В этом случае низкое напряжение, вырабатываемое на станции генератором, преобразуется в высокое и при таком напряжении производится передача энергии к месту потребления. На месте же потребления энергии высокое напряжение преобразуется в низкое и поступает непосредственно к потребителям.

Измерительные трансформаторы служат для включения измерительных приборов в цепях переменного тока. Они, во - первых изолируют прибор от высокого напряжения (т.е. защищают обслуживающий персонал и изоляцию прибора); во - вторых, расширяют пределы измерения.

К специальным трансформаторам в основном относятся сварочные трансформаторы. Сварочный трансформатор, как источник переменного тока для дуговой электросварки, должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Напряжение холостого хода должно быть не ниже 65…70 В (при более низком напряжении плохо зажигается электрическая дуга).

2. После зажигания дуги сварочный ток должен оставаться неизменным.

3. Конструкция трансформатора позволяет плавно и достаточно широко регулировать величину сварочного тока в зависимости от режима сварки, толщины свариваемых деталей, диаметра электрода и т.д.

Автотрансформатор - это электромагнитный аппарат с одной обмоткой; обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. Экономия обмоточной меди и стали, а также высокий кпд - преимущества автотрансформаторов. Недостаток автотрансформаторов - цепь высокого напряжения электрически связана с цепью низкого напряжения. Автотрансформаторы разделяются в свою очередь на силовые и лабораторные (ЛАТРы).

По числу фаз трансформаторы разделяют на однофазные и трёхфазные, по числу обмоток - на двухобмоточные и трёхобмоточные.

По способу охлаждения трансформаторы делятся на: трансформаторы с воздушным (до 10 кВА), естественным масляным, а также масляным с принудительным воздушным охлаждением.

Устройство трансформатора рассмотрим на примере однофазного трансформатора. Однофазный трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника (рисунок 2.1.) и двух надетых на него обмоток. Одна из обмоток присоединяется к источнику переменного тока, а вторая - к питаемой трансформатором нагрузке. Обмотка, присоединяемая к источнику, называется первичной, а присоединяемая к нагрузке - вторичной.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. Если одну из обмоток присоединить к источнику переменного тока, по ней потечёт ток. Он создаст переменный магнитный поток, который будет проходить по сердечнику, как это показано пунктирной линией на рисунке. При этом каждый виток вторичной обмотки пересекается этим переменным магнитным потоком и в нём, по закону электромагнитной индукции, индуктируется некоторая ЭДС. Так как все витки вторичной обмотки соединены между собой последовательно, то ЭДС отдельных витков складываются и на зажимах обмотки получится суммарная ЭДС. Чем больше витков во вторичной обмотке, тем большая получится в ней ЭДС. Таким образом, подбирая то или иное количество витков у вторичной обмотки, можно по желанию получить любую ЭДС. Если к зажимам этой обмотки присоединён какой-либо потребитель, например электродвигатель, по его обмотке потечёт ток и двигатель начнёт вращаться и совершать полезную работу. Иначе говоря, вторичная обмотка становится источником электрической энергии.

Число, показывающие, во сколько раз ЭДС (напряжение) увеличивается или уменьшается в трансформаторе, называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой К:

,

где U₁ - напряжение на одной обмотке;

U₂ - напряжение на второй обмотке.

U_ист

U₁

U₂

A

Ф

X

a

x

w₁

w₂

Z_нагр

I

Рисунок 7. 1. Принцип работы трансформатора

Во время работы трансформатора под нагрузкой отдаваемая им полная (кажущаяся) мощность примерно равна подводимой к нему полной мощности U ₁×I₁ = U₂×I₂. Поэтому

Трансформация трёхфазного тока может быть осуществлена при помощи трёх отдельных трансформаторов, включаемых в каждую из фаз. При этом их обмотки и с низкой и с высокой стороны могут быть соединены по схеме звезда или треугольник. Но обычно трансформация трёхфазного тока производится в одном трёхфазном трансформаторе.

Трёхфазный трансформатор состоит из сердечника с тремя стержнями и имеет форму буквы Ш; все три стержня сверху замкнуты накладкой из стали. На каждом стержне помещено по две обмотки, принадлежащие одной из фаз. Одна из этих обмоток является первичной, а другая - вторичной. Три первичные обмотки соединяют в звезду или треугольник. Так же поступают с тремя вторичными обмотками. Наружу выводятся только три конца от обмоток высокого напряжения и три или четыре конца от обмоток низкого напряжения. Четвертый конец выводится от нулевой точки при соединении обмоток на звезду.

Обозначение трансформаторов расшифровывают так: первая буква Т - трёхфазный и трёхобмоточный, О -однофазный; вторая М - с естественным масляным охлаждением, Д - с масляным охлаждением и дутьём, Ц - с циркуляцией масла через воздушные (Д) или водяные (В) охладители, Н - с регулированием напряжения под нагрузкой, С - сухой. Цифры в числителе дроби - это номинальная мощность (кВА), в знаменателе - линейное номинальное напряжение обмотки высшего напряжения (кВ).

Дата добавления: 2015-08-17