Лекция 6 трансформаторы

6.1 Основные понятия

Трансформатор - это устройство, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока одной величины в напряжение переменного тока другой величины.

Простейший трансформатор (рис. 6.1, а) состоит из магнитопровода (сердечника) из электротехнической стали, на котором размещаются об­мотки - первичная обмотка подключается к источнику переменного тока, а ко вторичной обмотке присоединяют нагрузку. Электрическая схема трансформатора показана на рис. 6.1. б.

а) б) в) г)

Рис. 6.1

Переменный ток, протекая по первичной обмотке, создает в сердечнике магнитный поток, который пронизывает витки вторичной обмотки и индуктирует в них перемеренную ЭДС, величина которой пропорциональна числу витков в обмотке:

,

где Е₁ - ЭДС первичной обмотки (ЭДС самоиндукции);

Е₂ - ЭДС вторичной обмотки (ЭДС взаимоиндукции);

₁ и ₂ - число вит­ков в первичной и вторичной обмотках.

При отключенной нагрузке (холостом ходе) ,

где U₁ и U₂ - напряжения на первичной и вторичной обмотках.

Напряжение на вторичной обмотке тем боль­ше, чем больше она имеет число витков.

Коэффициент трансформации - отношение напряжения на зажимах первичной обмотки к напряжению на вторичной об­мотке:

Понижающий трансформатор – это трансформатор, у которого напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной об­мотке (К> 1).

Повышающий трансформатор – это трансформатор, у которого напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение на первичной об­мотке (К < 1).

6.2 Потери в трансформаторах

Потери мощности в трансформаторах делятся на «потери в стали»и«потери в меди»

Потери в стали- состоят из потерь нагистерезис(перемагничивание) и потерь навихревые токи.

Для снижения потерь на гистерезис в качестве магнитопровода трансформаторов применяют специальные магнитомягкие электротехнические стали и сплавы с малыми потерями (с узкой петлей гистерезиса). Для снижения потерь на образование вихревых токов повышают электрическое сопротивление магнитопровода, изготавливая его из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали.

Потери в меди – это потери мощности на нагрев обмоток трансформатора.

6.3 Виды трансформаторов

Силовой трансформатор- предназначен для преобразования напряжения в электрических сетях. Для передачи и распределения электрической энергии необходимо повысить напряжение на электростанциях, с 16 - 24 кВ до напряжений 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, используемых в линиях передачи, а затем снова понизить до 35; 10; 6; 3; 0,66; 0,38 и 0,22 кВ, чтобы использовать энергию в промышленности, на стройке в быту и т.д. Для охлаждения силового трансформатора он помещается в бак, заполненный трансформаторным маслом.

Автотрансформатор – это трансформатор, у которого источник питания и потребитель подключаются к разным точкам одной обмотки (рис. 6.1, в). Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Трансформатор напряжения – повышает или понижает напряжение.

Трансформатор тока – предназначен для понижения тока и используется в электрических измерениях для включения амперметров, электрических счетчиков и др.

Трехфазный трансформатор (рис. 6.1, г) – применяется для преобразования напряжения в трехфазных сетях. Обмотки могут соединяться в звезду или треугольник.

Сварочный трансформатор – это, как правило, однофазный трансформатор, который разделяет сварочную цепь и силовую сеть и понижает напряжение сети до необходимого для сварки значения.

При работе сварочноготрансформатора постоянно чередуются три режима: холостой ход, работа под нагрузкой и короткое замыкание.