Трансформатора. Трансформатором называют электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той

Трансформатором называют электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы широко применяются в системах передачи и распределения электрической энергии. В электроэнергетических системах при передаче от электростанций к потребителям электроэнергия неоднократно преобразуется: сначала повышается напряжение в целях уменьшения потерь в линиях электропередач, а затем снижается до значений, обеспечивающих эффективную и безопасную работу электротехнических устройств. В производственных условиях такое преобразование напряжения с помощью трансформаторов достигает пять — семь раз. Общая мощность трансформаторов в семь-восемь раз превышает установленную мощность генераторов на электростанциях. Поэтому повышенные технико-экономические характеристики трансформаторов (cosφ, кпд и др.) являются одной из важнейших проблем энергоснабжения, надежности и качества работы потребителей электрической энергии.

В настоящее время в России общая мощность установленных трансформаторов достигает 2 млрд. кВт при суммарной мощности генераторов электростанций более 300 млн. кВт.

Преобразование напряжения в трансформаторах осуществляется переменным магнитным потоком индуктивно-связанных между собой двух обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику электрической энергии, называется первичной, другая обмотка, на которую включена нагрузка — вторичной. Если через трансформатор необходимо осуществить питание двух и более нагрузок с разным напряжением, то выполняется соответствующее число вторичных обмоток. Условное обозначение на схемах двухобмоточного и трехобмоточного трансформаторов представлено на рис. 131.

Для усиления индуктивной (магнитной) связи между обмотками их помещают на ферромагнитный сердечник, называемый магнитопроводом.

По назначению трансформаторы делятся на силовые и специального назначения (измерительные, сварочные, пиктрансформаторы, согласующие и др.).

Силовые трансформаторы бывают однофазные и трехфазные, повышающие и понижающие. По способу охлаждения они делятся на воздушные и масляные.

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотки. Магнитопровод собирается из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, называют стержнями. Части магнитопровода, замыкающие стержни, называют ярмом.

Однофазные трансформаторы в зависимости от формы магнитопровода и расположения обмоток подразделяются на стержневые и броневые (рис. 132, а и б). Сечение стержней у маломощных трансформаторов выполняется прямоугольным, у мощных трансформаторов, для лучшего использования стали, — в виде ступенчатой фигуры, вписанной в окружность витков обмотки.

При сборке магнитопровода трансформатора стремятся до минимума свести воздушные зазоры, так как при заданном значении магнитного потока Ф намагничивающий ток I₀ будет тем меньше, чем меньше магнитное сопротивление магнитной цепи.Обмотка трансформатора с большим числом витков называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотка с меньшим числом витков— обмоткой низшего напряжения (НН). Так, у повышающею трансформатора обмотка низшего напряжения является первичной, а у понижающего первичной является обмотка высшего напряжения.

запомните

С целью снижения потоков рассеяния Ф₀ первичную и вторичную обмотки трансформатора выполняют на одном стержне. При этом первичная обмотка располагается ближе к стержню. В стержневом трансформаторе обмотки ВН и НН разделяются на две части и размещаются поровну на обоих стержнях. В трансформаторе броневого типа обе обмотки располагаются на среднем стержне.

Трехфазные трансформаторы выполняются трехстержневыми (рис. 132, в). На каждом стержне трансформатора размещаются обмотки ВН и НН одной фазы. Стержни соединяются между собой ярмом.

Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора (рис. 133). Если первичную обмотку с числом витков ал подключить к источнику напряжения u₁, то ток в обмотке i₁ создаст в магнитопроводе основной переменный магнитный поток Ф₀, который, пересекая витки первичной и вторичной обмоток, создаст в них эде е₁ и е₂. Под действием е₂ во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z_н, появится ток i₂, направление которого совпадает с направлением e₂. Так как магнитодвижущие силы первичной w₁i₁ и вторичной w₂i₂ обмоток направлены встречно, то результирующая мдc и поток в магнитопроводе будет определяться разностью МДС w₁i₁-w₂i₂=i₁₀w₁.