Назначение, устройство и принцип действия

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения U в другое, без изменения других параметров.

Тр№1 Тр№2

Зачем это делать? Как правило, электростанции находятся вдали от своих потребителей. Известно, что

P=U*I*cosα,а∆P=I²R, т.е. ∆Р = I² →стремится к понижению, но чтобы

P = const, необходимо повысить U, для этого и используются повышающие трансформаторы, а чтобы к потребителю подавать U нужной величины используют понижающие трансформаторы.

Трансформаторы бывают обычного и специального назначения:

1. одно и многофазные (трехфазные)

2. стержневые и броневые

3. двух- и многообмоточные

4. сухие и масляные

5. с естественным и принудительным охлаждением

Рассмотрим простейший однофазный двухобмоточный трансформатор:

Устройство:

1. 2 обмотки –ВН и НН(высшего U с большим числом витков №1 и низшего №2)

Обмотка с w1 подключена к источнику питания и называется первичной обмоткой, а другая вторичной обмоткой.

2. Стальной сердечник - набирается из листов стали ( толщина 0,35 – 0,5 мм), изолированных друг от друга (бумагой или лаком) с целью снижения вредных магнитных потерь.

При подключении первичной обмотки U₁, по ней протекает ток I₁₀ (если вторичная обмотка разомкнута), намагничивающая сила которого возбуждает переменный магнитный поток Ф₀(основной), который пересекает витки той и другой обмоток и соответственно наводит ЭДС самоиндукции (Е1) и ЭДС взаимоиндукции (Е2) .

Е₁=-w₁*dФ₀\dt и Е₂=-w₂*dФ₀\dt

Е₁=4,44*f₁*w₁*Ф

U₁ I₁₀*w Ф

Е₂=4,44*f₁*w₂*Ф

I₁₀ I₁

Ф₁₂ I₁*w₁ Ф₂ I₂*w

Если к вторичной обмотке подключить нагрузку «Z», то появится ток I₂, намагничивающая сила которого создает свой магнитный поток Ф₂, направленный встречно основному. Это соответствует уменьшению ЭДС, уменьшению входного напряжения, а соответственно увеличению значения тока до тока I₁, который сможет создать такой магнитный поток, который сможет компенсировать размагничивающее действие Ф₂. Говорят, что трансформатор работает в условиях саморегулирования магнитного потока.

Ф₀ = = +

- уравнение намагничивающих сил

трансформатора

Различают несколько режимов работы трансформатора:

1. номинальный, т.е. работа при номинальных значениях первичной обмотки трансформатора U1=U1н; I1=I1н

2. рабочий, при котором U1=U1н; I1 определяется нагрузкой трансформатора

3. режим х.х., т.е. ненагруженного трансформатора, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута (I2=0) или подключена к приемнику с очень большим сопротивлением нагрузки (вольтметр)

4. режим короткого замыкания, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко (U2=0) или подключена к приемнику с очень малым сопротивлением нагрузи (амперметр)

Режимы х.х. и к.з. могут быть созданы специально при испытании (опытные режимы). Например:

Все параметры схемы замещения определены из опытных режимов х.х. и к.з.