20. Устройство и принцип действия простейшего однофазного трансформатора.
Трансформатор состоит из стального сердечника, собранного из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга с целью снижения потерь мощности на гистерезис PГ и вихревые токи PВХ . На сердечнике трансформатора расположены первичная и одна или несколько вторичных обмоток. К первичной подводится питающее напряжение U1 , а со вторичной снимается напряжение U2, которое подводится к потребителю электрической энергии.
Переменный ток, протекая по виткам первичной обмотки трансформатора, возбуждает в сердечнике магнитопровода переменный магнитный поток Ф. Изменяясь во времени по синусоидальному закону Ф=Фmsinωt, этот поток пронизывает витки как первичной, так и вторичной обмоток. При этом в соответствии с законом электромагнитной индукции в обмотках наводятся ЭДС, выражения мгновенных значений которых для первичной и вторичной обмоток имеют вид: e1=ω1(dФ/dt)=Em1sin(ωt+π/2); e2=ω2(dФ/dT)=Em2sin(ω1t+ π/2), где
ω1
и
ω2
–
числа витков первичной и вторичной
обмоток трансформатора;
Em1 и Em2 – амплитудные значения ЭДС соответственно в первичной и вторичной обмотках.
Из полученных уравнений следует, что ЭДС E1, так же как и ЭДС E2 трансформатора, опережает магнитный поток Ф на угол π/2.
21. Приведённый трансформатор. Схемы замещения приведённого трансформатора.
В общем случае параметры первичной обмотки трансформатора отличаются от параметров вторичной обмотки. Разница наиболее ощутима при больших коэффициентах трансформации, что затрудняет расчеты и особенно построение векторных диаграмм. Векторы электрических величин, относящиеся к первичной обмотке, значительно отличаются по своей длине от одноименных векторов вторичной обмотки. Затруднения можно устранить, если привести все параметры трансформатора к одинаковому числу витков, например, к w1. С этой целью параметры вторичной обмотки пересчитываются на число витков w1. Таким образом, вместо реального трансформатора с коэффициентом трансформации k = w1 / w2, получают эквивалентный трансформатор с k = w1 / w2 = 1. Такой трансформатор называется приведенным. Приведение параметров трансформатора не должно отразиться на его энергетическою процессе, то есть все мощности и фазы вторичной обмотки должны остаться такими же, что и в реальном трансформаторе.
Эквивалентная схема (схема замещения) и параметры приведенного трансформатора
При расчетах необходимо сопоставить параметры первичной и вторичной цепей трансформатора. Если коэффициент трансформации велик, например, более 100, то изобразить векторные диаграммы первичной и вторичной цепей невозможно, т. к. при конкретных величинах векторов напряжении, токов и падений напряжений первичной (вторичной) цепи векторная диаграмма вторичной (цепи) вырождаются в точку. Эту проблему можно решить, если пользоваться приведенной схемой замещения трансформатора, в которой число витков вторичной обмотки равно числу витков первичной, но при этом не изменяются энергетические соотношения. Положим, что вторичная обмотка приводится к первичной, тогда
;
Так как реактивная мощность должна оставаться постоянной, то
Эквивалентную
схему замещения трансформатора (рис.1.20)
заменяем схемой замещения приведенного
трансформатора(рис.1.21)
