Вопросы для подготовки

1. Объяснить характер процессов в трансформаторе при гармоническом и

импульсном воздействиях.

При гармоническом воздействии, когда и = Uo + U_m cos(wt +j),

2. Почему снижается магнитная проницаемость материала сердечника при импульсном характере входного сигнала?

Магнитная проницаемость пермаллоев сильно снижается с увеличением частоты(из-за влияния вихревых токов) и напряженности подмагничивающего (постоянного) поля. Для увеличения удельного сопротивления, улучшения магнитных характеристик и их стабильности в диапазоне напряженностей магнитного поля и температур, повышения механической прочности и обрабатываемости в пермаллой добавляют легирующие элементы - молибден, хром, кремний, марганец, медь.

3. Объяснить физический смысл параметров эквивалентной схемы трансформатора.

Пунктиром на рис.1.80 отмечены величины, влиянием которых в ряде случаев практически можно пренебречь.

Параметры трансформатора на эквивалентной схеме рис.1.80 имеют следующий физический смысл:

и – сопротивление обмоток;

и – индуктивности рассеяния соответственно первичной и вторичной обмоток, обусловленные магнитными потоками рассеяния этих обмоток, из-за которых коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками меньше единицы (обычно и );

и зависят от магнитной проницаемости материала сердечника и конструкции трансформатора;

– индуктивность первичной обмотки в режиме х.х. трансформатора, характеризующая режим холостого хода; она прямо пропорциональна квадрату числа витков первичной обмотки, магнитной проницаемости материала сердечника, площади сечения сердечника и обратно пропорциональна средней длине магнитной силовой линии сердечника;

– сопротивление потерь в сердечнике, характеризующее потери энергии (мощности) в сердечнике трансформатора, обусловленные вихревыми токами и перемагничиванием сердечника трансформатора; у современных трансформаторов с сердечниками из высококачественного магнитного материала (пермаллоя, феррита) потери мощности в сердечнике очень малы, сопротивление потерь в эквивалентной схеме велико, и его можно исключить из схемы (см. пунктир).

4. Каково назначение магнитопровода в трансформаторе?

Магнитопроводы служат для обеспечения возможно более полной связи между первичной и вторичной цепями и увеличения магнитного потока.

Выбор материала зависит от назначения и свойств трансформатора. Для трансформаторов питания широкое распространение получили холоднокатанные стали марок 3411-3424. В этих сталях при холодной прокатке получается ориентация кристаллов вдоль направления проката, благодаря чему удается получить более высокую индукцию и меньшие потери. Для трансформаторов применяют три типа магнитопроводов:

стержневой, броневой и кольцевой. По конструкции броневые сердечники подразделяют на собранные из штампованных пластин и ленточные.

5. Объяснить причины возникновения и характер потерь в трансформаторе, перечислить меры по снижению этих потерь. Какие потери в трансформаторе определяются в опыте холостого хода и в опыте короткого замыкания?

Степень потерь (и снижения КПД) в трансформаторе зависит, главным образом, от качества, конструкции и материала «трансформаторного железа» (электротехническая сталь). Потери в стали состоят в основном из потерь на нагрев сердечника, на гистерезис и вихревые токи. Потери в трансформаторе, где «железо» монолитное, значительно больше, чем в трансформаторе, где оно составлено из многих секций (так как в этом случае уменьшается количество вихревых токов). На практике монолитные сердечники не применяются. Для снижения потерь в магнитопроводе трансформатора магнитопровод может изготавливаться из специальных сортов трансформаторной стали с добавлением кремния, который повышает удельное сопротивление железа электрическому току, а сами пластины лакируются для изоляции друг от друга.

По данным опыта холостого хода трансформатора определяется сила то­ка холостого хода I0, потери в стали сердечника Рст и коэффициент транс­формации К.