Методичні вказівки до 2.3

Принцип дії трансформатора заснований на явищі електромагнітної індукції. При підключенні первинної обмотки до мережі змінної напруги U₁ у ній виникає змінний струм i₀, у результаті чого утворюється МРС F₀, що створює змінний магнітний потік Ф, більша частина Ф₀ якого (~95%) замикається по магнітопроводу, перетинає витки первинної і вторинної обмоток і индукує у них ЕРС відповідно:

де w₁, w₂ - число витків первинної і вторинної обмоток. Невелика частина потоку (~ 5 %), створеного МРС первинної обмотки, не досягає витків вторинної обмотки і зчеплена тільки з витками первинної обмотки. Цю частину потоку прийнято називати потоком розсіювання Ф_ первинної обмотки. У цій обмотці потік Ф_ наводить ЕРС розсіювання е_ Якщо до затискачів вторинної обмотки підключити навантаження (опір Z_нв), то в ній виникає струм і₂, у результаті чого утвориться МРС F₂ вторинної обмотки, яка спрямована за законом Ленца зустрічно МРС первинної обмотки F₁. Фізичні процеси, які виникають при роботі трансформатора, доцільно вивчати за схемою, зображеної на рис. 2.2.

З цієї схеми логічно виводяться основні рівняння трансформатора:

Рисунок 2.2 – Структурно-логічна схема фізичних умов роботи

трансформатора

Таким чином, найпростіший трансформатор повинен мати дві обмотки, індуктивно зв'язані між собою. Посилення індуктивного зв'язку досягається за рахунок магнітопроводу, який для зниження утрат від вихрових струмів виконується шихтованим з окремих пластин, ізольованих одна від одної.

Варто усвідомити, що струм холостого ходу I₀ є, в основному, намагнічувальним, тому що його активна складова I_oa значно менше реактивної. З курсу ТОЕ відомо, що при синусоїдально змінювальному магнітному потоці (при синусоїдальній підведеній напрузі), намагнічувальний струм є істотно несинусоїдальним.

При вивченні процесів навантаження трансформатора необхідно звернути увагу на те, що реакція вторинного струму (за правилом Ленца) приводить до деякого послаблення результивного потоку (на 2-5%). У наближених розрахунках можна приймати, що магнітний потік трансформатора не залежить від навантаження, тобто Ф_m =const.

Треба відзначити, що розрахунки трансформатора з його реальними электромагнітними зв’зками дуже складні. Особливо це стосується трансформаторів з великими коефіцієнтами трансформації – практично неможливо на векторній діаграмі зобразити в одному масштабі величині первинної і вторинної обмоток. Ці затруднення можна усунути, якщо реальний трансформатор, який має різне число витків у первинній і вторинній обмоток , замінити еквівалентним трансформатором, у якого обидві обмотки будуть мати однакові числа витків. Такий трансформатор називається приведеним.

Основним рівнянням приведеного трансформатора відповідає точна Т-подібна заступна схема (рис. 2.3а).

а)

X_к

R_к

б)

Рисунок 2.3 – Заступні схеми трансформатора:

а – Т-подібна; б – Г-подібна

Однак для практичного використання більш прийнятні уточнена Г-подібна чи спрощена заступні схеми трансформатора (рис. 2.3б). Основні рівняння і заступна схема дозволяють побудувати векторні діаграми струмів і ЕРС трансформатора і одержати ряд характерних залежностей.

2.4 Трифазні трансформатори

Магнітні системи трифазних трансформаторів (групове з'єднання однофазних трансформаторів, трифазний стрижневий і трифазний бронестрижневий трансформатори). Схеми з'єднання обмоток. Стандартні групи. Параметри трифазних трансформаторів. Вищі гармонійні в кривих намагнічувального струму і потоку при різній конструкції магнітопровода.

Паралельна робота трансформаторів. Умови включення трансформаторів на паралельну роботу. Оцінка можливих зрівнювальних струмів. Розподіл навантаження між трансформаторами.

[I. с.143-145, 168-177, 181-183; 2, с.36-43, 61-70].