Трансформатори

Трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, який перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги тої ж частоти.

Одною з важливих функцій трансформатора є його здатність перетворювати напругу, що створюють електричні генератори, в значно вищу напругу ліній електропередач. Це дає можливість передавати великі електричні потужності на далекі відстані без великих втрат, тобто реалізувати плани великих електросистем. Оскільки електрична потужність є добутком напруги та струму, при тій самій потужності енергію можна передавати з великою напругою, але з меншим струмом. Це забезпечує значний економічний ефект завдяки економії провідникового матеріалу, тому що при меншому струмі переріз кабелів і ліній електропередач можна взяти меншим.

Не менш важливою функцією трансформатора є можливість дістати у виробництві та побуті різні значення напруги, хоча до трансформаторної підстанції й підводиться одна напруга (6, 10, 35 або 110 кВ)

Трансформатори можна класифікувати так:

1. За кількістю фаз (однофазні – для трансформації однофазного струму та трифазні – для трансформації трифазного струму).

2. За способом охолодження ( сухі, коли охолодження їх здійснюється повітрям навколишнього середовища, й масляні, в яких магнітопровід з обмотками занурюються в бак з трансформаторним маслом, яке відбирає від них теплоту).

3. За вторинною напругою ( підвищувальні, коли вторинна напруга вища за первинну, й знижувальні, коли вторинна напруга нижча за первинну).

4. За кількістю обмоток ( двох обмоткові, що мають по одній первинній та вторинній обмотки, а також багато обмоткові, що мають одну первинну і кілька вторинних обмоток.) Велике поширення у великострумовій електротехніці дістали трьох обмоткові трансформатори ( первинна110кВ, вторинні 35 та 10 кВ ).

5. За призначенням ( силові і вимірювальні ). До першого належать трансформатори, які живлять споживача незалежно від його навантаження, а до других – ті, що живлять електровимірювальні прилади чи кола релейного захисту й керування.

Принцип дії трансформатора

Однофазний трансформатор (7.1) На стальному магнітопроводі, виготовленому, виготовленому зі складеним пакетом спресованих штампованих листів електротехнічної сталі, є дві обмотки. Та обмотка, яка приєднується до мережі називається первинною, а та з якою приєднується струмоприймач – вторинною.

Число, що показує, у скільки разів вторинна е. р. с. більша чи менша від первинної, називається коефіцієнтом трансформації трансформатора:

n = Е /Е

Оскільки значення е. р. с. залежить від кількості витків первинної та вторинної обмоток, коефіцієнт трансформації можна виразити так:

n = /

Якщо знехтувати втратами в навантаженому трансформаторі, то потужність первинної та вторинної обмоток будуть однакові :

Р = Р ,

або

U I = U I ,

звідки

I /I = U /U = n,

тобто струми і напруги знаходяться в оберненій залежності: в тій обмотці, де напруга вища, струм менший, а в тій обмотці , де напруга нижча, струм більший. Якщо n 1, тобто вторинна напруга вища від первинної, то такий трансформатор називають підвищувальним. Якщо n 1, то це знижувальний трансформатор.

Конструкція магнітопровода трансформаторів

Магнітопровід трансформатора складають із штампованих листів електротехнічної сталі завтовшки 0,35 – 0,5мм. Для зменшення вихрових струмів листи сталі ізолюють один від одного лаком або конденсаторним папером. Сталь застосовується спеціальна, з домішкою кремнію, який збільшує його активний опір.

Залежно від форми магнітопровода трансформатори поділяються на стержньові та броньовані.

У стержньовому трансформаторі обмотка розташовується на двох стержнях, причому обмотка нижчої напруги розташовується на самому стержні, а концентрично з нею – обмотка вищої напруги. На кожному стержні магнітопроводу намотується половина витків первинної та половина вторинної обмоток.

У броньованого трансформатора обидві обмотки розташовуються на одному стержні. Цей трансформатор є досконалішим, але дорожчим. На практиці здебільшого застосовуються стержневі трансформатори.