Трансформатори

позначення в

електромережах

Трансформатор (від лат. перетворювач)—естетичний пристрій, призначений для зміни електричних параметрів при незмінній частоті.

Електричні машини є динамічними трансформаторами (змінюють також і частоту.)

Використовують для передачі енергії на велику відстань, для отримання різного ряду напруг.

Класифікація:

1. по кількості фаз:

   • однофазні

   • трифазні

   • багатофазні

2. по способу охолодження:

   • сухі

   • масляні

3. по конфігурації осердя

   • стержневі

   • бромові

4. за призначенням

   • силові

   • спеціальні (зварювальні, медичні)

   • вимірні (т-ри напруги і т-ри струми)—розширюють вимірювальні властивості, забезпечують безпечний вимірювальний режим.

Принцип дії трансформатора

Завдяки зворотньому зв’язку забезпечується сталість магнітного потоку Ф=const у всьому діапазоні роботи трансформатора.

Якщо є тенденція до зростання магнітного потоку  (змінюється навантаження), то магнітний потік _l буде такої величини і такого знаку, щоб зрізати це зростання.

E₁/E₂=W₁/W₂=K₁₂ — коефіцієнт трансформації

е₁=-a₁/dt=-W₁ d/dt е₂=-d₂/dt=-W₂ d/dt

е₁/е₂=W₁/W₂ U₁/U₂W₁/W₂=K₁₂ ( абоU^/=ZI^/+(-E^/))

Повна потужність оболонок трансформатора

S₁ S₂ E₁I₁=E₂I₂ E₁/E₂=I₁I₂=K₁₂

E=4,44fW_т

E₁=4,44fW₁_т Е₁/Е₂=W₁/W₂=K₁₂

E₂=4,44fW₂_т

Холостий хід трансформатора

Zm=∞, I₁₀—струм в режимі холостого ходу

e₁₀=u₁+e₂+e_1p/R₁ R₁i₁₀=u₁+e₁+e_1p R₁+jx₁=z₁

u₁=R₁i₁₀+(-e₁)+(-e_1p)

U^/₁=R₁I^/₁₀+(-E^/₁)+(-E^/_1p) U^/₁=Z₁I₁₀+(-E^/₁)–

–E^/_p1=jx₁I^/₁₀ рівняння первинної

U^/₁=(R₁+jx₁)I^/₁₀+(-E^/₁) обмотки т-ре при режимі

Холостого ходу

Практичне використання досліду холостого ходу

1.Для визначення коефіцієнта трансформації К.

E₁/E₂=W₁/W₂=K₁₂ ; U₁/E₂₀=W₁/W₂=K₁₂ E₁₀=U₂(бо це є режим холостого ходу)

2.Для визначення числа витків обмоток

E₂=4.44fW₂_m якщо взяти, що B_m=11,2 Тл

E₂₀=U₂₀=4,44fW₂_m W₂=U₂₀/4,44f_m

W₁/W₂=K₁₂; W₁=K₁₂W₂

3.для визначення втрат в сталі

P_c=P_т+P_в P=P_c+P_m P_m–втрати в міді.

Оскільки вторинна обмотка розімкнена, то вона теплових втрат не має. P_m2=0

I₁₀=(3)%I_н/100%

Звідси P_m0

Я кщо в коло ввімкнути ватметр ( первинна обмотка ), то він покаже втрати в сталі Р_с.

Аналіз роботи навантаженого трансформатора.

Струм в обмотках.

і₁₀ – струм холостого ходу первинноїобмотки;

і ₁, і₂ – струм обмоток прт навантаженні і₁₀, і₁, і₂;

W₁і₀ = W₁і₁ + W₂і₂ – рівняння магніторушійних сил;

U₁ = z₁I₁ + (-E₂) – рівняння первинної обмотки навантаженого трансформатора.

При холостому ході І₁ = І_10.

Е₁ = 4,44 Ф_т + W₁ – рівняння трансформаторної ерс.

З останнього рівняння маємо, що 4,44fW₁ = const. Приймемо, що z₁І₁ = 0, тоді U1 = 4,44fW₁Ф_т .

Оскільки потужність нашого пристрою є набагато меншою від потужності мережі, то вона є безмежною. Звідси випливає, що U₁ = const. Як наслідок, що Ф_т = const.

Накладаючи умову z₁I₁ = 0, одержимо, що напруга і ерс зрівноважуються (U₁ = -E₁). З рівняння трансформаторної ерс одержимо, що потік прямопропорційний вхідній напрузі, оскільки вона є сталою ( вхідна напруга ), то і основний магнітний потік трансформатора буде підтримуватися сталим як в режимі холостого ходу, так і в режимі до вільного навантаження.

W₁i₁₀ = W₁i₁ + W₂i₂ розділимо його на W₁

i₁₀ = i₁ + _W2^W2 i₂

i₁ = i₁₀ + ( - _W2^W2 i₂ ) i₁ = i₁₀ + i₂^\ – рівняння струмів

навантаженого трансформатора

i₂^\ = - _W2^W2i₂

Струми i₂^\ та i₂ відрізняються по величині, мають протилежні нар\прямки.

i₂^\ – струм вторинної обмотки, приведений да числа витків первинної обмотки ( приведений вторинний струм ).

Рівняння вторинної обмотки трансформатора

R₂І₂ + z_м І₂ = Е₂ + Е_гр

Z_мІ₂ = U₂ – спад напруги на навантаженні

Е_2р = - Jx₂I₂

В результаті розв’язку рівняння одержимо :

Е₂ = ( R₂ + Jx₂ ) І₂ + U₂

R₂ + Jx₂ = z₂

Е₂ = z₂I₂ + U₂ – рівняння вторинної обмотки.

ЕРС взаємоіндукції зрівноважує спад напруги на вторинній обмотці і спад напруги на навантаженні.

Векторна діаграма навантаженого трансформатора

i₁ = i₁₀ + i₂^\

U₁ = z₁I₁ + (-E₁)

Е₂ = z₂I₂ + U₂

За базовий вектор приймаємо вектор основного магнітного потоку Ф_т .

е₁ = - W₁ е₂ = - W₂

Ця діаграма є якісна, але не кількісна

(в масштабі побудувати неможливо).

Вектор I₂ || R₂І₂

R₁I₁ || I₁₀