МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрических машин

А.А. Колб

Электрические машины

(опорный конспект лекций

для студентов неэлектротехнических специальностей)

ДНЕПРОПЕТРОВСК

2008

Трансформаторы

Трансформатор - это статический электромагнитный преобразователь, предназначенный для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины.

В некоторых случаях трансформаторы используют для преобразования числа фаз или частоты.

1.Устройство трансформатора

Трансформатор состоит из следующих основных частей:

1. Магнитопровод

Магнитопровод выполняется из электротехнической стали и предназначен для прохождения основного магнитного потока.

Основными частями магнитопровода является стержень, на который одевается обмотка и ярмо, которое соединяет стержни.

По исполнению магнитопроводы делятся на:

- стержневые

- броневые

- тороидальные

Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник трансформатора собирают из листов электротехнической стали толщиной 0,3–0,5 мм, изолированных друг от друга лаком или окисной изоляцией.

Для уменьшения потоков рассеивания стержни трансформатора в сечении выполняют в ступенчатой форме стараясь приблизить к окружности.

2. Обмотки

Выполняют из медного изолированного провода. В некоторых случаях используют алюминиевые провода.

Обмотка бывает первичная (на которую подается напряжение) и вторичная (с которой снимается напряжение).

Также обмотки делятся на обмотки высшего напряжения и низшего напряжения.

По конструктивному исполнению обмотки бывают:

- концентрические

- чередующиеся

Для улучшения магнитной связи обмотки стремятся расположить как можно ближе друг к другу.

3. Система охлаждения

В трансформаторах малой мощности используют естественное воздушное охлаждение (сухие трансформаторы).

В трансформаторах средней и большой мощности используют естественное масляное охлаждение. При этом трансформатор погружается в бак, заполненный трансформаторным маслом.

Масло улучшает отвод тепла от обмоток, а так же выполняет роль диэлектрика.

Для улучшения теплоотдачи стенки бака выполняют ребристыми либо используют навесные трубчатые радиаторы.

В некоторых случаях используют принудительное масляное охлаждение.

В помещениях с повышенной пожаро- и взрыво- опасностью вместо масла используют кварцевый песок.

4. Вспомогательная система

Включает в себя устройства регулирования напряжения, контрольные и защитные устройства.

2.Принцип работы трансформатора

При подаче напряжения на первичную обмотку в ней возникает электрический ток i₁. Переменный ток i₁ проходя по первичной обмотке, создает переменный магнитный поток Ф, который замыкается по магнитопроводу.

Переменный магнитный поток Ф индуцирует в обмотках трансформатора ЭДС:

Вследствии этого на зажимах вторичной обмотки появляется напряжение u₂. При подключении нагрузки к вторичной обмотке в ней возникает ток i₂.

Соотношение ЭДС первичной и вторичной обмотки называют коэффициентом трансформации:

Если пренебречь потерями напряжения в обмотках, то

Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, можно при заданном напряжении U₁ получить требуемое напряжение U₂.

При наличии нескольких вторичных обмоток можно получить несколько различных вторичных напряжений.

Поскольку КПД трансформатора близок к единице, то S₁ ≈ S₂, т.е.

U₁I₁ ≈ U₂I₂

Следовательно

Поэтому обмотка низшего напряжения выполняется проводом большего сечения.