1. Назначение и принцип действия трансформатора

Трансформатор - статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока. Наибольшее применение в электротехнических установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии имеют силовые трансформаторы, которые изменяют только значения переменного напряжения и тока. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменноготока частоты f в витках этой обмотки протекает переменный ток i₁, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф₁. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками и индуктирует в первичной обмотки ЭДС самоиндукции e1=-w₁(dФ₁/dt) во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции e2=-w₂(dФ₂/dt) где w1,w2 - число витков в первичной и вторичной обмотках. При подключении нагрузки Zn к клеммам вторичной обмотки под действием ЭДС е2 в витках этой обмотки создается ток i2, а на клеммах вторичной обмотки устанавливается напряжение U2. У повышающего трансформатора U2U1 а у понижающего U2 <U1. При протекании тока в витках вторичной обмотки в магнитопроводе создается второй переменный магнитный поток Ф2. Направление этого потока зависит от характера нагрузки трансформатора и может быть встречным или согласным потоку первичной обмотки. Кроме того, появление тока во вторичной обмотке вызывает изменение тока в первичной обмотке, но результирующий магнитный поток Ф в магнитопроводе не меняется и зависит только от величины и частоты напряжения первичной обмотки. Таким образом, можно принять, что результирующий поток Ф равен потоку Ф1.

2.Изобразите и поясните зависимость тока холостого хода трансформатора от величины подводимого напряжения. Запишите условия, при которых она получена.

П ри увеличении напряжения происходит насыщение магнитной цепи и замедляется рост тока. Зависимость снята при:

U=(0,6-1,3)U_Н

f=f_Н. Номинальное значение определяется при U=U_Н.

3. Изобразите и поясните зависимость потерь холостого хода трансформатора от величины подводимого напряжения. Запишите условия, при которых она получена.

Активная мощность Рo, потребляемая в этом режиме расходуется на магнитные потери в магнитопроводе Рm и на электрические потери в первичной обмотке. Учитывая, что ток холостого хода Io обычно не превышает 2-10 % от номинального тока первичной обмотки I_1НОМ, электрическими потерями можно пренебречь и считать потерями холостого хода магнитные потери в электротехнической стали магнитопровода. Так как Р0~Е²~U² та зависимость имеет вид параболы. U=(0,6-1,3)U_Н

f=f_Н. Номинальное значение определяется при U=U_Н.

4 .Изобразите и поясните зависимость коэффициента мощности холостого хода трансформатора от величины подводимого напряжения. Запишите условия, при которых она получена.

При увеличении напряжения U₁ возрастает магнитный поток Ф, возрастает реактивная составляющая тока, а активная практически не меняется, cosφ₀ убывает.

U=(0,6-1,3)U_Н , f=f_Н. Номинальное значение определяется при U=U_Н.