АЛМАТИНСИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра ЭиАПУ

Расчётно-графическая работа

по дисциплине: «Электромеханика и электротехническое оборудование»

Тема: Трансформатор

Выполнил:студент группы

Эк-11-12 Ыдырыс М.Д.

№ зачетной книжки:114248

Принял: профессор Алдибеков И.Т.

Алматы,2013

Содержание

1. Введение …………………………………………………………………....3

2. Всеобщие сведение о трансформаторе………………………………...…4

3. Конструкция и принцип действия трансформаторов………………..…..5

4. Схема обмотки трансформатора…………………………………..………6

5. Основная характеристика трансформатора…………………………..…..7

6. Сфера применения трансформаторов………………………………….....8

7. Расчет коэффицентов обмотки…………………………………………....9

8. Заключение………………………………………………………………..11

9. Список литературы…………………………………………………….…12

Введение

Во все периоды построения и развития экономики страны, огромное внимание уделялось электрификации промышленности, транспорта, сельского хозяйства. Электрификация, являясь стержнем строительства экономики социалистического общества, играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства. В арсенале электротехнических средств, применяемых при электрификации народного хозяйства, ведущее место занимают электрические машины, широко используемые как в процессе производства электрической энергии, так и в процессе ее потребления.

В данной расчетно-графической работе будет рассматриваться трансформатор. Во-первых опишем его конструкцию, принцип действия, затем сферы применения. Во- вторых построим схему-развертку двух обмоточного трансформатора для того, чтобы лучше освоить принцип его действия и в конце проведем дополнительные расчеты.

1 Трансформаторы

1.1 Конструкция и принцип действия трансформаторов

Трансформаторпредставляет собой электромагнитный аппарат, предназначенныйдля преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем.

Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (или более) катушки с проволочны­ми обмотками (рисунок 1.1). Одну из обмоток, называемая первич­ной, подключают к источнику переменного напряжения. Вторую обмотку, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называют вторич­ной. Схема устройства трансформатора с двумя обмотками при­ведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1 Трансформатор Рисунок 1.2 Схема устройства

двух обмоточного трансформатора

Трансформатор на схеме имеет условное обозначение, приведенное не рисунке 1.3:

Рисунок 1.3

Электрическую энергию переменного тока по пути от электростанции, где она вырабатывается, до потребителя приходится трансформировать 3—4 раза. В распределительных сетях понижающие трансформаторы нагружаются неодновременной нагрузкой и не на полную мощность. Поэтому полная мощность трансформаторов, устанавли­ваемых для передачи и распределения электроэнергии, в 7—8 раз больше мощности генераторов, устанавливаемых на электростан­циях.

В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помещают на стальном магнит проводе.Обмотки изолируют как друг от друга, так и отмагнит провода. Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения(ВН), а обмотку более низкого напряжения — обмоткойнизшего напряжения(НН).

Обмотку, включенную в сеть источника электрической энергии, называют первичной;обмотку, от которой энергия подается к приемнику,— вторичной.Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называют повышающим, если же первичное напряжение больше вторичного — понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие - для распределения электроэнергии между потребителями.

В трехобмоточных трансформаторах на сердечнике помещают три изолированные друг от друга обмотки. Такой трансформатор дает возможность получить два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приемников. Помимо обмоток ВН и НН,трехобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения(СН).

Рисунок 1.5 Расположение обмоток трансформатора на магнит проводе

Действие трансформатора, как это было сказано выше, основано на явлении электромаг­нитной индукции. При прохождении переменного тока по первич­ной обмотке в железном сердечнике появляется переменный маг­нитный поток, который возбуждает эдс. индукции в каждой обмотке. Причем мгновенное значение эдс. индукции е в любом витке первичной или вторичной обмотки согласно закону Фарадея определяется формулой

е = - Δ Ф/ Δt. (1)

Если Ф = Ф₀соsωt, тое = ω Ф₀ sinωt, илие = E₀sinωt ,

где E₀= ω Ф₀ - амплитуда эдс. в одном витке.

В первичной обмотке, имеющей п₁ витков, полная эдс. индук­ции e₁ =п₁е.

Во вторичной обмотке полная эдс. е₂=п₂е, где п₂ - чис­ло витков этой обмотки.

Отсюда следует, что

e_1/ е_{2 =} п_1/п₂.(2)

Сумма напряжения u₁, приложенного к первичной обмотке, и эдс. e₁ должна равняться падению напряжения в первичной обмотке:

u₁ + e₁ = i₁ R₁, гдеR₁ - активное сопротивление обмотки, а i₁ - сила тока в ней. Данное уравнение непосредственно вытекает из общего урав­нения. Обычно активное сопротивле­ние обмотки мало и членом i₁ R₁можно пре­небречь. Поэтому

u₁ ≈ - e₁. (3)

При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не течет, и имеет место соотношение

u₂ ≈ - e₂. (4)

Так как мгновенные значения эдс. e₁ и e₂ изменяются синфазно, то их отношение в формуле (1) можно заменить отношением дей­ствующих значений E₁ и E₂ этих эдс. или, учитывая равенства (3) и (4), отношением действующих значений напряжений U₁ и U₂.

U₁/U₂ = E₁/E₂ (5)

Величина k называется коэффициентом трансформации. Ес­ли k>1, то трансформатор является понижающим, при k<1 - повышающим.

При замыкании цепи вторичной обмотки в ней течет ток. Тогда соотношение u₂ ≈ - e₂ уже не выполняется точно, и соответ­ственно связь между U₁ и U₂ становится более сложной, чем в уравнении (5).

Согласно закону сохранения энергии мощность в первичной цепи должна равняться мощности во вторичной цепи:

U₁I₁ = U₂I_2, (6)

где I₁ и I₂— действующие значения силы в первичной и вто­ричной обмотках.

Отсюда следует, что

U₁/U₂ = I₁/I₂ . (7)