Трансформатори

1. Класифікація і принцип роботи

2. Параметри і режими роботи

3. Втрати енергії

I. Класифікація і принцип роботи

Трансформатор (Тр.) – статичний електромагнітний пристрій, який служить для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги при незмінній частоті.

Класифікація:

1. По функціональному призначенню:

А) силові – для розподілу електроенергії в мережі;

Б) вимірювальні (ТрI, TpU) – для розширення границь вимірювання амперметра і вольтметра.

В) автотрансформатори – служать для регулювання напруги і для запуску двигунів великої потужності;

Г) спеціальні – зварювальні, імпульсні.

2. По числу фаз:

А) однофазні;

Б) трифазні.

3. По типу осердя:

А) стержневі;

Б) броневі;

В) тороїдальні.

4. По напрузі:

А) низьковольтні (до 1000 В);

Б) високовольтні (вище 1000 В);

5. По способу охолодження:

А) сухі (повітря);

Б) масляні.

Конструкція однофазного трансформатора

1. Осердя, забезпечує електромагнітний зв’язок між обмотками.

2. W1 – первинна обмотка, якою трансформатор вмикається в мережу.

W2 – вторинна, до якої підключається споживач

В основі роботи трансформатора лежить закон електромагнітної індукції. (Магнітне поле в осерді є змінним).

Обмотки с більшим числом витків називаються обмотками вищої напруги (ВН), а з меншими – нижчої напруги (НН).

Напруга на вторинній обмотці трансформатора визначається кількістю витків вторинної обмотки.

II. Параметри і режими роботи

Параметри трансформатора:

1. ЕРС первинної і вторинної обмотки

Е₁ 4,44*Ф_м*f*w₁

Е₂ 4,44*Ф_м*f*w₂

Ф_м – максимальний магнітний потік (Вб)

f – частота змінного струму (50 Гц)

w1, w2 – кількість витків в першій та другій обмотці

2. Коефіцієнт трансформації

Відношення ЕРС первинної обмотки до ЕРС вторинної обмотки.

К = Е₁/Е₂ = U_1xx/U_2xx = w₁/w₂ =I₁/I₂

3. Номінальна потужність трансформатора

S_н = U₁*I₁ – U₂*I₂ (В*А)

4. Номінальний струм

I_1,2н = Р_н1,2/(U_н1,2*cosφ₂)

cosφ₂ - коефіцієнт потужності

5. ККД – відношення потужності на виході до потужності на вході

ККД = Р₂/Р₁

ККД = (Р₂/Р₁)*100% (%)

6. Виділення теплоти

Q = I²*R*t (Дж)

Режими роботи:

А - номінальний – той, на який розраховано трансформатор заводом, що його виготовляє;

Б - холостий хід (ХХ) – коли на первинну обмотку подається номінальна напруга, а вторинна розімкнена;

В - коротке замикання (КЗ) – аварійний (недопустимий), коли на первинну обмотку подається мінімальна напруга короткого замикання, а вторинна замкнута накоротко.

III. Втрати енергії

В трансформаторі є два види втрат:

А) магнітні – виникають за рахунок систематичного перемагнічування осердя змінним магнітним полем (складається з втрат на гістерезис і вихрові струми)

Р_м = Р_в + Р_г

Для зменшення цих втрат осердя виготовляють не з цілого матеріалу, а набирають із окремих пластин електротехнічної сталі.

Магнітні втрати визначаються в режимі холостого ходу (ХХ).

Б) електричні - визначаються як:

Р_ел = I₁²*R_о1 + I₂²*R_о2

Електричні втрати визначаються в режимі короткого замикання (КЗ).