Лекція на тему: Трансформатори

Дидактична мета: Забезпечити вивчення будови і принципу дії трансформатора; навчити пояснювати роботу трансформатора як перетворювача струму і напруги; ознайомити з параметрами, що визначають трансформатор, тобто його заводською табличкою; дати поняття про трифазний трансформатор, автотрансформатор, зварювальний трансформатор, вимірювальні трансформатори.

Розвиваюча мета: Розвинути вміння аналізувати фізичні процеси в трансформаторі; читати паспортні дані трансформатора; будувати зовнішню характеристику трансформатора.

Виховна мета: Виховання точності, обережності при поводженні з електроустановками, дисциплінованості, ретельності.

Забезпечення теми: Діафільм „Трансформатори”.

Набір по темі: Трансформатор лабораторний, блок живлення; лампочки розжарення на 6 і 220 V; вимірювальні трансформатори; силовий трансформатор невеликої потужності (до 1 кВа); з’єднувальні проводи; трифазний лабораторний трансформатор, автотрансформатор.

Демонстрації: Демонстрація по підвищенню і зниженню напруги за допомогою лабораторного трансформатора. Стенд „Трансформатор”.

Логіко-педагогічний план лекції.

1. Ввідна частина. Формулювання завдання лекції. Коротка характеристика проблем. Показ стану питання. Література. При необхідності - встановлення зв'язку з попереднім - невеликий вступ.

2. Виклад. Докази. Аналіз, освітлення. Розбір фактів. Демонстрація досліду. Характеристика різних точок зору. Формулювання висновків (проміжних). Показ зв’язку з практикою.

3. Заключна частина. Формулювання основного висновку. Установа для самостійної роботи. Методичні поради. Відповіді на питання. Література

1.1. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

_____________________________________________________________с.

1.2. Вартабедян В.А. Загальна електротехніка. – К.: Вища школа, 1985.

_____________________________________________________________с.

1.3. Иванов И.И. и др. Электротехника. – Санкт-Петербург: Лань, 2002, - 192с. _____________________________________________________________с.

1.4. Паначевний Б.І. Електротехніка. – Харків.: Торнадо, 1999, - 288с.

_____________________________________________________________с.

1.5. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія і

практикум. – К.: Каравела, 2003, - 440с. ___________________________с.

2.1. Гаврилюк В.А. и др. Общая электротехника с основами электроники. – М. Высшая школа, 1880, - 480с. __________________________________________с.

2.2. Данилов И.А., Іванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа, 1989, - 752с.

______________________________________________________________с.

2.3. Попов B.C., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Энергия, - 567с. _______________________________с.

2.4. Рекус Г.Г., Белоусов А.И. Сборник задач по электротехнике и основам

электроники. – М.: Высшая школа, 1991, - 416с.

______________________________________________________________с.

2.5. Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М: Энергоатомиздат, 1990, - 624с.

______________________________________________________________с.

2.6. Электротехника. Терминология – М.: Издательство стандартов, 1989, - 343с. _________________________________________________________с.

2.7. Шихин А.Я. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1991. - 336с.

______________________________________________________________с.

План

1. Загальні відомості про трансформатори

2. Принцип дії та будова трансформатора

3. Робочий режим трансформатора

4. Трифазні трансформатори

5. Дослід холостого ходу й короткого замикання

6. Визначення робочих властивостей трансформаторів за даними дослідів холостого ходу й короткого замикання

7. Автотрансформатори

8. Вимірювальні трансформатори

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ТРАНСФОРМАТОРИ

Трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, який перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм тієї ж частоти, але іншої напруги.

Трансформатори набули широкого практичного застосування для передачі електричної енергії на великі відстані, для розподілу енер­гії між її приймачами та в різних випрямних, сигнальних, підсилю­вальних та інших пристроях.

У передачі електричної енергії від електростанцій до споживачів велике значення має сила струму, що протікає по проводах. Залежно від сили струму вибирають площу перерізу проводів для лінії передачі енергії, а у зв'язку з цим визначають вартість проводів та втрати в них енергії.

Якщо за однієї і тієї самої передаваної потужності збільшити напругу, то такою ж мірою зменшиться сила струму, а це дасть змогу використовувати проводи з меншою площею поперечного пере­різу для влаштування лінії передачі електричної енергії та знизити витрату кольорових металів, а також зменшити втрати потужності в лінії. Площа поперечного перерізу проводу та втрати потужності в лінії визначаються за такими виразами: q = І/δ; Р_л = І²R = ρlδΡ/U, оскільки R = ρl/q = ρδl/І, де q — площа поперечного перерізу про­воду, мм²; І — сила струму, А; δ — густина струму, А/мм²; Р_л — втрати потужності в лінії електропередачі, Вт; R — опір проводу, Ом; ρ — питомий опір матеріалу проводу, Ом · мм²/м; l — довжина лінії, м; Р — потужність, що передається, Вт; U — напруга в лінії електропередачі, В. Отже, якщо передавана потужність не змінюєть­ся, площа поперечного перерізу проводу і втрати потужності в лінії обернено пропорційні напрузі.

Електрична енергія виробляється на електростанціях синхронни­ми генераторами при напрузі 11...18 кВ (у деяких випадках при 30... 85 кВ). Хоча ця напруга дуже велика для безпосереднього використання її споживачами, проте вона недостатня для економічної переда­чі електроенергії на великі відстані. Для збільшення напруги засто­совують підвищувальні трансформатори.

Приймачі електричної енергії (лампи розжарення, електродвигу­ни тощо) розраховуються на більш низьку напругу, виходячи з мір­кувань безпеки для осіб, які користуються цими приймачами. Крім того, для високої напруги потрібна підсилена ізоляція струмоведучих частин, що роблять конструкцію апаратів і приладів дуже склад­ною. Тому високу напругу, при якій передається енергія, не можна безпосередньо використати для живлення приймачів, внаслідок чого до споживачів енергія підводиться через знижувальні трансформатори.

Отже, електрична енергія при передачі її від місця виробництва до місця споживання трансформується три-чотири рази. Крім того, знижувальні трансформатори в розподільних мережах вмикаються неодночасно і не завжди на повну потужність, тому потужності вста­новлених трансформаторів у сім-вісім разів більші від потужності ге­нераторів, які виробляють електроенергію на електростанціях.

Дві ізольовані обмотки трансформатора розміщені на сталево­му магнітопроводі. Обмотка, ввімкнена в мережу джерела електрич­ної енергії, називається первинною, а обмотка, від якої енер­гія подається до приймача,— вторинно ю.

Напруги первинної і вторинної обмоток неоднакові. Якщо первин­на напруга менша від вторинної, то трансформатор називається п і д вищувальним, якщо ж первинна напруга більша за вторинну, то — знижувальним. Будь-який трансформатор можна вико­ристати як підвищувальний, так і знижувальний.