Краткий конспект

по темам:

«Трансформаторы»

«Электрические машины переменного тока»

СОДЕРЖАНИЕ

1. Трансформаторы ……………………………………………….. 3

2. Электрические машины переменного тока …………………. 9

Тема: «Трансформаторы»

1. Назначение трансформаторов и их применение

Трансформатором называется электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте.

Первый однофазный трансформатор с незамкнутым сердечником был построен в 1876 году П.Н. Яблочковым.

По назначению трансформаторы делятся на силовые и специальные. Силовые трансформаторы применяют в системе передачи и распределения энергии. К ним относятся: повышающие, которые устанавливают в начале линий электропередачи (ЛЭП), и понижающие, которые устанавливают в конце ЛЭП (у потребителя).

Специальные трансформаторы – это, например, измерительные, автотрансформаторы, сварочные и т.д.

По количеству фаз трансформаторы бывают однофазные и трехфазные.

2. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора

Однофазный трансформатор имеет две обмотки, электрически не связанные друг с другом. Для улучшения магнитной связи между обмотками их укрепляют на магнитопроводе (ферромагнитном сердечнике).

Та обмотка, зажимы которой присоединяются к источнику, называется первичной. Обмотка, к зажимам которой присоединяются потребители, называется вторичной.

Обмотки трансформаторов бывают цилиндрические, дисковые, спиральные изготавливаются из медного провода или алюминиевого изолированного провода круглого или квадратного сечения.

Магнитопровод (сердечник) предназначен для проведения магнитного потока и его усиления. Чтобы сердечник имел малое магнитное сопротивление, его делают замкнутым. Для уменьшения потерь на перемагничивание и на вихревые токи сердечник изготавливают из электротехнической стали не сплошным, а из тонких (толщиной 0,35 – 0,5 мм) изолированных друг от друга листов.

По конструкции сердечника различают стрежневые и броневые трансформаторы.

Броневые трансформаторы применяют в цепях с напряжением до 380 В. Кожух трансформатора служит для защиты обмоток от механических повреждений и от воздействий на них окружающей среды, причем конструкция его зависит от мощности трансформатора и от способа его охлаждения.

Принцип работы.

Если к зажимам первичной обмотки подвести переменное напряжение U₁, то в ней возникает переменный ток I₁, создающий переменный магнитный поток, большая часть которого, называется основным (полезным) магнитным потоком, замыкается вдоль сердечника, пронизывает витки вторичной и первичной обмотки и наводит в них на основании закона электромагнитной индукции переменные э.д.с.:

, ;

где ,  число витков обмоток;

 скорость изменения магнитного потока.

Е сли к зажимам вторичной обмотки присоединен потребитель Z₂, то во вторичной обмотке под влиянием E₂ возникает переменный ток I₂, иного напряжения, чем в первичной.

Таким образом, в трансформаторе обе обмотки оказываются связанными между собой электромагнитно.

Действующие значения э.д.с., наводимых в обмотках трансформатора определяются по формуле:

,

где  частота тока, равная 50 Гц;

,  число витков обмоток;

 максимальное, значение основного магнитного потока, Вб.

Очевидно, что и отличаются друг от друга только в случае различного числа витков и .

Если , то и такой трансформатор называется понижающим.

Если , то и такой трансформатор называется повышающим.

3. Режим холостого хода трансформатора, коэффициент трансформации

Р ежим холостого хода трансформатора – это режим работы, при котором к первичной обмотке подведено номинальное напряжение при номинальной частоте, а вторичная обмотка разомкнута. В этом случае под влиянием U₁ по первичной обмотке пройдет ток холостого хода I₀, который составляет порядка 4 – 10 % номинального тока в этой обмотке. Пренебрегая потерями в первичной обмотке, можно сказать, что напряжение на зажимах первичной обмотки устанавливается такой величины, которая необходима для уравновешивания , т.е. . Ток во вторичной обмотке , а напряжение .

Коэффициент трансформации трансформатора показывает во сколько раз отличаются э.д.с. обмоток:

При холостом ходе коэффициент трансформации показывает отношение первичного и вторичного напряжений:

Мощность, потребляемая трансформатором при его холостом ходе, расходуется только на покрытие потерь в стали сердечника, поэтому по данным опыта холостого хода определяют мощность потерь в стали сердечника трансформатора. Коэффициент мощности при холостом ходе мал (порядка 0,2). Поэтому при эксплуатации трансформатора не следует допускать режима холостого хода.