Назначение трансформатора

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

При передаче электрической энергии от электростанции к её потребителям большое значение имеет величина тока, идущего по проводам. В зависимости от этой величины выбирается сечение провода линии электропередач. Если при одной и той же передаваемой мощности увеличить напряжение, то ток во столько же раз уменьшится, а следовательно, можно взять провода меньшего сечения. Это уменьшит расход цветных металлов при оборудовании линии. Кроме того при увеличении напряжения сильно уменьшаются потери энергии в проводах. Для увеличения напряжения применяют повышающие трансформаторы.

Приемники электрической энергии (лампы накаливания, электродвигатели и т.д.) из соображений безопасности для жизни лиц, пользующихся этими приемниками, рассчитываются на более низкое напряжение (127-380В), поэтому высокое напряжение, при котором происходит передача энергии, не может быть непосредственно использовано для питания приемников.

Подводимое к приемникам энергии напряжение уменьшается при посредстве понижающих трансформаторов.

Трансформаторы, применяемые в системах передачи и распределения электрической энергии, называют силовыми. Они бывают однофазными и трехфазными.

Кроме силовых трансформаторов, промышленностью выпускаются специальные типы трансформаторов: многообмоточные, применяемые в различной аппаратуре, измерительные, служащие для включения электроизмерительных приборов, лабораторные с регулированием выходного напряжения, сварочные, для выпрямительных установок, для преобразования числа фаз и др.

Схема однофазного трансформатора

Простейший трансформатор состоит из стального сердечника (магнитопровода) и двух расположенных на нем обмоток. Обмотки выполнены из изолированного провода и электрически не связаны между собой.

Обмотка на которую подается электрическая энергия от источника переменного тока или от электрической сети называется первичной (на схемах обозначается ω₁). Обмотка к которой подключается потребитель, называется вторичной (и обозначается ω₂). Если первичное напряжение (U₁) больше вторичного (U₂), то такой трансформатор называется понижающим, если же первичное напряжение (U₁) меньше вторичного (U₂), то повышающим.

Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий.

Принцип действия трансформатора.

Д ействие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении трансформатора к сети по виткам его первичной обмотки (ω₁) протекает переменный ток, I_{1 .} Этот ток создаёт переменный магнитный поток Ф, который замыкаясь по сердечнику (магнитопроводу) трансформатора пересекает витки вторичной обмотки, индуктирует в них переменные э. д. с.(Е). Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии (на рис.1- лампы накаливания), то под действием индуктируемой э. д. с. E по этой обмотке и через приемник энергии будет протекать ток I_{2. .}Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, будет передаваться из первичной сети во вторичную

Величина тока I₂ зависит от величины магнитного потока, пронизывающего виток, и скорости его изменения. Магнитный же поток (Ф) зависит от напряжения и частоты изменения переменного тока в сети.

Следовательно, величина напряжения на обмотке будет прямо пропорциональна количеству её витков. Т.е. чем больше витков имеет обмотка, тем на ней будет индуктироваться (создаваться)большее напряжение.

Для повышения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками они помещаются на стальном сердечнике. Сердечник трансформатора для уменьшения потерь на вихревые токи набирается из тонких листов трансформаторной стали.

Исходя из выше изложенного становится ясным назначение каждой части трансформатора.

Первичная обмотка (ω₁) служит для создания изменяющегося (переменного) поля. Вторичная обмотка (ω₂) служит для создания (индуктирования) в ней электрического тока. Сердечник (магнитопровод) служит для усиления магнитного поля.