Коэффициент трансформации трансформатора.

При изменении числа витков первичной и вторичной обмоток, изменяется и напряжение на них. Для расчёта количества витков вводится понятие коэффициента трансформации (n).

Коэффициентом трансформации (n) называется отношение числа витков первичной обмотки (ω₁) к числу витков вторичной обмотки (ω₂).

n=

но т.к. напряжение зависит от числа витков обмоток , то справедливо и следующее определение: коэффициентом трансформации (n) называется отношение напряжения первичной обмотки (U₁) к напряжению вторичной обмотки (U₂).

n=

но т.к. при увеличении напряжения ток уменьшается, то следовательно, верно и следующее утверждение: коэффициентом трансформации (n) называется отношение тока вторичной обмотки (I₂)к току первичной обмотки (I ₁)

n=

Объединив эти формулу в одну т.е.:

n= = = =

можно сделать следующие выводы:

повышающая обмотка имеет

1. Провод меньшего сечения;

2. Большее число витков;

3. Расположена дальше от сердечника, т.е. накладывается на обмотку низкого напряжения (т.к. её сложнее изолировать от стального сердечника).

Кроме того, если n>1, то трансформатор является понижающим (т.к. в этом случае U₁>U₂),

а если n<1, то повышающим ( т.к. U₁<U₂)

УСТРОЙСТВО И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Д ля повышения магнитной связи между первичной и вторич­ной обмотками они помещаются на стальном сердечнике. Сердечник (магнитопровод) трансформатора образует замкну­тый для магнитного потока контур Сердеч­ник трансформатора для уменьшения потерь на вихревые токи набирается из тонких листов трансформаторной или холоднокатаной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, оклеенных с одной стороны тонкой бумагой или покрытых лаком или окалиной. Трансформаторная сталь обладает меньшими потерями, чем обычная электротехническая сталь.

Ч асти магнитопровода, на которые надевается обмотка, называются стерж­нями.. Стержни соединяются верхним и нижним ярмом. По конструкции магнитопровода различают два типа транс­форматоров: стержневые и броневые (рис. 1). У транс­форматора стержневого типа обмотки охватывают стержни магнито­провода; у трансформатора броневого типа магнитопровод, наоборот, как «броней», охватывает обмотки. В случае неисправности в об­мотке броневого трансформатора ее неудобно осматривать и трудно ремонтировать. Поэтому наибольшее распространение получили трансформаторы стержневого типа. В последнее время на практике получили распространение трансформаторы, сердечники которых изготовляются из узкой ленты электротехнической стали (рис. 2).

Ленточные сердечники разрезаются на две половины, чтобы можно было надеть на них катушки. Затем половины сердечника стягиваются и закрепляются. Обмотка трансформаторов выполняется из изолированной круглой или прямоугольной меди. На стержень магнитопровода предварительно надевают изолирующий (обычно картонный, пропитанный бакелитовым лаком) цилиндр, на котором помещают обмотку низ­шего напряжения. Расположение обмотки низшего напряжения ближе к стержню объясняется тем, что ее проще изолировать от стального стержня, чем обмотку высшего напряжения. На наложенную обмотку низшего напряжения надевают другой изолирующий цилиндр, на который помещают обмотку высшего напряжения. Расположение этой обмотки снаружи удобно еще тем, что при неисправностях (которые чаще случаются в высоковольтной обмотке) она доступна для осмотра и ремонта. Концы обмоток высшего и низшего напряжения выводятся через проходные изоляторы, укрепленные на стальной крышке трансформатора. Сердечник с обмотками обычно опускают в бак прямоугольной или овальной формы, изготовленный из листовой стали. В бак заливается специальное трансформаторное масло, обладающее большой электрической прочностью. Витки обмотки, помещенной в масло, хорошо изолируются один от другого. Кроме того, трансформаторное масло, обладая большой теплопроводностью, отнимает тепло от обмоток и отдает его баку. Для увеличения поверхности охлаждения у бака делают ребристую поверхность. Для этой же цели к баку приваривают трубы, сооб­щающиеся с баком в верхней и нижней частях. Для трансформаторов большой мощности трубы сваривают в отдельные блоки, называемые радиаторами, которые прикрепляют к баку. Крышка трансформатора при помощи болтов крепится к баку.

При работе трансформатора масло, отнимая тепло от обмоток трансформатора, само нагревается и начинает расширяться. При остывании масло сжимается и в свободное от масла пространство может проникнуть воздух, содержащий влагу. Во избежание этого между крышкой и баком прокладывают слой резины, которая не дает воздуху проникать в бак.

П ри большом объеме масла в баке расширение масла при нагревании может быть настолько большим, что оно станет вытекать из-под крышки. Чтобы дать возможность маслу расширяться, на крышке трансформатора устанавливают дополнительный бачок, называемый расширителем. Этот бачок соединяется трубой с баком. При нагреве масло вытесняется в расширитель, а при охлаждении, сокращаясь в объеме, уходит в бак. На расширителе устанавливают масломерную стеклянную трубку для наблюдения за уровнем масла. Так устроены масляные трансформаторы с естественным воздушным (рис. 3) охлаждением. Трансформаторы небольших мощностей (5—10 кВА) иногда устраиваются с естественным воздушным охлаждением.

Для лучшего охлаждения трансформаторов с масляным охлаждением устанавливают воздушные вентиляторы, приводимые в движение электрическими двигателями. Для этой же цели некоторые трансформаторы имеют масляный насос, который гонит нагретое масло из верхней части бака, прогоняет его через змеевик, охлаждаемый проточной водой, и подаёт остывшее масло в нижнюю часть бака трансформатора.

ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА.

После изготовления трансформаторов проводят их испытания с помощью опытов холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.). На рис. 1 дана схема опыта холостого хода. В этом случае вольтметры показывают напряжения первичной и вторичной обмотки U₁и U₂.

Амперметр, включенный в цепь первичной обмотки, измеряет ток холостого хода - Iхх. Ваттметр измеряет мощность потерь холостого хода - Рхх. По данным опыта холостого хода определяют коэффициент трансформации n, коэффициент мощности cos φ и другие данные.

Мощность, подводимая к трансформатору при холостом ходе, идет на покрытие потерь холостого хода. Так как ток холостого хода Iхх мал, то потерями мощности на нагрев первичной обмотки, можно пренебречь и считать, что мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, идет на покрытие потерь в стали сердечника (потери на гистерезис и вихревые токи).

И так опытом х.х. можно определить:

1. Ток холостого хода – с помощью …;

2. Потери в стали сердечника – с помощью …;

3. Коэффициент трансформации – с помощью …