1.7. Трансформаторы

Назначение и применение трансформаторов. Устройство, принцип действия однофазного трансформатора: принципиальная схема, ЭДС обмоток.

Режим холостого хода трансформаторов, определение коэффициента трансформации и потерь мощности в стали трансформатора.

Работа трансформатора под нагрузкой. Понятие о трехфазном трансформаторе. Потери энергии и КПД трансформатора. Опыт короткого замыкания. Понятие о специальных трансформаторах.

Методические указания

Приступая к изучению трансформаторов, следует уделить внимание процессу передачи энергии из первичной обмотки во вторичную. При изучении однофазного трансформатора следует обратить внимание на равенство ЭДС, приходящихся на один виток первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора, поэтому если число витков первичной и вторичной обмоток будет одинаковым, то и ЭДС обмоток будет одинаковым. Если при данном первичном напряжении и числе витков вторичной обмотки изменить число витков первичной обмотки (уменьшить, например), то изменится напряжение вторичной обмотки (увеличится для нашего случая), так как при этом увеличится ЭДС на один виток на вторичной обмотке, и общая ЭДС на вторичной обмотке также увеличится.

Изучая работу трансформатора под нагрузкой, следует твердо усвоить, что магнитный поток в сердечнике трансформатора остается практически постоянным при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. Это означает постоянство результирующей намагничивающей силы, определяемой геометрической суммой намагничивающей силы первичной обмотки I₁W₁ и намагничивающей силы вторичной обмотки I₂W₂, то есть I₁W₁ + I₂W₂.

При холостом ходе (I₂ = 0) намагничивающая сила вызывается током холостого хода I_о только в первичной обмотке.

Баланс намагничивающих сил объясняет автоматическое изменение первичного тока при изменении нагрузки трансформатора, то есть вторичного тока.

Необходимо обратить внимание на параметры, определяемые в режиме холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

Полезно помнить, что К.П.Д. трансформатора зависит от нагрузки и достигает максимального значения, когда потери в обмотках равны потерям в стали.

Обязательно нужно помнить особенности рабочего процесса измерительных трансформаторов тока.

Литература: 1, с. 234-251; 2, с. 153-177; 3, с.182-199; 4, с. 148-164.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему обмотки трансформатора должны располагаться на стальном сердечнике? Как будет работать трансформатор, если стальной сердечник заменить алюминиевым?

2. Начертите схему устройства стержневого и броневого сердечника.

3. Что называется номинальной мощностью трансформатора?

4. Напишите формулы для определения ЭДС обмоток.

5. Почему коэффициент трансформации трансформатора определяется в режиме холостого хода?

6. Какое напряжение называют напряжением короткого замыкания?

7. Почему недопустимо размыкание вторичной обмотки работающего трансформатора тока?

8. Указать особенности устройства сварочного трансформатора.

9. Какова роль индуктивной катушки в батарейном зажигании карбюраторных двигателей?