7.1. Загальне уявлення

Джерело живлення – елемент електричного кола, в якому зосереджена електрорушійна сила. Джерела живлення характер-ризуються значенням електрорушійної сили і внутрішнього опору.

До джерел живлення належать:

• гальванічні елементи;

• електрохімічні батареї; акумулятори;

• термопари;

• сонячні батареї;

• електричні генератори різного типу.

В залежності від електрорушійної сили джерела живлення поділяють на джерела живлення постійного струму і джерела живлення змінного струму.

Розрізняють первинні джерела живлення, які безносе-редньо перетворюють інші види енергії в електричну і вторинні джерела живлення, які виконують роль проміжних перетворювачів електричної енергії, такі як блоки живлення електронних приладів, трансформатори тощо.

Для електронних пристроїв та приладів в основному використовують вторинні джерела живлення, завдання яких:

• Забезпечення передачі потужності. – передача заданої потужності з найменшими втратами і дотриманням заданих характеристик на виході.

• Перетворення форми напруги – перетворення змінної напруги в постійну, і навпаки.

• Перетворення величини напруги – як підвищення, так і зниження.

• Стабілізація – напруга, струм та інші параметри на виході джерела живлення повинні лежати в певних межах.

• Блок живлення – вторинне джерело живлення електро-приладу електричною енергією, при відповідності вимогам її параметрів: напруги, струму тощо.

За способом перетворення рівня напруги блоки живлення поділяються на: трансформаторні та без трансформаторні (імпульсні).

За конструктивним виконанням: вбудовані та зовнішні.

За областю використання: побутові та промислові.

7.2. Трансформатори

Трансформатор – це статичний електромагнітний апарат, який призначений для перетворення однієї – первинної систем змінного струму, в другу – вторинну систем змінного струму, яка має інші характеристики, зокрема, іншу напругу і інший струм. Основними характеристиками, що визначають технічний рівень трансформаторів, є втрати електроенергії (холостого ходу та короткого замикання), матеріалоємність (витрата електротехнічної та конструкційної сталі, обмотувального проводу, електроізоляційних матеріалів, трансформаторного масла та ін.), якість виготовлення, надійність та зручність обслуговування в експлуатації.

Найпростіший однофазний трансформатор складається з двох обмоток та сталевого осердя (рис. 6.1.)

Рис.7.1. Однофазний трансформатор

Магнітна система трансформатора являє собою комплект пластин або інших елементів, виготовлених з електротехнічної сталі або іншого феромагнітного матеріалу.

При живленні первинної обмотки змінним струмом частотою f буде створюватися змінний магнітний потік Ф:

Ф = Ф_m · sinώt , Вб. (7.1)

Якщо в первинній обмотці трансформатора ώ₁ витків, то ЕРС первинної обмотки визначається за формулою:

E₁ = 4,44 ∙ώ₁∙Ф_m,В. (7.2)

Якщо у вторинній обмотці трансформатора ώ ₂ витків, то ЕРС вторинної обмотки визначається за формулою:

E₂ = 4,44 ∙ώ₂∙Ф_m,В. (7.3)

Відношення ЕРС первинної і вторинної обмоток (відно-шення наявності їх витків) називають коефіцієнтом трансформації і визначають за формулою:

(7.4)

В процесі роботи трансформатора під навантаженням частина активної потужності Р₁, що надходить в первинну обмотку з мережі, розсіюється в трансформаторі на покриття втрат. В результаті активна потужність Р₂, що надходить в навантаження, виявляється меншою потужності Р₁ на величину сумарних втрат в трансформаторі ΣР

P₁ = P₂ + ΣP.

В трансформаторі існує два види втрат – магнітні і електричні. Магнітні втрати Р_м в стальному магнітопроводі, по якому замикається магнітний потік Ф_max, складаються з витрат на гістерезис Р_г, вихрові струми Р_вх

Р_м = Р_г + Р_вх.

Магнітні втрати прямо пропорційні масі магнітопроводу і квадрату магнітної індукції в ньому. Вони також залежать від властивостей сталі, з якої виготовлений магнітопровід. Зменшенню втрат на гістерезис сприяє виготовлення магнітопроводу з феромагнітних матеріалів (електротехнічної сталі), що володіють невеликою коерцитивною силою (вузькою петлею гістерезису).

Для зменшення втрат на вихрові струми магнітопровід виготовляють шихтованим (з тонких стальних пластин, ізольованих одна від одної тонким шаром лаку або оксидної плівки) або витим з стальної стрічки.

Магнітні втрати залежать також і від частоти змінного струму: з підвищенням частоти f магнітні втрати підвищуються за рахунок втрат на гістерезис Р_г та вихрові струми Р_вх.

Головний магнітний потік в магнітопроводі не залежить від навантаження трансформатора, тому при змінах навантаження магнітні втрати залишаються практично незмінними.