1. Классификация трансформаторов
Трансформатор, предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Трансформатор – простое, надежное и экономичное электромагнитное устройство. Он не имеет движущихся частей и скользящих контактных соединений. Его КПД доходит до 99%.
Слайд № 6
Электрические генераторы электростанций вырабатывают электрическую энергию напряжением от 6,3 до 24 кВ в зависимости от типа генераторов.
Слайд № 7
Передача электрической энергии большой мощности на большие расстояния технически возможна и экономически целесообразна при малых сечениях проводов линии передачи и малых потерях электрической энергии в них. Сечение проводов и потери мощности в них определяются величиной тока, а ток при заданной мощности S, как известно, зависит от напряжения U:
.
Как видно из формулы, чем выше напряжение, тем меньше ток, а, следовательно, меньше сечение проводов и потери мощности в них. Поэтому передача электроэнергии в энергетической системе на большие расстояния с целью снижения потерь и капитальных затрат на построение электрических сетей производится на повышенном напряжении. Для этого электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанций, перед передачей в энергосистему повышается до напряжения 110-750 кВ на повышающих подстанциях.
Есть трансформаторы повышающие и понижающие.
Слайд № 8, 9
По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные (Слайд № 8) и трехфазные (Слайд № 9).
Слайд № 10, 11
Различают трансформаторы стержневого (Слайд № 10) и броневого (Слайд № 11) типов. Трансформатор броневого типа хорошо защищает обмотки катушек от механических повреждений.
По виду охлаждения – с воздушным или масляным охлаждением. Если трансформатор с масляным охлаждением, то устанавливают бачок-расширитель, куда попадает нагретое масло (Слайд № 9).
Трансформаторы, используемые в технике связи, подразделяют на низко- и высокочастотные.
В соответствии с назначением различают:
– силовые трансформаторы, которые используются в магистральных распределительных сетях и системах электроснабжения предприятий для распределения электроэнергии. Номинальные мощности силовых трансформаторов от 25 до 300-500 кВА, напряжение от 220 В до 750 кВ (Слайды № 9);
Слайд № 12, 13
– специальные трансформаторы используют в специальных электротехнических устройствах: сварочные трансформаторы для различных видов сварки (Слайд № 12); импульсные трансформаторы для преобразования импульсных силовых и информационных сигналов (Слайд № 13); печные трансформаторы для питания дуговых печей (Слайд № 13);
Слайд № 14
– измерительные трансформаторы используются в качестве элементов для измерения больших по уровню напряжений и токов (Слайд № 14).
Таким образом, расчетные мощности трансформаторов различны – от долей вольт-ампера до десятков тысяч киловольт-ампер; рабочие частоты – от единиц герц до сотен килогерц.
2. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора Слайд № 15
Трансформатор представляет собой замкнутый магнитопровод, на котором расположены две или несколько обмоток. Часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, называют стержнями. Части магнитопровода, замыкающие стержни, называют ярмом. Для уменьшения потерь на гистерезис магнитопровод изготовляют из магнитомягкого материала – трансформаторной стали, которая имеет узкую петлю гистерезиса. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, в материал магнитопровода вводят примесь кремния, повышающую его электрическое сопротивление. Сам магнитопровод собирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм, изолированных друг от друга теплостойким лаком (цапоновым, им еще красят лампочки в гирляндах) или специальной бумагой.
Следует отметить, что в маломощных трансформаторах, используемых в радиотехнических схемах при частотах свыше 20кГц, магнитопроводом является воздушная среда, так как в таких случаях велики вихревые токи, и магнитопровод практически не намагничивается.
На слайде № 15 слева внизу показаны основные условные графические обозначения однофазного и трехфазного трансформаторов.