Слайд № 16

Обмотка трансформатора, присоединенная к источнику питания (сеть электроснабжения, генератор), называется первичной. Соответственно первичными называются все величины, относящиеся к этой обмотке – число витков, напряжение, ток и т.д. все они обозначаются с индексом 1: w₁, u₁, i₁. Обмотка, к которой подключается приемник (потребитель электроэнергии), и относящиеся к ней величины называются вторичными (индекс 2).

Идеальные трансформаторы не рассеивают мощность: мощность в первичной обмотке идеального трансформатора всегда равна мощности во вторичной обмотке. На практике трансформаторы рассеивают небольшой процент приложенной мощности в качестве потерь, вызванных

– током намагничивания сердечника;

– потерями гистерезиса и вихревых токов (потерями в стали).

Обычно потери составляют от 2% до 5% от величины первичного тока.

Принцип действия однофазного трансформатора Слайд № 17

Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции, которое является следствием закона электромагнитной индукции.

Принцип действия трансформатора сводится к следующему: первичная и вторичная обмотки находятся на общем сердечнике и подвергаются действию одного и того же электромагнитного поля. Переменное напряжение u₁, приложенное к первичной обмотке w₁, вызывает переменный первичный ток i₁. В железном сердечнике трансформатора возникает переменный магнитный поток Ф₀, который пронизывает витки первичной и вторичной обмоток w₁ и w₂, индуцирует в них э.д.с. е₁ и е₂. Под действием е₂ во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z_н, появится ток i₂, направление которого совпадает с направлением е₂. Так как магнитодвижущие силы первичной w₁i₁ и вторичной w₂i₂ обмоток направлены встречно, то результирующая МДС и поток в магнитопроводе будет определяться разностью МДС: w₁i₁ – w₂i₂ = i₁₀w₁.

В зависимости от значения сопротивления нагрузки различают три режима работы трансформатора:

1. Режим холостого хода – Z_н = ∞;

2. Режим нагрузки – 0 < Z_н <∞;

3. Режим короткого замыкания – Z_н = 0.

3. Схема замещения и уравнения состояния трансформатора Слайд № 18

На Слайде № 18 приведена электрическая схема однофазного трансформатора.

Здесь Е₁ и Е₂ – э.д.с., индуцируемые в первичной и вторичной обмотках потоком Ф₀; Х₁ и Х₂ – индуктивные сопротивления, характеризующие действие потоков рассеяния; R₁ и R₂ – активные сопротивления первичной и вторичной обмоток, Z_н – сопротивление нагрузки.

Для исследования режимов работы трансформатора, расчета сетей магнитную связь между первичным и вторичным контурами заменяют электрической связью. Но непосредственное объединение этих цепей в общую электрическую цепь без магнитной связи невозможно. Это объясняется тем, что при разных напряжениях U₁ ≠ U₂ токи одной и той же величины в этих цепях энергетически не эквивалентны друг другу: току в 1 А первичной цепи соответствует мощность 1 х U₁ ВА, а ток в 1 А вторичной цепи обеспечивает получение мощности 1 х U₂ ВА. Поэтому требуется приведение первичной и вторичной цепей к одному уровню напряжения. Удобным оказывается приведение вторичной цепи трансформатора к первичной.

Таким образом, соединение перемычками ac и bd в схеме на слайде 18 возможно, если U_ab = U_cd. Этому требованию удовлетворяет условие , где – приведенная э.д.с.

Эквивалентность энергетических соотношений в трансформаторе и его схема замещения не будут нарушены, если полная мощность S, активная мощность Р и реактивная Q, а также мощность в нагрузке S_н останутся неизменными:

Подставляя эти равенства, имеем:

.

Эти параметры называются приведенными (к числу витков w₁).