Л 7. Тема: «Физические основы рабочего процесса трансформатора»

§1. Принцип работы трансформатора.

Принцип работы основывается на законе электромагнитной индукции, открытом английским физиком Майклом Фарадеем в 1831 году.

Основной магнитный поток Ф₀в магнитопроводе трансформатора сцеплен с витками обмотокW₁иW₂благодаря чему в них наводится э.д.с.

Э.д.с. обмоток определяется выражением

Если поток изменяется синусоидально

Ф₀=Ф_maxsinωt, то

подставив его в формулу э.д.с. и дифференцируя, получим

e₁=-ωW₁Ф_mcosωt

e₂=-ωW₂Ф_mcosωt

Амплитудное значение

Е_1m=-ωW₁Ф_m

E_2m=-ωW₂Ф_m

Действующее значение

Коэффициент трансформации (отношение э.д.с. обмотки высшего напряжения и э.д.с. обмотки низшего напряжения)

Для идеального трансформатора

U₁=E₁,U₂=E₂иU₁I₁=U₂I₂

тогда

Векторная диаграмма для идеального трансформатора

Ф₀=Ф_msinωt

t,

т.к. cos ωt=- ,

то e₁=

Поэтому вектор э.д.с. изображают отстающим на 90° от вектора Ф_m. Вектор токаI₀совпадает с вектором Ф_m, если не учитывать потерь в стали сердечника.

§2. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.

звезда треугольник

зигзаг

Возможные схемы соединения:

1. звезда - звезда;

2. звезда - звезда с нулевым выводом на вторичной стороне;

3. звезда - звезда с нулевым выводом на первичной стороне;

4. звезда - треугольник;

5. треугольник - звезда с нулем;

6. треугольник - треугольник;

7. звезда - зигзаг;

8. звезда с нулем - треугольник.

Наиболее употребительные схемы: 2, 4, 5, 7, 8.

Сдвиг фаз между э.д.с. Е₁и Е₂принято выражать группой соединений. Но т.к. этот сдвиг фаз может измениться от 0 до 360°, а кратность сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединений выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая единица соответствует углу сдвига в 30°.

В основу такого обозначения положено сравнение относительного положения векторов Е₁и Е₂с положением минутной и часовой стрелок часов. При этом вектор э.д.с. обмотки высшего напряжения мыслится минутной стрелкой, а вектор э.д.с. обмотки низшего напряжения мыслится часовой стрелкой.

Положение часовой стрелки относительно минутной определяется положением вектора э.д.с. обмотки низшего напряжения относительно вектора э.д.с. обмотки высшего напряжения.

Однофазный трансформатор.

В СССР однофазные трансформаторы выполнялись с группой I/I-0.

Рассмотрим трехфазный трансформатор с соединением звезда – звезда, причем обмотки имеют одинаковую намотку.

записывается в паспорте Y/Y- 12

Изменяя маркировку трансформатора, на вторичной стороне можно получить другие четные группы.

При соединении обмоток звезда – звезда и треугольник - треугольник можно получить 0, 2, 4, 6, 8, 10 – все четные группы.

Рассмотрим получение нечетных групп соединения обмоток. При схеме соединения звезда – треугольник или треугольник – звезда можно получить остальные шесть нечетных групп 1, 3, 5, 7, 9, 11.

Рассмотрим схему соединения звезда – зигзаг.