Кубанский государственный технологический университет

Институт информационных технологий и безопасности

Кафедра компьютерных технологий и информационной безопасности

Учебная дисциплина

Электротехника и электроника

Лекция № 17

Трансформаторы

Учебные вопросы:

1.Назначение, устройство и принцип действия трансформатора

2.Трансформатор с отводом от средней точки

3.Автотрансформатор

4.Трансформаторы напряжения и тока

Литература:

1. Касаткин А.С, Немцов М.В. Электроника : Учебник для вузов, - М.: Издательский центр «Академия», 2005 г, с. 193 –220.

2. Иванов И.И., Соловьев Г.И., Равдоник В.С. Электротехника: Учебник для вузов, - СП/б.: изд. «Лань», 2006 г, с. 174 – 22.

1. Назначение, устройство и принцип действия трансформатора

Трансформатором называют электромагнитное статическое устройство, служащие главным образом для преобразования (трансформации) переменных напряжений и токов одних величин в другие при неизменной частоте, согласования сопротивлений (напряжений) между каскадами электронных устройств и гальванической (электрической развязки) электрических цепей.

Обеспечиваются MIN потери энергии

При подключении к первичной обмотке источника переменного напряжения U1 в витках этой обмотки потечет ток I1 , который создает в

магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Магнитный поток Ф замыкаясь в магнитопроводе, индуцирует в первичной обмотке w1 и

вторичной w2 ЭДС Е1 и Е2 соответственно.

При подключении нагрузки ZH к выводам вторичной обмотки под

действием ЭДС Е2 в цепи этой обмотки потечет ток I2.

Для синусоидального магнитного потока Ф(t) = Фmsin( t) расчетные значения действующих ЭДС в первичной и вторичной обмотках равны

где w1 и w2 число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора f

– частота переменного напряжения, Гц

Фm –максимальное значение магнитного потока, Вб

Для идеального трансформатора (без учета потерь)

(мощность потребляемая из сети = мощности отдаваемой потребителю)

Коэффициент трансформации трансформатора

Коэффициент приведения сопротивления трансформатора (согласования сопротивления нагрузки и выходного каскада

Для обеспечения согласования сопротивлений RH и RВЫХ необходим трансформатор с коэффициентом трансформации k = 10

Нагрузочный режим трансформатора

При переходе от режима холостого хода к режиму работы под нагрузкой (комплексной) вторичное напряжение U2 изменяется. При постоянном

напряжении U1 = U1H изменение U2 обусловлено в основном падением

напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Внешняя характеристика трансформатора определяет зависимость изменения вторичного напряжения U2 от тока нагрузки I2 при

постоянном коэффициенте мощности Н = const. (графики строятся

cos H 0,8

I2

1 I2ном

Активная мощность Р2 , отдаваемая трансформатором в нагрузку (приемнику), меньше потребляемой мощности Р1 на величину мощности потерь Р

P2 P1 P

Коэффициент полезного действия трансформатора

Р Мощность потерь в проводах (обмотках трансформатора) – эта ПР мощность переменная и зависит от нагрузки трансформатора

Режим работы трансформатора, обеспечивающий максимальное значение КПД ( = 0,94 …0,99), определяет примерное равенство переменных и постоянных потерь в трансформаторе

2. Трансформатор с отводом от средней точки

Выходные напряжения снимаемые со вторичных обмоток трансформатора равны по амплитуде и противоположны по фазе

u10 (t) Um10 sin( t 0 )

u20 (t) Um10 sin( t 0 ) Um10 sin( t 0 )