ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
Кафедра радиофизики
Практикум по радиоэлектронике
Трансформатор
Методические указания к лабораторной работе № 12
Новосибирск
2009
Лабораторная работа входит в состав практикума по радиоэлектронике для студентов 2 курса физического факультета НГУ и посвящена изучению свойств силового трансформатора сетевой частоты. В данном методическом пособии излагаются принципы работы трансформатора, приво-дятся соотношения, полезные при проектировании, показывается возможность его использования для передачи импульсных сигналов, дается понятие о влиянии обмотки размагничивания.
В ходе выполнения лабораторной работы студент должен изучить принципиальную схему, собрать установку, провести нужные измерения и расчеты.
Составитель А. С. Донин
Рецензент И. А. Запрягаев
Ответственная за выпуск О. А. Тенекеджи
Издание подготовлено в рамках выполнения инновационно-образовательной программы «Инновационные образовательные программы и технологии, реализуемые на принципах партнерства классического университета, науки, бизнеса и государства» национального проекта «Образование».
Новосибирский государственный университет, 2009
1. Введение
Трансформатор представляет собой статическое (т. е. не имеющее подвижных частей) устройство, служащее для преобразования числового значения переменного во времени напряжения, а также для электрического разделения цепей и преобразования числовых значений сопротивлений. Передача энергии из одной цепи в другую производится трансформатором благодаря явлению взаимоиндукции.[2, стр.122]
Если от источника энергии (сигнала) задается синусоидальное напряжение (ток) то используется трансформатор переменного напряжения (тока). Если трансформатор необходим для передачи однополярных импульсов напряжения (тока), то используется импульсный трансформатор. В обоих случаях используется также свойство гальванического разделения электрических цепей входа и выхода.
В электротехнике наибольшее распространение получили трансформаторы в системах передачи электроэнергии от электростанций через линии электропередачи к предприятиям. В местах распределения энергии между потребителями устанавливаются силовые понижающие трансформаторы, которые подают большинству потребителей напряжение ~380 / 220 вольт. Все это силовые трансформаторы сетевой частоты (по принятому в РФ стандарту частота равна 50 Гц), трех- и однофазные. Такие же силовые трансформаторы применяются в различных устройствах (сварочные, нагревательные, согласующие для различных устройств питания). В последние 10–15 лет большое распространение получили силовые трансформаторы на повышенные частоты в связи с бурным развитием силовой электроники и использованием частотных преобразователей. В настоящее время используются силовые трансформаторы на частоты в десятки килогерц. На некоторые нагрузки для нормальной работы требуется подать последовательность импульсов напряжения (тока) заданной амплитуды и длительности. Одним из способов обеспечить такой импульс может быть использование импульсного трансформатора. Для измерений переменных или импульсных сигналов может использоваться измерительный трансформатор тока или напряжения и т. д.
Приведена далеко не полная классификация трансформаторов по назначению, а еще они значительно различаются по мощностям, по напряжению, по форме и материалу магнитопроводов и т. д. Однако несмотря на большое разнообразие типов трансформаторов, принцип действия и физические процессы в них одни и те же, и описание этих процессов опирается на законы взаимоиндукции, полного тока и свойства материалов. Конкретные же изделия различаются только конструктивными особенностями, которые выбираются и оптимизируются в соответствии с назначением трансформатора.