- •Расчет маломощных трансформаторов
- •Оглавление
- •Список условных обозначений
- •Маломощные силовые трансформаторы
- •Общие сведения
- •Типы маломощных трансформаторов
- •Форма поперечного сечения стержня и катушек
- •Выбор материала для сердечника
- •Определение токов трансформатора
- •Расчет маломощных однофазных и трехфазных трансформаторов
- •Выбор индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора
- •Выбор плотности тока в проводах обмоток трансформатора
- •Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника трансформатора
- •Определение числа витков обмоток трансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •Выбор изоляции проводов обмоток
- •Определение высоты и ширины окна сердечника трансформатора
- •Укладка обмоток на стержнях и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
- •Вес меди обмоток трансформатора
- •Потери в меди обмоток трансформатора
- •Вес стали сердечника трансформатора
- •Потери в стали сердечника трансформатора
- •Определение тока холостого хода трансформатора
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Активное падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора
- •Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- •Проверка трансформатора на нагревание
- •Сводные данные расчета трансформатора
- •Пример расчета маломощного однофазного трехобмоточного трансформатора Задание
- •Выбор типа и основных соотношений трансформатора
- •Маломощные силовые автотрансформаторы
- •Общие сведения
- •Расчет маломощных однофазных автотрансформаторов
- •Расчетная мощность автотрансформатора
- •Определение токов автотрансформатора
- •Определение токов отдельных частей обмотки автотрансформатора
- •Выбор индукции в стержне сердечника автотрансформатора
- •Выбор плотности тока в проводах обмотки автотрансформатора
- •Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника автотрансформатора
- •Определение числа витков обмотки автотрансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмотки
- •Выбор изоляции проводов обмотки
- •Изменение напряжения автотрансформатора при нагрузке
- •Проверка автотрансформатора на нагревание
- •Пример расчета маломощного однофазного автотрансформатора с секционированной обмоткой Задание
- •Выбор типа и основных соотношений автотрансформатора
- •Импульсные автотрансформаторы
- •Общие сведения
- •Расчет импульсных трансформаторов
- •Определение средней мощности и токов трансформатора
- •Типы импульсных трансформаторов
- •Выбор приращения индукции и толщины листов материала сердечника
- •Определение поперечного сечения стержня и средней длины магнитопровода сердечника трансформатора
- •Определение числа витков трансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •Укладка обмоток и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
- •Средние длины витков обмоток трансформатора
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Намагничивающий ток трансформатора
- •Параметры импульсного трансформатора и проверка искажения трансформируемого импульса
- •Проверка трансформатора на нагревание
- •Пример расчета импульсного трансформатора Задание
- •Выбор типа и основных соотношений трансформатора
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Список литературы
Маломощные силовые трансформаторы
Общие сведения
С целью экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и распределения ее между разнообразными потребителями появляется необходимость в ее трансформации. Последнее осуществляется с помощью повышающих и понижающих трансформаторов.
Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, его действие основано на явлении взаимной индукции, он предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока с параметрами U1,I1в энергию переменного тока с параметрамиU2,I2той же частоты.
Принцип индуктивной связи двух обмоток был впервые открыт Майклом Фарадеем в 1831 г. В период 1870–1880 гг. был создан однофазный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, а в 1880–1890 г. была осуществлена разработка трансформатора с замкнутым магнитопроводом, который усиливал магнитную связь между обмотками и обеспечивал повышенные технико-экономические показатели трансформатора.
Трансформатор (Рис. 1 .1) состоит из ферромагнитного магнитопровода, собранного из отдельных листов электротехнической стали, на котором расположены две (W1,W2) обмотки, выполненные из медного или алюминиевого провода. Обмотку, подключенную к источнику питания, принято называть первичной, а обмотку, к которой подключаются приемники, – вторичной. Все величины, относящиеся к первичной и вторичной обмоткам, принято соответственно обозначать индексами 1 и 2.

Рис.1.1. К пояснению устройства и принципа действия трансформатора
Если первичную обмотку трансформатора с числом витков w1включить в сеть переменного тока, то напряжение сетиU1вызовет в ней токI1и МДСI1w1создаст переменный магнитный поток Ф. Переменный магнитный поток Ф создаст в обмоткеw1ЭДСЕ1, а в обмоткеw2ЭДСЕ2. Когда есть нагрузка, электрическая цепь вторичной обмотки оказывается замкнутой и ЭДСЕ2вызовет в ней токI2. Таким образом, электрическая энергия первичной цепи с параметрамиU1,I1и частотойfбудет преобразована в энергию переменного тока вторичной цепи с параметрамиU2,I2иf.
Мгновенные значения ЭДС первичной и вторичной обмоток, как следует из явления электромагнитной индукции, имеют выражения
![]()
их действующие значения (при синусоидальном изменении) соответственно равны
![]()
![]()
Разделив значения ЭДС первичной цепи на соответствующее значение ЭДС вторичной цепи, получим

Величина nназывается коэффициентом трансформации
трансформатора. Электрическая энергия
из первичной цепи во вторичную в
трансформаторе передается посредством
переменного магнитного потока, поскольку
гальваническая связь между





первичной и вторичной обмотками
трансформатора отсутствует. Отношение
значений ЭДСE1иЕ2равно отношению чисел витков первичной
и вторичной обмоток.
Для выяснения соотношения между первичным и вторичным напряжениями необходимо высказать следующие соображения:
Во-первых, кроме основного магнитного потока Ф или просто магнитного потока трансформатора, как далее мы его будем называть, который полностью располагается в ферромагнитном сердечнике и пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток, ток первичной обмотки создает магнитный поток рассеяния Фр1. Поток рассеяния Фр1в отличие от основного охватывает витки только первичной обмотки и, как это видно на Рис. 1 .1, располагается главным образом в немагнитной среде (воздушном пространстве или трансформаторном масле, окружающем обмотку). Этот поток создает в первичной обмотке ЭДС Eр1.
Во-вторых, первичная обмотка обладает определенным активным сопротивлением. Поэтому, как вытекает из уравнения электрического состояния первичной цепи
![]()
значения напряжения U1и ЭДСЕ1не равны. ЭДСЕ1меньше напряженияU1на значение падения напряжения, обусловленное ЭДС Eр1и активным сопротивлением обмотки. Однако эта разность невелика, и если ею пренебречь, то можно допустить, что
![]()
При работе трансформатора с нагрузкой в его вторичной обмотке действует ток I2. Ток вторичной обмотки участвует в создании основного магнитного потока Ф, а также создает поток рассеяния Фр2, расположенный в немагнитной среде, как Фр1, и наводящий в этой обмотке ЭДСЕр2. НапряжениеU2, как вытекает из уравнения электрического состояния вторичной цепи
![]()
меньше ЭДС Е2
на значение падения напряжения,
обусловленное ЭДСEр2и активным
сопротивлением обмотки. Однако эта
разность невелика, и если ею пренебречь,
то можно считать, что![]()
Подставив в уравнение (1.3) вместо Е1иE2, соответственно напряженияUlиU2, получим
![]()
откуда следует,
что
.
Поэтому можно считать, что коэффициент трансформации трансформатора представляет собой отношение значений первичного напряжения к вторичному. Соотношение между первичным и вторичным токами можно определить из равенства первичной и вторичной мощностей.
Действительно, если пренебречь потерями активной мощности в обмотках и реактивной мощностью, обусловленной главным магнитным потоком и потоками рассеяния трансформатора, то
![]()
откуда
![]()
и, следовательно,
![]()
Однофазные трансформаторы на схемах электрических цепей изображаются так, как это указано на Рис. 1 .2, а – в.
а).
б).
в).
Рис.1.2. Условные обозначения однофазного трансформатора
Начало и конец первичной обмотки обозначаются большими буквами: начало A, конецX, вторичной обмотки – малыми буквами: начало а, конецх. Предполагается, что направление намотки от начала к концу относительно магнитопровода обеих обмоток одинаковое или по часовой, или против часовой стрелки.
