6 Электрические трансформаторы

6.1 Общие сведения

Электрический трансформатор – электромагнитное устройство, пре- образующее напряжение и ток одного уровня в напряжение и ток другого уровня при неизменной частоте и малой потере мощности.

Генераторы электрических станций вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6, 10, 15 кВ, так как на более высокие напряже- ния конструировать электрогенераторы сложно в связи с трудностью обес- печить хорошую изоляцию обмоток.

В то же время в линиях электропередачи применяют напряжения до

110, 220, 400, 500 кВ и более, чтобы уменьшить силу тока в линии, а зна-

чит и сечение проводов, что позволяет резко снизить мощность потерь и стоимость линий электропередач.

Таким образом, необходимы повышающие трансформаторы, уве-

личивающие напряжение генераторов электрических станций до напряже-

ния линий электропередач.

В местах же потребления электрической энергии, на производстве, в быту и так далее необходимы понижающие трансформаторы, чтобы

иметь напряжения 380, 220, 127 В и менее.

Электрические трансформаторы имеют высокий коэффициент по-

лезного действия, доходящий до 99 % и высокую надежность, так как не содержат движущихся частей.

Изобрел электрический трансформатор в 1876 году П.Н. Яблочков, который в своих работах по электрическому освещению встретился с не- обходимостью обеспечить автономную работу нескольких светильников с

разным напряжением от одного генератора.

В 1891 году М.О. Доливо-Добровольским была разработана конст-

рукция первого трехфазного электрического трансформатора, после че-

го применение электротрансформатора стало резко возрастать.

Простейший однофазный электрический трансформатор (рису-

нок 6.1) состоит из двух обмоток, размещенных на ферромагнитном маг-

нитопроводе, который набран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0.3-0.5 мм, с целью уменьшения по-

терь на вихревые токи (потерь в стали)

^P_с ^.

Обмотка, подключаемая к источнику электрической энергии (генера- тору) или к линии электропередач (электрической сети) называется пер- вичной (входной). Обмотка, к которой подключается приемник электриче- ской энергии – вторичной (выходной).

138

^Ф₀

ⁱ₁ ⁱ₂

1

^{e u}₁

^u_L1

w₁ ^w₂

^U_{M 2} ^u₂ ^z₂

Рисунок 6.1 – Схема электрической цепи с трансформатором

На щитке электрического трансформатора указываются:

_{- высшее и низшее номинальные напряжения;}

- номинальная полная мощность

_{- частота f (Гц);}

^{S  U}₁ ^{⋅ I}₁ ^{, ВА или кВА;}

- токи в первичной и вторичной ( I_1н , I _2н ) обмотках при номи-

нальной мощности;

- коэффициент трансформации К ;

- число фаз;

- схема соединений обмоток (звездой или треугольником) в слу-

чае трехфазного электрического трансформатора;

- режим работы (длительный или кратковременный);

- способ охлаждения (масляный, воздушный).