1. Призначення та області застосування трансформаторів.

Трансформатор – це статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше індуктивно зв`язані обмотки, який призначений для перетворення (за допомогою явища електромагнітної індукції) однієї системи змінного струму (первинної) в другу (вторинну).

Найбільше застосовується в електротехнічних установках, а також в енергетичних системах виробництва, передачі та розподілу електроенергії мають силові трансформатори., за допомогою яких змінюється значення напруги та струму, а кількість фаз, форма кривої та частота залишаються незмінними.

В залежності від призначення трансформатори силові трансформатори загального призначення, які застосовують в системах передачі та розподілу електроенергії, а також в інших установках для одержання необхідного значення напруги, та трансформатори спеціального призначення (зварювальні, пічні, вимірювальні трансформатори струму та напруги, іспитові трансформатори, піктрансформатори, та інші).

2. Принцип дії трансформатора.

Трансформатор має магнітопровод (осердя), який виконують із окремих листів електротехнічної сталі, та дві обмотки, розташовані на стрижнях магніто проводу.

Одна із обмоток (первинна) вмикається на напругу мережі U, а до другої (вторинної) приєднують споживач електроенергії Z_Н.

Звернемо увагу, що обмотки не мають електричного зв’язку і потужність з однієї обмотки до другої переходить за допомогою магнітного поля, а для підсилення індуктивного зв’язку між обмотками використовують магнітопровід.

Принцип дії трансформатора полягає в використовуванні явища електромагнітної індукції.

Змінний струм в первинній обмотці І створює в магніто проводі змінний магнітний поток Ф, який зчеплений з первинною та вторинною обмотками І індукцією в них ЕРС –

Самоіндукції Е₁ = - ω₁

Взаємоіндукції Е₂ = - ω ₂

w₁ та w₂ - числа витків в обмотках ЕГС, які наводяться в обмотках.

Трансформатори відрізняються тільки числом витків і наругою на виході. U₂ може бути > U₁ – підвищуючий трансформатор, або U₂ < U₁ – знижуючий трансформтор.

Обмотку, яку вмикають на тільки високу напругу, називають обмоткою ВН, а іншу – обмоткою НН.

Трансформатори мають властивості оборотності ВН – НН, або НН – ВН.

Трансформатор – це апарат змінного струму, бо якщо Ф = const, =0, Е₁ = 0, Е₂ = 0.

Трансформатори класифікують за рядом ознак:

• за призначенням: силові загального призначення, силові спеціального призначення і т.д.;

• по виду охолодження – з повітряним охолодженням (сухі) та масляні;

• по числу фаз: однофазні, 3-хфазні;

• по формі магніто проводу: стержньові, броньові, тороїдальні;

• по числу обмоток на фазу: двухобмоточні, багатообмоточні.

3. Будова трансформатора.

Трансформатори складаються з активної та неактивної частин. До активної частини входять магнітопровод та обмотки. Інші частини трансформатора є неактивними (допоміжними).

Магнітопровод в трансформаторі виконує дві функції: по-перше, він складає магнітне коло, по якому замикається магнітний поток, а по-друге, він є основою, до якої кріпляться обмотки, відводи, перемикачі.

Магнітопровод виконують із окремих тонких листів електротехнічної сталі, ізольований плівкою лаку.

Обмотки трансформаторів середньої та великої потужності виконують із обмоточних проводів кругового або прямокутного перезізу, ізольованих бавовняно-паперовою пряжею, або кабельним папером.

Обмотки бувають концентричними, виконаними у вигляді циліндрів спочатку обмоткою НН, а потім ВН, а також дисковими, коли вони розташовуються на стержні по черзі (у трансформаторів спеціального призначення).

В трансформаторах з масляним охолодженням магніто провід з обмотками розміщують в спеціальному боці, який заповнюють трансформаторним маслом (олією). Використання трансформаторного масла сприяє більш надійній роботі трансформатора, бо має набагато більшу електричну міцність ніж повітря, крім того, масло забезпечує краще охолодження.

Для збільшення поверхні охолодження бак трансформатора виконують ребристим, або застосовують трубчаті радіатори.

Для компенсації і об’єму масло при змінах температури , а також для захисту масла від окислення та зволоження при контакті з повітрям в трансформаторах використовують розширювач, розміщений на кришці бака і з’єднаний з ним трубою.

В процесі роботи трансформатора не виключена можливість виникнення явищ, які супроводжуються бурхливим виділенням газів та підвищеного тиску, тому для захисту баку і трансформаторів потужністю 1000 кВА і більше встановлюють вихлопну трубу, яку закривають скляною мембраною.

З цією метою в трубопровід, який з’єднує бак з розширювачем, розміщують газове реле, яке спрацьовую при бурхливому виділенні газу, і відмикає трансформатор від мережі.

Обмотки трансформатору з’єднуються з мережею за допомогою вводів (прохідні фарфорові (порцелянові) ізолятори).

Номінальні параметри трансформатора:

1. Номінальна первинна напруга U_1н (В, кВ)

2. Номінально вторинна напруга U_2н (В, кВ)

3. Номінальні (лінійні) струми І_1н й І_2н.

4. Номінальна повна потужність (кВА)

S_н = U_1н ∙ І_1н

S_н = U_1н ∙ І_1н

Номінальні струми означають:

І_1н = І_2н =