3. (31) Трансформаторы (типы,конструкция). Условия параллельной работы трансформаторов. Режимы работы трансформаторов.

Трансформатором - электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования (понижения или повышения) напряжения в сетях переменного тока. Трансформаторы получили широкое распространение в связи с необходимостью передачи электрической энергии на большие расстояния. Обмотку, к которой подводят энергию переменного тока, называют первичной, а от которой отводят вторичной.

Принцип действия трансформатора основал на законе электромагнитной индукции. Трансформаторы, предназначенные для повышения на­пряжении, называют повышающими, а для понижения напряжения — понижающими. Трансформаторы делят на однофазные и трехфазные.

По назначению различают следующие трансформаторы:

а) силовые — для преобразования электроэнергии для питания силовой и осветительной нагрузки;

б) специальные — для питания токоприемников спе­циального назначения (электропечи, электросварка и др.);

в) измерительные - дли подключения измерительных приборов;

г) автотрансформаторы — для преобразования напря­жения в небольших пределах в лабораториях, при пуске в ход двигателей переменного тока, для бытовых нужд и других целей.

Основными частями конструкции трансформатора являются:

• Магнитопровод - Предназначается для локализации в нём основного магнитного поля трансформатора, выполняется из электротехнической стали.

• Обмотки- совокупность витков., бывает винтовая, дисковая, фольговая.

• каркас для обмоток

• изоляция

• система охлаждения

• прочие элементы (для монтажа, доступа к выводам обмоток, защиты трансформатора и т.п.

Режимы работы

1. Режим холостого хода. При разомкнутой вторичной обмотке трансформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода i₀, проходящий по первичной обмотке, имеет две составляющие: активную i_0a и реактивную i_0р. При этом Í = Í_0a + Í_0р . Реактивная составляющая называется намагничивающим током, этот ток создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Активная составляющая обеспечивает поступление в трансформатор электрической энергии, необходимой для компенсации потерь энергии в стали магнитопровода. Она невелика, поэтому ток холостого хода практически можно считать равным намагничивающему току: I₀≈ I_0р.

2. Нагрузочный режим. При подключении нагрузки Z_H ко вторичной обмотке трансформатора он начинает отдавать нагрузке мощность. Увеличивается и мощность, получаемая первичной обмоткой из питающей сети. Следовательно, при увеличении тока i₂ во вторичной обмотке возрастает и ток i₁ в первичной обмотке.

Схема магнитных потоков в трансформаторе при нагрузке

Магнитный поток трансформатора определяется значением напряжения U₁ и практически не зависит от нагрузки.

3. Короткое замыкание.

Напряжение короткого замыкания является важным показателем, его выражают в процентах от U_1НОМ: u_k% = (U_k / U_1НОМ) 100. Если короткое замыкание происходит в процессе эксплуатации трансформатора при номинальном напряжении, то в обеих обмотках возникают большие токи, при этом повышается температура обмоток. Такое замыкание является аварийным и требует специальной защиты, которая должна отключить трансформатор в течение долей секунды. Для ограничения токов короткого замыкания мощные трансформаторы выполняют с повышенными значениями u_к%, т. е. с повышенным внутренним индуктивным сопротивлением обмоток.

При параллельной работе двух или нескольких трансформаторов должны быть выполнены следующие условия:

1. Произведена фазировка тран-ов.

2. одинаковы напряжения как первичных, так и вторичных обмоток, т.е. допускается разность коэффициентов трансформации не более 0,5 %. 3.Группы соединения обмоток должны быть одинаковы. 4.Напряжения короткого замыкания должны быть одинаковы. Допускается отклонение от среднего значения Uк не более чем на ±10 %.