ТРАНСФОРМАТОРЫ
Определение и классификация
рансформатором называется статический электромагнитный аппарат, редназначенный для преобразования Электрической Энергии еременного тока одного напряжения в ЭЭ переменного тока другого апряжения при сохранении частоты.
Преобразование энергии в Трансформаторе осуществляется с помощью магнитного поля, связывающего электромагнитно две или несколько обмоток, расположенных на ферромагнитном сердечнике.
Трансформатор применяется в тех случаях, когда потребители требуют напряжения, отличного от основного напряжения электротехнической системы (сетей освещения, выполнении технологических операций при строительстве, входят в состав выпрямительных и сварочных установок).
Классификация Трансформаторов:
1. По назначению
-Силовые;
-Осветительные;
-Специальные.
2.По числу фаз - Однофазные; - Трехфазные.
3.По числу обмоток - Однообмоточные; - Двухобмоточные; - Многообмоточные.
4.По способу охлаждения - Сухие (воздушные); - Масляные.
5.По конструкции ферромагнитного сердечника
-Стержневые (обмотка охватывает стержни сердечника);
-Броневые (стержни охватывают сердечник, экранируют её).
СТЕРЖНЕВОЙ (а) И БРОНЕВОЙ ТРАНСФОРМАТОР (б)
2. Принцип действия трансформатора
Рассмотрим на примере однофазного, двухобмоточного,
стержневого трансформатора.
|
|
Ф |
|
|
|
A |
1 |
|
a |
2 |
|
|
|
|
|||
|
ФР1 |
|
|
|
|
u |
е1 |
|
u2 |
Z |
|
е2 |
|
||||
|
|
|
H |
||
|
|
|
|
|
|
X |
еР1 |
ФР2 |
x |
|
h |
|
|
||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
Обмотки 1 и 2, выполненные из изолированных проводов, размещены на ферромагнитном сердечнике 3. Обмотка, получающая питание от источника ЭЭ называется первичной, а обмотка, связанная с нагрузкой – вторичной.
Основной магнитный поток Ф (замыкается только по сердечнику) индуктирует ЭДС в первичной и вторичной обмотках. А магнитный поток рассеивания Фр (замыкается частично повоздуху) индуктирует ЭДС рассеивания в своих обмотках.
Будем предполагать, что на вход поступает синусоидальное
напряжение |
u UM sin t; |
|
Это свойство сети и оно обычно исполняется.
При подаче питания на первичную обмотку, по ней будет протекать изменяющийся ток.
Переменный ток создает переменный магнитный поток, который по закону ЭМИ индуктирует э.д.с.
u1(t) i1(t) Ф(t) е1 w1 dФdt ;
Ф(t) е2 w2 dФdt i2 (t) u2 (t);
u1(t) u2 (t);
f1 const;
ФР1(t) еР1; ФР2 (t) еР2 ;
1 |
2 |
3 |
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3. Режим холостого хода Трансформатора
Имеет место тогда, когда первичная обмотка подключена к сети u1 и f1, а вторичная обмотка разомкнута (I2=0)
I0 – ток холостого хода (для силовых трансформаторов I0=(2-10)%
I1Н,
I1Н – номинальный ток первичной обмотки
Ток ХХ создает магнитный поток, который изменяется по синусоидальному закону:
I0 Ф ФM sin t;
е w |
dФ |
w |
d |
Ф |
sin( t) w |
Ф |
сos t w |
Ф |
sin( t |
|
||
dt |
dt |
2 |
||||||||||
1 |
1 |
|
М |
1 |
М |
1 |
М |
|
||||
EM1 w1 ФМ ;
е E |
M 2 |
sin( t ); E |
M 2 |
w |
Ф ; |
2 |
2 |
2 |
М |
||
|
|
|
|
|
Коэффициент трансформации
Важной характеристикой Трансформатора является коэффициент трансформации, под которым понимается отношение ЭДС, индуктируемых основным магнитным потоком в первичной и вторичной обмотках: w1 ;
w2
У Трансформатора U1=E1
U2=E2=U20
К U1 ;
U20