1.Принцип действия и устройства трансформатора

Трансформатор- электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения. Состоит из замкнутого сердечника и двух и более обмоток.

Принцип действия трансформатора основан на явлении взаимной индукции. Электромагнитный ток первичной обмотки создает переменный магнитный поток Ф, который сцеплен с обоими обмотками. При изменении магнитный поток индуцирует в обоих обмотках ЭДС. Величина ЭДС зависит от числа витков, частоты и магнитного потока

2. Классификация трансформаторов

Трансформаторы напряжения различаются:

 

а) по числу фаз — однофазные и трехфазные;

б) по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные;

в) по классу точности, т. е. по допускаемым значениям погрешностей;

г) по способу охлаждения — трансформаторы с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией);

д) по роду установки — для внутренней установки, для наружной установки и для комплектных распределительных устройств (КРУ).

3.Конструкции трансформаторов По своей конструкции трансформаторы разделяются на 3 типа: -Стрежневой -Броневой -Тороидальный Обмотки стрежневого типа заключают в себе сердечник, сердечник броневого типа заключает в себе обмотки. Ось обмоток стержневого типа как правило имеет вертикальное положение, а броневого имеет вертикальное или горизонтальное. Основными частями конструкции трансформатора являются: -Магнитная система(магнитопровод) -Обмотки -Система охлаждения Трехфазные трансформаторы делятся на: -Групповые(каждая фаза трансформируется своим трансформатором) -Трехстержневые(где существует магнитная связь между фазами)

4.Магнитопроводы В магнитопроводе различают стержни и ярма: стержни- эта та часть магнитопровода, на которой располагаются обмотки, ярмо- часть, не несущая обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи. В стержневых магнитопроводах ярма прилегает к торцевым поверхностям обмоток, не охватывая их боковых поверхностей. В броневых магнитопроводах ярма охватывает не только торцевые но и боковые поверхности обмоток.

5.Обмотки трансформаторов По способы расположения на стержне: -концентрические -чередующиеся Концентрические обмотки выполняются в виде цилиндра и располагаются на стрежне концентрически относительно друг друга. Высота обмоток делается равной. Подразделяются на -цилиндрические -винтовые -спиральные Цилиндрические обмотки- однослойные и двухслойные . Однослойные- при малом числе витков, двухслойные при большом. Образуют две концентрические катушки, между зазором для лучшего охлаждения. Винтовая обмотка- состоит из витков, которые составлен из нескольких(от 4 до 20) параллельных проводников прямоугольного сечения, расположенных в радиальном направлении один относ. Другого. Намотана по винтовой линии вдоль стержня. Спиральные обмотки-ряд катушек, расположенных по высоте и соединенных последовательно. Намотана по плоской спирали(каждая катушка)

6.Системы охлаждения трансформаторов Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частичного лучеиспускания в воз­духе. Такие трансформаторы получили название «сухих» Естественное масляное охлаждение (М) Тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, циркулирующему по баку и радиаторам, и передается окружающему воздуху. Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д). В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещают вентиляторы. Венти­лятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Масляно-Водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принудительно устроено также, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между труб­ками движется масло. Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ)Охладители состоят из тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные, в маслопроводы, создают непре­рывную принудительную циркуляцию масла через охладители

9. Приведенный трансформатор Приведенный трансформатор – все параметры которого приведены к одинаковому числу витков, обычно к числу витков первичной обмотки. Вместо реального трансформатора с коэффициентом трансформации k=w₁/w₂ получают эквивалентный трансформатор с k=w₁/w₂’=1, где w₂’=w₁. Символом “штрих’ обозначаются параметры приведенного трансформатора. При приведении должен сохранится коэффициент мощности: cosϕ₁= I_1a/ I₁ где I₁- ток в первичной обмотке I_1a- активная составляющая тока в первичной обмотке; При приведении должен сохранится КПД;

Где Р₁- активная мощность в первичной обмотке; P_э1=I₁²r₁- электрические потери в первичной обмотке; P_э2=I₂^2’r₂^’- электрические потери во вторичной обмотке; Р_м=Е₁I_0a- магнитные потери

10. Векторная диаграмма трансформатора Построение векторных диаграмм является более наглядным и часто используется для качественного анализа различных режимов работы трансформатора. Рассмотрим пример построения векторной диаграммы трансформатора в режиме холостого хода. В режиме холостого хода первичная обмотка трансформатора включена в сеть на напряжение  , а вторичная разомкнута  . Для этого режима справедливы уравнения

                             Ток первичной обмотки представляет собой намагничивающий ток трансформатора. Построение векторной диаграммы (рис.10) начинают с вектора потока  . ЭДС   и   отстают от потока на угол 90°. Реактивная составляющая тока намагничивания   совпадает по фазе с потоком, а его активная составляющая опережает поток на 90°. Намагничивающий ток   несколько опережает поток  . Для получения вектора первичного напряжения необходимо построить вектор   и прибавить к нему падения напряжений на активном   и индуктивном   сопротивлениях. Из векторной диаграммы видно, что   очень мал. Обычно  . Трансформатор потребляет из сети реактивную мощность на создание магнитного поля в трансформаторе.