Основным преобразовательным устройством является трансформатор. Трансформатором называется электротехническое устройство служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Трансформаторы делятся по назначению на силовые, специальные, измерительные и радиотехнические. К силовым относятся трансформаторы, передающие потребителю электрическую энергию, к специальным – сварочные и выпрямительные, к измерительным – трансформаторы тока и напряжения, служащие для подключения электроизмерительных приборов, к радиотехническим - маломощные трансформаторы и трансформаторы, работающие на повышенной частоте. Кроме этого они делятся по роду тока на однофазные и трехфазные и по способу охлаждения – на масляные, сухие и с твердым наполнителем.
Конструкция трансформатора состоит из двух основных частей - магнитопровода и обмоток. Магнитопровод набирается из тонких листов электротехнической стали изолированных друг от друга. Часть магнитопровода, на котором располагается обмотка называется стержнем, а часть, замыкающая стержни – ярмом. По своему устройству магнитопровод подразделяется на
П-образный и Ш-образный.
Обмотка трансформатора наматывается медным изолированным проводом с дополнительной изоляцией между слоями. Обмотка трансформатора с большим числом витков называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а с меньшим - низшего (НН). Таким образом, у повышающего трансформатора обмоткой низкого напряжения будет первичная, а высокого вторичная и, наоборот, у понижающего.
Рассмотрим принцип работы трансформатора на примере однофазного трансформатора схематически представляющего собой магнитопровод с двумя обмотками W1 и W2.
 |
При подключении первичной обмотки к источнику
синусоидального напряжения 
по обмотке
течет ток i1 = Imaxsin(wt+yu) , создающий намагничивающую силу i1w1
, под действием которой возникает магнитный поток Ф = Фmsin(wt+yф). По закону
электромагнитной индукции во вторичной цепи индуцируется электродвижущаяся
сила (эдс)
Подставим выражение для потока Ф и возьмем производную
Или Из формулы видно, что эдс отстает от магнитного потока на угол 90о, а Е2m = W2*Фm*w. Действующее значение эдс равно Е2=Е2m/Ö2 =
= W2*Фm*2p¦/Ö2, где ¦- частота сети.
Е2 = 4,44 W2*Фm*¦
Такая же эдс возникает и в первичной обмотке, так как магнитный поток пронизывает витки и первичной обмотки. Поэтому отношение Е1 / Е2 будет определять коэффициент трансформации – Ктр.
При Ктр > 1 Е1 > Е2 трансформатор понижающий, Ктр < 1 Е1<Е2 , трансформатор повышающий и при Ктр = 1 Е1=Е2 - разделительный.
В работе трансформатора можно выделить три режима: холостого хода, когда вторичная обмотка разомкнута, короткого замыкания, когда вторичная обмотка замкнута накоротко и рабочий режим под нагрузкой.
Рассмотрим режим холостого хода.
На электрической схеме трансформатор изображается следующим образом
 |
U2хх=Е2, тогда ток в первичной обмотке определится как I1o = U1/Z1o, где Z1щ = R1o + jX1o.
Ток I1o составляет от 3-х до 10% от номинального (рабочего) тока трансформатора –I1н, при этом I2 = 0.
Ввиду малости первичного тока потери мощности в первичной катушке составляют не более одного процента от номинальной мощности трансформатора и их можно принять равными нулю так же, как и во вторичной.
Р1о®0, Р2 =0
Таким образом, в режиме холостого хода потери мощности наблюдаются только в магнитопроводе и связаны они с перемагничиванием и вихревыми токами, определяемыми магнитным материалом.
Р10 = Рст = Рв + Рг.
Если первичное напряжение постоянно, то постоянны и потери в стали, которые пропорциональны значению магнитной индукции В в степени угла магнитного запаздываания -a. Значение угла составляет (5¸10)- электрических градусов.
В этом случае Ктр = W1/W2 = Е1/Е2 » U10/U20.
Векторная диаграмма может быть построена на основании
уравнения для первичной обмотки
U1 = - E1 + I10 (R1 + jX1)
Так как I10*R1 и I10*X1<< E1 то параметры холостого хода или параметры магнитной системы можно определить из следующих выражений
Режим короткого замыкания для трансформатораявляется аварийным, так как при U2 = 0 и Zн = 0 ток в первичной обмотке будет в 15-20 раз больше тока номинального рабочего режима. Поэтому опыт короткого замыкания производят только с целью определения параметров первичной и вторичной обмоток.
Опыт производят при условии, что I2k =I2н, тогда
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
