Работа трансформатора основана на явлении взаимоиндукции. При включении первичной обмотки в сеть по ней начинает протекать переменный ток, а в сердечнике появляется переменное магнитное поле. При пересечении магнитными силовыми линиями витков вторичной обмотки в ней индуктируется переменная э.д.с. Если замкнуть вторичную обмотку на сопротивление, то по образовавшейся цепи потечёт переменный ток. Таким образом, передача энергии от первичной обмотки к вторичной производится переменным магнитным полем. Сердечник служит для улучшения магнитной связи между обмотками.
Примерные контрольные вопросы
1. Какая обмотка трансформатора называется первичной, а какая – вторичной?
2. Из каких материалов выполняется сердечник трансформатора?
3. Как называются части сердечника, на которых расположена обмотка, и как называются замыкающие стержни?
4. Как делятся трансформаторы по конструкции магнитопровода?
5. Особенность броневых сердечников и где применяются трансформаторы броневого типа?
6. С каким сердечником изготовляются трансформаторы большой мощности и высокого напряжения и как выполняются их обмотки?
7. На каком явлении основана работа трансформатора и принцип его работы.
3. Холостой ход и коэффициент трансформации трансформатора
Холостой ход трансформатора – это режим работы его при разомкнутой вторичной обмотке. К первичной обмотке подведено переменное синусоидальное напряжение U1. При этом в первичной обмотке протекает ток холостого хода I0, создающий в сердечнике переменный магнитный поток Ф. Этот поток пересекает витки обеих обмоток и индуктирует в них э.д.с. Е1 и Е2. При холостом ходе, если пренебречь незначительным активным сопротивлением первичной обмотки, напряжение U1 равно по величине уравновешивающей его э.д.с. Е1 первичной обмотки. Напряжение на вторичной обмотке при холостом ходе U20 представляет собой э.д..с. Е2, т.е.
U1 ≈ Е1; U20 = Е2.
Действующие значения э.д.с. Е1 и Е2 определяются по формулам:
Е1 = 4,44 f∙w1 ∙Фm;
Е2 = 4,44 f∙w2 ∙Фm,
где f – частота тока, Гц;
w1 и w2 – число витков первичной и вторичной обмоток;
Фm – максимальное значение магнитного потока в сердечнике, Вб.
Отношение э.д.с. Е1 и Е2, индуктируемых в обмотках магнитным потоком Фm, называется коэффициентом трансформации k.
k= Е1/ Е2 = 4,44 f∙w1 ∙Фm/4,44 f∙w2 ∙Фm = w1/ w2.
Если w1 > w2, т.е. если первичная обмотка является обмоткой высшего напряжения, а вторичная – обмоткой низшего напряжения, то такой трансформатор называют понижающим. При обратном соотношении чисел витков трансформатор называют повышающим.
Коэффициент трансформации определяют измерением напряжений первичной и вторичной обмоток при холостом ходе. Так как согласно формуле U1 ≈ Е1, то
k= Е1/ Е2 ≈ U1/ U20.
Примерные контрольные вопросы
1. Определение холостого хода трансформатора.
2. Чему равны напряжения первичной и вторичной обмоток в режиме холостого хода?
3. Математическое выражение значений действующих ЭДС в первичной и вторичной обмотках.
4. Что такое коэффициент трансформации и его математическое выражение?
5. Какой трансформатор называется понижающим, а какой повышающим?
6. Математическое выражение коэффициента трансформации через напряжения обмоток.
4. Трёхфазный трансформатор
Преобразование напряжения трёхфазного тока может осуществляться тремя однофазными трансформаторами или одним трёхфазным трансформатором.
Трёхфазный трансформатор был изобретён русским учёным М. О. Доливо-Добровольским в 1890г. Магнитопровод трансформатора Доливо-Добровольского состоял из трёх стержней, на которых размещались первичные и вторичные обмотки каждой из фаз, и двух ярм, соединяющих стержни. Основные черты конструкции трёхфазного трансформатора сохранились до настоящего времени.
В настоящее время трёхфазные силовые трансформаторы выпускают мощностью от нескольких киловатт до десятков тысяч киловатт.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.