Тема 8
Трансформаторы. базы электроснабжения
Однофазный трансформатор
принцип и Устройство действия
Трансформатор – это устройство, предназначенное для преобразования
электричества переменного электрического тока одного напряжения в электричество переменного тока другого напряжения при сохранении частоты тока.
Несложный трансформатор имеет следующую конструкцию (рис.8.1):
– магнитопровод из электротехнической стали;
– две обмотки из меди, каковые находятся на магнитопроводе
(изолированные от магнитопровода и друг от друга).
 |
Обмотка трансформатора, которая подключается к источнику электричества (другими словами к сети), именуется первичной. Обмотка, к которой подключаются потребители электричества либо электролинии, ведущие к потребителям, именуется вторичной.
Части магнитопровода, на которых находятся обмотки, именуются стержнями, а части, каковые замыкают стержни, именуются ярмами. Магнитопроводы трансформаторов выполняются двух видов: стержневые и броневые. В стержневом однофазном трансформаторе первичная и вторичная обмотки находятся на двух стержнях, связанных ярмами. В однофазном броневом трансформаторе
первичная и вторичная обмотки находятся на одном стержне, а магнитопровод охватывает обмотки с двух сторон (как бы «бронируя» их).
Трансформатор, что имеет одну первичную и одну вторичную обмотки именуется двухобмоточным, одну первичную и две вторичные обмотки – трёхобмоточным, имеются кроме этого многообмоточные трансформаторы.
Кроме обмоток и (активных частей магнитопровода) конструкция трансформатора включает в себя последовательность частей, предназначенных для изоляции, охлаждения, крепления активных других целей и частей: корпус либо бак с трансформаторным маслом, вводы, изоляция магнитопровода и обмоток и второе.
Принцип действия трансформатора следующий: к первичной обмотке
подводится переменное напряжение u1, в следствии чего в обмотке протекает
переменный ток i1. Данный ток создаёт переменный магнитный поток Ф, что
замыкается по магнитопроводу и пронизывает витки первичной и вторичной
обмоток. В следствии в этих обмотках индуктируются переменные э.д.с. е1 и е2:
; 
, (8.1)
где w1 – число витков первичной обмотки;
w2 – число витков вторичной обмотки.
При подключении нагрузки во вторичной обмотке будет протекать переменный ток i2 , а на её зажимах устанавливается переменное напряжение u2.
Из выражений (8.1) направляться, что в любую секунду времени отношение э.д.с., индуктируемых в обмотках, равняется отношению чисел витков этих обмоток:
, (8.где kт – коэффициент изменения трансформатора.
Равенство (8.2) справедливо не только для мгновенных значений, но и для
амплитудных и действующих значений. Исходя из этого коэффициент изменения трансформатора возможно выяснить приближённо умелым путём: подключить к зажимам обмоток трансформатора вольтметры и поделить показание вольтметра в первичной обмотке на показание вольтметра во вторичной обмотке.
Пример 8.1
Однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена в сеть,
трудится на холостом ходу. Вольтметр, включённый к зажимам первичной обмотки,
продемонстрировал напряжение 660 В, а вольтметр, включённый к зажимам вторичной обмотки,
продемонстрировал напряжение 220 В. Число витков первичной обмотки равняется 330.
Выяснить число трансформации витков и коэффициент трансформатора
вторичной обмотки.
Ответ.
1. Определяем коэффициент изменения трансформатора по (8.2):
.
2. Определяем число витков вторичной обмотки из (8.2):
.
В случае, если на зажимах первичной обмотки напряжение больше, чем напряжение на зажимах вторичной обмотки, то трансформатор есть понижающим, а вдруг
напротив, то повышающим. У понижающих трансформаторов w1 w2 и kт 1,
у повышающих трансформаторов w1 w2 и kт 1.
Пример 8.2
Повышающий однофазный трансформатор, первичная обмотка которого включена в сеть, трудится на холостом ходу. Вольтметр, включённый на зажимы первичной обмотки, продемонстрировал напряжение 220 В. Коэффициент изменения трансформатора равен 0,1. Число витков первичной обмотки равняется 330.
Выяснить напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Выяснить число витков вторичной обмотки.
Ответ.
1. Определяем напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора
на основании (8.2):
.
2. Определяем число витков вторичной обмотки из (8.2):
.
Режим работы трансформатора, при котором его вторичная обмотка
разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано номинальное напряжение,
именуется холостым ходом трансформатора. Ток, протекающий в первичной
обмотке трансформатора в этом режиме, именуется током холостого хода.
В случае, если к зажимам вторичной обмотки подключить потребителей электричества, то трансформатор начнёт трудиться в режиме нагрузки.
Вопросы для самоконтроля
1. Для чего рекомендован трансформатор?
2. В чём сущность явления электромагнитной индукции?
3. Сформулируйте и математически запишите закон электромагнитной индукции.
4. Составьте и обрисуйте конструктивную схему однофазного трансформатора.
5. Обрисуйте принцип действия однофазного трансформатора.
6. Что такое коэффициент изменения однофазного трансформатора?
7. Как выяснить коэффициент изменения
однофазного трансформатора умелым путём?
8. Какой однофазный трансформатор именуют понижающим?
9. Какой однофазный трансформатор именуют повышающим?
10. Перечислите режимы работы однофазного трансформатора.