Пристрій і принцип дії трансформатора
Трансформатор - статичний електромагнітний апарат, службовець для перетворення змінного струму однієї напруги і змінний струм тієї ж частоти, але іншого напруги. Потреба трансформування - підвищення і пониження змінного напруги - викликана необхідністю передачі електричної енергії на великі відстані. Чим вище напруга, ніж при рівній потужності джерела енергії менше струм. Отже, для передачі енергії потрібні дроти меншого перетину, що призводить до значної економії кольорових металів, з яких виготовляються дроти ліній електропередачі. Втрати електричної енергії в проводах також зменшуються зі зменшенням струму. При передачі електричної енергії від електростанцій до споживачів відбувається багаторазове підвищення і пониження напруги.
За призначенням трансформатори можна розділити на такі типи:
силові одне - і трифазні трансформатори номінальної потужністю від декількох одиниць до 1 млн кВ-А і напругою до 1250 кВ використовуються в мережах для розподілу електроенергії. До силових відносяться і трансформатори малої потужності від 10 до 300 В-А, застосовувані в пристроях радіотехніки, промислової електроніки та автоматики. За способом охолоджування силові трансформатори підрозділяються на масляні і повітряні;
автотрансформатори - використовуються для зміни (Регулювання) напруги, мають, як правило, плавне регулювання вихідної напруги;
вимірювальні трансформатори - застосовуються в якості елементів вимірювальних пристроїв;
трансформатори спеціального призначення - застосовуються в конкретних електротехнічних пристроях для різних цілей. Прикладами можуть служити зварювальні трансформатори для різних видів зварювання, імпульсні трансформатори для перетворення високочастотних імпульсних періодично повторюваних сигналів в радіолокаційної техніки і телебаченні.
Конструктивне виконання і електромагнітні процеси, відбуваються в трансформаторах різних типів, мають багато спільного. Тому для вивчення їх роботи розглянемо однофазний двохобмотувальний трансформатор.
Трансформатор складається з обмоток і магнітопровода - сталевого сердечника, набраного з листів електричної сталі товщиною 0,35 ... 0,5 мм для зменшення втрат від вихрових струмів. Листи сердечника покриваються лаком для ізоляції один від одного. Частини муздрамтеатру, на яких розташовуються обмотки, називаються стрижнями. Частини муздрамтеатру, що замикають стрижні, називаються ярмом. Трансформатор має не менше двох обмоток, пов'язаних між собою загальним магнітним потоком. Обмотки електрично ізольовані один від одного; винятком у цьому відношенні є автотрансформатори, у яких обмотка нижчого напруги є частиною обмотки вищої напруги.
Однофазні трансформатори за формою муздрамтеатру поділяються на стрижневі й броньові (Рис.1). У малопотужних трансформаторів перетин стрижнів виконується прямокутним, у потужних - близьким до круглого.
В
Рис.1. Розміщення обмоток однофазних трансформаторів зі стрижневі (А) і броньовим (б) магнітопроводами. br/>
Обмотка трансформатора, поєднана з джерелом електроенергії, називається первинною (рис.2). Відповідно первинними іменуються всі величини, відносяться до цієї обмотці: число витків w 1 напруга u 1 , сила струму i 1 і т.д. Обмотка, з'єднана з навантаженням, називається вторинною, пов'язані з нею величини також називаються вторинними ( w 2 , і 2 , i 2 ). У деяких трансформаторів може бути кілька вторинних обмоток, що живлять різні ланцюга.
В
Рис.2. Електромагнітна схема (а) і умовні позначення (б) однофазного двохобмотувальні трансформатора.
Під дією підведеного змінної напруги в первинній обмотці виникає струм i 1 , і збуджується змінюється магнітний потік. Цей магнітний потік індукує в первинній обмотці трансформатора ЕРС самоіндукції е 1 , а у вторинній обмотці - ЕРС взаємоиндукції е 2 . ЕРС е 2 створить напругу u 2 на вихідних затискачах трансформатора. При замиканні вторинної ланцюга на навантаження виникає струм i 2 , який утворює власний магнітний потік, накладається на потік первинної обмотки. В результаті створиться загальний потік Ф. Стрілки напрямки напруги u 1 та струму е 1 , представляють первинну обмотку як приймач енергії. Позитивний напрямок потоку Ф пов'язано з струмом i 1 , правилом правоходового гвинта. Стрілки напрямку е 2 і i 2 відповідають уявленню вторинної обмотки джерелом енергії. Силові лінії магнітного поля замикаються як по сердечнику, так і по повітрю навколо витків обмоток, створюючи магнітні потоки розсіяння Ф р!
