p> Трансформатор являє собою електромагнітний апарат, призначений для перетворення величин струмів і напруг без зміни частоти.
Трансформатор складається з замкнутого феромагнітного осердя, на якому розміщені дві або більше число обмоток. Обмотка, підключена до джерела енергії, називається первинною. Обмотки, підключені до опорів навантаження, називаються вторинними. p> Сердечник (магнітопровід) трансформатора виготовляють з листової електротехнічної сталі, що має малі втрати на перемагнічування і на вихрові струми. Окремі листи стали ізолюють шаром лаку, після чого стягують болтами. Такий пристрій застосовується для зменшення вихрових струмів, індукованих у сталі змінним потоком.
По конструкції сердечника розрізняють два типи трансформатора: броньові і стрижневі. На рис. 10.1 зображено броньовий трансформатор, або трансформатор з Ш-образним сердечником, а на рис. 10.2 - стрижневий трансформатор з П-подібним осердям. br/>В
Рис. 10.1 Рис. 10.2
Робота трансформатора в режимі холостого ходу
Під холостим ходом трансформатора розуміється режим його роботи при розімкнутому вторинної обмотці.
Первинна обмотка трансформатора підключена до джерела змінної напруги. Струм i 1х первинної обмотки створює змінне магнітне поле, намагнічуються сердечник трансформатора.
Магнітний потік в трансформаторі розділимо на дві частини: основний магнітний потік Ф, що замикається в осерді, і потік розсіювання Ф 1S , що замикається частково по повітрю.
На рис. 10.3 зображено трансформатор, що працює в режимі холостого ходу.
В
Рис. 10.3
W 1 - Число витків первинної обмотки;
W 2 - число витків вторинної обмотки;
R 1 - Активний опір первинної обмотки. p> Визначимо ЕРС, индуктироваться в первинній обмотці трансформатора основним магнітним потоком.
.
Основний магнітний потік змінюється за синусоїдальним законом
,
де Ф m - Максимальне або амплітудне значення основного магніт-ного потоку;
П‰ = 2ПЂf - кутова частота;
f - частота змінної напруги.
Миттєве значення ЕРС
.
Максимальний значення
.
В
Чинне значення ЕРС у первинній обмотці
.
Для вторинної обмотки можна отримати аналогічну формулу
.
електрорушійних сили E 1 і E 2 , индуктироваться в обмотках трансформатора основним магнітним потоком, називаються трансформаторними ЕРС. Трансформаторні ЕРС відстають по фазі від основного магнітного потоку на 90 В°. p> Магнітний потік розсіювання індукує в первинній обмотці ЕРС розсіювання
,
де L 1s - Індуктивність розсіювання в первинній обмотці. p> Запишемо рівняння за другим законом Кірхгофа для первинної обмотки
,
звідки
. (10.1)
Напруга на первинній котушці має три доданків: падіння напруги, напруга, уравновешивающее трансформаторну ЕРС, напруга, що врівноважують ЕРС розсіювання.
Запишемо рівняння (10.1) у комплексній формі
. (10.2)
де індуктивний опір розсіювання первинної обмотки.
На рис. 10.4 зображена векторна діаграма трансформатора, що працює в режимі холостого ходу.
Вектори трансформаторних ЕРС і відстають на 90 В° від вектора основного магнітного потоку. Вектор напруги паралельний вектору струму, а вектор випереджає вектор струму на 90 В°. Вектор напруги на затискачах первинної обмотки трансформатора дорівнює геометричній сумі векторів -,, Рис. 10.4. br/>В
Рис. 10.5
На рис. 10.5 зображена схема заміщення трансформатора, відповідна рівнянню (10.2).
X Е - індуктивний опір, пропорційне реактивної потужності, що витрачається на створення основного магнітного потоку.
У режимі холостого ходу.
Коефіцієнт трансформації . p> Коефіцієнт трансформації експериментально визначається з досвіду холостого ходу.
Робота трансформатора під навантаженням
Якщо до первинної обмотки трансформатора підключити напругу U 1 , а вторинну обмотку з'єднати з навантаженням, в обмотках з'являться струми I 1 і I 2 . Ці струми створять магнітні потоки Ф 1 і Ф 2 , спрямовані назустріч один одному. Сумарний магнітний потік в магнітопроводі зменшується. Внаслідок цього индуктироваться сумарним потоком ЕРС E 1 і E 2 зменшуються. Чинне значення напруги U 1 залишається незмінним. Зменшення E 1 , згідно (10.2), викликає збільшення струму струми I 1 . При збільшенні струму I 1 потік Ф 1 збільшується рівно настільки, щоб компенсувати...
