Назначение и принцип действия трансформатора

Автоматическая дуговая сварка под флюсом

Для автоматической сварки под флюсом используют непокрытую проволоку и флюс для защиты дуги от воздействия кислорода воздуха. Подача и перемещение электрода осуществляется механизированным способом. Дуга горит между проволокой и основным металлом. Под её воздействием металл расплавляется и образует жидкую ванну. Ванна и дуга плотно закрыты флюсом толщиной 30 – 50 мм. Часть флюса расплавляется и образует вокруг дуги газовую полость, а на поверхности ванны образуется слой шлака. Для автоматической сварки характерно глубокое проплавление основного металла.

Преимуществом такого вида сварки является высокая производительность труда, уменьшение себестоимости 1 метра шва и его высокое качество.

Трансформатор – это электромагнитный статический преобразователь с двумя или более неподвижными обмотками, который преобразует параметры переменного тока: напряжение, ток, частоту, число фаз. Возможно также применение трансформаторов для преобразования синусоидального переменного тока в несинусоидальный.

Преимущественное применение в электрических установках получили силовые трансформаторы, преобразующие напряжение переменного тока при неизменной частоте. Трансформаторы для преобразования не только напряжения переменного тока, но и его частоты, числа фаз и т. д. называют трансформаторными устройствами специального назначения.

Силовые трансформаторы широко применяются в энергосистемах при передаче электроэнергии от электростанции к потребителям, а также в различных электроустановках для получения напряжений требуемой величины.

Трансформаторы разделяются, в зависимости от:

– числа фаз преобразуемого напряжения, на однофазные и многофазные (обычно трехфазные);

– числа обмоток, приходящихся на одну фазу трансформируемого напряжения, на двухобмоточные и многообмоточные;

– способа охлаждения, на сухие (с воздушным охлаждением) масляные (погруженные в металлический бак, заполненный трансформаторным маслом).

– вида трансформации напряжения на повышающие и понижающие.

– области применения на силовые и измерительные, испытательные.

Рис. 1.1. Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора

Рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор. Его принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Однофазный двухобмоточный трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода и двух обмоток. Одна из обмоток – первичная – подключается к источнику переменного тока с напряжением U ₁и частотой f (рис. 1.1).

Переменный ток, проходящий по виткам этой обмотки, создает МДС, которая наводит в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с витками обмоток трансформатора и индуцирует соответственно в первичной (w ₁) и вторичной (w ₂) обмотках ЭДС:

(1.1)

(1.2)

Если магнитный поток трансформатора – синусоидальная функция времени Ф=Ф_maxsinωt, изменяющаяся с угловой частотой ω = 2π f, то после подстановки его в (1.1) и (1.2), дифференцирования и преобразования, получим действующие значения ЭДС первичной и вторичной обмоток:

E ₁ = 4,44 fw ₁ Ф_max (1.3)

E ₂ = 4,44 fw ₂ Ф_max (1.4)

В режиме холостого хода трансформатора, когда ток во вторичной обмотке отсутствует (обмотка разомкнута), напряжение на выводах вторичной обмотки равно ЭДС вторичной обмотки E ₂= U ₂₀, а ЭДС первичной обмотки столь незначительно отличается от первичного напряжении, что этой разницей можно пренебречь: Е ₁ ≈ U ₁.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения (ВН) к ЭДС обмотки низшего напряжения (НН) называют коэффициентом трансформации k. Для режима холостого хода трансформатора отношение указанных ЭДС практически равно отношению напряжений:

k = E ₁/ E ₂ = w ₁/ w ₂ ≈ U ₁/ U ₂₀ (1.5)

Если w ₂ < w ₁ и U ₂ < U ₁, то трансформатор называется понижающим. Если w ₂ > w ₁ и U ₂ > U ₁,то трансформатор называется повышающим. Один и тот же трансформатор в зависимости от того, к какой из обмоток подводится напряжение, может быть понижающим или повышающим.

Если на выводы вторичной обмотки трансформатора подключить нагрузку сопротивлением Z _Н, то в обмотке появится ток нагрузки I ₂. При этом мощность на выходе трансформатора определяется произведением вторичного напряжения U ₂на ток нагрузки I ₂. С некоторым приближением можно принять мощности на входе и выходе трансформатора одинаковыми, т. е. U ₁ I ₁ ≈ U ₂ I ₂. Из этого следует, что отношение токов в обмотках трансформатора обратно пропорционально отношению напряжений:

I ₁/ I ₂ ≈ U ₂/ U ₁ ≈ 1/ k (1.6)

Таким образом, ток в обмотке низшего напряжения больше тока в обмотке высшего напряжения в k раз.

Трансформатор является аппаратом переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе этого трансформатора окажется постоянным как по величине, так и по направлению, т. е. dФ/dt =0. Такой поток не будет индуцировать ЭДС в обмотках трансформатора, что исключит передачу электроэнергии из первичной цени во вторичную. Кроме того, отсутствие ЭДС в первичной обмотке трансформатора приведет к возникновению в ней тока недопустимо большой величины, следствием чего будет выход из строя этого трансформатора.

Дата добавления: 2014-01-20