Режимы работы трансформатора

Устройство и принцип действия трансформатора

Трансформатор – это электротехническое устройство, которое служит для преобразования величины напряжения или тока при неизменной частоте.

Трансформатор состоит из двух основных частей: магнитопровода (сердечника) и обмоток (рис.22). Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при перемагничивании, сердечники собирают из отдельных тонких (0,3 – 0,5 мм) пластин специальной трансформаторной стали. Пластины изолируют друг от друга специальным лаком.

Простейший однофазный трансформатор состоит из стального сердечника и двух обмоток – первичной и вторичной.

Отношение напряжений на вторичной и первичной обмотках равно отношению чисел витков в этих обмотках:

(47)

Рис.22. Простейший трансформатор.

Преобразование электроэнергии в трансформаторе сопровождается потерями. В отличие от электрических машин трансформатор не имеет движущихся частей, поэтому механические потери при работе отсутствуют. Имеющиеся потери обусловлены явлением гистерезиса, вихревыми токами, потоками рассеяния и активным сопротивлением обмоток. Мощность, потребляемая от сети, и мощность, отдаваемая нагрузке, иногда мало отличаются по величине. Однако величину потерь в трансформаторе необходимо учитывать, для чего применяют такие режимы работы, как режим холостого хода и режим короткого замыкания.

1. В режиме холостого хода на первичную обмотку подают номинальное напряжение, а вторичную обмотку оставляют разомкнутой. Переменный ток, проходящий по первичной обмотке, создает переменное электромагнитное поле. При каждом перемагничивании сердечника затрачивается работа, пропорциональная петле гистерезиса. Эта работа идет на нагревание сердечника. Для уменьшения потерь на гистерезис сердечники трансформаторов изготовляют из специальной трансформаторной стали.

Вихревые токи, возникающие в проводниках, находящихся в переменном электромагнитном поле, возникают также и в сердечнике трансформатора. Замыкаясь в толще его, эти токи нагревают сердечник и приводят к потерям электроэнергии. Для их уменьшения сердечники трансформаторов набирают из отдельных изолированных друг от друга пластин.

2. В режиме короткого замыкания вторичную обмотку замыкают накоротко, а на первичную обмотку подают такое напряжение, при котором токи в обмотках не превышают номинальных значений. Активное сопротивление обмоток создает потери за счет активных токов, нагревающих обмотки. Для их уменьшения обмотки трансформатора выполняют, как правило, из меди.

3. В рабочем режиме на первичную обмотку подается номинальное напряжение, а в цепь вторичной обмотки включают номинальную нагрузку. В работающем трансформаторе создаются потоки рассеяния, которые составляют около 1% от основного магнитного потока.

Дата добавления: 2014-12-17