Однофазный трансформатор

Назначение, принцип работы и устройство трансформатора

Тема 7. Трансформаторы и реакторы

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы позволяют значительно повысить напряжение, вырабатываемое источниками переменного тока, установленными на электростанциях, и осуществить передачу электроэнергии на дальние расстояния при высоких напряжениях. (110, 220, 500, 750 и 1150 кВ). Благодаря этому сильно уменьшаются потери энергии в проводах и обеспечивается возможность значительного уменьшения площади сечения проводов линий электропередачи.

Рисунок 7.1. Схема включения однофазного трансформатора

В местах потребления электроэнергии высокое напряжение, подаваемое от высоковольтных линий электропередачи, снова понижается трансформаторами до сравнительно небольших значений (127, 220, 380, 660 В), при которых работают электрические потребители, установленные на заводах, в депо и жилых домах.

На электроподвижном составе переменного тока трансформаторы применяют для уменьшения напряжения, подаваемого из контактной сети к тяговым двигателям и вспомогательным цепям. Все эти трансформаторы называют силовыми.

Трансформаторы бывают:

· общего и специального назначения,

· одно и многофазные,

· стержневые и броневые,

· двух- и многообмоточные,

· сухие и масляные,

· с естественным и принудительным охлаждением.

Принцип действия трансформатора. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Простейший однофазный двухобмоточный трансформатор стержневого типа состоит из стального магнитопровода 2 и двух расположенных на нём обмоток 1 и 3. К одной из обмоток (с большим числом витков изолированного медного или алюминиевого провода меньшего сечения) подаётся электрическая энергия от источника переменного тока. Эту обмотку называют первичной. К другой обмотке, называемой вторичной, подключаются потребители (непосредственно или через выпрямитель). Вторичная обмотка выполнена с меньшим числом витков аналогичного провода большего сечения.

Различие сечений проводов, которые могут быть круглыми или прямоугольными, обусловлено неодинаковыми значениями токов, протекающих в обмотках трансформатора, питающего нагрузку (по рис. – это электрическая лампочка).

Обе части обмоток соединяются между собой последовательно или параллельно и располагаются на гильзах или каркасах из электрокартона, которые укрепляются на стержнях замкнутого ферромагнитного сердечника.

Сердечник трансформатора собирается из тонких, изолированных друг от друга листов слабоуглеродистой электротехнической стали.

Для трансформаторов малой мощности применяют квадратное или прямоугольное сечение, а для трансформаторов средней и большой мощности крестообразное или многоступенчатое сечение, позволяющее уменьшить расход провода.

Помимо магнитопровода и обмоток в конструкцию трансформатора входят металлический кожух, панель с зажимами и крепежные детали. Для предохранения изоляции от недопустимого перегрева предусматривается охлаждение их окружающим воздухом или трансформаторным маслом.

При подключении трансформатора к источнику переменного тока (электрической сети) в витках его первичной обмотки протекает переменный ток i₁, образуя переменный магнитный поток Ф. Этот поток проходит по магнитопроводу трансформатора и, пронизывая витки первичной и вторичной обмоток, индуцирует в них переменные е₁ и е₂.

Если к вторичной обмотке присоединён какой-либо приёмник, то под действием э.д.с. е₂ по её цепи проходит ток i₂. Чем больше нагрузка трансформатора, тем больше электрическая мощность и ток i₁, поступающие из сети в первичную обмотку.

В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируетсяодинаковая э.д.с.

Трансформатор не может преобразовывать напряжение постоянного тока. Создаётся постоянный магнитный поток, который не может индуцировать э.д.с. в первичной и вторичной обмотках. Поэтому не будет происходить передача электрической энергии из первичной обмотки во вторичную.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение «трансформатора».

2. Классификация трансформаторов.

3. На чём основан принцип действия трансформатора?

4. Перечислите основные элементы конструкции однофазного двухобмоточного трансформатора стержневого типа?

5. Какая обмотка называется первичной?

6. Какая обмотка называется вторичной?

7. По какой схеме соединяются между собой первичная и вторичная обмотки?

8. Почему вторичная и первичная обмотки имеют различное сечение проводов?

9. Какая существует зависимость между нагрузкой трансформатора и током, поступающим из сети в первичную обмотку.

10. Какое значение имеют э.д.с., индуцируемые в первичной и вторичной обмотках?

11. Как в трансформаторе происходит преобразование постоянного тока?

12. Почему трансформатор не может преобразовывать постоянный ток?

13. Для чего трансформатору требуется охлаждение?

Дата добавления: 2015-05-06