Трансформація змінного струму. Трансформатори

Трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, який перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги тої ж частоти.

Одною з важливих функцій трансформатора є його здатність перетворювати напругу, що створюють електричні генератори, в значно вищу напругу ліній електропередач. Це дає можливість передавати великі електричні потужності на далекі відстані без великих втрат, тобто реалізувати плани великих енергосистем. оскільки електрична потужність є добутком напруги та струму, при тій самій потужності енергію можна передавати з великою напругою, але з меншим струмом. Це забезпечує значний економічний ефект завдяки економії провідникового матеріалу, тому що при меншому струмі переріз кабелів і ліній електропередач можна взяти меншим. Без цього ефективно розвивати електроенергетику країни було б неможливо.

Не менш важливою функцією трансформатора є можливість дістати у виробництві та побуті різні значення напруги, хоча до трансформаторної підстанції й підводиться одна напруга (6, 10, 35 або 110 кВ).

Трансформатори можна класифікувати так:

1. За кількістю фаз (однофазні – для трансформації однофазного стуму та трифазні – для трансформації трифазного струму).

2. За способом охолодження (сухі, коли охолодження їх здійснюється повітрям навколишнього середовища, а масляні, в яких магнітопровід з обмотками занурюється в бак з трансформаторним маслом, яке відбирає від них теплоту).

3. За вторинною напругою (підвищувальні, коли вторинна напруга вища за первину, й знижувальні, коли вторинна напруга нижча за первинну).

4. За кількістю обмоток (двохобмоткові, що мають по одній первинній та вторинній обмоток, а також багатообмоткові, що мають одну первинну і кілька вторинних обмоток). Велике поширення у великострумовій електротехніці дістали трьохобмоткові трансформатори (наприклад, з первинною напругою 110кВ і двома вторинними – 35 та 10 кВ).

5. За призначенням (силові, вимірювальні, зварювальні, узгоджувальні, імпульсні, розподільчі).

Силові трансформатори - це трансформатори, які призначені для перетворення електричної енергії в електричних мережах та в установках для її приймання і використання і живлять споживача незалежно від його навантаження.

Вимірювальні трансформатори - це трансформатори, які що живлять електровимірювальні прилади чи кола релейного захисту й керування.

Зварювальні трансформатори - це трансформатори, які є джерелами живлення для зварювання при змінному струмові.

Узгоджувальні трансформатори – це трансформатори, які використовуються для узгодження напруги або опорів між каскадами в радіопристроях, місцевому освітлення і т. д.

Імпульсні трансформатори - це трансформатори, які призначені для перетворення імпульсів напруги або струмів з однієї мережі в іншу.

Розподільчі трансформатори – це трансформатори, які використовуються для електромагнітного зв’язку в електромережах з метою електробезпеки.

6. За будовою магнітопроводу (броньові, стержньові, тороїдальні)

Основні частини трансформатора - магнітопровід і обмотки.

На стальному магнітопроводі, виготовленому зі складених пакетом спресованих штампованих листів електротехнічної сталі, є дві обмотки. Обмотки виготовляють з мідного або алюмінієвого дроту. Та обмотка, що приєднується до мережі, називається первинною, а та, з якою з'єднується струмоприймач, - вторинною.

Під дією напруги мережі в первинній обмотці виникає струм I 1, який створює магнітний потік Ф1. Цей потік пронизує вторинну обмотку, індукуючи в ній е. р. с. і струм. Останній як і кожний індуктивний струм, протидіє причині, що його зумовила. Ця протидія виявляється в тому, що він створює магнітний потік Ф2, спрямований проти потоку Ф1, який причинив його. Внаслідок цього у магнітопроводі встановлюється сумарний магнітний потік Ф, який дорівнює різниці магнітних потоків Ф1 і Ф2.

Цей потік пронизує первинну та вторинну обмотки трансформатора, індукуючи в них е. р. с.

3. Коефіцієнтом трансформації трансформатора є – число, що показує, у скільки разів вторинна е. р. с. більша чи менша від первинної.

Якщо K > 1, тобто вторинна напруга вища від первинної, то такий трансформатор називають підвищувальним. Якщо ж K < 1, то це – знижувальний трансформатор.

Режим роботи трансформатора, при якому до первинної його обмотки підводиться напруга мережі, а вторинну обмотку розімкнено, називається холостим ходом трансформатора.

В цьому режимі у вторинній обмотці зовсім нема струму, а в первинні проходить струм, який становить 5 – 8% номінального. Цей струм називається струмом х олостого ходу трансформатора.

Наявність в електроустановках трансформаторів, які працюють вхолосту (або недовантажені), погано відбивається на коефіцієнт потужності цих установок.

При холостому ході потужність, яка підводиться з мережі до первинної обмотки трансформатора, витрачається на її нагрівання від перемагнічування магнітопровода і на втрати в ньому від вихрових струмів.

Схема роботи в режимі холостого ходу:

Дата добавления: 2017-01-14