Принцип действия трансформатора

к содержанию

Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет проходить переменный ток I₀, который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней ЭДС Е₂. Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приёмник энергии, то под действием индуктируемой ЭДС Е₂ по этой обмотке и через приёмник энергии начнёт протекать ток I₂.

Одновременно в первичной обмотке также появится нагрузочный ток I₁`, который в сумме с током I₀ составит ток первичной обмотки I₁. Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, передаётся из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приёмник энергии, включённый по вторичную сеть.

В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помещают на стальной магнитопровод. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Обмотка более высокого напряжения называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотка более низкого напряжения - обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотка, включённая в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка от которой энергия подаётся к приёменику, - вторичной.

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называют повышающим, если больше вторичного – понижающим, Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие – для её распределения между потребителями.

В трёхобмоточных трансформаторах на магнитопровод помещают три изолированные друг от друга обмотки. Такой трансформатор, питаемый со стороны одной из обмоток, дает возможность получать два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приёмников. Кроме обмоток высшего и низшего напряжения трёхобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения (СН).

Обмоткам трансформатора придают преимущественно цилиндрическую форму, выполняя из при малых токах из круглого медного изолированного провода, а при больших токах – из медных шин прямоугольного сечения или прямоугольного изолированного провода. Ближе к магнитопроводу располагают обмотку низшего напряжения, так её легче изолировать от него, чем обмотку высшего напряжения. Расположение обмоток трансформатора на стержне показано на рисунке.

Обмотку низшего напряжения изолируют от стержня прослойкой из какого-либо изолировочного материала. Такую же изолирующую прокладку помещают между обмотками высшего и низшего напряжения.

При цилиндрических обмотках поперечному сечению стержня магнитопровода желательно придать округлую форму, чтобы в площади, охватываемой обмотками, не оставалось немагнитных промежутков. Чем меньше немагнитные промежутки, тем меньше длина витков обмоток, а следовательно и масса меди при заданной площади сечения стального стержня.

Однако стержни круглого сечения изготовлять сложно. Магнитопровод набирают из тонких стальных листов, и для получения стержня круглого сечения понадобилось бы большое число стальных листов различной ширины, а это потребовало бы изготовления множества штампов. Поэтому в трансформаторах большой мощности стержень имеет ступенчатое поперечное сечение с числом ступеней не более 15-17. Количество ступеней сечения стержня определяется числом углов в одной четверти круга. Ярмо магнитопровода, т.н. та его часть, которая соединяет стержни, имеет также ступенчатое сечение.

Для лучшего охлаждения в магнитопроводах, а также в обмотках мощных трансформаторв устраивают вентиляционные каналы в плоскостях, параллельных и перпендикулярных плоскости стальных листов.

В трансформаторах малой мощности площадь сечения провода мала и выполнение обмоток упрощается. Магнитопроводы таких трансформаторов имеют прямоугольное сечение.

Дата добавления: 2014-01-07