Трансформаторы

Электротехника

​

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, преобразующий величину переменного напряжения при неизменной частоте.

Классификация трансформаторов:

• По количеству фаз: однофазные и трехфазные
• По виду магнитопровода: стержневые, броневые, тороидальные
• По назначению: силовые (питающие), измерительные (расширяют пределы измерения приборов) и специальные (например сварочные)
• По значению выходного напряжения: понижающие и повышающие

Виды однофазных трансформаторов

• а) – стержневой трансформатор (обмотки разнесены на два стержня)
• б) – броневой трансформатор (обмотки наматываются одна поверх другой, обмотка высшего напряжения находится на обмотке низшего напряжения)

Устройство однофазного трансформатора

• Замкнутый магнитопровод (шихтован) набран из листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм, изолированных лаком (для уменьшения потерь на вихревые токи). Верхняя часть магнитопровода – ярмо, там где одеты обмотки – стержень.
• Обмотки из медного провода располагаются на стержнях, изолированы от них. Первичная обмотка запитывается от сети, а к вторичной присоединяют нагрузку.

Принцип работы однофазного трансформатора основан на явлении взаимоиндукции и законе электромагнитной индукции

​

• При подключении первичной обмотки трансформатора в сеть по обмотке протекает переменный ток, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф , он замыкается, пронизывая витки вторичной обмотки, и наводит там по закону электромагнитной индукции ЭДС. Эту ЭДС и используют для питания нагрузки. Преобразование напряжения достигается за счет разного количества витков обмоток.

Коэффициент трансформации показывает во сколько раз происходит изменение переменного напряжения

​

Формула трансформаторной ЭДС:

W – количество витков

Ф – магнитный поток (Вб)

f - частота переменного тока (Гц)

Режим холостого хода – к первичной обмотке подведено номинальное напряжение, в ней протекает минимальный ток, а вторичная обмотка разомкнута.

​

• Ваттметр включенный в цепь первичной обмотки измерит потери холостого хода, которые идут на перемагничивание железа (МАГНИТНЫЕ ПОТЕРИ)

Режим короткого замыкания – к первичной обмотке подведено 5-10% от номинального напряжения, а вторичная обмотка замкнута, в ней протекает максимальный ток.

​

• Ваттметр включенный в цепь первичной обмотки измерит потери короткого замыкания, которые идут на нагрев проводников обмотки (ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ)

​

Коэффициент полезного действия трансформатора

• Р1 = U · I – потребляемая из сети мощность
• Р2 = Р1 - (Рэл+Рм) – полезная мощность, отдаваемая нагрузке
• Рэл+Рм – электрические и магнитные потери мощности

Трехфазные трансформаторы

В ЛЭП используют мощные трехфазные силовые трансформаторы.

• Магнитопровод имеет три стержня, на каждом расположено по две обмотки каждой фазы концентрично.

Принципиальная схема трехфазного трансформатора��1 – магнитопровод�2- первичная обмотка�3 – вторичная обмотка

Трехфазный силовой трансформатор

• 1 – переключатель (изменяет коэффициент трансформации на 5%)
• 2- изоляторы выводов обмотки высшего напряжения
• 3 – изоляторы обмотки низшего напряжения
• 4 – маслоуказатель
• 5 – расширительный бак
• 6 – теплообменные трубы
• 7 – бак с трансформаторным маслом
• 8 - стержень магнитопровода
• 9 – обмотка низшего напряжения
• 10 – обмотка высшего напряжения

Для подключения трансформатора к ЛЭП на крышке бака есть выводы- фарфоровые изоляторы с медными стержнями.

• А В С – выводы высшего напряжения
• а в с – выводы низшего напряжения
• О – вывод нулевого провода

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора зависит от способа включения обмоток и может изменяться в 1,7 раз

а)Ктр =Uл1/Uл2= Uф1/ Uф2

​

б)Ктр =Uл1/Uл2= 1,7·Uф1/ Uф2

​

В) Ктр =Uл1/Uл2= Uф1 / 1,7· Uф2

​

Специальные трансформаторы

Автотрансформатор – это трансформатор, часть первичной обмотки которого принадлежит вторичной, поэтому у него можно плавно изменять коэффициент трансформации, т.е. напряжение на выходе варьируется.

• 1 – регулятор
• 2 – бегунок (перемещается по виткам обмотки)
• 3 – тороидальный магнитопровод с намотанной на него медной обмоткой

​

Принцип работы автотрансформатора

• Бегунок, перемещаясь по виткам первичной обмотки, отделяет их часть для вторичной, отдавая напряжение на нагрузку, чем больше витков, тем больше напряжение на нагрузке.

​

• Применяется - регулятор переменного напряжения (ЛАТР) для запуска асинхронных машин.

​

Измерительные трансформаторы – расширяют пределы измерения приборов на переменном токе за счет разницы количества витков первичной и вторичной обмоток.

• Измерительный трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания, через него можно включить амперметр и токовую катушку ваттметра.

• Измерительный трансформатор напряжения работает в режиме холостого хода, через него можно включить вольтметр, герцметр и вольтметровую катушку ваттметра.

Сварочный трансформатор используется для получения электрической дуги, используемой для сварки.

• Трансформатор должен легко переходить из режима холостого хода в режим короткого замыкания. Для этого у него увеличивают поток рассеивания, чтобы получить падающую внешнюю характеристику.

​

Сварочный трансформатор типа ТСК с раздвижными обмотками

• 3 – стальной сердечник
• 4 – рукоять для раздвижения обмоток
• 5 и 6 – раздвижные обмотки

​

Сварочные трансформаторы типа СТН– с дроссельными катушками, которые увеличивающими поток рассеивания, служат для регулирования сварочного тока.

​

• 1 – трансформатор
• 2 – регулятор
• 3 – сварочный электрод
• 4 - плита

​