Короткі відомості з теорії

Згідно ГОСТ 16110-88 трансформатор – статичне електромагнітне обладнання, призначене для перетворення одної напруги і струму в іншу при незмінній частоті мережі.

Однофазний трансформатор складається з замкнутого феромагнітного осердя, зібраного з пластин електротехнічної сталі, товщиною 0,35... 1 мм ізольованих між собою шаром лаку чи фосфору, на якому розмішено, як мінімум, дві, чи більш обмоток, які намотані ізольованим проводом.

Одну із обмоток підключають до джерела електричної енергії (до мережі), це - первинна, а другу до споживача, це- вторинна.

Принцип дії трансформатора базується на законі взаємної індукції. Змінний магнітний потік, який збуджений у магнітопроводі трансформатора, наводить у первинній обмотці ЕРС самоіндукції ,а у вторинній ЕДС взаємної індукції :

; ,

де , та - кількість витків відповідно первинної та вторинної обмоток; - частота мережі, Гц; - амплітудне значення основного магнітного потоку, Вб.

Обмотка трансформатора з більшою кількістю витків – вищої напруги, а з меншою - нижчої.

Коефіцієнт трансформації трансформатора - відношення ЕРС первинної обмотки до ЕРС вторинної обмотки:

.

Згідно ГОСТ 16110-82 втрати трансформатора – активна потужність, витрачена у магнітопроводі, обмотках та других частинах трансформатора при різних режимах роботи.

Трансформатор може працювати у трьох режимах: холостого ходу, навантаження та короткого замкнення.

Режим холостого ходу - при підключенні первинної обмотки до джерела змінної напруги та розімкнутій вторинній обмотці.

Режим навантаження - при підключенні первинної обмотки до мережі, а вторинної до навантажувача.

Режим короткого замкнення - аварійний, при підключенні первинної обмотки до мережі, а вторинної замкнутої на коротко.

Для визначення основних параметрів трансформатора проводять досліди холостого ходу і короткого замкнення.

Дослід холостого ходу здійснюється при номінальній напрузі первинної обмотки, а вторинної розімкнутої. При цьому визначаються: струм холостого ходу , втрати потужності холостого ходу та напруга на вторинній обмотці при холостому ході .

Дослід короткого замкнення здійснюється при напрузі короткого замкнення на первинній обмотці, а вторинній замкнутій на коротко (на амперметр) та номінальних струмах в первинній та вторинній обмотках. При цьому визначаться напруга короткого замкнення і втрати потужності короткого замкнення Ркном.

Зовнішня характеристика трансформатора – залежність

напруги на вторинній обмотці від струму навантаження при номінальній напрузі на первинній обмотці частоті мережі та постійному коефіцієнтові потужності на вторинній обмотці:

при та .

Вона характеризує якість електропостачання споживачу.

Номінальна зміна напруги або втрата напруги на вторин-ній обмотці двообмоточного трансформатора - арифметична різниця між номінальною напругою на вторинній обмотці (на холостому ході) та напругою при номінальному струмі у вторинній обмотці, виражена у відсотках номінальної напруги на вторинній обмотці при номінальних значеннях напруги на пер-винній обмотці, частоті мережі та постійному коефіцієнтові навантаження на вторинній обмотці:

при та .

ККД трансформатора - відношення активної потужності , що споживається, до підведеної , виражене у відсотках:

.

Так, як ККД потужного трансформатора дуже високий (98...99% ), то метод прямого визначення ККД безпосереднім вимірюванням активних потужностей та дає велику похибку вимірювання. Тут перевагу має метод непрямого визначення ККД з використанням наслідків дослідів холостого ходу та короткого замкнення:

,

де - втрати потужності холостого ходу, Вт; Ркном- втрати потужності короткого замкнення, Вт; - коефіцієнт навантаження трансформатора; - номінальна потужність трансформатора, В А; - коефіцієнт потужності вторинного кола трансформатора.

Коефіцієнт навантаження трансформатора

де - - струм у вторинній обмотці, А; - номінальний струм у вторинній обмотці, А.

Залежність ККД трансформатора від коефіцієнта наванта-ження характеризує ефективність експлуатації трансформатора;

Номінальна потужність трансформатора при зневазі втратами потужності дорівнює добуткам номінальних напруг та струмів первинної та вторинної обмоток:

Послідовність проведення роботи

1. Вивчіть призначення, устрій, принцип дії та області за-стосування однофазних трансформаторів.

2. Вивчіть та запишіть у робочий зошит паспортні дані трансформатора.

Згідно ГОСТ 16110 - 82 номінальні дані трансформатора - указані на паспортній таблиці виготовлювачем параметри (потужність, напруги, струми, частота та Ін. ), на які трансфор-матор розраховується, та які являються основою для визначення умов виготовлення, дослідження, експлуатації та ін.