Раздел II Электротехнические устройства Трансформаторы

Необходимость передачи электрической энергии на большое расстояние обусловила создание единых энергетических систем. В линиях электропередач теряется от 10 до 15 % вырабатываемой электрической электроэнергии. Чтобы сократить эти потери, нужно уменьшить силу тока (потери пропорциональны квадрату силы тока), т.е. повысить напряжение до сотен тысяч вольт. Повышение напряжения в процессе передачи электроэнергии и уменьшение его для использования осуществляется трансформаторами. Первый трансформатор построил в 1876 г. русский изобретатель П. Н. Яблочков.

Трансформатор – электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования напряжения и тока одной величины в напряжение и ток другой величины без изменения частоты тока и мощности при ее передаче от источника к приемнику: .

Основные виды трансформаторов:

1. Силовые трансформаторы – одно и трехфазные трансформаторы, используемые для экономичной передачи и распределения электроэнергии. Передача электроэнергии осуществляется при повышенном напряжении (110кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ, 750кВ и т.д.), что существенно снижает потери в линиях электропередачи (ЛЭП). Распределение электроэнергии осуществляется с помощью понижающих трансформаторов, преобразовывающих величину напряжения до необходимых потребителю значений.

2. Автотрасформаторы – это трансформаторы предназначенные для преобразования напряжения в небольших пределах, в которых существует электрическая связь между обмотками. Мощные автотрансформаторы используются на подстанциях, связывающих электроэнергетические системы с близкими номинальными напряжениями (110-220 кВ, 154-220 кВ и т.д.). Автотрансформаторы применяют для понижения напряжения на зажимах мощных синхронных и асинхронных двигателей при пуске. В лабораториях применяют лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы) низкого напряжения номинальной мощностью 0,5-7,5 кВ∙А, имеющие плавную регулировку входного напряжения.

3. Измерительные трансформаторы тока и напряжения – однофазные трансформаторы, используемые для расширения пределов измерения электроизмерительных приборов переменного тока, а так же для изоляции приборов от цепей с высокими напряжениями.

4. Трансформаторы специального назначения:

Сварочные трансформаторы – это однофазные трансформаторы с вторичным напряжением на холостом ходу, равным 60-75 В, применяемые в сварочных аппаратах, работающие нормально в режиме короткого замыкания.

Высокочастотные трансформаторы – трансформаторы имеющие, малую массу и габариты, работающие при повышенных частотах 400 или 500 Гц. Магнитопроводы таких трансформаторов изготавливают из тонких листов высококачественной электротехнической стали, железоникелевых сплавов (пермаллои), магнитодиэлектриков и ферритов. Применяются в самолетах, судах.

Импульсные трансформаторы – трансформаторы, которые служат для передачи импульсных сигналов малой длительности. Магнитопроводы изготавливают из материалов с высокими магнитными свойствами (на высоких частотах).

Выпрямительные трансформаторы – трансформаторы, используемые в выпрямительных установках, в цепь вторичных обмоток которых включают электрические вентили, пропускающие ток в одном направлении.