1.6 Трансформаторы Силовые трансформаторы и автотрансформаторы
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Трансформаторы, предназначенные для преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках, приёма и использования электрической энергии, называют силовыми трансформаторами. К силовым трансформаторам относятся трёх- и многофазные трансформаторы мощностью 6,3 кВА и более, однофазные мощностью 5 кВА и более.
Трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка низшего напряжения, называют повышающим, а если первичной обмоткой является обмотка высшего напряжения - понижающим.
Трансформатор, в магнитной системе которого создаётся трёхфазное магнитное поле, называют трёхфазным, а у которого создаётся однофазное магнитное поле - однофазным.
При работе трансформатора электродвижущая сила взаимоиндукции возникает, например, в катушке 2, Когда в другой (1) проходит ток, создающий переменный магнитный поток Ф0. Силовые линии магнитного поля, возникающие вокруг катушки 1, проникают в другую катушку и пересекают её витки. При этом в катушке 2 создаётся электродвижущая сила (эдс) взаимоиндукции. Если концы катушки 2 соединить с приёмником электрической энергии, то эдс взаимоиндукции создаёт в нем ток, т. е. передаёт ему некоторую энергию. Эту энергию катушка 2 получает с помощью магнитного поля, созданного током катушки 1, при этом источник тока мгновенно пополнит эту энергию. Следовательно, на основе магнитной связи происходит переход энергии источника из одной катушки в другую.
Магнитная связь двух катушек, обтекаемых переменным током: :
1 - катушка (обмотка) первичной цепи; 2 - катушка вторичной цепи;
3 - реостат для изменения тока в первичной цепи
Проходящий в первой катушке и создающий вокруг неё магнитное поле ток называют возбуждающим или первичным и обозначают I1.
Электрическую цепь, составленную из источника тока, соединительных проводов и катушки 1, называют первичной. Магнитное поле пересекает не только витки ω2 катушки 2, но и витки ω1 катушки 1. Поэтому ЭДС возникает и в первичной катушке; её называют ЭДС самоиндукции и обозначают е1.
Электродвижущую силу взаимоиндукции, возникающую в катушке 2, называют вторичной и обозначают е2 и электрическую цепь, соединённую с этой катушкой, называют вторичной. Ток, проходящий во вторичной цепи, называется вторичным и обозначается I2. По правилу Ленца этот ток направлен так, что своим магнитным действием препятствует причине, его вызвавшей.
Магнитная индукция, т. е. интенсивность магнитного поля, пропорциональна току и зависит от числа витков первичной обмотки и свойств среды (от магнитной проницаемости), в которой расположены витки. Для стали магнитная проницаемость во много раз больше магнитной проницаемости воздуха. Поэтому для усиления магнитного поля, созданного первичным током, катушки обмотки помещают на сердечник, изготовленный из пластин специальной электротехнической стали. Комплект пластин из электротехнической стали, собранный в такой геометрической форме, которая позволяет сконцентрировать в ней основную часть магнитного поля, составляет магнитную систему, или магнитопровод трансформатора. Часть магнитопровода, на которой располагают катушки обмотки, называют сердечником.
Режимом холостого хода трансформатора называют режим работы при питании одной из обмоток трансформатора от источника с переменным напряжением и при разомкнутых других обмотках. Работа трансформатора в режиме холостого хода показана на рисунке.
