Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электротехника лекции (2).doc
Скачиваний:
324
Добавлен:
19.05.2015
Размер:
4 Мб
Скачать
☆

4. Трансформаторы

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования напряжения в цепях переменного тока при неизменной частоте.

По числу фаз трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазные трансформаторы предназначены в основном для бытовых нужд — трансформаторы радиотелеаппаратуры, бытовых машин и т.д. Трехфазные трансформаторы — это силовые трансформаторы, используемые в системах энергоснабжения.

По числу обмоток трансформаторы делят на двухобмоточные и многообмоточные.

Трансформаторы могут быть понижающими (напряжение вторичной обмотки ниже напряжения первичной, сетевой обмотки), повышающие (напряжение вторичной обмотки выше напряжения первичной) и разделительными (напряжение вторичной обмотки равно напряжению первичной обмотки).

Последние применяются в радиотехнике для электрического разделения цепей.

Трансформаторы специального назначения могут быть однофазными и трехфазными – электросварочные, автотрансформаторы, измерительные трансформаторы и т.д.

4.1. Устройство однофазного трансформатора и принцип его действия

Трансформатор состоит из железного ферромагнитного сердечника (рис. 4.1) и обмоток из медного изолированного провода.

Сердечник набирают из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака или окалины, это делается для уменьшения потерь на гистерезис и от вихревых токов.

Первичная обмотка трансформатора имеет W1, витков и включается обычно в сеть. Вторичная обмотка с числом витков W2 подключается к нагрузке.

При подаче напряжения U1, на первичную обмотку трансформатора, по ней протекает ток I1, который создает магнитный поток в сердечнике Ф = Фmsinωt.

Рис. 4.1. Схема однофазного трансформатора: 1 – сердечник;

2 – первичная обмотка; 3 – вторичная обмотка

По закону электромагнитной индукции поток индуктирует в каждом витке, обмоток э.д.с.

.

Действующее значение э.д.с. в витке:

,

следовательно, э.д.с. первичной обмотки E1 = 4,44fW1Фm, а э.д.с. вторичной обмотки E2 = 4,44f W2Фm.

Различают следующие режимы работы трансформатора:

  1. Режим холостого хода.

  2. Рабочий режим (работа под нагрузкой).

  3. Режим короткого замыкания.

4.2. Режим холостого хода

На первичную обмотку трансформатора (см. рис. 4.2.) подается номинальное напряжение U1Н (согласно паспорту трансформатора), амперметр показывает ток холостого хода I10, который должен быть в пределах (2,5÷10)%I1Н. Ваттметр показывает мощность потерь в стали (в сердечнике трансформатора) ∆Рст, которые составляют (0,3÷1,4)% номинальной мощности трансформатора. Вольтметр во вторичной цепи показывает напряжение вторичной обмотки U20 (оно должно быть несколько выше U2Н).

Рис. 4.2. Схема испытания трансформатора в режиме холостого хода

Из опыта холостого хода определяется коэффициент трансформации трансформатора

.

При холостом ходе, пренебрегая падением напряжения на первичной обмотке трансформатора, E1≈U1.

Если Ul > U2, то трансформатор называют понижающим, если Ul < U2, то трансформатор называют повышающим, при Ul = U2 – разделительным.

Векторная диаграмма холостого хода трансформатора (рис.4.3) строится следующим образом. Откладываем по горизонтальной оси вектор магнитного потока . Вектор тока холостого хода опережает вектор на угол магнитных потерьδ, который составляет (2-3)°, для наглядности на векторной

диаграмме угол δ изображен несколько большим. Вектор имеет две проекции: – активная составляющая и – реактивная составляющая тока холостого хода. Векторы и отстают от вектора магнитного потока на 90°. Направим вектор в противоположную сторону – получим вектор .

Рис. 4.3. Векторная диаграмма холостого хода трансформатора

К вектору пристроим вектор – вектор падения напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки трансформатора, который параллелен вектору . Под прямым углом к векторупристраиваем вектор – вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении первичной обмотки трансформатора. Результирующий вектор – вектор падения напряжения на первичной обмотке.

Вектор приложенного напряжения .

Последнее уравнение называется уравнением электрического равновесия первичной обмотки.