Призначення і принцип дії трансформатора

Призначення трансформатора. Трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, що перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги тієї ж частоти.

Трансформатори дозволяють значно підвищити напругу, що виробляється джерелами змінного струму, встановленими на електричних станціях, і здійснити передачу електроенергії на далекі відстані при високій напрузі (110, 220, 500, 750 і 1150 кВ). Завдяки цьому сильно зменшуються втрати енергії в проводах і забезпечується можливість значного зменшення площі перерізу проводів ліній електропередачі.

форматори бувають однофазні та трифазні, дво- і багатообмоточні.

Мал. 212. Схема включення однофазного трансформатора

Принцип дії трансформатора. Дія трансформатора засновано на явищі електромагнітної індукції. Найпростіший трансформатор складається з сталевого муздрамтеатру 2 (рис. 212) і двох розташованих на ньому обмоток 1 і 3. Обмотки виконані з ізольованого проводу та електрично не пов'язані. До однієї з обмоток подається електрична енергія від джерела змінного струму. Цю обмотку називають первинної. До іншої обмотці, званої вторинної. підключають споживачі (безпосередньо або через випрямляч).

При підключенні трансформатора до джерела змінного струму (електричної мережі) в витках його первинної обмотки протікає змінний струм i1. утворюючи змінний магнітний потік Ф. Цей потік проходить по магнітопровода трансформатора і, пронизуючи витки первинної і вторинної обмоток, індукує в них змінні е. д. з. е1 і е2. Якщо до вторинної обмотці приєднаний будь-якої приймач, то під дією е. д. з. е2 по її ланцюга проходить струм i2.

Коефіцієнт трансформаціі- Відношення напруги на затискачах двох обмоток в режимі холостого коду. Коефіцієнт трансформації є основною характеристикою трансформатора. Він показує, наскільки змінюються основні параметри електричного струму, після того як він проходить через цей пристрій. Коли коефіцієнт трансформації більше 1 - трансформатор називається знижуючим, якщо менше - підвищує.

·. - вхідний і вихідний напруги відповідно

·. - число витків первинної і вторинної обмоток

·. - струми в первинному і вторинному ланцюгах трансформатора

35.Какие втрати потужності існують в трансформаторі і як вони визначаються? Що таке зовнішня характеристика трансформатора?

Основними характеристиками трансформатора є перш за все напруга обмоток і передана трансформатором потужність. Передача потужності від однієї обмотки до іншої відбувається електромагнітним шляхом, при цьому частина потужності, що надходить до трансформатора з живильної електричної мережі, втрачається в трансформаторі. Втрачену частину потужності називають втратами.

При передачі потужності через трансформатор напруга на вторинних обмотках змінюється при зміні навантаження за рахунок падіння напруги в трансформаторі, яке визначається опором короткого замикання. Втрати потужності в трансформаторі і напруга короткого замикання також є важливими характеристиками. Вони визначають економічність роботи трасформатора і режим роботи електричної мережі.

Втрати потужності в трансформаторі є однією з основних характеристик економічності конструкції трансформатора. Повні нормовані втрати складаються з втрат холостого ходу (XX) і втрат короткого замикання (КЗ). При холостому ході (навантаження не приєднана), коли струм протікає тільки по обмотці, приєднаної до джерела живлення, а в інших обмотках струму немає, потужність, споживана від мережі, витрачається на створення магнітного потоку холостого ходу, тобто на намагнічування магнітопровода, що складається з листів трансформаторної сталі. Оскільки змінний струм змінює свій напрямок, то напрямок магнітного потоку також змінюється. Це означає, що сталь намагничивается і розмагнічується поперемінно. При зміні струму від максимуму до нуля сталь розмагнічується, магнітна індукція зменшується, але з деяким запізненням, тобто розмагнічування затримується (при досягненні нульового значення струму індукція не дорівнює нулю точка N). Затримування в перемагничивании є наслідком опору стали переориентировке елементарних магнітів.

При протіканні магнітного потоку по магнітопровода виникають втрати на вихрові струми. Як відомо, магнітний потік індукує електрорушійну силу (ЕРС), що створює струм не тільки в обмотці, що знаходиться на стрижні муздрамтеатру, але і в самому його металі. Вихрові струми протікають по замкнутому контуру (вихровий рух) в місці стали в напрямку, перпендикулярному напрямку магнітного потоку. Для зменшення вихрових струмів муздрамтеатр збирають з окремих ізольованих листів стали. При цьому чим тонше лист, тим менше елементарна ЕРС, менше створений нею вихровий струм, тобто менше втрати потужності від вихрових струмів. Ці втрати теж нагрівають муздрамтеатр. Для зменшення вихрових струмів, втрат і нагревов збільшують електричний опір стали шляхом введення в метал присадок.

Зовнішня характеристика трансформатора являє собою залежність між вторинними струмом і напругою при зміні навантаження, незмінному значенні первинного напруги U1 і заданому коефіцієнті потужності cos # 966; 2 у вторинному ланцюзі.

Мал. 6.3. Зовнішня характеристика трансформатора

Вторинна напруга U2 при навантаженні відрізняється від напруги холостого ходу на величину зміни напруги, яке залежить від величини навантаження.

Зовнішня характеристика може бути побудована як за розрахунковими даними активного і індуктивного падінь напруги (розрахункова зовнішня характеристика), так і по досвідченим даним (зовнішня характеристика конкретного трансформатора). Побудова зовнішньої характеристики показано на рис. 6.3. По осі ординат відкладається вторинна напруга U2. а по осі абсцис - величина навантаження # 945; (В% або частках від номінальної потужності). Початкова точка зовнішньої характеристики починається від ординати, що дорівнює U2НОМ. а інший її кінець, проти абсциси # 945; = 1 (т. Е. При номінальному навантаженні), буде опущений проти початку на величину # 916; U - зміни напруги.

Так як зміна напруги пропорційно навантажувальних току I2 (див. § 6.1), то зовнішня характеристика практично представляє пряму лінію. На рис. 6.3 побудовані дві зовнішні характеристики - для cos # 966; 2 = 1 і cos # 966; 2 = 0,8.

Положення характеристик залежать від потужності і характеру навантаження трансформатора і при малій потужності вони можуть помінятися місцями (при активній і активно-індуктивному навантаженнях).

36.Електроніка. Види електроніки. Пристрої інформаційної електроніки.

Електроніка - наука про взаємодію електронів з електромагнітними полями і методи створення електронних приладів і пристроїв для перетворення електромагнітної енергії, в основному для передачі, обробки і храненіяі нформации.