Трансформаторы и автотрансформаторы

Трансформатор – электромагнитный аппарат содержащий несколько индуктивно связанных эл. контуров и служащий для электромагнитного преобразования эл. энергии переменного тока одного напряжения в эл. энергию другого напряжения той же частоты.

Первичная обмотка 1, вторичная обмотка 2. Передача энергии из одной обмотки в другую производится посредством электромагнитной индукции. Для усиления электромагнитной связи между обмотками их располагают на ферромагнитном сердечнике 3, который изготовляют из листов эл. технической стали толщиной 0,35 –0,50 мм.

Виды трансформаторов:

а) двухобмоточные – тр-р с 1 первичной и с 1 вторичной обмотками;

б) многообмоточный – тр-р с 1 первичной и несколько вторичных обмоток;

однофазные; трехфазные;

силовые – служат для преобразования энергии переменного тока в эл. сетях и энергетических системах;

выпрямительные; сварочные; измерительные и прочие специальные трансформаторы;

масляные; сухие; элегазовые.

Схема замещения трансформатора:

Аналитическое и графическое исследование работы трансформатора упрощается, если трансформатор в котором обмотки связаны электромагнитно, заменить схемой элементы которой связаны только электрически

Т.к. в приведённом трансформаторе W₁=W₂, то обе обмотки можно совместить в одну

Зависимость между ЭДС и током может быть выражена:

Z_m-полное сопротивление намагничивающего контура

Р_с-потери в стали; z_c- сопротивление сети

1. Опыт ХХ: Первичная обмотка подключается к синусоидальному напряжению, а вторичная разомкнута. Измеряется первичное , а также вторичное , сопротивление:

Опыт КЗ: Вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной обмотке во избежание перегрева подводится пониженное напряжение с таким расчетом, чтобы

Упрощенная векторная диаграмма трансформатора:

В этой диаграмме вектор Í1Rк представляет собой результирующее активное падение напряжения в приведенном трансформаторе, вектор jÍ1Xк — результирующее реактивное падение напряжения, а вектор Í1Zк — результирующее полное падение напряжения. При этом

Í1Zк = Í1Rк + jÍ1Xк

Условия параллельной работы трансформатора:

одна и та же группа соединения обмоток;

одинаковый коэффициент трансформации;

одинаковый

Системы охлаждения:

а) естественная воздушная;

б) естественная масляная;

в) масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла;

г) масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла;

д) масловодяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла;

е) масловодяное охлаждение с направленным потоком масла.

Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что имеют лишь одну непрерывную обмотку, связывающую две электрические цепи различного напряжения. На всех этих схемах первичное напряжение u₁ прикладывается в некоторых двух точках той обмотки, от которой в двух других точках отбирается вторичное напряжение u₂.

Холостой ход. , точно так же, как при холостом ходе обычного трансформатора , (1)

Учитывая выражение (1), можно так же считать: (2)

это означает, что в автотрансформаторе соотношение между линейными токами такое же, как и в обычном трансформаторе между токами.

Токи в обмотках определим. По 1 закону Кирхгофа для точки a. Если по части обмотка А-а проходит ток i, а во внутреннюю цепь идёт ток i₂, то по части a-x обмотки проходит ток i₂_t, определяемый из равенства , откуда (3)

Из этого видно, что по общей части a-x обмотки ток идёт в направлении, обратном току обмотки A-X, а следовательно, по части a-x обмотки проходит ток как разность линейных токов.

Поэтому сечение общей части a-x обмотки может быть выбрано соответственно разности проходящих токов значительно меньшим, чем для части A-a.

На основании (2) и (3) для действующих значений тока:

или

Поскольку , то вторичная кажущаяся мощность будет составлять:

Отсюда видно, что вторичная мощность состоит из двух частей: -передаётся обмотке a-x обмоткой A-a путём трансформации с участием магнитного потока, вторая же поступает непосредственно из первичной цепи во вторичную (электрической (гальванической) связью)