Принцип действия и виды трансформаторов

Курс лекций

по дисциплине «Электромеханика» для студентов энергетического факультета.

Кафедра «Электромеханика».

Лектор: профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ, действительный член академии электротехнических наук РФ и академии транспорта РФ Щербаков Виктор Гаврилович.

г. Новочеркасск, 2007г.

Рис. 12-26. Трансформатор с трубчатым баком

1-обмотка ВН; 2- обмотка НН; 3-переключатель регулировочных отводов обмотки ВН; 4 – балка, прессующая ярмо; 5 – шихтованный Магнитопровод; 6 – отводы ВН; 7 – отводы НН; 8 – патрубок для присоединения вакуумного насоса; 9 – кольцо для подъема выемной части; 10 - кран для заливки масла; 11 – ввод (изолятор) ВН; 12 – ввод (изолятор) НН;

13 – привод переключателя; 14 – выхлопная труба; 15 – газовое реле; 16 – расширитель; 17 – трубчатый бак; 18 – кран для спуска масла; 19 – транспортный ролик; 20 – вертикальная шпилька для стягивания прессующих балок ярем;

21 – упорный угольник на дне бака

Курс лекций составлен по материалам учебника для студентов высших технических учебных заведений.

– III издание, переработанное – Л.: Энергия, 1978.

– 832 c., ил.

Автор А. И. Вольдек.

Номера и наименования глав и параграфов курса лекций соответствуют учебнику.

Курс лекций рассчитан на 68 академических часов в течение двух семестров для потока студентов III-го курса энергетических специальностей.

Трансформаторы

Глава 12. Основные сведения о трансформаторах.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Принцип действия и виды трансформаторов.

рис.12.1

В простейшем случае трансформатор имеет одну первичную обмотку 1, к которой подводится электрическая энергия генератора Г, и одну вторичную обмотку 2, от которой энергия отводится к потребителю(z_нг). Передача энергии из одной обмотки в другую производится путем электромагнитной индукции.

Магнитопровод 3 при частоте тока f <150Гц изготавливается из листовой электротехнической стали толщиной 0,35¸0,5 мм. При f >150 Гц применяется более тонкая сталь, а при f ≥100 кГц потери на гистерезис и вихревые токи становятся чрезвычайно большими и трансформаторы выполняются без ферромагнитного магнитопровода (воздушные) или из магнитодиэлектриков с малыми магнитными потерями.

Так I₁ создает поток Ф, который индуктирует э.д.с. как в первичной, так и во вторичной обмотках. При подключении z_нгво вторичной обмотке возникает ток I₂и на ее зажимах устанавливается U₂. При этом создается в магнитопроводе результирующий магнитный поток Ф_с, создаваемый токами обеих обмоток.

Электрические соотношения в идеальном трансформаторе:

1. Сопротивления обмоток и потери в стали отсутствуют:

r₁=r₂=0; P_c=0; DU₁=DU₂=0.

2. Магнитная проницаемость стали m_с= ∞,

3. В магнитопроводе нет разъемов и стыков.

4. Все линии магнитной индукции сцепляются со всеми витками обеих обмоток w₁ и w₂, т.е. нет рассеяния магнитного потока. При этом связь между обмотками является полной и коэффициент электромагнитной связи обмоток трансформатора

(12-1)

где L₁₁ и L₂₂– собственные индуктивности, а M - взаимная индуктивность обмоток.

Э.д.с. при синусоидальных переменных потоках.

(12.1)

Где: Y = wф_с - потокосцепление контура;F_с – амплитуда магнитного потока; w = 2pf – угловая частота (скорость изменения фазового угла первичной и вторичной обмоток,а (wt ± j) – фазовый угол - угловое значение аргумента синусоидальной э.д.с. при переходе через ноль).

Действующие значения этих э.д.с.:

(12-3)