Устройство и принцип работы трансформатора

Трансформаторомназывается статическое электромагнитное уст­ройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напря­жения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы с одной первичной и с одной вторичной обмоткой назы­вают двухобмоточным. Если трансформатор имеет несколько первичных и вто­ричных обмоток, то такие трансформаторы называются многообмоточными.

По числу фаз трансформаторы бывают однофазными и трехфазными, а также с дру­гими числами фаз. Такие трансформаторы используются в специальных устройствах.

Трансформаторы можно подразделить на силовые и специальные. Силовые трансформаторывыполняются на большие мощности и применяют в энерго­системах при передаче электроэнергии от электростанций к по­требителям. Для электропитания различных радиоэлектронных и коммутационных систем применяют специальные трансформаторы питания небольшой мощности.

Специальные трансформаторы(автотрансформаторы, трансформа­торы для преобразования числа фаз и частоты, выпрямительные, изме­рительные, вра­щающиеся и др.) используют в самых разнообразных системах радиоэлектроники и телекоммуникации, а также системах в автоматизации и управления.

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотки.

Магнитопровод(сердечник) служит для усиления электромагнит­ной связи между обмотками. Сердечники трансформаторов собирают из листов элек­тротехнической стали или из ленты холоднокатаной ста­ли, целью умень­шения потерь энергии от вихревых токов и гистерезис. При изготовлении маг­нитопроводов для маломощных трансформаторов применяют электротехниче­ские ста­ли толщиной 0,35 – 0,5 мм.

Обмоткитрансформаторов состоят из первичной и вторичной обмотки, которые выполняются из медных проводов круглого или прямоугольного се­чения. Чаще всего для обмоток маломощных трансформаторов применяют про­вод с эмалевой изо­ляцией марок, а также с хлопчатобумажной изоляцией марки ПБД. Обмотки выполняют в виде многовитковых цилиндриче­ских катушек и располагают на каркасе, изготовленной из элек­тротехнического картона или другого изоляционного материала. Конструкция обмоток трансформатора должна удовлетворять условиям вы­сокой электрической и механической прочности, а также нагревостойкости. В высоковольтных трансформаторах обмотки состоят из двух катушек. При этом достигается хоро­шая изоляция обмоток друг от друга. Недостаток такого расположения обмоток – большое рассеяние магнитного потока.

В броневом трансформаторе используют одну катушку вместо двух. При этом получается высо­кий коэффициент заполнения окна и обмотки будут защищены от меха­нических повреждений. На ка­ждом стержне размещают катушку с двумя обмотками – первичной и вторичной.

Обмотку, подключаемую к источнику питания, называют первичной, а к нагрузке – вторичной(в многообмоточном транс­форматоре может быть несколько вторичных обмоток). На рисунке 2.1 представлена схема одно­фазного трансформатора подключенного к нагрузке.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети синусоидальным на­пряжением в обмотке возникает ток , который создает изменяющийся маг­нитный поток , замыкающийся по сердечнику.

Рисунок 3.1 – Схема трансформатора под нагрузкой

Поток согласно закону электромагнит­ной индукции наводит ЭДС как в первичной, так и во вторичной обмотке. При подключении ко вторичной об­мотке нагрузки в этой обмотке будет протекать ток и на ее зажимах устанавли­вается некоторое напряжение . Следует отметить, что магнитный поток создается токами обоих обмоток.