Устройство и принцип работы трансформатора.Основные уравнения

Oпределение: Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования системы переменного тока одних параметров в систему переменного тока с другими параметрами.

Простейший трансформатор представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток (рис. 1). При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки. Отношение первичного напряжения ко вторичному (коэффициент трансформации) приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.

Рис. 1. Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора. 1 первичная обмотка, 2 вторичная обмотка, 3 сердечник. U1 первичное напряжение, U2 вторичное напряжение, I1 первичный ток, I2 вторичный ток, Ф магнитный поток

Эти уравнения получили название основных уравнений,

2.Несиметричная нагрузка трансформаторов.Метод симметричных составляющих. Несимметричные режимы работы трехфазных трансформаторов вознкают при подключении к ним мощной однофазной нагрузки: тяговых подстанций, электротермических печей, осветительной нагрузки и т. п., а также при однофазных и двухфазных коротких замыканиях. В этих режимах вследствие неравномерного распределения токов по фазам трансформатора происходит искажение его напряжений, что приводит к ухудшению работы смежных потребителей. Особенно опасным является повышение напряжения. Действующие стандарты допускают только 10%-е превышение номинального напряжения.

Для расчета несимметричных режимов применяют метод симметричных составляющих, представляя токи и напряжения отдельных фаз в виде суммы составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей.

С учетом этих соотношений выражения для фазных токов приобретают вид

Отсюда, учитывая, что, получаем выражения для определения симметричных составляющих фазы «а»

Аналогичные выражения имеют место и для напряжений.

Если принять допущение о линейности магнитной цепи трансформатора, то каждую симметричную составляющую можно рассчитать отдельно, пользуясь упрощенными схемами замещения трансформатора. Схемы замещения для токов прямой и обратной последовательностей одинаковы (рис. 44), так как процессы в трансформаторе не зависят от чередования фаз.

Для токов нулевой последовательности величина сопротивления намагничивающего контура в этой схеме зависит от конструкции магнитопровода.