Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы. Лекции для курсов Электрические машины и аппараты
 Скачать 3.55 Mb.
|
Принцип действия трансформаторов22.1. Общие определения Трансформатор представляет собой статический электромагнитный преобразователь с двумя или больше обмотками, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяют при передаче электрической энергии на большие расстояния, при распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах. 22.2. Использование трансформатора при передаче электроэнергии. При передаче электрической энергии от электростанции к потребителям необходимо передавать как можно больше мощности, которая определяется выражением  Из формулы видно, что для повышения передаваемой мощности необходимо повышать величину тока и напряжения. Однако повышение силы тока в линии обусловливает потери энергии в этой линии и расход цветных металлов на ее устройство. Если при одной и той же передаваемой мощности увеличить напряжение, то сила тока в такой же мере уменьшится, а следовательно, можно будет применить провода с меньшим поперечным сечением. Это сократит расход цветных металлов при устройстве линии электропередачи и снизит потери энергии в ней. Однако высокое напряжение нельзя подавать потребителю, так как при этом возникает опасность пробоя изоляции электрических аппаратов и поражения электротоком обслуживающего персонала. Поэтому на передающей подстанции с помощью повышающих трансформаторов напряжение в линии электропередач повышают.на приемной подстанции напряжение с помощью понижающих трансформаторов понижают до 380/220 Вольт. 22.3. Конструктивная схема трансформатора. Конструктивная схема трансформатора (см.рис.22.1) имеет магнитопровод 3из электротехнической стали и две обмотки на магнитопроводе: первичную 1с числом витков ω1и вторичную 2 с числом витков ω2. Обмотки выполняют из медного провода. Первичная обмотка трансформатора включается в сеть переменного напряжения U1 , и в ней возникает ток I1. Ко вторичной обмотке ω2 подключается приемник электрической энергии.  Рис.22.1. Конструктивная схема трансформатора. На рисунке: Первичная обмотка Вторичная обмотка Магнитопровод Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмоткутрансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который создает в магнитопроводетрансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней э. д. с. Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии, то под действием индуктируемой э. д. с. по этой обмотке и через приемник энергии начнет протекать ток. Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, будет передаваться из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную сеть. В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помешают на стальной магнитопроводе. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотку более низкого напряжения — обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотку, включенную в сеть источника электрической энергии, называют первичной;обмотку, от которой энергия подается к приемнику-вторичной. Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называют повышающим, если же первичное напряжение больше вторичного — понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие — для распределения электроэнергии между потребителями. 22.4. Коэффициент трансформации Рассмотрим трансформатор с разомкнутой цепью вторичной обмотки, т. е. в режиме холостого хода. При переменном токе в первичной обмотке создается переменный магнитный поток Ф , который замыкается по стальному сердечнику образует потокосцепление с обеими обмотками. Таким образом, втрансформаторе обмотки электрически между собой не связаны, а связаны переменным магнитным потоком. В обеих обмотках наводится ЭДС:  Отношение ЭДС:  Отношение чисел витков обмоток трансформатора k называется к о э ф ф и ц и е н т о м, трансформации. Отношение ЭДС при холостом ходе можно заменить отношением напряжений на зажимах обмоток, учитывая, что u1 ≈e1 , u2 ≈ e2 |