Трансформаторы
 Скачать 317.09 Kb.
|
|
ТРАНСФОРМАТОРЫ Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, работа которого основана на явлении взаимоиндукции, он предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, при одной и той же частоте. Увеличение напряжения осуществляется с помощью повышающих трансформаторов, уменьшение – понижающих. Трансформаторы применяют в линиях электропередачи, в технике связи, в автоматике, измерительной технике и других областях. В соответствии с назначением различают: силовые трансформаторы для питания электрических двигателей и осветительных сетей; специальные трансформаторы для питания сварочных аппаратов, электропечей и других потребителей особого назначения; измерительные трансформаторы для подключения измерительных приборов. По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные и трёхфазные. Трансформаторы, используемые в технике связи, подразделяют на низко- и высокочастотные. Принцип действия однофазного трансформатора Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции, которое является следствием закона электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети переменного тока напряжением U1 по обмотке начинает проходить ток I1, который создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцируют и ней ЭДС Е2, которую можно использовать для питания нагрузки.
Поскольку первичная и вторичная обмотки трансформатора пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф, выражения индуктируемых в обмотке ЭДС можно записать в виде   где f – частота переменного тока; W1, W2 – число витков обмоток. Поделив одно равенство на другое, получим  ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой К. Отношение чисел витков обмоток трансформатора называют коэффициентом трансформации К. Коэффициент трансформации показывает, как относятся действующие значения ЭДС вторичной и первичной обмоток. Устройство трансформатора Трансформатор представляет собой замкнутый магнитопровод, на котором расположены две или несколько обмоток с разными числами витков. Магнитопровод для уменьшения потерь энергии от вихревых токов набирается из стальных, изолированных между собой листов с малым содержанием кремния. Сердечники (магнитопроводы) бывают стержневыми, броневыми и кольцевыми.
Обмотки трансформатора представляют собой катушки разных конструкций. Различают обмотки низшего напряжения (НН), рассчитанную на низшее напряжение трансформатора, которая помещается ближе к стержню, и обмотку высшего напряжения (ВН), рассчитанную на высшее напряжение и помещённую поверх обмотки (НН). Начала и концы обмоток трансформаторов обозначаются буквами латинского алфавита. Начала обмоток обозначают A, B, C и a, b, c, а концы обмоток обозначают X, Y, Z и x, y, z. Заглавные буквы приняты для обмотки высшего напряжения, строчные для обмотки низшего напряжения. Та обмотка, к которой энергия подводится, называется первичной, а та от которой энергия отдаётся потребителю, называется вторичной. Если напряжение вторичной обмотки меньше, чем первичной, то трансформатор называется понижающим, в обратном случае он называется повышающим. Номинальной мощностью трансформатора называется мощность его вторичной обмотки, обозначается на щитке трансформатора и выражения в ВА или кВА. Трёхфазные трансформаторы В линиях электропередачи используют в основном трёхфазные силовые трансформаторы. Магнитопровод трёхфазного трансформатора имеет три стержня, на каждом из которых размещаются две обмотки одной фазы. Принцип работы и электромагнитные процессы в трёхфазном трансформаторе аналогичны работе однофазного трансформатора. Особенностью трехфазного трансформатора является зависимость коэффициента трансформации линейных напряжений от способа соединения обмоток.
Применяются главным образом три способа соединения обмоток трёхфазного трансформатора: соединение первичных и вторичных обмоток звездой (а); соединение первичных обмоток звездой, вторичных – треугольником (б); соединение первичных обмоток треугольником, вторичных – звездой (в). Коэффициенты трансформации в этих случаях будут. При соединении обмоток по схеме звезда – звезда  При соединении обмоток по схеме звезда – треугольник  При соединении обмоток по схеме треугольник – звезда 
При одном и том же числе витков обмоток трёхфазного трансформатора можно в  раза увеличить или уменьшить его коэффициент трансформации, выбирая соответствующую схему соединения обмоток. Автотрансформаторы У автотрансформатора часть витков первичной обмотки используется в качестве вторичной обмотки, поэтому помимо магнитной связи имеется электрическая связь между первичной и вторичной цепями. В соответствии с этим энергия из первичной цепи во вторичную передаётся как с помощью магнитного потока, замыкающегося по магнитопроводу, так и непосредственно по проводам.
Автотрансформаторы применяют для пуска мощных двигателей переменного тока, регулирования напряжения в осветительных сетях, а также в других случаях, когда необходимо регулировать напряжение в небольших пределах. Измерительные трансформаторы Измерительные трансформаторы напряжения и тока используют для включения измерительных приборов, аппаратуры автоматического регулирования и защиты в высоковольтные цепи.
Измерительные трансформаторы напряжения служат для включения вольтметров и обмоток напряжения измерительных приборов. Поскольку эти обмотки имеют большое сопротивление и потребляют маленькую мощность, можно считать, что трансформаторы напряжения работают в режиме холостого хода.
Измерительные трансформаторы тока используют для включения амперметров и токовых катушек измерительных приборов. Эти катушки имеют очень маленькое сопротивление, поэтому трансформаторы тока практически работают в режиме короткого замыкания. Сварочные трансформаторы К источникам питания сварочных аппаратов предъявляются специфические требования: при заданной мощности они должны создавать большие токи в нагрузке, причём резкое изменение сопротивления нагрузки не должно существенно сказываться на значении сварочного тока. Относительно невысокие напряжения при больших токах обеспечивают не только эффективное тепловыделение в сварочном контакте, но и безопасность сварщика, работающего обычно среди металлических конструкций с высокой электропроводностью. В соответствии с рассмотренными требованиями сварочные трансформаторы обеспечивают понижение напряжения от 220 ил 380 В до 60 – 70 В. Такое напряжение на зажимах вторичной обмотки устанавливается при холостом ходе сварочного трансформатора. В процессе сварки оно колеблется от максимального значения 60 – 70 В до значений, близких к нулю.
Сопротивление электрической дуги, возникающей при сварке, изменяется при перемещениях руки сварщика. В соответствии с законом Ома при резком уменьшении сопротивления и незначительном увеличении тока напряжение на дуге снижается. сварочный трансформатор имеет крутопадающую внешнюю характеристику.  Сварочный трансформатор выдерживает короткие замыкания, возникающие в случае прикосновения электрода к сварочному шву. Ток короткого замыкания, как показывает внешняя характеристика, ограничен. Вторичная обмотка трансформатора рассчитана на достаточно длительное протекание этого тока. Сварочный ток между сравниваемым изделием и электродом регулируется изменением величины воздушного зазора. Чем больше воздушный зазор тем больше сварочный ток. |
