Трансформаторы
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство,
имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное
для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной)
системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.
Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей.
1. Для передачи и распределения электрической энергии.
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают
электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на
дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330,
400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают
трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными
предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также
внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям,
при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех
распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие
напряжение до величины 220, 380 и 660 В
Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются
преобразовательными. Для различных технологических целей: сварки
(сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные
трансформаторы) и др. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной
аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для
разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для
согласования напряжения и другие. Для
включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в
электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят
большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения
электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются
измерительными.
Классификацию трансформаторов можно произвести по нескольким
признакам:
1. По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и
специального применения. Силовые трансформаторы общего применения используются
в линиях передачи и распределения электроэнергии. Для режима их работы
характерна частота переменного тока 50 Гц и очень малые отклонения первичного и
вторичного напряжений от номинальных значений. К трансформаторам специального
назначения относятся силовые специальные (печные, выпрямительные, сварочные, радио
трансформаторы), измерительные и испытательные трансформаторы,
трансформаторы для преобразования числа фаз, формы кривой ЭДС, частоты и т.д.
2. По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и
масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
3. По числу фаз на первичной стороне – однофазные и
трёхфазные.
4. По форме магнитопровода – стержневые, броневые,
тороидальные.
5. По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, трёхобмоточные,
многообмоточные (более трёх обмоток).
6. По конструкции обмоток – с концентрическими и
чередующимися (дисковыми) обмотками.
Принципы действия трансформатора
Схематическое
устройство трансформатора. 1 — первичная обмотка, 2 —
вторичная
Работа
трансформатора основана на двух базовых принципах:
1.
Изменяющийся во времени электрический ток создаёт
изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
2.
Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку,
создаёт ЭДС в
этой обмотке (электромагнитная
индукция)
На
одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от
внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток
намагничивания создаёт переменный магнитный поток в
магнитопроводе.
В результате электромагнитной
индукции, переменный магнитный поток в
магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции,
пропорциональную первой производной магнитного
потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по
отношению к магнитному потоку.
В
некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах,
магнитопровод может отсутствовать.
Форма
напряжения во вторичной обмотке связана с формой напряжения в первичной обмотке
довольно сложным образом. Благодаря этой сложности удалось создать целый ряд
специальных трансформаторов, которые могут выполнять роль усилителей тока,
умножителей частоты, генераторов сигналов и т. д.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.