Лекция 3. Трансформаторы

3.1. Электромагнитные элементы устройств электропитания.

3.2. Принцип действия и устройство трансформатора

3.3. Применяемые ферромагнитные материалы.

3.4. Режимы работы: холостой ход, рабочий режим.

3.5. Опыты холостого хода и короткого замыкания, КПД.

3.6. Эксплутационные и внешние характеристики трансформаторов.

3.1. Электромагнитные элементы устройств электропитания. Среди функциональных элементов систем электропитания аппаратуры связи силовые трансформаторы по широте распространения и универсальности применения занимают первое место. Трансформаторы применяют в системах передачи и распределения электрической энергии, в электропитающих устройствах предприятий связи, в выпрямительных и преобразовательных устройствах и т.д.

Мощность, габаритные размеры и масса трансформаторов в зависимости от их назначения, изменяются в широких пределах. Трансформаторы малой мощности (ТММ) маломощных до нескольких кВт, отличаются от мощных силовых трансформаторов, применяемых на трансформаторных подстанциях в линиях электропередачи, соотношениями между электромагнитными характеристиками, а также разнообразием конструкций и режимом работы. ТММ в зависимости от областей применения подразделяются на силовые трансформаторы, высокочастотные трансформаторы инверторов, импульсные трансформаторы, используемые в целях управления тиристорами и др.

3.2. Принцип действия и устройство трансформатора.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий электрическую энергию переменного тока одной системы в электрическую энергию переменного тока другой системы с иными параметрами (с иным напряжением, током, числом фаз, частотой или формой кривой напряжения).

Принцип действия трансформатора основан на электромагнитном взаимодействии двух или, в общем случае, нескольких электрически несвязанных и неподвижных друг относительно друга обмоток. Если одну из обмоток присоединить к сети переменного тока, то под действием переменного магнитного поля в другой обмотке, магнитно-связанной с первой, индукцируется ЭДС. При включении второй обмотки на какой либо приёмник энергия в цепи будет передаваться во вторую.

Обмотка трансформатора, связанная с сетью более высокого напряжения, называется обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотка, связанная с сетью более низкого напряжения (НН).

Обмотка, включённая в сеть источника электрической энергии, из которой трансформатор потребляет преобразуемую им электрическую энергию, называется первичной; обмотка, включённая в сеть приёмника энергии, называется вторичной. Если первичной обмоткой трансформатора является обмотка высшего напряжения, вторичной – обмотка низшего напряжения, то такой трансформатор называется понижающим; если же первичная обмотка – обмотка низшего напряжения, а вторичная – высшего, то трансформатор называется повышающим.

Обмотки трансформаторов. Трансформатор может содержать две или несколько обмоток, из которых одна первичная, включаемая в сеть источника электрической энергии, а обмотка включенная в сеть приемника энергии, называется вторичной. Трансформатор может быть понижающим, если напряжение первичной обмотки больше напряжения вторичной обмотки или повышающим если первичная обмотка - обмотка низшего напряжения, а вторичная - высшего. Обмоткам трансформатора придают преимущественно цилиндричискую форму, выполняя их при малых токах из круглого изолированного провода, а при больших токах из шин прямоугольного поперечного сечения. Ближе к стержню располагается обмотка низшего напряжения, т.к. ее легче изолировать от него, чем обмотку высшего напряжения.