Режимы работы трансформатора

Конструкция и принцип действия однофазного трансформатора.

Трансформатор –это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного (синусоидального) тока одного напряжения в переменный ток др. напряжения той же частоты.

По числу фаз трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Каждая фаза трансформатора имеет первичную обмотку, к которой энергия подводится от источника и вторичную обмотку, с которой энергия поступает к потребителю. Конструкция: Однофазный трансформатор имеет замкнутый ферромагнитный сердечник, на который намотаны первичная и вторичная обмотки с числом витков W₁ и W₂. Для уменьшения вихревых токов ферромагнитный сердечник набирается из отдельных пластин электротехнической трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

Принцип действия: Работа трансформатора основана на законе электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I₁, который создает в сердечнике (магнитопроводе) переменный магнитный поток. Замыкаясь в сердечнике, этот поток сцепляется с первичной и вторичной обмотками и индуцирует в них ЭДС, пропорциональные числу витков W

Схема однофазного трансформатора

Уравнения трансформатора. Коэффициент трансформации.

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции

во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции Активное и полное сопротивления первичной обмотки трансформатора обозначаются R₁ и Z₁, а вторичной -R₂ и Z₂.

Работа трансформатора в общем случае описывается системой уравнений:

U₁ = - E₁ + R₁I₁ + jX₁I₁ = -E₁ + Z₁I₁ (1)

E₂ = U₂ + R₂I₂ + jX₂I₂ = -U₂ + Z₂I₂ (2)

W₁I₁ + W₂I₂ = W₁I_0, (3) где I₀ – ток холостого хода.Соотношение ЭДС обмоток называется коэффициентом трансформации

.

Если , то вторичная ЭДС меньше первичной и трансформатор называ­ется понижающим, при – трансформатор повышающий.

Режимы работы трансформатора.

а) режим холостого хода-режим, при котором трансформатор представляет собой катушку с магнитопроводом, к обмотке которой подключен источник синусоидального напряжения. На основе этого режима создан опыт холостого хода-испытание трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном первичном напряжении. Этот опыт служит для определения коэффициента трансформации и мощности потерь в магнитопроводе трансформатора.

б)режим короткого замыкания - аварийный режим, так как трансформатор сильно нагревается и перегрев может вызвать его разрушение. На основе этого режима создан опыт короткого замыкания - испытание при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном первичном токе. Служит для определения параметров трансформатора: мощность потерь в проводах, внутреннего падения напряжения.