Конструкция трансформатора

Роль и значение трансформатора.

Трансформатором называют электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения. Это устройство чаще всего состоит из двух (а иногда и большего числа) взаимно неподвижных электрически не связанных между собой обмоток, расположенных на ферромагнитном магнитопроводе. Обмотки имеют между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем. Ферромагнитный магнитопровод предназначен для усиления магнитной связи между обмотками.

Рис.2 Простейший трансформатор

Обмотка трансформатора, потребляющая энергию из сети, называют первичной обмоткой, а обмотка, отдающая энергию в сеть,- вторичной.

Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше – повышающим. В зависимости от включения тех или иных обмоток к сети каждый трансформатор можнт быть как повышающим, так и понижающим.

Принцип действия трансформатора.

Принцип действия трансформатора основан на явлении взаимной индукции. Если одну из обмоток трансформатора подключить к источнику переменного напряжения, то по этой обмотке потечёт переменный ток, который создаст в сердечнике переменный магнитный поток Ф. Этот поток сцеплен как с одной, так и с другой обмоткой и, изменяясь, будет индуцировать в них ЭДС. Так как в общем случае обмотки могут иметь различное число витков, то индуцируемые в них ЭДС будут отличаться по значению. В той обмотке, которая имеет большее число витков W, индуцируемая ЭДС будет больше, чем в обмотке, имеющей меньшее число витков. В трансформаторе происходит изменение параметров энергии: подводимая к первичной обмотке от сети электрическая энергия с напряжением U₁ и током I₁ посредством магнитного поля передаётся во вторичную обмотку с напряжением U₂ и током I₂.

Конструкция трансформатора.

Рис. 1 Конструкция магнитопроводов трансформаторов

Магнитопровод. Магнитопровод является конструктивной основой трансформатора. Он служит для проведения основного магнитного потока. Для уменьшения магнитного сопротивления по пути потока, а следовательно

и уменьшения МДС и тока, необходимых для создания потока, магнитопровод выполняется из специальной электротехнической стали. Так как магнитный поток в трансформаторе изменяется во времени, то для уменьшения потерь от вихревых токов в магнитопроводе он собирается из отдельных электрически изолированных друг от друга листов. Толщина листов выбирается тем меньше, чем выше частота питающего напряжения. При частоте 50 Гц толщина листов стали принимается равной 0,35-0,5 мм. Изоляция листов осуществляется чаще всего с помощью лаковой плёнки, которая наносится с двух сторон листа.

Обмотки. По способу расположения на стержне, обмотки трансформатора подразделяются на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки выполняются каждая в виде цилиндра и располагаются на стержне концентрически относительно друг друга. Высота обеих обмоток, как правило, делается равной. В силовых трансформаторах нашли применение главным образом концентрические обмотки, которые по характеру намотки можно подразделить на цилиндрические, винтовые, спиральные.

Цилиндрической обмоткой называется обмотка, витки которой наматываются вдоль стержня впритык друг к другу. При большом числе витков обмотка подразделяется на две концентрические катушки, между которыми оставляется канал для охлаждения.

Винтовая обмотка состоит из витков, которые составлены из нескольких параллельных проводников прямоугольного сечения, расположенных в радиальном направлении один относительно другого. намотка витков этой обмотки выполняется, как у и у цилиндрической обмотки, по винтовой линии.

Спиральной обмоткой называется обмотка, составленная из ряда расположенных по высоте стержня и соединенных последовательно катушек, намотанных по плоской спирали, с радиальными охлаждающими каналами между всеми или частью катушек.

Рис. 3 Расположение обмоток на каркасе:

а – в высоковольтном трансформаторе; б — в низковольтном; в — в броневом