Лекция 8 ТРАНСФОРМАТОРЫ 1 Назначение устройство и

Лекция № 8 ТРАНСФОРМАТОРЫ 1. Назначение, устройство и классификация трансформаторов 2. Принцип работы в режиме холостого хода и в рабочем режиме 3. Схема замещения трансформатора

1. Назначение, устройствои классификация трансформаторов 2

Конструкции трансформаторов /силовых 3

Конструкции трансформаторов / тороидальные 4

Трансформаторы Ф 1 i 2 i 1 u 1 e 2 e 1 u 2 n 1 S 1 S 2 т. е. U 1 I 1 U 2 I 2 Тпов ЛЭП Тпон 1 Тпон 2 Потребители электроэнергии G ~ 3 000 B 330 000 B ТЭС Республики, области 10 000 B город район 400 B (380/220 B) дом 5

Данные трансформаторов Номинальные данные • • номинальное первичное U 1 ном и номинальное вторичное U 2 ном напряжения (их действующие значения); для трехфазных трансформаторов приводится схема соединения фаз первичной и вторичной обмоток (в звезду, в треугольник) • номинальная полная мощность Sном; • массогабаритные показатели (в расчетах режимов работы массогабаритные показатели не используются) Каталожные данные • номинальные данные; • напряжение короткого замыкания u. К % • ток холостого хода IXX% • мощность потерь холостого хода DР 0; • мощность потерь короткого замыкания DРК. 6

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного (синусоидального) тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. 7

Применение трансформаторов. ● Для передачи и распределения электрической энергии; ● Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжений на входе и выходе преобразователя; ● Для различных технологических целей: сварки, питания электротермических установок и др. ; ● Для питания различных цепей радио-, электронновычислительной и телевизионной аппаратуры, устройств связи, автоматики и телемеханики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов этих устройств и т. д. 8

Типы трансформаторов. Трансформаторы бывают двух типов: понижающие напряжение, например, до 400 В и ниже и повышающие его до 3. . . 500 к. В и выше. Они могут быть одно- и многофазными (чаще всего трёхфазными), двухобмоточными и более. сухие. Конструктивно трансформаторы делят на масляные и В масляных трансформаторах активная часть (обмотки и магнитная система) помещается в бак, наполненный трансформаторным маслом. Активная часть сухих трансформаторов охлаждается непосредственно окружающим воздухом. 9

Устройство двухобмоточного трансформатора Простейший трансформатор состоит из: магнитопровода и двух обмоток: первичной и вторичной. В трансформаторе обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а с более низким – обмоткой низшего напряжения (НН). Начало и конец обмотки ВН обозначают буквами А и Х, а обмотки НН - буквами а и х. 10

Устройство двухобмоточного трансформатора Простейший трансформатор состоит из: магнитопровода и двух обмоток: первичной и вторичной. В трансформаторе обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а с более низким – обмоткой низшего напряжения (НН). Начало и конец обмотки ВН обозначают буквами А и Х, а обмотки НН - буквами а и х. 11

Схема укладки магнитопровода трансформатора 13

Схема расположения обмоток 14

1. Принцип работы в режиме холостого хода и в рабочем режиме Принцип работы в режиме холостого хода Режимом холостого хода называется режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке.

При питании первичной обмотки от источника синусоидального напряжения u 1 ток первичной обмотки i 1 x вызывает в магнитопроводе синусоидальный магнитный поток Ф, который, пронизывая обмотки с числом витков w 1 и w 2, наводит в них согласно закону электромагнитной индукции ЭДС е 1 и е 2. Действующие значения этих ЭДС

Коэффициент трансформации Коэффициентом трансформации называется отношение номинального высшего напряжения трансформации к номинальному низшему напряжению Уравнение электрического состояния первичной обмотки 17

Рабочий режим трансформатора 18

Принцип работы трансформатора основан на явлении взаимной индукции. При этом трансформатор обеспечивает передачу электрической энергии от первичной электрической цепи (обмотки) во вторичную, изменяя значения таких характеристик, как ЭДС, напряжение, ток, не меняя их частоты. При подключении трансформатора к сети с синусоидальным напряжением u 1 в первичной обмотке протекает ток i 1 и её магнитодвижущая сила (МДС) w 1 i 1 возбуждает магнитный поток Ф, который замыкается в основном по магнитопроводу. Магнитный поток Ф индуктирует в обеих обмотках трансформатора ЭДС : е 1= е 1 L(ЭДС самоиндукции) и е 2 = е 2 M (ЭДС взаимной индукции), пропорциональные числу витков w 1 и w 2 обмоток и скорости изменения магнитного потока, т. е. : 19

Магнитный поток Ф 2, возбужденный током i 2 вторичной обмотки, согласно принципу Ленца направлен навстречу потоку Ф 1, созданному в магнитопроводе первичным током i 1, т. е. МДС w 2 i 2 вторичной обмотки стремится размагнитить магнитопровод. Однако это явление приводит к нарушению электрического состояния (равновесия) в первичной обмотке где R 1 – активное сопротивление первичной обмотки. Поэтому появление тока i 2 и потока Ф 2 во вторичной обмотке вызывает увеличение тока i 1 ровно настолько, чтобы скомпенсировать размагничивающее действие вторичного тока и сохранить суммарный магнитный поток Ф в магнитопроводе неизменным. 20

Условно-логическая схема работы трансформатора 21

Уравнение электрического состояния 22

Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной 23

3. Схема замещения трансформатора 24

Упрощённая схема замещения Пренебрегая параллельной ветвью с сопротивлением из-за малости тока холостого хода, получим упрощённую схему замещения трансформатора где и - сопротивления короткого замыкания: 25