ТРАНСФОРМАТОР - статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной (первичной системы переменного тока) в другую (вторичную, имеющую другие напряжение и ток при неизменной частоте).
К трансформатору подается энергия при одних напряжениях U1 и тока I1, а получается (после трансформации) энергия при других значениях напря-жения U2 и тока I2. Изобретателем трансформатора был русский ученый П. Н. Яблочков. Работа транс-форматора основана на явлении взаимной индукции. Трансформаторы широко применяются в современной энергетике. С их помощью электрическую энергию, вырабатываемую на тепловых электростанциях, расположенных в районе больших запасов угля, нефти или газа, или на гидроэлектростанциях, использующих напор больших рек, передают на боль-шие расстояния потребителям - заводам, городам, промышленным и сельскохозяйственным предприяти-ям. Для экономичности напряжение повышают до десятков и сотен тысяч вольт, а в местах использования электроэнергии его понижают до не-обходимого уровня.
Если разомкнуть цепь потребления вторичной об-мотки и подать напряжение на первичную, трансформатор будет работать в режиме холостого хода. При подключении к вторичной обмотке на-грузки z под влиянием ЭДС Е2 во вторичной цепи устанавливается ток I2, величину направление которого (по закону Ленца) поддерживают неизменным поток трансформатора Фм (рис.1).
При нагрузке поток Ф создается совместными действиями МДС обеих обмоток
F1 + F2 = Fx (1).
Причем Fх остается практически неизменной и равной МДС холостого хода, так как ЭДС Е1 = Фм.
А так как падение напряжения I1z1<(2...2,5%)U, то им пренебрегают и считают, что Е1 = U1 и Ф1м = U1н. Отсюда получается, что магнитный поток Фм при неизменном первичном напряжении практически не изменяется и остается постоянным во всех режимах работы и МДС F1х. Диаграмма МДС ненагружен-ного трансформатора приведена на рис. 2. Магнитный поток Фм находится в фазе с МДС Fx. В фазе с потоком I2, отстающим от ЭДС Е2 на угол ф2, показана МДС F2. Чтобы МДС F2 сохраняла свою величину, первичной обмоткой должна создаваться МДС
F1 = Fx + (-F2) (2).
В этом случае, если ток I1 первичной обмотки направлен от начала обмотки к концу, ток I2 вторичной обмотки - от конца к началу ее. С ростом тока I2 должен автоматически увели-чиваться ток I1.
Коэффициент мощности соз(фx), очень малый при холостом ходе (соз (фх)<О.1), увеличивается с ростом нагрузки за счет активной слагающей тока I2. Если пренебречь величиной Fх и считать, что F1 = F2, т.е. I1W1 = I2W2, то
I1/I2 = W2/W1 = 1/k = E2/E1 (3).
Таким образом, токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны ЭДС. При подключении к трансформатору нагрузки изменяется напряжение. Величина
(U2x - U1x)100%/U2x (4)
носит название процентного изменения напряжения трансформатора. Она очень мала и составляет при I2 = I2н и соs(ф2)=1 не более 3% U2н. В этой формуле учитываются потери напряжения в обеих обмотках.
Действительно, на диаграмме напряжений нагруженного трансформатора (рис. 3) при номинальных токах в обмотках величина ЭДС первичной обмотки Е1 меньше, чем при холостом ходе, на величину падения напряжения I1z1 так как
Uн1 = -Е1 + (I1r1 + I1x1) (5).
При уменьшении Е1 уменьшается поток Фм и ЭДС вторичной обмотки становится меньше, чем при холос-том ходе, т.е. Е2
U2 = Е2 - (I2r2 + I2x2) (6).
Мощность потерь в обмотках трансформатора зависит от токов I1 и I2 и активных сопротивлений обмо-ток r1 и r2 и равна
Рo = I12r1 + I22r2 (7).
Она определяется путем короткого замыкания одной из обмоток и подачей на другую пониженного напряжения. При этом в обмотках устанавливаются номинальные токи I1н и I2н. Измеренная в цепи питания мощность расходуется на покрытие потерь в обмотках Рон и потерь в стали при коротком замыка-нии Рстк, которые вследствие малого значения индукции Bк очень малы и ими пренебрегают. Вся мощность при корот-ком замыкании равна
Рк.н = Ро.н + Рст.н = Ро.н (8),
а полные потери нагруженного трансформатора при номинальных токах и напряжении
Р = Ро.н + Рст.х (9).
Коэффициент полезного действия трансформатора - это отношение отдаваемой активной мощности или мощности на выходе Р2 к подведенной мощности на входе Р1
Р = Р2 100%/Р1 = Р2 100%/ Р2 + Рст + Ро (10),
где Рст - потери в стали; Ро - потери в обмотках.
КПД трансформатора зависит от его нагрузки. Если
О САЙТЕ |
| НОВОСТИ САЙТА | ПРОЕКТЫ |ССЫЛКИ 
