Назначение, принцип действия и устройство однофазного трансформатора

Лекция 6

Трансформаторы

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат для изменения значения электрического напряжения.Трансформаторы применяют в электрических сетях при передаче и распределении электрической энергии в нагревательных, сварочных, выпрямительных электроустановках; в радиоаппаратуре, устройствах автоматики, связи; в электроизмерительной технике и т. п.

В большинстве типов трансформаторов обмотки размещены на ферромагнитном сердечнике, который служит для концентрации магнитного поля и усиления магнитной связи между обмотками. При высоких частотах в радиоаппаратуре применяют трансформаторы без сердечников.

Трансформаторы отличаются по числу обмоток (двухобмоточные, многообмоточные), по числу фаз (однофазные, трёхфазные), способу охлаждения (масляные, сухие). Основную группу составляют силовые трансформаторы, которые предназначены для повышения или понижения напряжения в электрических сетях и в электрических устройствах различного напряжения.

Назначение, принцип действия и устройство однофазного трансформатора

Принципиальную схему и режим работы трансформатора рассмотрим на примере силового двухобмоточного однофазного трансформатора.

Рисунок 6.1-Принципиальная схема и условное обозначение однофазного

трансформатора

Мгновенные значения Э.Д.С. в обмотках трансформатора равны:

, а намагничивающая сила i₁N₁, создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф.

Так как то тогда

здесь где Ф_М – максимальное значение амплитуды магнитного потока.

Действующее значение Э.Д.С. равно

Если выключатель разомкнуть, то трансформатор находится в режиме холостого хода

, где – коэффициент трансформации.

Так как S₁=S₂ (потери 4%), то

Энергетический баланс трансформатора имеет вид:

;

где Р₂ – мощность потребителя; Р_М – потери мощности в магнитопроводе (магнитные); Р_Э – потери электрические (в меди).

Номинальная мощность трансформатора – это активная мощность на зажимах вторичной обмотки (Р₂).

(однофазный трансформатор).

Для трёхфазного трансформатора:

- линейные напряжения.

Основными элементами трансформатора являются магнитопровод и обмотки.

Магнитопровод. Листы электротехнической стали = 0,35-0,50 мм изолированные лаком. Магнитопровод состоит из стержней и ярма, которые собираются в стык или в нахлёст. По конструкции магнитопровода и расположению обмоток различают трансформаторы двух типов: стержневой и броневой, соответственно их магнитопроводы представляют в виде «П», «О» и «Ш».

Обмотки. Для изготовления обмоток трансформаторов применяют медные провода круглого или прямоугольного сечения, которые изолированы. Различают обмотку высокого напряжения (ВН) и обмотку низкого напряжения (НН). Так как более высокое напряжение требует более надёжной изоляции её входных зажимов, то дальше от магнитопровода располагают обмотку ВН.

Обмотки бывают концентрические и дисковые чередующиеся.

Охлаждение трансформатора. Потери энергии в сердечнике и обмотках трансформатора являются причиной выделения теплоты, которая нагревает трансформатор и выделяется в окружающую среду. Температура трансформатора не должна превышать допустимого уровня (75⁰ С). Трансформаторы малой мощности выполняют с естественным воздушным охлаждением. Большинство трансформаторов имеют масляное охлаждение. Магнитопровод с обмотками помещается в бак с трансформаторным маслом, которое усиливает электрическую изоляцию обмоток от магнитопровода и одновременно служит для их охлаждения. Стенки бака изготовляют гофрированными, с трубчатыми радиаторами. В мощных трансформаторах делают принудительную циркуляцию и охлаждение масла.

При нагревании масло расширяется, поэтому предусматривают резервный объём для случая аварийной ситуации, которая сопровождается обильным выделением газов из вскипающего масла.

В трубе, соединяющий бак с расширителем, устанавливают газовое реле, которое подаёт предупредительный сигнал, а затем выключает трансформатор. Во избежание повреждения бака трансформаторы мощностью более 1000 кВ*А снабжают выхлопной трубой, наружный конец которой закрыт стеклянной мембраной. Газы выдавливают мембрану и выходят из бака.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: