ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 40
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-
Виды трансформаторов
Все трансформаторы можно разделить на следующие виды:
силовые;
автотрансформаторы;
измерительные;
разделительные;
согласующие;
импульсные;
пик-трансформаторы;
сварочные.
Силовые трансформаторы являются наиболее распространенным типом промышленных трансформаторов. Они применяются для повышения или понижения напряжения. Являются неотъемлемой частью сети электроснабжения предприятий, населенных пунктов и т.д.
Автотрансформатором называется такой трансформатор, у которого имеется только одна обмотка с числом витков W1. Часть этой обмотки с числом витков W2 принадлежит одновременно первичной и вторичной цепям:
Данный тип трансформаторов применяется в приборах автоматического регулирования напряжения. Эти устройства используются, например, в образовательных учреждениях для проведения лабораторных работ, их можно встретить в электролабораториях различных предприятий для проведения тестовых работ.
Внешний вид автотрансформаторов:
Измерительные трансформаторы подразделяются на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Они обеспечивают гальваническую развязку между цепями высокого и низкого напряжений. Как видно из названия, основное применение — снижение первичного напряжения или тока до величины, используемой в измерительных цепях, например для подключение амперметров, вольтметров, счетчиков электрической энергии. Также они могут применяться в различных цепях защиты, управления и сигнализации. От других типов трансформаторов отличаются повышенной точностью и стабильностью коэффициента трансформации.
Пример измерительных трансформаторов:
→ Подробнее об измерительных трансформаторах читайте здесь.
Разделительные трансформаторы, данные устройства мало чем отличается от обычных понижающих или повышающих трансформаторов. Единственное различие заключено в том, что на общем магнитопроводе размещаются абсолютно идентичные обмотки. То есть у них полностью совпадают такие параметры как сечение провода, количество витков, изоляция. Поэтому коэффициент трансформации у них равен единице.
Задачей этих устройств является обеспечение гальванической развязки, т.е. исключение непосредственной электрической связи между электрической сетью и подключаемому к ней, через данный трансформатор, оборудованию.
Применяются в тех областях где предъявляются повышенные требования к электробезопасности, например подключение медицинского оборудования.
Согласующие трансформаторы применяются для согласования сопротивления различных частей каскадов электронных схем, а также для подключения нагрузки, не соответствующей по сопротивлению допустимым значениям источника сигнала, что позволяют передать максимум мощности в такую нагрузку. При этом само непосредственное изменение показателей силы тока и напряжения не имеет значения.
Они применяются в усилителях низкой частоты в качестве входных, межкаскадных и выходных трансформаторов.
В качестве входных, согласующие трансформаоры применяются в звуковоспроизводящей аппаратуре для подключения микрофонов и звукоснимателей различных типов.
Трансформаторы этого типа используются для согласования сигнала при подключении антенн к приёмным и передающим устройствам.
Импульсные трансформаторы — это устройства с ферромагнитным сердечником, которые используются для изменения импульсов тока или напряжения. Преобразуют получаемый сигнал в прямоугольный импульс. Применяются для предотвращения высокочастотных помех. Импульсные трансформаторы наиболее часто используются в электронно-вычислительных устройствах, системах радиолокации, импульсной радиосвязи, в качестве измерительных устройств в счетчиках электроэнергии
Пик-трансформаторы — преобразуют напряжение синусоидальной формы в импульсные пики с сохранением их полярности и частоты колебаний.
Незаменимы там, где для запуска исполнительного устройства требуется единичный импульс с установленной амплитудой напряжения. Это, например, управляющие электронные схемы, собранные на тиристорах. Так же применяются в качестве генераторов импульсов, главным образом в высоковольтных исследовательских установках, в технике связи и радиолокации. Наибольшее применение пиковые трансформаторы получили в автоматизации технологических процессов.
Сварочные трансформаторы — являются основными источникам питания для ручной дуговой сварки на переменном токе. Они служат для понижения напряжения сети с 220В или 380В до безопасного и вместе с тем повышения величины тока для увеличения температуры электрической дуги.
§ 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ
Трансформатор был изобретен П. Н. Яблочковым, впервые применившим его в 70-х годах прошлого века в установках промышленного типа.
Ранее было указано, что трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, основанный на явлении взаимоиндукции и предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты. Простейший трансформатор имеет стальной сердечник и две обмотки, изолированные как от сердечника, так и друг от друга (рис. 1).
Рис. 1. Схема устройства трансформатора: 1 - сердечник,2 - первичная обмотка, 3 - вторичная обмотка
Обмотка трансформатора, которая подключается к источнику напряжения, называется первичной обмоткой, а та обмотка, к которой подключаются потребители (лампы накаливания, электродвигатели, нагревательные приборы и т. д.) или линии передачи, ведущие к потребителям, называется вторичной обмоткой.
Переменный ток, проходя по первичной обмотке, создает переменный магнитный поток Φ, который сцепляется с витками вторичной обмотки и наводит в них э.д.с. е2.
Так как магнитный поток переменный, то индуктированная э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора также переменная и частота ее равна частоте тока в первичной обмотке.
Переменный магнитный поток, проходящий по сердечнику трансформатора, пересекает не только вторичную обмотку, но и первичную обмотку трансформатора. Поэтому в первичной обмотке также будет индуктироваться э.д.с. е1.
По закону электромагнитной индукции,
где w1 и w2 - числа витков первичной и вторичной обмоток.
В любой момент времени отношение э.д.с. индуктируемых в обмотках, равно отношению чисел витков этих обмоток:
Это отношение мгновенных значений э.д.с. справедливо также для амплитудных и действующих значений:
Отношение э.д.с. обмотки высшего напряжения к э.д.с. обмотки низшего напряжения называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой k:
Далее (см. § 2) будет показано, что при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора) можно принять, что э.д.с. обмоток равны напряжениям на их зажимах, т. е.
Из этой формулы видно, что во сколько раз число витков в первичной обмотке больше (или меньше) числа витков вторичной обмотки, во столько же раз напряжение первичной обмотки больше (или меньше) напряжения вторичной обмотки.
Вольтметры V1 и V2, включенные к зажимам первичной и вторичной обмоток (рис. 1), покажут нам напряжения U1 и U2 этих обмоток.
Номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжений, указанные на заводском щитке трансформатора относятся к режиму холостого хода.
Номинальные токи обмоток равны частным от деления номинальной мощности трансформатора на соответствующие номинальные напряжения.
Пример 1. Имеется трансформатор, первичная обмотка которого включена в сеть 6600 В, а на зажимах вторичной обмотки напряжение равно 230 В. Определить коэффициент трансформации:
Коэффициент трансформации можно определить и опытным путем. Для этого нужно включить вольтметры к зажимам первичной и вторичной обмоток трансформатора и разомкнуть цепь вторичной обмотки, обеспечив тем самым холостую работу трансформатора. После этого показание вольтметра первичной обмотки следует разделить на показание вольтметра вторичной обмотки.
Вторичное напряжение трансформатора в общем случае не равно первичному напряжению. Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, если больше - то повышающим.
Значительная разница между напряжениями первичной и вторичной обмоток трансформаторов затрудняет построение векторных диаграмм и производство расчетов. Поэтому при изучении трансформаторов вторичная обмотка приводится к числу витков первичной обмотки. Приведение заключается в том, что число витков w
2вторичной обмотки предполагают равным числу витков w1 первичной обмотки. При этом э.д.с., ток и сопротивление вторичной обмотки соответственно изменяются. Приведение величин вторичной обмотки к числу витков первичной не должно изменять мощности и углов сдвига фаз в трансформаторе.
Приведенные величины вторичной обмотки обозначаются буквами со штрихом сверху, например
,
, 
и т. д. Чтобы получить , нужно изменить Е2 пропорционально коэффициенту трансформации 
. Следовательно,
Приведенный вторичный ток
определяется из условия, что после приведения полная мощность вторичной обмотки должна остаться неизменной:E'2I'2 = E2I2,
откуда
Рассмотрев общие вопросы, касающиеся трансформатора, приступим к изучению режимов их работы.
§ 2 ХОЛОСТОЙ ХОД ТРАНСФОРМАТОРА
Режим, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение, называется холостым ходом трансформатора.
Если к первичной обмотке подвести напряжение U1, по ней потечет ток, который обозначим I0. Этот ток создает магнитный поток Φ. Магнитный поток Φ, возбуждаемый первичной обмоткой, индуктирует во вторичной обмотке э.д.с., величина которой равна Е2. Тот же самый магнитный поток индуктирует в первичной обмотке э.д.с. Е1. Небольшой ток I0, потребляемый первичной обмоткой трансформатора при холостом ходе, называется током холостого хода. Величина этого тока обычно составляет 3-10% от тока при номинальной нагрузке трансформатора.
Построим векторную диаграмму холостой работы однофазного трансформатора без потерь (идеального) (рис. 2). Намагничивающий ток I