1.2. Устройство магнитопроводов однофазных трансформаторов

Магиитопроводы трансформаторов собирают из изолированных пластин или ленты высоколегированной стали. В зависимости от формы магнитопровода и расположения обмоток на нем однофазные трансформаторы подразделяют на стержневые, броневые и тороидальные (кольцеобразные). Стержневой магнитопровод (рис. 1.3, а) имеет два стержня, охватываемых обмотками. Часть магнитопровода, замыкающую магнитную цепь, называют ярмом. На каждом стержне магнитопровода помещают катушку, состоящую из половинок первичной и вторичной обмоток. Такое расположение обмоток на магнитопроводе обеспечивает лучшую магнитную связь между ними, чем при размещении на различных стержнях, как это условно изображают на схемах. Хорошая магнитная связь уменьшает изменение вторичного напряжения трансформатора, которые возникают при изменениях его нагрузки. Половины каждой обмотки, помещенные на правом и левом стержнях магнитопровода, соединяются между собой последовательно так, чтобы их н. с. совпадали по направлению.



Рис. 1.3. Схемы устройства трансформаторов

В трансформаторе броневого типа (рис. 1.3, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются (бронируются) ярмом. Магнитный поток, пронизывающий стержень магнитопровода, разветвляется на две части. Поэтому ярмо имеет поперечное сечение, вдвое меньшее сечения стержня. Броневой магнитопровод обладает рядом конструктивных достоинств — один комплект обмоток вместо двух при стержневом магнитопроводе, высокий коэффициент заполнения окна магнитопровода обмоточным проводом, частичная защита обмотки ярмом от механических повреждений.

Ленточные разрезные сердечники из холоднокатаной стали могут быть также броневыми (рис. 1.3, в) и стержневыми (рис. 1.3, г). При сборке трансформатора с ленточным сердечником магнитопровод разрезают для того, чтобы поместить обмотки на сердечнике, и затем верхнюю и нижнюю половины магнитопровода соединяют вместе.

Трансформаторы

---

больших и средних мощностей выполняют стержневыми, так как в броневых трансформаторах обмотки ВН сложно изолировать от магнитопровода. Трансформаторы малой мощности чаще выполняют броневыми.

Основные достоинства стержневого трансформатора: большая поверхность охлаждения обмотки; малая индуктивность рассеяния вследствие половинного числа витков на каждом стержне и меньшей толщины намотки; меньший расход обмоточного провода, чем у броневого трансформатора, так как уменьшение толщины намотки вызывает уменьшение средней длины витка обмотки; значительно меньшая, чем в броневом трансформаторе, чувствительность к внешним магнитным полям, так как э. д. с. помех, наводимых в обеих катушках трансформатора, имеют противоположные знаки и взаимно уничтожаются.

Для уменьшения намагничивающего тока магнитопроводы транс­форматоров делают с уширенным ярмом. В этом случае сечение ярма у стержневого трансформатора делают больше сечения стержня, а у броневого — больше половины сечения стержня.



Рис. 1.4. Схема сборки магнитопровода

Магнитопроводы трансформаторов собирают встык (рис. 1.4, а) или внахлест (рис. 1.4, б) из П-образных стальных пластин. Пластины также могут иметь форму Г-образную, Ш-образную, прямоугольную и др. При сборке встык сердечник состоит из двух частей, собранных из стальных пластин. После размещения обмоток на магнитопроводе обе части его скрепляют. При сборке внахлест пластины чередуются так, чтобы у лежащих друг на друге листах разрезы были с разных сторон сердечника. При этом один слой стальных листов (например, нечетный) укладывается так, как показано на рисунке сплошной линией, а другой слой (четный) — пре­рывистой. При сборке встык размещать обмотки на магнитопроводе проще, так как в этом случае нет необходимости в раешкхтовке верхнего ярма и последующей его повторной шихтовке при сборке трансформатора на заводе, а также при демонтаже его в процессе ремонта.

Однако при установке ярма встык со стержнями стальные пластины стержня и ярма будут смещены, так как сделать их совпадающими практически невозможно. Вследствие этого пластины стержня и ярма окажутся замкнутыми, что вызовет резкое увеличение вихревых токов, а соответственно и потерь в стали магнитопровода. Это может вызвать недопустимый нагрев стали в местах стыков, при котором пластины в месте замыкания сплавляются в сплошную массу («пожар» в стали), и трансформатор выйдет из строя. Поэтому при сборке магнитопровода встык между ярмом и стержнем устанавливают прокладку из изоляционного материала. Однако установка изоляционных прокладок в местах стыков увеличивает магнитное сопротивление магнитопровода, что увеличивает реактивный намагничивающий ток, потребляемый трансформатором из сети для возбуждения магнитного поля. При тщательной сборке шихтованного магнитопровода зазоры между пластинами стержня и ярма можно сделать очень малыми, так что магнитное сопротивление магнитопровода будет относительно небольшим.

---

После сборки магнитопровода его стягивают болтами или шпильками. Стяжные планки, болты и другое изолируют от тела магнитопровода электрокартоном или бумагой для того, чтобы предотвратить возможность образования короткозамкнутых витков вокруг магнитопровода или его части. Образование короткозамкнутых витков приводит к аварии.

---

2. Холостой ход трансформатора

2.1. Опыт холостого хода трансформатора

Холостым ходом трансформатора является такой предельный режим его работы, когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута и ток вторичной обмотки I₂ = 0. Опыт х. х. позволяет определить коэффициент трансформации, ток, потери и сопротивления х. х. трансформатора. При опыте х. х. первичную обмотку трансформатора включают в сеть переменного тока с напряжением Ui (рис. 2.1). Под действием приложенного напряжения по первичной обмотке протекает ток I₁ = I₀, равный току х. х., который составляет 5—10% номинального, а в трансформаторах малой мощности (десятки вольт-ампер) — >30%.

Для измерения тока х. х., приложенного к первичной обмотке напряжения и потребляемой мощности в цепь первичной обмотки трансформатора, включены измерительные приборы (амперметр А, вольтметр V и ваттметр W). Вторичная обмотка трансформатора замкнута на вольтметр, сопротивление которого очень велико, так что ток вторичной обмотки I₂ = 0.





Рис. 2.1. Схема опыта х. х. однофазного трансформатора

Ток х. х. возбуждает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток, который индуктирует э. д. с. как в первичной, так и во вторичной обмотках. Действующие значения э. д. с. обмоток и , где и — числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора; — амплитуда магнитного потока; f — частота тока.

Так как во вторичной обмотке трансформатора тока нет и, следовательно, нет падения напряжения в сопротивлении этой обмотки, то э. д. с. Е₂ = U₂ и определяется показанием вольтметра, включенного в эту обмотку.

В первичной обмотке протекает ток х. х., очень малый по сравнению с номинальным, так что падение напряжения в сопротивлении первичной обмотки будет очень мало по сравнению с приложенным напряжением. Поэтому приложенное напряжение практически уравновешивается э. д. с. первичной обмотки:

---

. Следовательно, э. д. с. первичной обмотки определяется показанием вольтметра, включенного в цепь первичной обмотки при опыте х. х.

Коэффициентом трансформации называют отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при х.х.: k = U₂/U₁ = E₂/E_l = / .

Для большей точности измерения при опыте х.х. первичной обмоткой является обмотка НН, а вторичной — обмотка ВН, так как номинальный ток обмотки НН будет больше, чем номинальный ток обмотки ВН. Так как ток х.х. небольшой и составляет несколько процентов номинального тока, то, используя в качестве первичной обмотку НН, ток х. х. окажется больше и может быть измерен более точно, чем в случае использования обмотки ВН в качестве первичной.

Для трехфазного трансформатора различаются конструктивный и эксплуатационный коэффициенты трансформации. Конструктивный коэффициент трансформации определяет соотношение чисел витков обмоток ВН и НН и равен отношению фазных напряжений. Эксплуатационный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений на стороне ВН и НН.

Если схемы соединения обмоток ВН и НН одинаковы (например, звезда — звезда или треугольник — треугольник), то отношение фазных и линейных напряжений также одинаковы, т. е. конструктивный и эксплуатационный коэффициенты трансформации равны (k_к — k_э). Если же схемы соединения обмоток ВН и НН различны (звезда — треугольник или треугольник — звезда), то конструктивный и эксплуатационный коэффициенты трансформации отличаются в раз.

При опыте х. х. помимо напряжений первичной и вторичной обмоток измеряются ток х. х. I₀ и мощность Р₀, потребляемая трансформатором. Ток х.х. в фазе обмотки трехфазного трансформатора I₀ при соединении первичной обмотки в звезду равен измеренному току I (I₀ =I), а при соединении первичной обмотки в треугольник — в раза меньше измеренного (

---

Смотрите также файлы

• Консультация для родителей Движение это жизнь.docx

• 2 Верно Баллов 1,00 из 1,00 Отметить вопрос Текст вопроса Поставьте предложенные существительные во множественном числе. Обратите внимание, среди них есть словаисключения.docx

• .docx

• Протокол 2022 г. 2022 г. Приказ от 2022 г.doc

• Протокол 2021 г. 2021 г. Приказ от 2021 г. Рабочая программа на 20212022 учебный год по однкнр.doc