Принцип работы трансформатора
electrical transformer
Трансформатор — это статический (т. е. без передвигающихся частей) электрический аппарат однофазовый либо трехфазный, в каком явление взаимоиндукции употребляется для преобразования электронной энергии. Трансформатор конвертирует переменный ток 1-го напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.
Трансформатор имеет несколько электронных, изолированных одна от другой обмоток: однофазный более 2-ух, трехфазный более 6. Обмотки, соединенные с источником электроэнергии, называются первичными; другие обмотки, отдающие энергию во наружные цепи, именуются вторичными. На рис. схематически показаны первичная и вторичная обмотки однофазного трансформатора; они снабжены общим замкнутым сердечником, собранным из листовой электротехнической стали.
Механизм работы трансформатора
Ферромагнитный сердечник служит для усиления магнитной связи меж обмотками, т. е. для того, чтоб большая часть магнитного потока первичной обмотки сцеплялась с витками вторичной обмотки.
На рис. показан сердечник и 6 обмоток трехфазного трансформатора. Эти обмотки соединяются по схеме звезды либо треугольника.
Для улучшения критерий остывания и изоляции трансформатор помещается в бак, заполненный минеральным маслом (продуктом перегонки нефти). Это так именуемый масляный трансформатор.
При частотепеременного тока приблизительно выше 20 кгц применение железного сердечника в трансформаторах нецелесообразно из-за огромных утрат в стали от гистерезиса и вихревых токов.
Для больших частот используются трансформаторы без ферромагнитных сердечников — воздушные трансформаторы
Если напряжение на зажимах первичной обмотки — первичное напряжение U1 меньше вторичного напряжения U2, то трансформатор именуется повышающим, если же первичное напряжение больше вторичного, то — понижающим (U1>(U2). В согласовании с относительной величиной номинального напряжения принято различать обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН).
Познакомимся коротко, с работой однофазового 2-ух обмоточного трансформатора со железным сердечником. Его рабочий процесс и электронные соотношения, можно считать характерными в главном для всех видов трансформаторов.
Напряжение u1 приложенное к зажимам первичной обмотки, делает в этой обмотке переменный ток i1.Ток возбуждает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф. Вследствие повторяющегося конфигурации этого потока в обеих обмотках трансформатора – индуктируются э. д. с.
Трансформаторы
е1= – w1 (?ф : ?t) и e2= – w2 (?ф :?t)
Тут w1 и w2 — числа витков той и другой обмоток.
Таким макаром, отношение э. д. е., индуктируемых в обмотках, равно отношению чисел витков этих обмоток:
е1 : e2 = w1 : w2
это коэффициент трансформации трансформатора.
Коэффициент полезного деяния трансформатора относительно очень высок — в среднем порядка 98%, что позволяет при номинальной нагрузке считать приближенно схожими пер вичную
мощность, получаемую трансформатором, и вторичную мощность, им отдаваемую, т. е. p1 ? p2 либо u1i1 ? u2i2, и на основании чего
i1 : i2? u2 : u1? w 2 : w 1
Это отношение моментальных значений токов и напряжений справедливо и для амплитуд и для действующих значений:
L1: l2? w 2 : w 1?u2 : u1
т. е. отношение токов в обмотках трансформатора (при нагрузке, близкой к номинальной) можно считать оборотным отношению напряжений и чисел витков соответственных обмоток. Чем меньше нагрузка, тем больше оказывает влияние ток холостого хода и приведенное приближенное соотношение токов нарушается.
При работе трансформатора совсем различна роль э. д, с. в его первичной и вторичной обмотках; э. д. с. ей индуктируемая в первичной обмотке, появляется как противодействие цепи изменению в ней тока i1. По фазе эта э. д. с. практически обратна напряжению.
Как в цепи, содержащей индуктивность, ток в первичной о б м о тке трансформатора
i1=(u1 + e1) : r1
где г 1 — активное сопротивление первичной обмотки.
Отсюда получаем уравнение для моментального значения первичного напряжения:
u1, = —e1 + i1r1 = w t(?ф : ?t) + i1r1
которое можно прочесть как условие электронного равновесия: приложенное к зажимам первичной обмотки напряжение u1, всегда уравновешивается э. д. с. и падением напряжения в активном сопротивлении обмотки (2-ой член относительно очень мал).
Другие условия имеют место во вторичной цепи. Тут ток i2 создается э. д. с. e1, играющей роль э. д. с. источника тока, и при активной нагрузке r/н во вторичной цепи этот ток
Дифференциальная защита силового трансформатора
i2= l2 : (r2 +r/н)
где r2— активное сопротивление вторичной обмотки.
В первом приближении воздействие вторичного тока i2 на первичную цепь трансформатора, можно обрисовать последующим образом.
Ток i2, проходя по вторичной обмотке, стремится сделать в сердечнике трансформатора магнитный поток, определяемый намагничивающей силой (н. с.) i2w2. Согласно принципу Ленца этот поток обязан иметь направление, оборотное направлению головного потока: по другому можно сказать, что вторичный ток стремится ослабить индуктирующий его магнитный поток. Но такое уменьшение головного магнитного потока Фт нарушило бы электронное равновесие:
u1 = (-е1) + i1r1
потому что e1 пропорционально магнитному сгустку. Создается преобладание первичного напряжения U1, потому сразу с возникновением вторичного тока возрастает первичный ток, притом так, чтоб восполнить размагничивающее действие вторичного тока и, таким макаром, сохранить электронное равновесие. Как следует, всякое изменение вторичного тока должно вызвать соответственное изменение первичного тока; при всем этом фактически ток вторичной обмотки благодаря относительно малому значению составляющей i1r1 практически не оказывает влияние на амплитуду и нрав конфигураций во времени головного магнитного потока трансформатора, как следует, амплитуду этого потока Фт можно считать фактически неизменной. Такое постоянство Фт типично для режима трансформатора, у которого поддерживается постоянным напряжение U1, приложенное к зажимам первичной обмотки.
Комментарии
Принцип работы трансформатора — Комментариев нет