ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 23
Тема: Изучение конструкции и разметка выводов трансформатора
Цель: Изучить устройство, принцип действия и технические параметры трансформатора
Задание
1. Зарисовать схему включения трехфазного трансформатора.
2. Ответить на контрольные вопросы.
Теоретические сведения
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.
Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, — обмоткой низшего напряжения (НН).
Рисунок 23.1 – Конструкция трансформатора
Однофазные трансформаторы классифицируются по типу
магнитопровода на броневые, стрежневые и тороидальные.
Броневые сердечники используются при мощности менее 150В-А и частота до 8 кГц, стрежневые при мощности от 150 до 800 [В -А] и частоте до 8 кГц, тороидальные - при мощности 250 [В-А], частоте свыше 8 кГц.
В броневом сердечнике трансформатора основной магнитный поток раздваивается, что приводит к увеличению потока рассеяния. Расположение обмоток на одном (среднем) стержне трансформатора улучшает их сцепление и защищает обмотки от механических воздействий и электромагнитных помех. Такая конструкция обладает наибольшим рассеиванием основного потока, поэтому используется при малых мощностях.
В стержневом сердечнике трансформатора для улучшения сцепления обмоток первичную и вторичную обмотки разводят по двум стержням и при намотке чередуют послойно. В такой конструкции поток рассеяния меньше, чем в броневом.
Тороидальная конструкция сердечника трансформатора обладает наименьшим потоком рассеяния, благодаря круговому движения силовой линии основного магнитного потока Фо и хорошему сцеплению обмоток (из- за намотки по всему тороиду). Ограничение по мощности связано с плохим охлаждением обмоток и технологическими трудностями изготовления тороида. Поперечное сечение тороида и стержней приближается к округлой форме, что позволяет экономить материал сердечника.
Сердечники магнитопроводов изготавливаются в виде лент, пластин или прессуют из ферромагнитного порошка с добавлением кремния (небольшой процент, так как он придает хрупкость конструкции) для ограничения вихревых токов, перпендикулярных основному потоку. Низкочастотные трансформаторы выполняются из холоднокатанной (анизотропной, изотропной) стали, а также горячекатанной стали.
Обмотки трехфазных трансформаторов принято соединять по следующим схемам:
-звезда;
-звезда с нулевым выводом;
-треугольник;
-зигзаг с нулевым выводом.
Схемы соединения обмоток трансформатора обозначают дробью, в обмоток НН. Например, Y/Δ означает, что обмотки ВН соединены в звезду, числителе которой указана схема соединения обмоток ВН, а в знаменателе — а обмотки НН — в треугольник
Выводы обмоток трансформаторов принято обозначать следующим образом:
обмотки ВН — начало обмоток А, В, С, соответствующие концы X, Y, Z;
обмотки НН — начала обмоток а, b, с, соответствующие концы х, у, z.
Рисунок 23.2 – Схемы соединения обмоток трхфазного трансформатора
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.
При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток i 1, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуцирует в них ЭДС:
в первичной обмотке ЭДС самоиндукции
e1 = –w1(dФ/dt),
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции
е2 = –w2(dФ/dt),
где w 1 и w 2 — число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
При подключении нагрузки Zн к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС е2 в цепи этой обмотки создается ток i 2, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение U2.
Контрольные вопросы
1. Что изменяет трансформатор?
2. Назначение силового трансформатора.
3. Назначение измерительного трансформатора
4. Сколько катушек у трехфазного трехобмоточного трансформатора?
5. Можно ли понижающий трансформатор подключить как повышающий?
6. Природа наведения ЭДС во вторичной обмотке трансформатора.
7. Может ли ток первичной или вторичной обмотки протекать по магнитопроводу?
8. Какой характер носят потери энергии в магнитопроводе?
9. Что произойдет при нарушении изоляции между листами шихтованного магнитопровода?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 24