Устройство однофазного и трёхфазного трансформаторов.

Мощность, передаваемая трансформатором и его КПД.

Если напряжение между выводами первичной обмотки трансформатора постоянно и равно номинальному значению U₁=U_1ном, то при изменении сопротивления нагрузки изменяют токи в обмотках трансформатора и I₂ и вторичное напряжение U₂.

Зависимость изменения вторичного напряжения U₂ от тока нагрузки I₂ при постоянном коэффициенте мощности приемника (cosφ= const) и номинальном первичном напряжении U₁=U_ном называется внешней характеристикой трансформатора (см. рис. 72).

Рис. 72 Внешняя характеристика трансформатора

Напряжение на выводах вторичной обмотки уменьшается при увеличении тока в нагрузке, потому что, увеличиваются потери в стальном сердечнике, на рассеяние магнитного потока и, особенно, на сопротивлении проводов обмоток, следовательно:

P₁= +P_пр2 +P₂ , отсюда

P₂=P₁-P _пр1-P_с-P_пр2

где: P₁ – мощность первичной обмотки; P_пр1 – мощность потерь на нагрев проводов первичной обмотки; P_с – мощность потерь в магнитопроводе (стали) на гистерезис и вихревые токи; P_пр2 – мощность потерь на нагрев проводов вторичной обмотки первичной обмотки; P₂ – мощность вторичной обмотки.

Отношение мощности P₂ на выходе трансформатора к мощности P₁ на входе называется коэффициентом полезного действия.

η= (P₂ / P₁)100%

При номинальных значениях U₁=U_ном, I₁=I _ном и cosφ₂ >0,8 кпд силовых трансформаторов большой мощности превышает 99%.

Устройство однофазного и трёхфазного трансформаторов.

Трансформатор устроен следующим образом. На стальной сердечник одевается каркас (гильза) из изоляционного материала, на который наматывается провода обмоток. Сердечник собирается из отдельных штампованных пластин, изготовленных из трансформаторного железа (сталь с содержанием кремния Si 0,8÷4,8%). В некоторых случаях, когда необходим трансформатор малого размера и веса применяют материалы, обладающие высокой магнитной проницаемостью μ_r, например, пермаллой (сплав на основе железа и никеля), пермендюр (сплав сплав железа с кобальтом), ферриты (спечённая окись трёхвалентного железа с окислами одного или нескольких двухвалентных металлов). Пластины сердечника имеют толщину 0,05÷1 мм. Это делается для уменьшения вихревых токов, а, следовательно, и потерь в стали P_c. В трансформаторах высокого качества пластины покрывают изолирующим лаком. Внешний вид сердечников трансформаторов приведён на рис. 73.

Рис. 73. Виды сердечников трансформаторов.

Сердечники из Г и П - образных пластин и сердечники типов ПЛ.. имеют одинаковую ширину по всей длине развёрнутого сердечника. Сердечники типов ШI, Шпр, ШЛ… (броневые сердечники) имеют средний стержень примерно 2 два раза шире боковых. Каркасы на броневые сердечники одеваются на средний стержень (см. рис. 74) и в расчётах принимается его сечение S. На остальных сердечниках каркасы одеваются на длинные стороны. На тороидальном (кольцевом) сердечнике обмотки наматываются по всей длине сердечника.

Рис. 74 Конструкции трёхфазного и однофазного трансформаторов

Сердечники трёхфазных трансформаторов набираются их длинных прямоугольных пластин и перекрываются короткими пластинами – ярмом. Обмотки трёхфазных трансформаторов одинаковые и располагаются на всех трёх длинных стержнях сердечника. Мощные и высоковольтные трёхфазные трансформаторы для лучшего охлаждения помещаются в бак и заливаются трансформаторным маслом.