УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА

Тема: ТРАНСФОРМАТОРЫ

1. Назначение трансформаторов и их применение.

2. Устройство трансформатора.

3. Принцип действия однофазного трансформатора.

Задание:

Ознакомиться с назначением, устройством и принципом работы трансформатора. Изучить, распечатать и вложить в конспект лекции.

1. НАЗНАЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Увеличение напряжения осу­ществляется с помощью повышающих трансформато­ров, уменьшение — понижающих.

Трансформаторы применяют в линиях электро­передачи, в технике связи, в автоматике, измеритель­ной технике и других областях.

Классификация трансформаторов:

1. В соответствии с назначением различают:

а) силовые трансформаторы для питания электрических двигате­лей и осветительных сетей;

б) специальные трансформа­торы для питания сварочных аппаратов, электропечей и других потребителей особого назначения;

в) измери­тельные трансформаторы для подключения измери­тельных приборов.

2. По числу фаз трансформаторы делятся: на одно- и трехфазные.

3. Трансформаторы, используемые в тех­нике связи, подразделяют: на низко- и высокочастот­ные.

Расчетные мощности трансформаторов различны — от долей вольт-ампер до десятков тысяч киловольт- ампер; рабочие частоты — от единиц герц до сотен килогерц.

Трансформатор — это простой, надежный, экономич­ный электрический аппарат с замкнутым магнитопроводом, на котором расположены две или несколько обмоток. Трансформатор не имеет движущихся частей и скользящих контактных соединений, его КПД достигает 99,7%. Срок службы трансформатора в среднем - 25 лет.

УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА

В маломощных высокочастотных трансформаторах, используемых в радиотехнических схемах, магнитопроводом может являться воз-
душная среда.

Для уменьшения потерь на гистерезис магнитопровод изготовляют из магнитомягкого материала — трансформаторной стали, имеющей узкую петлю намагничивания.

Для уменьшения потерь на вихревые токи, в материал магнитопровода вводят примесь крем­ния, повышающую его электрическое сопротивление, а сам магнитопровод собирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, изо­лированных друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой.

Конструктивно различают трансформаторы стержневого (рис. 7.1, а) и броневого (рис. 7.1, б) типов. Последний хорошо

Рис. 7.1. Конструкция однофазного маломощно­го трансформатора стержневого (а- это активная часть трансформатора) и броне­вого (б) типов

защищает обмотки катушек от механических повреж­дений.

Верхнюю часть магнитопровода, называемую ярмом, крепят после насадки на стержень катушек (обмоток). Стержни и ярмо соединяют очень плотно, чтобы исключить воздушные зазоры на стыках.

В ма­ломощных трансформаторах находят широкое при­менение кольцевые магнитопроводы, которые соби­рают из штампованных колец или навивают из длин­ной ленты. В этих магнитопроводах отсутствует воз­душный зазор, поэтому магнитный поток рассеяния мал. В трансформаторах, рассчитанных на повышен­ные частоты, кольцевые магнитопроводы часто прес­суют из ферромагнитного порошка, смешанного с изоляционным лаком.

Обмотки трансформаторов изготовляют из мед­ного провода и располагают на одном и том же или на разных стержнях, рядом или одну под другой. В последнем случае непосредственно к стержню при­мыкает обмотка низшего напряжения, а поверх нее размещается обмотка высшего напряжения.

Обмотку трансформатора, к которой подводится напряжение питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка,— вто­ричной. На сердечнике может быть размещено не­сколько вторичных обмоток с разным числом витков, что позволяет получить различные по значению вто­ричные напряжения.

· Активную часть трансформатора помещают в бак, сваренный из толстых листов конструкционной стали и заливают трансформаторным маслом для охлаждения. Сверху устанавливают комплектующие: вводы высшего и низшего напряжения, к которым подсоединяют провода. *

При работе трансформатора за счет токов в об­мотках, а также вследствие перемагничивания магнитопровода и вихревых токов выделяется теплота, поэтому трансформаторы необходимо охлаждать. Трансформаторы небольшой мощности (до 10 кВ*А), для которых достаточно воздушного охлаждения, на­зывают сухими.

Рис. 7.2 Трехфазный силовой трансф-р Рис. 7.3 Общий вид автотранфор-ра

1-ручка скользящего контакта;

2-скользящий контакт; 3-обмотка

В мощных трансформаторах применяют масляное охлаждение (рис.7.2). Магнитопровод 1 с обмотка­ми 2, 3 размещается в баке 4, заполненном минераль­ным (трансформаторным) маслом. Масло не только отводит теплоту за счет конвекции или принудительной циркуляции, но и является хорошим диэлектриком (изолятором). Масляные трансформаторы надежны в работе и имеют меньшие размеры и массу по сравнению с сухими трансформаторами той же мощности.

При изменении температуры объем масла меняется.

При повышении температуры излишек масла поглощается расширителем 5, а при понижений температуры масло из расширителя возвращается в основной бак.

В тех случаях, когда требуется плавно изменять вторичное напряжение, применяют скользящий контакт для изменения числа витков обмотки (примерно так же, как это делается в ползунковых реостатах).
Скользящий контакт широко используется в автотрансформаторах, рассчитанных на регулирование напряжения в небольших пределах

(рис. 7.3).