Трансформаторы. Лекция 10 презентация

Трансформатором называется статическое устройство, содержащее две или более индуктивно связанных катушек предназначенных для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в другие системы переменного тока.
Трансформаторы делятся:
силовые;
однофазные,
трёхфазные;
сварочные;
измерительные – трансформаторы тока и напряжения;
автотрансформаторы
разделительный трансформатор…
Напряжение с помощью трансформатора повышают или понижают до номинального значения потребителей.
Трансформатор содержит:
Первичную обмотку – куда подводят электрическую энергию;
Вторичную обмотку, к которой подключают потребителей.

Принцип действия трансформатора
Электромагнитная схема трансформатора и пример в электрических схемах:
u1 – входное напряжение питания;
w1 – число витков первичной обмотки;
w2 – число витков вторичной обмотки;
u2 – напряжение питания нагрузки;
e1 – ЭДС первичной обмотки;
e2 – ЭДС вторичной обмотки;
Ф0 – основной магнитный поток;
Фσ1, Фσ2 потоки рассеяния;
F1, F2 МДС обмоток w1 и w2;

Принцип действия трансформатора

Действующие значения ЭДС первичной и вторичной обмоток определяется
по формулам:
Отношение ЭДС первичной обмотки к ЭДС вторичной,
равное отношению чисел витков этих обмоток,
называют коэффициентом трансформации по напряжению
Если:
k<1 – трансформатор повышающий;
k>1 – трансформатор понижающий;

Схема замещения трансформатора
Трансформатор с магнитным сердечником представляет собой совокупность электрической и магнитной цепей.
Для упрощения, трансформатор можно заменить электрической схемой, по которой можно определить:
I1, I2, P1, ΔP…
Реальный трансформатор заменяют идеализированным трансформатором и ветвями, учитывающими потери в первичной и вторичной обмотках

Для упрощенного анализа процессов трансформатора магнитно связанные первичная и вторичная обмотки соединяются электрически. Такую электрическую схему называют схемой замещения трансформатора
Участок схемы замещения между точками а и б, по которому проходит ток I0, называют намагничивающим контуром.
Приведенные параметры вторичной обмотки
к параметрам первичной обмотки

Уравнения равновесия напряжений и токов приведенного трансформатора
в комплексной форме запишем следующим образом:
1
2
Уравнение равновесия магнитодвижущей силы (МДС):
I1w1 - первичная МДС;
I2w2 - МДС, необходимая для компенсации размагничивающего
действия вторичной обмотки;
I10w0 - МДС, необходимая для создания основного магнитного потока;

Векторная диаграмма трансформатора работающего на резистивную нагрузку
При построении за начальный вектор принимается вектор магнитного потока, который является единым для первой и второй обмоток.
Под некоторым углом σ откладывается вектор тока намагничивания I0
.

Режимы работы трансформатора
Холостой ход. В режиме холостого хода вторичная обмотка трансформатора
разомкнута
Уравнения трансформатора принимают вид
.
В режиме холостого хода можем считать

В режиме холостого хода напряжение на зажимах вторичной обмотки U20 = E2
Режимы работы трансформатора
Холостой ход.
U1Н=U10
коэффициент трансформации
мощность потерь в первичной обмотке
магнитные потери
угол запаздывания
ток холостого хода, ток намагничивания

Схема замещения и векторная диаграмма
Режимы работы трансформатора
Холостой ход.

Режимы работы трансформатора
Короткое замыкание
Уравнения трансформатора в режиме короткого замыкания принимают вид
Схема эксперимента короткого замыкания

Схема замещения и векторная диаграмма
Режимы работы трансформатора
Короткое замыкание
Мощность, потребляемая трансформатором в режиме короткого замыкания, равна потерям в обмотках при номинальных токах

Номинальный режим работы
Зависимости
называют рабочими характеристиками трансформатора.

Разновидности трансформаторов
В автотрансформаторах низковольтная обмотка является частью
высоковольтной обмотки.
Мощность к нагрузке передается и электромагнитным (трансформаторным)
и электрическим способами.
Автотрансформатор (ЛАТР)
Коэффициент трансформации:

Разновидности трансформаторов
Основные параметры трансформаторов тока (ТТ): номинальный первичный ток (от 1 А до 40 кА); номинальный вторичный ток (1; 2; 2,5; 5 А); номинальная нагрузка вторичной цепи (2,5; 5; 10; 25; 30; 40; 60; 75; 100 Вт); класс точности (0,2…10,0).
Трансформаторы тока — устройства, применяемые в сильноточной электротехнике для целей измерений, защиты и безопасности.
Трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания!

Разновидности трансформаторов
Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) служат для приведения напряжения к стандартному значению (100 В), на которое рассчитаны вторичные приборы.
Основные параметры трансформаторов напряжения (ТН): рабочую частоту (50 Гц), номинальное напряжение (от 0,38 кВ до 750 кВ), номинальное вторичное напряжение (100 В); класс точности (0,05…3,0),
Трансформатор напряжения работает в режиме холостого хода!

Схема подключения
Ваттметра (Счетчика электроэнергии)
с помощью трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН)