Трансформатори

Трансформатор – статичний електромагнітний пристрій змінного струму, що перетворює електричну енергію з одним співвідношенням напруги U₁ і струму I₁ в електричну енергію з іншим співвідношенням цих величин U₂, I₂.

Їх використовують в енергосистемах при передачі та розподілу електричної енергії, а також для одержання різних рівнів напруг на підприємстві та побуту. Використання трансформаторів забезпечує економічну передачу електроенергії до споживачів, оскільки ця передача ведеться при великій напруги та малому струмі, що дозволяє зменшити поперечний переріз проводів лінії електропередач.

 

5.1. Однофазні трансформатори

Будова. На замкненому феромагнітному магнітопроводі з тонких листів електротехнічної сталі є обмотки вищої напруги ВН з більшим числом витків і нижчої напруги НН з меншим числом витків (рис. 5.1). Затискачі обмотки ВН позначають А,Х, обмотки НН – а, х.

Обмотку, що приєднана до джерела електричної енергії звуть первинною, її кількість витків позначають w₁, напругу U₁, струм I₁. Друга обмотка, до якої приєднують приймачі, вторинна, її кількість витків – w₂, напруга U₂, струм I_2. Якщо U₂ >U₁, трансформатор - підвищувальний. Коли U₂ >U₁, трансформатор – знижувальний.

 

 

 

Рис. 5.1. Будова та схема вмикання однофазного трансформатора.

 

Холостий хід. Якщо підключити первинну обмотку до змінної напруги U₁ при відсутності навантаження, тобто Z=та I₂ = 0, у трансформаторі будуть проходити такі процеси: напруга u₁ викликає в первинної обмотці струм і_1X; з’явиться магніторушильна сила w₁і_1X, яка утворює змінний магнітний потік Ф, він збуджує в первинній та вторинній обмотках ЕРС, значення яких визначають рівняннями:

Відношення напруги до напруги при холостому ході трансформатора, тобто

,

називають коефіцієнтом трансформації. Якщо знехтувати магнітними потоками розсіювання та падінням напруг на активних опорах обмоток трансформатора, коефіцієнт трансформації можна визначити так:

Струм при холостому ході дуже малий I_x = (0,01…0,1) I_ном тому дуже малі страти енергії на активному опорі первинній обмотці трансформатора. Потужність Р_x складає 1,5% від номінальної потужності трансформатора S_ном та визначає втрати енергії на нагрів сталі, тобто магнітопровода. Коефіцієнт потужності також малий