I. Класифікація і принцип роботи
Трансформатор (Тр.) – статичний електромагнітний пристрій, який служить для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги при незмінній частоті.
Класифікація:
1. По функціональному призначенню:
А) силові – для розподілу електроенергії в мережі;
Б) вимірювальні (ТрI, TpU) – для розширення границь вимірювання амперметра і вольтметра.
В) автотрансформатори – служать для регулювання напруги і для запуску двигунів великої потужності;
Г) спеціальні – зварювальні, імпульсні.
2. По числу фаз:
А) однофазні;
Б) трифазні.
3. По типу осердя:
А) стержневі;
Б) броневі;
В) тороїдальні.
4. По напрузі:
А) низьковольтні (до 1000 В);
Б) високовольтні (вище 1000 В);
5. По способу охолодження:
А) сухі (повітря);
Б) масляні.
Конструкція однофазного трансформатора
1. Осердя, забезпечує електромагнітний зв’язок між обмотками.
2. W1 – первинна обмотка, якою трансформатор вмикається в мережу.
W2 – вторинна, до якої підключається споживач
В основі роботи трансформатора лежить закон електромагнітної індукції. (Магнітне поле в осерді є змінним).
Обмотки с більшим числом витків називаються обмотками вищої напруги (ВН), а з меншими – нижчої напруги (НН).
Напруга на вторинній обмотці трансформатора визначається кількістю витків вторинної обмотки.
II. Параметри і режими роботи
Параметри трансформатора:
1. ЕРС первинної і вторинної обмотки
Е1 4,44*Фм*f*w1
Е2 4,44*Фм*f*w2
Фм – максимальний магнітний потік (Вб)
f – частота змінного струму (50 Гц)
w1, w2 – кількість витків в першій та другій обмотці
2. Коефіцієнт трансформації
Відношення ЕРС первинної обмотки до ЕРС вторинної обмотки.
К = Е1/Е2 = U1xx/U2xx = w1/w2 =I1/I2
3. Номінальна потужність трансформатора
Sн = U1*I1 – U2*I2 (В*А)
4. Номінальний струм
I1,2н = Рн1,2/(Uн1,2*cosφ2)
cosφ2 - коефіцієнт потужності
5. ККД – відношення потужності на виході до потужності на вході
ККД = Р2/Р1
ККД = (Р2/Р1)*100% (%)
6. Виділення теплоти
Q = I2*R*t (Дж)
Режими роботи:
А - номінальний – той, на який розраховано трансформатор заводом, що його виготовляє;
Б - холостий хід (ХХ) – коли на первинну обмотку подається номінальна напруга, а вторинна розімкнена;
В - коротке замикання (КЗ) – аварійний (недопустимий), коли на первинну обмотку подається мінімальна напруга короткого замикання, а вторинна замкнута накоротко.
III. Втрати енергії
В трансформаторі є два види втрат:
А) магнітні – виникають за рахунок систематичного перемагнічування осердя змінним магнітним полем (складається з втрат на гістерезис і вихрові струми)
Рм = Рв + Рг
Для зменшення цих втрат осердя виготовляють не з цілого матеріалу, а набирають із окремих пластин електротехнічної сталі.
Магнітні втрати визначаються в режимі холостого ходу (ХХ).
Б) електричні - визначаються як:
Рел = I12*Rо1 + I22*Rо2
Електричні втрати визначаються в режимі короткого замикання (КЗ).
ВИМІРЮВАЛЬНІ ТРАНСФОРМАТОРИ СТРУМУ ТА НАПРУГИ
1. Вимірювальні трансформатори струму
2. Вимірювальні трансформатори напруги
3. Автотрансформатори
4. Трифазні силові трансформатори
