Предмет Електротехніка

В цьому розділі будуть розглянуті види трансформаторів, призначення та застосування, будова та принцип дії трансформаторів. ТРАНСФОРМАТОРИУкладач: Нестюркіна Катерина Вікторівна, викладач електротехніки Краматорського вищого професійного училища (№14)

Призначення та застосуваннятрансформаторів. Для перетворення електричної напруги однієї величини в електричну напругу іншої величини, тобто для перетворення електричної потужності, застосовують електричні трансформатори. Тобто служить трансформатор для перетворення електричної енергії змінного струму за допомогою електромагнітної індукції без зміни частоти струму. Використовують трансформатори як для перетворення змінної напруги, так і для гальванічної розв'язки в різних сферах електротехніки та електроніки.

Будова трансформатора. Трансформатор являє собою статичний електромагнітний пристрій, що містить від двох до декількох обмострум, розташованих на загальному магнітопроводі, і індуктивно пов'язаних, таким чином, між собою. У найпростішому вигляді однофазний трансформатор складається всього з трьох основних частин: феромагнітного осереддя (магнітопроводу), а також первинної та вторинної обмотки. https://www.youtube.com/watch?v=jrj. UHI7 Hz. Z0 В принципі обмострум у трансформатора може бути і більше двох, але мінімум їх дві. Головна частина трансформатора - феромагнітне осереддя. Коли трансформатор працює, то саме всередині феромагнітного осереддя присутній змінне магнітне поле. Джерелом змінного магнітного поля в трансформаторі служить змінний струм первинної обмотки.https://www.youtube.com/watch?v=i42x. Ni4s. UDU

Принцип дії трансформатора без навантаження. Подавши в первинну обмотку трансформатора змінний струм, отримаємо змінюється магнітне поле струму первинної обмотки. А щоб магнітне поле було сконцентровано головним чином всередині осереддя трансформатора, даний осереддя виготовляють з матеріалу з високою магнітною проникністю, в тисячі разів більшою ніж у повітря, щоб основна частина магнітного струму первинної обмотки замкнулася б саме всередині осереддя, а не по повітрю. Вторинна обмотка трансформатора знаходиться на загальному осереддя з його первинної обмоткою. Тому змінне магнітне поле первинної обмотки пронизує також і витки вторинної обмотки. Дана дія електричним полем викликає в кожному витку вторинної обмотки ЕРС. В результаті між виводами вторинної обмотки з'являється змінна електрична напруга. Коли вторинна обмотка включеного в мережу трансформатора не навантажена, трансформатор працює в режимі холостого ходу.

Робота трансформатора під навантаженням. Якщо ж до вторинної обмотки працюючого трансформатора підключене якесь навантаження, то в усьому вторинному ланцюзі трансформатора виникає струм через навантаження. Даний струм породжує своє власне магнітне поле, яке, згідно із законом Ленца, має такий напрямок, що протидіє «причини, що його викликає». Тобто магнітне поле струму вторинної обмотки в кожен момент часу прагне зменшити збільшується магнітне поле первинної обмотки або ж прагне підтримати магнітне поле первинної обмотки коли воно зменшується, воно завжди спрямоване назустріч магнітному полю первинної обмотки. Таким чином, коли вторинна обмотка тр-ра навантажена, в його первинній обмотці виникає протидії ЕРС, що змушує первинну обмотку трансформатора споживати з мережі живлення більше струму.https://www.youtube.com/watch?v=d_Mv. Nmo. Bf. KE

Коефіцієнт трансформаціїСпіввідношення витків первинної N1 і вторинної N2 обмоток трансформатора визначає співвідношення між його вхідним U1 і вихідним U2 напруженнями і вхідним I1 і вихідним I2 струмами, при роботі трансформатора під навантаженням. Дане співвідношення називається коефіцієнтом трансформації трансформатора. Коефіцієнт трансформації більше одиниці якщо трансформатор понижуючий, і менше одиниці - якщо трансформатор підвищуючий.

Види трансформаторів. Силовий трансформатор Даний вид низькочастотних (50-60 Гц) трансформаторів служить в електричних мережах, а також в установках прийому і перетворення електричної енергії. Чому називається силовий? Тому що саме цей тип трансформаторів застосовується для подачі і прийому електроенергії на ЛЕП та з ЛЕП, де напруга може досягати 1150 к. В. У міських електромережах напруга досягає 10 к. В. За допомогою саме силових низькочастотних трансформаторів напругу також і знижується до 0,4 к. В, 380/220 вольт, необхідних споживачам. Силові трифазні трансформатори потужністю до 4000 к. ВА встановлюються на підстанціях і електростанціях. Більш поширені трифазні, оскільки втрати виходять до 15% менше, ніж з трьома однофазними.

Види трансформаторів. Трансформатор мережевий Мережеві трансформатори ще в 80-ті і 90-ті роки можна було зустріти практично в будь-якому електроприладі. За допомогою саме мережевого трансформатора (зазвичай однофазного) напруга побутової мережі 220 вольт з частотою 50 Гц знижується до рівня, необхідного електроприладу, наприклад 5, 12, 24 або 48 вольт. Часто мережеві трансформатори виконуються з декількома вторинними обмотками, щоб кілька джерел напруги можна було б використовувати для харчування різних частин схеми. Зокрема, трансформатори ТН (трансформатор накальний) завжди можна було (та й зараз можна) зустріти в схемах, де були присутні радіолампи. Сучасні мережеві трансформатори конструктивно виконуються на Ш-образних, стрижневих або тороїдальних сердечниках з набору пластин електротехнічної сталі, на які і навиваются обмотки. Тороїдальна форма магнітопроводу дозволяє отримати більш компактний трансформатор.

Види трансформаторів. Автотрансформатор Однією з різновидів низькочастотного трансформатора є автотрансформатор, у якого вторинна обмотка є частиною первинної або первинна є частиною вторинної. Тобто в автотрансформаторі обмотки пов'язані не тільки магнітно, але і електрично. Кілька висновків робляться від єдиною обмотки, і дозволяють за все з однієї обмотки отримати різну напругу. Головна перевага автотрансформатора - менша вартість, оскільки витрачається менше дроти для обмоток, менше стали для сердечника, в результаті і вага виходить менше, ніж у звичайного трансформатора. Недолік - відсутність гальванічної розв'язки обмоток. Автотрансформатори знаходять застосування в пристроях автоматичного управління, а також широко використовуються в високовольтних електромережах. Трифазні автотрансформатори з з'єднанням обмоток в трикутник або в зірку в електричних мережах вельми затребувані сьогодні.

Види трансформаторів. Лабораторний автотрансформатор Окремим випадком автотрансформатора є лабораторний автотрансформатор (ЛАТР). Він дозволяє плавно регулювати напругу, що подається до споживача. Конструкція ЛАТРа є тороїдальний трансформатор з єдиною обмоткою, яка має неізольовану «доріжку» від витка до витка, тобто є можливість підключення до кожного з витків обмотки. Контакт з доріжкою забезпечується ковзної вугільної щіткою, яка управляється поворотною ручкою. Так можна отримати на навантаженні чинне напруга різної величини. Типові однофазні ЛАТР дозволяють отримувати напругу від 0 до 250 вольт, а трифазні - від 0 до 450 вольт. ЛАТР потужністю від 0,5 до 10 к. Вт дуже популярні в лабораторіях для цілей налагодження ЕУ.

Види трансформаторів. Трансформатор струму Трансформатором струму називається трансформатор, первинна обмотка якого підключається до джерела струму, а вторинна - до захисних або вимірювальних приладів, які мають малі внутрішні опору. Найбільш поширеним типом трансформатора струму є вимірювальний трансформатор струму. Конструкція трансформатора струму являє собою сердечник з шихтованої кременистої холоднокатаної електротехнічної сталі, на який намотана одна або декілька ізольованих обмоток, є вторинними. Первинна обмотка найчастіше - просто шина, або пропущений через вікно муздрамтеатру провід з вимірюваним струмом (на цьому принципі, до речі, працюють струмові кліщі). Головна характеристика трансформатора струму - коефіцієнт трансформації, наприклад 100/5 А. Для вимірювання струму і в схемах релейного захисту трансформатори струму застосовуються досить широко. Вони безпечні, оскільки вимірювана і вторинна ланцюга гальванічно ізольовані один від одного. Зазвичай промислові трансформатори струму випускаються з двома або більше групами вторинних обмоток, одна з яких підключається до захисних пристроїв, інша - до пристрою вимірювання, наприклад до лічильників.

Види трансформаторів. Трансформатор напруги Трансформатор напруги є різновидом понижувального трансформатора, призначеної для гальванічної розв'язки ланцюгів високої напруги від ланцюгів низької напруги. Такий трансформатор застосовується, як правило, для вимірювальних цілей. Він знижує, наприклад, висока напруга лінії електропередачи до зручного для вимірювання низьковольтної напруги, при цьому може також гальванічно ізолювати ланцюга вимірювання, захисту, управління, - від високовольтної ланцюга. Трансформатор даного типу зазвичай працює в режимі холостого ходу. Зазвичай, коли мова йде про високу напругу, мають на увазі 6 і більше кіловольт (на первинній обмотці трансформатора напруги), а під низькою напругою розуміють величини порядку 100 вольт (на вторинній обмотці).

Види трансформаторівІмпульсний трансформатор Даний трансформатор призначений для перетворення струму (напруги) імпульсної форми. Короткі імпульси, зазвичай прямокутні, що подаються на його первинну обмотку, змушують трансформатор працювати практично в режимі перехідних процесів. Такі трансформатори використовуються в імпульсних перетворювачах напруги та інших імпульсних пристроях, а також в якості диференціюють трансформаторів. Застосування імпульсних трансформаторів дозволяє знизити вагу і вартість пристроїв, в яких вони застосовуються просто в силу підвищеної частоти перетворення (десятки і сотні кілогерц) в порівнянні з мережевими трансформаторами, що працюють на частоті 50-60 Гц. Прямокутні імпульси, у яких тривалість фронту багато менше тривалості самого імпульсу, нормально трансформуються з малими спотвореннями.

Контроль якості знань. Перевір, чи добре ти засвоїв цю тему. Для цього пройди за посиланням і дай відповідь на контрольні запитання.https://docs.google.com/forms/d/e/1 FAIp. QLSd9 Roj9v. UYrek8k. DQFTt7 L9 Mtq. KTMc8 Rta. Haqa5gd. Vil. EM_j. Q/viewform