Устройство трансформатора
Трансформатор – статистический электромагнитный аппарат преобразующий систему переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения. Трансформаторы служат для передачи и распределения электроэнергии потребителей. Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие; однофазные, трех и многофазные; силовые, измерительные, испытательные и т. д.
Номинальные данные щитка: SH, квт, U1H/U2H, I1H/I2H, l/l.
Активными элементами трансформатора являются:
1. магнитопровод;
2. обмотки.
Магнитопроводы бывают:
1. броневые;
2. стержневые.
Для магнитопровода используется электротехническая сталь:
1. горячекатаная;
2. холоднокатаная.
3.
Шихтовка железа стержневого трансформатора
| Горячекатаная сталь Холоднокатаная сталь | Холоднокатаная сталь |
Однофазный
Трехфазный
Броневой трансформатор
Марка стали (пример).
Первая цифра – по структурному состоянию и прокату:
1. горячекатаная изотропная;
2. холоднокатаная изотропная;
3. холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой.
Вторая цифра – содержание кремния:
1. до 0,8 %;
2. 1,8 – 2,8 %;
3. 2,8 – 3,8 %;
4. 3,8 – 4,8 %.
Третья цифра – характеризует удельные потери:
1. нормальные потери;
2. низкие потери;
3. пониженные потери;
Четвертая цифра – порядковый номер типа стали.
Обмотки (однослойные и многослойные):
а) дисковые у броневого трансформатора
б) цилиндрические
в) винтовые
г) непрерывные
Ток холостого хода
При синусоидальном напряжении и потока, как холостого хода имеет несинусоидальную форму, за счет насыщения железа в области амплитуды потока.
Рассмотрим какие потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе.
Ф0 ® E1, E2 ФS1 ® E2S
ЭДС рассеяния
e1S = -LS(dl0/dt) = -LS 
= -Im wlS coswt
ЭДС рассеяния в комплексной форме (wlS = x)
В первой обмотке три ЭДС – 
, 
, 
Фаза ЭДС 
E1 = -W1(dФ/dt) = -W 
= wW1Фm sin(wt - p/2), (wW1Фm = E1m)
Действующие значения ЭДС обмотки
E1max = wW1Фm = 2pf1W1Фm
E1 = 
E1 = 4,44 f1W1Фm
E2 = 4,44 f1W2Фm
E1/E2 = k U1/U2 = k
При x x
U2 = E2
U1» E1
Потери при холостом ходе трансформатора
Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе идет на покрытие в обмотках и стали: P0 = p эл1 + Pмагн
pэл1 = 1 ¸ 2% от P0
Поэтому, мощность при холостом ходе трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).
pr = sr(f/100)B2
Pосн мг
pb = sвх(f/100)2B2
pдоб = 15 ¸ 20% Pосн мг Итак P0 = (1,15 ¸ 1,2) Pмго
Схема замещения трансформатора при холостом ходе
Исследование работы трансформатора упрощается, если действительный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно, заменить схемой элементы которой, связаны между собой только электрически. Такая схема называется схемой замещения трансформатора. Схема замещения должна удовлетворять основным уравнениям ЭДС и МДС трансформатора.
Цепь ab - цепь намагничивания
zm, rm, xm параметры цепи намагничивания.
1.2.4.Определение параметров экспериментально zm, xm,rm
P0, U, I0
z0 = 
; r0 = 
; x0 = 
т. к. r1 << rm x1 << xm , то
zm» z0 = 
; rm» r0 = 
; xm» x0 = 
Из опыта холостого хода определяем:
1. параметры цепи намагничивания;
2. потери в стали;
3. определяем коэффициент трансформации.
