Принцип действия однофазного трансформатора. Сравнение величины основного магнитного потока и потока рассеяния

Основные элементы конструкции трансформатора и материалы из которых они изготавливаются

Основными частями трансформатора являются его сердечник и обмотки.

Сердечник для уменьшения потерь от вихревых токов собирается из листов специальной электротехнической стали с относительным содержанием кремния до 4—5%. Толщина стали берется 0,5 или 0,35 мм (еще более тонкие листы применяются при повышенной частоте тока). Листы перед сборкой сердечника покрываются с обеих сторон лаком, что дает более прочную и тонкую изоляцию между листами, чем бумага, которой иногда оклеиваются листы до нарезки их на полосы.

Сердечник состоит из стержней, на которых помещаются обмотки, и ярм, которые замыкают стержни и не имеют обмоток. Сборка листов (полос) сердечника производится, как правило, "внахлестку". Таким путем удается свести до весьма малого значения магнитные сопротивления стыков между стержнями и ярмами.

На рисунке показаны отдельные слои листов, из которых состоит сердечник однофазного трансформатора.

Обмотки трансформаторов выпол­няются в виде цилиндрических катушек из проводников круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или специальной (кабельной) бумагой.

В зависимости от номинального напряжения следует различать обмотку низшего напряжения и обмотку высшего напряжения Обмотка низшего напряжения (НН) помещается ближе к стержню, а обмотка высшего напряжения (ВН) — снаружи; она охватывает обмотку низшего напряжения

Обмотки трансформаторов, как правило, делают из меди либо алюминия. Поскольку удельное электрическое сопротивление алюминия где-то на 70% больше сопротивления меди. При непосредственном изготовлении различных видов обмоток из алюминиевых материалов поперечное сечение проводов повышают, если сравнивать с сечением медных заготовочных проводов. По этой причине поверхности охлаждения готовых обмоток из алюминия несколько больше, нежели из медных проводов, а, от сюда следует, что имеющиеся условия охлаждения электрического силового трансформатора имеющий алюминиевые обмотки, в некоторой степени, лучше.

 

 

Принцип действия однофазного трансформатора. Сравнение величины основного магнитного потока и потока рассеяния.

На схеме изображены основные части: ферромагнитный сердечник, две обмотки на сердечнике. Первая обмотка и все величины которые к ней относятся (i1-ток, u1-напряжение, n1-число витков,Ф1 – магнитный поток) называют первичными, вторую обмотку и соответствующие величины - вторичными.

Первичную обмотку включают в сеть с переменным напряжением, её намагничивающая сила создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуцирует ЭДС: в первичной обмотке ЭДС самоиндукции , во вторичной обмотке Эдс взаимоиндукции . ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2.

Если вторая обмотка не находится под нагрузкой, значит трансформатор находится в режиме холостого хода. В этом случае i2 = 0, а u2=E2, ток i1 мал и мало падение напряжения в первичной обмотке, поэтому u1≈E1 и отношение ЭДС можно заменить отношением напряжений u1/u2 = n1/n2 = E1/E2 = k. Из этого можно сделать вывод, что вторичное напряжение может быть меньше или больше первичного, в зависимости от отношения чисел витков обмоток. Отношение первичного напряжения ко вторичному при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации k.

Как только вторичная обмотка подключается к нагрузке, в цепи возникает ток i2, то есть совершается передача энергии от трансформатора, который получает ее из сети, к нагрузке. Передача энергии в самом трансформаторе происходит благодаря магнитному потоку Ф. КПД находиться как отношение активной мощности на выходе к активной мощности на входе η = P2/P1.

 

3) Зависимость основного магнитного потока от приложенного напряжения. Изменится ли величина основного магнитного потока при переходе от режима холостого хода к номинальному? Почему при увеличение тока вторичной обмотки трансформатора увеличивается ток в первичной обмотки?