Трансформатор. Назначение и область применения трансформаторов

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, которое служит для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты. Это аппарат переменного тока.

Рисунок 1.1

Основное место применения трансформатора – это распределение электроэнергии (силовой трансформатор).

При протекании тока по проводам линии электропередачи будут иметь место потери мощности (где r_л – сопротивление проводов линий передач). Чтобы уменьшить потери, можно уменьшить сопротивление:

.

И для этого увеличивают сечение проводов.

Наиболее эффективный путь снижения потерь мощности это уменьшение тока в линии электропередачи. Для того чтобы передать полную мощность, равную , с меньшими потерями необходимо увеличить напряжение линии U. Т.е. электрическую энергию выгодно передавать при высоком напряжении U и небольшом токе I (1 кВ·А = 1 А · 1000 В = 1000 А · 1 В).

Задачу изменения уровня напряжения в электрической сети выполняют трансформаторы. Рассмотрим место трансформатора в системе электроснабжения предприятия.

На электростанциях генераторы вырабатывают напряжение 6-20 кВ, более высокое напряжение не позволяет получить из-за сложности изготовления изоляции. В мощных линиях электропередачи напряжение 110-750 кВ. Чем длиннее линия и больше переливаемая мощность, тем выше должно быть напряжение. На напряжении 6, 10, 20, 35 кВ электроэнергия распределяется между цехами промышленного предприятия. 380/220 В относительно безопасное напряжение.

В реальных схемах имеется 4-5 трансформаторов между генератором и потребителем.

Многие потребители электроэнергии требуют для своего питания нестандартного напряжения (сварочные, печные трансформаторы, местное освещение). Широко применяются трансформаторы в устройствах электротранспорта. Трансформаторы широко используются при измерении тока, напряжения и мощности в электрических цепях с большим напряжением или с большими токами. Они называются измерительными.