Электрические трансформаторы. Общие сведения

Электрический трансформатор – электромагнитное устройство, пре- образующее напряжение и ток одного уровня в напряжение и ток другого уровня при неизменной частоте и малой потере мощности.

Генераторы электрических станций вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6, 10, 15 кВ, так как на более высокие напряже- ния конструировать электрогенераторы сложно в связи с трудностью обес- печить хорошую изоляцию обмоток.

В то же время в линиях электропередачи применяют напряжения до 110, 220, 400, 500 кВ и более, чтобы уменьшить силу тока в линии, а зна- чит и сечение проводов, что позволяет резко снизить мощность потерь и стоимость линий электропередач.

Таким образом, необходимы повышающие трансформаторы, уве- личивающие напряжение генераторов электрических станций до напряже- ния линий электропередач.

В местах же потребления электрической энергии, на производстве, в быту и так далее необходимы понижающие трансформаторы, чтобы иметь напряжения 380, 220, 127 В и менее.

Электрические трансформаторы имеют высокий коэффициент по- лезного действия, доходящий до 99 % и высокую надежность, так как не содержат движущихся частей.

Изобрел электрический трансформатор в 1876 году П.Н. Яблочков, который в своих работах по электрическому освещению встретился с не- обходимостью обеспечить автономную работу нескольких светильников с разным напряжением от одного генератора.

В 1891 году М.О. Доливо-Добровольским была разработана конст- рукция первого трехфазного электрического трансформатора, после че- го применение электротрансформатора стало резко возрастать.

Простейший однофазный электрический трансформатор (рису- нок 6.1) состоит из двух обмоток, размещенных на ферромагнитном маг- нитопроводе, который набран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0.3-0.5 мм, с целью уменьшения по-

терь на вихревые токи (потерь в стали)

Pс.

Обмотка, подключаемая к источнику электрической энергии (генера- тору) или к линии электропередач (электрической сети) называется пер- вичной (входной). Обмотка, к которой подключается приемник электриче- ской энергии – вторичной (выходной).

Ф0

i1

i2

u1

uL1

w1

w2

UM2

u2

e1 z2

Рисунок 6.1 – Схема электрической цепи с трансформатором На щитке электрического трансформатора указываются:

- высшее и низшее номинальные напряжения;

- номинальная полная мощность

- частота f (Гц);

S = U₁ × I₁, ВА или кВА;

- токи в первичной и вторичной ( I1н , I 2н ) обмотках при номи- нальной

мощности;

- коэффициент трансформации К ;

- число фаз;

- схема соединений обмоток (звездой или треугольником) в слу- чае трехфазного электрического трансформатора;

- режим работы (длительный или кратковременный);

- способ охлаждения (масляный, воздушный).