Роль и значение трансформаторов

Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения.

Под статическим устройством понимается устройство, не имеющее подвижных частей.

Трансформатор чаще всего состоит из двух (а иногда и большего числа) взаимно неподвижных электрически не связанных между собой обмоток, расположенных на ферромагнитном магнитопроводе (рис. 1.1). Обмотки имеют между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем. Ферромагнитный магнитопровод предназначен для усиления магнитной связи между обмотками.

Рис. 1.1. Принцип устройства трансформатора

Обмотка трансформатора, потребляющая энергию из сети, называется первичной обмоткой (обмотка 1 рис. 1.1), а обмотка, отдающая энергию в сеть, — вторичной (обмотка 2 на рис. 1.1).

Обмотки трансформатора подключаются к сетям с разными напряжениями. Обмотка, предназначенная для присоединения к сети с более высоким напряжением, называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а подсоединяемая к сети с меньшим напряжением, — обмоткой низшего напряжения (НН). Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше — повышающим.

Трансформаторы с двумя обмотками называются двухобмоточными. Трансформаторы, у которых имеются три или более электрически не связанных обмоток, называются трех - или многообмоточными. Многообмоточные трансформаторы имеют несколько вторичных или первичных обмоток. В зависимости от числа фаз трансформаторы подразделяются на однофазные, трехфазные и многофазные.

Трансформаторы находят самое широкое применение. Существует много разнообразных их типов, различающихся как по назначению, так и по выполнению. Особое значение имеет группа силовых трансформаторов, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях.

Установленные на электрических станциях генераторы вырабатывают электрическую энергию относительно невысокого напряжения (до 32 кВ). Для передачи ее к потребителям, расположенным на расстоянии в несколько сотен или даже тысяч километров, для уменьшения сечения проводов линии и потерь в ней целесообразно эту энергию преобразовать, уменьшив ток в линии путем соответствующего повышения напряжения. Напряжение в начале линии передачи принимают тем выше, чем больше длина линии и передаваемая мощность. В современных сетях энергия передается при напряжениях 500 – 750 кВ. Повышение напряжения на электростанциях осуществляется с помощью повышающих трансформаторов. В конце линии передачи устанавливаются трансформаторы, которые понижают напряжение, так как для распределения энергии по заводам, фабрикам, жилым домам и колхозам необходимы сравнительно низкие напряжения.

При передаче электрической энергии от места ее производства до места потребления требуется многократная ее трансформация. Поэтому мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в 7 - 8 раз и более превышает общую мощность генераторов. Мощность силовых трансформаторов колеблется от нескольких киловольт-ампер до сотен мегавольт-ампер. В дальнейшем изложении главное внимание будет уделяться этому виду трансформаторов.

Рис. 1.2. Упрощённая схема передачи и распределения электроэнергии

Наряду с силовыми трансформаторами широкое распространение получили специальные трансформаторы (сварочные, для питания электродуговых печей, измерительные и др.). Трансформаторы применяются также для преобразования числа фаз и частоты.

Трансформаторы небольших мощностей находят широкое применение в устройствах связи, радио, телевидения, системах автоматики и др.

По способу охлаждения в зависимости от охлаждающей среды трансформаторы подразделяются на сухие (с воздушным охлаждением), масляные и заполненные негорючим жидким диэлектриком.