Принцип действия трансформаторов

Элементы теории трансформаторов

1.1 Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат преобразования электроэнергии переменного тока одного напряжения в электроэнергию переменного тока другого напряжения.

Трансформаторы применяются:

1.1.1 Для передачи и распределения электрической энергии.

1.1.2 Для регулирования напряжения в силовых трансформаторных подстанциях.

1.1.3 Для обеспечения нужной схемы включения силовых полупроводниковых приборов в преобразовательных устройствах и согласовании напряжений на входе и выходе преобразователя.

1.1.4 Для различных технологических целей: сварки, электропечи и др..

1.1.5 Для питания различных цепей радиоаппаратуры.

1.1.6 Для включения электроизмерительных приборов.

1.1.7 Для гальванической развязки электрических цепей в системах управления и регулирования

Классификация трансформаторов

Различают трансформаторы:

По схемам включения:

- Однофазные, трёхфазные, многофазные.

По назначению:

- Силовые, систем управления, измерительные.

По специализации:

- Сварочные, многообмоточные, автотрансформаторы, высокочастотные, импульсные и др..

По конструкции:

- Воздушные, масляные, броневые, групповые, трёхстержневые и др..

Принцип действия трансформаторов

Рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора.

Рисунок 1.1

Принцип действия трансформатора можно описать с помощью следующего графа (рисунок 1.2)

e₁

I₀ Ф₀ e₂ I₂ Ф₂

U₁ I_k Ф_к

Рисунок 1.2

где: e₁=-W₁(dФ₀/dt), (1.1)

e₂=-W₂(dФ₀/dt), (1.2)

Отношения:

e₁/ e₂ = W₁/W₂ = K - коэффициент трансформации

при условии: U₂ ≈ e₂, U₁ ≈ e₁, U₁=KU₂

При К>1 – получаем понижающий трансформатор

При К<1 – получаем повышающий трансформатор

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока, поскольку

e₂=-W₂(dФ₀/dt)

Из закона сохранения энергии: полная мощность в первичной обмотке трансформатора равна полной мощности на его вторичной обмотке: S₁=S₂;

При этом:

U₁I₁=U₂I₂;

I₁ = I₂(U₂/ U₁) = (1/K)I₂, (1.3)