Однофазный двухобмоточный трансформатор

Однофазный двухобмоточный трансформатор–электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы бывают: повышающие и понижающие.

1 – первичная обмотка; 2 – вторичная обмотка; 3 – ферромагнитный сердечник

Простейший трансформатор имеет одну первичную обмотку (W1), к которой подводится электрическая энергия и одну вторичную обмотку (W2), от которой энергия отводится к потребителю (ZНГ). Передача энергии от одной обмотки к другой производится путем электромагнитной индукции. Для усиления электромагнитной связи между обмотками последние обычно располагаются на замкнутом ферромагнитном сердечнике (шихтованный).

Все, что относится к первичной обмотке – цифра 1, ко вторичной – 2.

Холостой ход трансформатора (вторичная обмотка разомкнута)

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции:

- в первичной цепи ЭДС самоиндукции:

;

- во вторичной цепи ЭДС самоиндукции:

.

Классификация:

- по назначению (силовые общего назначения, силовые специального назначения, импульсные, для преобразования частоты);

- по виду охлаждения (с воздушным – сухие, масляные);

- по числу трансформируемых фаз (1, 3);

- по форме магнитопровода (стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные);

- по числу обмоток на фазу (двухобмоточные, многообмоточные).

Устройство однофазного стержневого (а) и броневого (б) трансформаторов

Под действием приложенного к первичной обмотке напряжения по ней протекает ток I0 (2,5 10% от I1н).

Ток I0 возбуждает магнитный поток (главный – Фе замыкается по стальному магнитопроводу и пронизывает витки как первичной, так и вторичной обмоток, поток рассеяния - замыкается по воздуху и не пронизывает витки первичной обмотки).

и возбуждаются одной и той же МДС .

Т.к. замыкается по воздуху (большое магнитное сопротивление), то он мал и его можно считать примерно равным I0.

Векторная диаграмма

Построение векторной диаграммы начинается с вектора потока

Из-за магнитных потерь в магнитопроводе I0 опережает поток Ф на угол

ЭДС отстает от Фе ( ).

т.к. I2 =0, то U20 =E2.

Напряжение U1, приложенное к первичной обмотке, должно уравновешивать индуктируемые в ней ЭДС E1 и и компенсировать падение напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки R1.

- уравнение электрического равновесия первичной цепи трансформатора.

можно заменить x1I0,

где x1 – индуктивное сопротивление рассеяния (вектор заменяют равным ему по величине и противоположным по напряжению вектором индуктивного падения напряжения U).

;

- коэффициент трансформации;