Трансформатори.

Основні поняття.

Трансформатор – це статичний електромагнітний пристрій, призначений для перетворення електричної енергії змінного струму однієї напруги в електричну енергію змінного струму іншої напруги за допомогою магнітного поля при незмінній частоті.

При живленні первинної обмотки трансформатора від джерела напруги и₁ струм первинної обмотки і₁ створює у магнітопроводі основний магнітний потік Ф(t), що наводить у первинній і вторинній обмотках трансформатора ЕРС е₁ і е₂. Діючі значення ЕРС визначаються як:

, , (5.1)

де f – частота змінного струму, Ф_м – амплітуда основного магнітного потоку, w₁, w₂ – кількість витків первинної і вторинної обмоток.

Коефіцієнт трансформації:

, (5.2)

де – номінальна напруга первинної і вторинної обмоток.

Номінальна потужність трансформатора:

(5.3)

Рівняння електричного і магнітного станів трансформатора:

(5.4)

(5.5)

(5.6)

Для зручності і спрощення розрахунків трансформатор із магнітозв’язаними контурами заміняють заступною схемою з електрично- зв’язаними контурами первинної і вторинної обмоток (рис. 5.1). При цьому вторинну обмотку трансформатора заміщають зведеною з кількістю витків . Тоді формули зведення для інших величин:

, , , , , (5.7)

Рис 5.1. Заступна схема зведеного трансформатора

Параметри заступної схеми можна визначити з дослідів холостого ходу і короткого замикання.

; ; . (5.8)

Р₀ – потужність холостого ходу, що відповідає втратам у магнітопроводі.

; ; (5.9)

– потужність короткого замикання, що відповідає втратам на нагрівання первинної і вторинної обмотки при номінальних струмах.

Відносне значення напруги короткого замикання, його активна і реактивна складова:

, , (5.10)

, (5.11)

, (5.12)

Зовнішня характеристика трансформатора – це залежність навантаження вторинної обмотки трансформатора U₂ від струму навантаження І₂ при номінальній напрузі первинної обмотки U_1НОМ:

(5.13)

де U_2Х –напруга холостого ходу, ΔU₂ – зміна вторинної напруги:

. (5.14)

або , (5.15)

де – коефіцієнт навантаження трансформатора

Тоді вторинна напруга:

. (5.16)

Коефіцієнт корисної дії трансформатора:

. (5.17)