Электромагнитная схема трансформатора

Рисунок 1.1 - Трансформатор

Основные элементы трансформатора:

§ сердечник;

§ обмотки.

W₁ – количество витков первичная обмотка, W₂ – количество витков вторичная обмотка

Если U₂<U₁ – трансформатор называется понижающим

Если U₂>U₁ - трансформатор называется повышающим

Трансформаторы можно классифицировать:

а) по мощности:

S₁<500 [В*А] – маломощные

500<S₁<1000 [В*А] – средней мощности

S₁=I₁*U₁>1000 [В*А] – мощные

б) по напряжению:

U<1000 В- низковольтные

U>1000 В- высоковольтные

в) по частоте:

- работающие на промышленной частоте: 50 Гц

- на повышенной частоте: 400, 800, 1000 Гц

г) по конструкции магнитного сердечника:

- стержневые

- броневые

- тороидальные

Сердечники изготавливаются из магнитомягких лент и пластин 0,2-0,5 мм. Магнитомягкие материалы (1) – материалы, у которых петля гистерезиса минимальна. (2) – магнитожесткие материалы.

По технологии изготовления стержневые и броневые сердечники могут быть:

а) пластинчатыми;

б) ленточными.

Пластинчатые могут собираться двумя способами:

1) в стык 2) внахлест

Ленточные сердечники собираются только в стык.

Для уменьшения токов Фуко пластины и отрезки ленты электрически изолируются друг от друга с помощью оксидных пленок, которые обеспечивают эту изоляцию.

При конструкции в стык торцы соприкасающихся поверхностей полируются для уменьшения магнитных потерь. При сборке между этими поверхностями вставляется немагнитный диэлектрический материал. Это необходимо для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике. Для бесшумной работы трансформатора необходимо плотно сжать пластины между собой. В ленточных конструкциях так сделать невозможно, поэтому пластины покрываются лаком, затем конструкции сжимаются и лак обеспечивает фиксацию.

Чтобы трансформатор работал более или менее тихо, необходимо плотно сжать пластины между собой: в пластинах просверлить отверстие

С помощью винтов их стягивают:

В ленточных это невозможно, поэтому при изготовлении пластины покрывают лаком, затем под прессом сжимают, и лак при высыхании обеспечивает механическое соединение.

Преимущество у стержневых конструкций:

1. большая поверхность охлаждения;

2. у стержневых меньше индуктивность рассеивания (чем меньше кривизна сердечника, тем меньше L_S);

3. менее чувствительны к внешним электромагнитным полям.

Достоинство броневого сердечника:

1. конструктивно проще;

2. его обмотка частично защищена от внешних воздействий ярмом.

Ярмо – часть магнитопровода, незанятое катушкой.

Такие сердечники используются на частотах от 50-400 Гц. На более высоких частотах используются тороидальные:

Достоинства:

1. имеет минимальную индуктивность рассеивания;

2. не чувствителен к внешним наводкам при условии равномерной намотки любой обмотки на поверхности тороида.

Недостаток: нетехнологичность изготовления, малый коэффициент использования окна.

Окно – внутренняя часть.

Каркасная намотка: изготовление из немагнитного диэлектрического материала.

Виды намотки пластинчатого стержневого сердечника:

а) каркасная

Для намотки не требуется сердечник. Каркас одевается прямо на стержни.

б) бескаркасная

Гильза (снимаются щетки). Диаметр 1 мм или больше (провода).

1) цилиндрические

Между слоями для увеличения электрической плотности прокладывается изоляционный материал (конденсаторная бумага или лакоткань) – избежание пробоя, различные слои не перемешиваются между собой.

Правило: Ближе к сердечнику наматываются низковольтные обмотки, дальше – высоковольтные (во избежание пробоя на сердечник).

2)дисковые

Кроме цилиндрической существует дисковая: меньшая паразитная емкость и используется при изготовлении импульсных трансформаторов, которые должны пропускать широкий спектр сигнала.