Принцип действия трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принцип действия трансформатора

Принцип действия рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора, электромагнитная схема которого приведена на рисунке.

Первичную обмотку I подключают к источнику переменного тока - к электрической сети с напряжением u₁. Ко вторичной обмотке 2 присоединяют нагрузку (потребитель), условно представленную сопротивлением нагрузки Z_н.

Электромагнитная схема однофазного трансформатора: 1,2 - первичная и вторичная обмотки; 3 - магнитопровод

трансформатор магнитопровод электромагнитный масляный

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения - обмоткой низшего напряжения (НН).Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН - буквами а и х.

Рассмотрим принцип действия трансформатора. При подключении первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением u₁ по обмотке потечет ток i₁, который создает переменный магнитный поток по магнитопроводу Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Магнитный поток Ф сцепляется с витками первичной и вторичной обмоток и в соответствии с законом электромагнитной индукции наводит в первичной обмотке ЭДС самоиндукции.

e₁=-w_1,

во вторичной обмотке - ЭДС взаимной индукции

e₂=-w₂.

В режиме холостого хода цепь вторичной обмотки разомкнута, ток i₂=0 и напряжение u₂=e₂. При этом для контура первичной обмотки трансформатора согласно закону Кирхгофа

u₁=-e₁+i₀r₁.

Если пренебречь падением напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки i₁r₁ из - за его малости, то получим соотношение

u₁+e₁=0,

т.е. напряжение, приложенное к первичной обмотке, практически полностью уравновешивается индуцированной в этой обмотке ЭДС.

Если питающее напряжение u₁ изменяется по синусоидальному закону u₁=U₁sinщt, то основной магнитный поток и ЭДС в обмотках также изменяется синусоидально. Следовательно, связь между действующими значениями ЭДС обмоток и потоком определяется выражениями

E₁=4,44fw₁Ф_m;

E₂=4,44fw₂Ф_m.

Соответственно отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках

e₁/e₂=E₁/E₂=w₁/w₂.

Из приведенного выше выражения видно, что, выбирая соответствующее соотношение числа витков обмоток, можно при заданном напряжении сети u₁ получить требуемое напряжение на выходе трансформатора u₂. При этом если u₁>u₂, то w₁>w₂ и трансформатор называют понижающим, если u₁ < u₂, то w₁<w₂ - повышающим.

Если вторичную обмотку трансформатора подключить к сопротивлению нагрузки Z_Н, то по вторичной обмотке потечет ток i₂. По магнитопроводу замыкаются потоки Ф₁ и Ф₂, создаваемые токами первичной и вторичной обмоток.

Результирующий поток при нагрузке равен потоку при холостом ходе

Ф₁+Ф₂=Ф₀

При переходе от режима холостого хода к режиму нагрузки магнитный поток практически не изменяется, так как одновременно с появлением тока во вторичной обмотке ток в первичной обмотке увеличивается. Увеличивающийся при нагрузке трансформатора ток i₁ не только компенсирует размагничивающее действие тока i₂ и поддерживает магнитный поток постоянным (Ф?const), но и обеспечивает поступление в трансформатор из сети мощности, отдаваемой потребителю электрической энергии, подключенному ко вторичной обмотке.

Конструкция трансформатора.

В каждом масляном трансформаторе можно выделить следующие основные узлы:

1). Магнитопровод;

2). Обмотки;

3) Вводы;

4). Отводы;

5). Переключатель;

6). Бак с тележкой;

7). Охладительное устройство;

8). Расширитель;

9). Вспомогательная арматура;

10). Контрольные и защитные устройства.

На главном и боковом видах бак разрезан по стенкам и дну, что позволяет показать внутреннюю, вынимаемую из бака часть трансформатора - выемную часть, которая включает в себя активную часть трансформатора, состоящую из магнитопровода, обмоток, отводов и всех деталей их крепления, а также переключатель с приводом, установленном на крышке бака. Выемная часть предохраняется от смещений внутри бака четырьмя распорными крюками, установленными по концам верхних ярмовых балок магнитопровода и сцепленными со скобами, приваренными к стенкам бака. Бак представляет собой резервуар, сваренный из стальных конструкций, и предназначен для размещения в нем выемной части. Сверху бак закрывается стальной крышкой, прижимаемой к верхней раме болтами с гайками и шайбами и уплотняемой с помощью прокладки из маслоупорной резины, которая выпускается в виде полос, колец и шайб. К дну бака приваривается тележка, на которую опирается трансформатор и которая обеспечивает его перемещение в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Сверху на крышке размещаются вводы обмотки низкого напряжения, вводы обмотки высокого напряжения и нулевой ввод. Вводы предназначены для соединения обмоток трансформатора с соответствующими линиями электропередач, нулевой ввод - для выведения нулевой точки обмотки, соединенной в «звезду».

Охладительным устройством трансформатора являются съемные трабчатые радиаторы, закрепленные на боковой стенке бака. Один из радиаторов имеет встроенный фильтр для непрерывной очистки масла в процессе работы трансформатора. Между фланцами бака и радиаторов устанавливается уплотнительная прокладка из маслоупорной резины.

Расширитель расположен на крышке трансформатора и соединен с баком специальным трубопроводом. Внутренний объем расширителя примерно наполовину заполнен трансформаторным маслом.

Вспомогательная арматура включает в себя:

- плоские краны, применяемые для заливки масла (на крышке бака), для слива масла (в нижней части боковой стенки), для демонтажа газового реле (в рассечке трубопровода, соединяющего расширитель с баком), для отключения радиаторов или съемного фильтра (между фланцами бака и радиаторов или фильтра);

- кран на боковой стенке бака для взятия пробы масла;

- фильтр для непрерывной очистки масла;

- болт заземления.

К контрольным и защитным устройствам относятся:

- ртутный термометр, устанавливаемый на крышке трансформаторов мощностью до 1000 кВА для контроля температуры масла в верхней части бака;

- газовое реле, расположенное в рассечке трубопровода, соединяющего расширитель с баком и предназначенное для защиты трансформатора от внутренних повреждений;

- предохранительная труба, размещенная на крышке бака и предназначенная для предотвращения разрыва бака трансформатора;

- пробивной предохранитель, также размещенный на крышке и предохраняющий линию НН от попадания в нее высокого напряжения.

Размещено на Allbest.ru