Трансформаторы. Назначение трансформаторов

1. Трансформаторы

Презентация по дисциплине Электротехника
.

2. Назначение трансформаторов

Трансформатором
называется статическое
устройство, имеющее две или большее число
индуктивно
связанных
обмоток
и
предназначенное
для
преобразования
посредством
электромагнитной
индукции одной или
нескольких
систем
переменного тока в
одну или несколько
других
систем
переменного
тока.

3. Назначение трансформаторов

Трансформатор
— простой, надёжный и
экономичный электрический аппарат. Он не
имеет движущихся частей и скользящих
контактных соединений, его КПД может
достигать 99%.

4. Назначение трансформаторов

Силовые
трансформаторы — для питания
электрических двигателей и осветительных
сетей;

5. Назначение трансформаторов

Специальные трансформаторы — для
питания сварочных аппаратов,
электропечей и других потребителей
особого назначения;

6. Назначение трансформаторов

Измерительные трансформаторы — для
подключения измерительных приборов;

7. Назначение трансформаторов

Радиотехнические
трансформаторы —
маломощные
трансформаторы
и
трансформаторы,
работающие
на
повышенной частоте.

8. Назначение трансформаторов

К
однообмоточным
трансформаторам
относятся автотрансформаторы, у которых
между первичной и вторичной обмотками
существует не только магнитная, но и
электрическая связь.
Двухобмоточные трансформаторы имеют одну
первичную и одну вторичную обмотки, которые
электрически изолированы друг от друга.
Многообмоточные
трансформаторы имеют
одну первичную обмотку и несколько
вторичных электрически не связанных обмоток.

9. Устройство трансформаторов

Трансформатор
представляет
собой
замкнутый магнитопровод, на котором
расположены две или несколько обмоток.

10. Устройство трансформаторов

Магнитопровод
изготавливают
из
магнитомягкого
материала
—
трансформаторной стали, имеющей низкую
петлю намагничивания, а для уменьшения
потерь на вихревые токи в материал
магнитопровода вводят примесь кремния,
повышающую его электрическое сопротивление

11. Устройство трансформаторов

Магнитопровод собирают из отдельных листов
электротехнической стали толщиной 0,35-0,50
мм, изолированных друг от друга теплостойким
лаком или специальной бумагой.

12. Устройство трансформаторов

Обмотки
трансформаторов изготавливают из
медного или алюминиевого провода и
располагают на одном или на разных стержнях
рядом или одну под другой.

13. Принцип действия однофазного трансформатора

Работа трансформатора основана на явлении
взаимной
индукции,
следствием
закона
индукции.
которое
является
электромагнитной

14. Принцип действия однофазного трансформатора

При
подключении первичной обмотки
трансформатора к сети переменного тока
напряжением U1 по обмотке начнёт проходить
ток I1, который создаст в сердечнике
переменный магнитный поток Ф.
Магнитный
поток, пронизывая
витки
вторичной
обмотки,
индуцирует в ней
ЭДС Е2, которую
можно
использовать для
питания нагрузки.

15. Принцип действия однофазного трансформатора

Поскольку первичная и вторичная обмотки
трансформатора пронизываются одним и тем
же магнитным потоком Ф, выражения
индуктируемых в обмотке ЭДС можно
записать в следующем виде:
Е1 = 4,44fw1Ф; Е2 = 4,44 fw2Ф,
где f — частота переменного тока; w1, w2 —
число витков в обмотках.
Поделив одно равенство на другое, получим
Е1 / Е2 = w1 / w2 = к.
Отношение чисел витков обмоток
трансформатора называется коэффициентом
трансформации к.

16. Принцип действия однофазного трансформатора

Режим холостого хода
Если
цепь
вторичной
обмотки
трансформатора разомкнута, то напряжение на
зажимах обмотки равно ее ЭДС: U2 = Е2, а
напряжение
источника
питания
почти
полностью уравновешивается ЭДС первичной
обмотки: U1 ≈ Е1.
к = Е1 / Е2 = U1 / U2.

17. Принцип действия однофазного трансформатора

Учитывая высокий КПД трансформатора,
можно полагать, что S1 ≈ S2 где S1 — мощность,
потребляемая из сети, S1 = U1 * I1; S2 —
мощность, отдаваемая в нагрузку;
S2 = U2 * I2 .
Таким образом, U1 * I1 = U2 * I2 ,
откуда = I2 / I1 = U1 / U2 = к.
Отношение токов первичной и вторичной
обмоток приближённо равно коэффициенту
трансформации k, поэтому ток I1, во столько
раз увеличивается (уменьшается), во сколько
раз уменьшается (увеличивается) U1.

18. Принцип действия однофазного трансформатора

Если необходимо повысить напряжение
источника
питания,
что
производится
промышленными
трансформаторами
для
передачи электроэнергии на большие расстояния,
то число витков вторичной обмотки делают
больше числа витков первичной обмотки (w2 > w1).
Такой трансформатор называется повышающим.
Если необходимо понизить напряжение
источника питания, что производится у места
потребления электроэнергии, то число витков
вторичной обмотки делают меньше числа витков
первичной
обмотки
(w2
<
w1).
Такой
трансформатор называется понижающим.

19. Принцип действия однофазного трансформатора

В процессе преобразования напряжения в
трансформаторе возникают потери электрической
энергии в обмотках и магнитопроводе, которые
преобразуются в теплоту. Чем больше ток
нагрузки и напряжение источника, тем сильнее
нагреваются
обмотки
и
магнитопровод
трансформатора. Чрезмерный перегрев обмоток
может вызвать старение и разрушение изоляции,
короткое межвитковое замыкание и выход из
строя трансформатора. Поэтому для обеспечения
продолжительной
работы
силового
трансформатора под нагрузкой часто применяют
различные радиаторы.

20. Принцип действия однофазного трансформатора

Заводом-изготовителем задаются паспортные
данные:
полная мощность Sном,
коэффициент трансформации к,
напряжения U1ном и U2ном,
напряжение короткого замыкания UКЗ,
токи I1ном и I2ном,
ток холостого хода Iх.х,
частота fном,
режим работы (продолжительный или
кратковременный),
потери в стали магнитопровода Рм.ном
и в обмотках Ро.ном

21. Источники:

ОМС-модули ЗАО «Инфостудия ЭКОН», сайт
ФЦИОР http://fcior.edu.ru/
2. Физика в школе. Электронные уроки и тесты.
ЗАО
«ПРОСВЕЩЕНИЕ-МЕДИА»,
ЗАО
«НОВЫЙ ДИСК»
3. Сиднеев Ю.Г. Электротехника с основами
электроники:
Учебное
пособие
для
профессиональных училищ и колледжей.
Ростов на Дону: Феникс, 2002.
1.