Трансформатор – основний пристрій для перетворення електричної енергії

1. Трансформатор – основний пристрій для перетворення електричної енергії

Мета:
- Ознайомити з призначення трансформатора в
електротехніці;
- зрозуміти будову трансформатора;
- зрозуміти принцип дії трансформатора;
- усвідомити основні режими роботи трансформатора;
- ознайомити з зовнішньою характеристикою, втратами
та ККД трансформатора

2. ПЛАН

1 Трансформатор – призначення, будова,
принцип дії.
2 Основні режими трансформатора.
3 Зовнішня характеристика, коефіцієнт
заповнення та ККД трансформатора.

3. Історична довідка

У 1831 році англійським фізиком Майклом Фарадеєм при
проведенні ним основоположних досліджень було
відкрите явище електромагнітної індукції, що лежить в
основі принципу роботи електричного трансформатора.
Вперше
трансформатори,
як
такі
були
продемонстровані в 1882 році, хоча ще в 1876 році
Яблочков П. М. запатентував аналогічний пристрій для
створених ним освітлювальних пристроїв — «свічок
Яблочкова». Це був трансформатор з розімкнутим
сердечником, у вигляді стрижня, на який намотувались
обмотки.
У 1885 р. угорські інженери фірми «Ganz factory»
Отто Блаті, Карой Зіперновскі і Мікша Дері винайшли
трансформатор із замкнутим магнітопроводом, що
зіграло важливу роль у подальшому розвитку
конструкцій трансформаторів

4.

- це пристрій для перетворення змінного
струму однієї напруги в змінний струм
іншої напруги тієї самої частоти.

5.

Будова трифазного
трансформатора
Трифазний масляний
трансформатор з трубчатим
баком:
1 - катки,
2 - спускний кран для масла,
3 – ізолюючій циліндр,
4 - обмотка високої напруги,
5 - обмотка низької напруги,
6 – магнітопровід (осердя),
7 - термометр,
8 - виводи низької напруги,
9 - виводі високої напруги,
10 - розширювач для масла,
11 - газове реле,
12 - показник рівня масла,
13 - радіатори.

6. Будова трансформатора

а) замкнуте
феромагнітне осердя;
б) первинна обмотка
(приєднується до
мережі);
в) вторинна обмотка
(приєднується до
споживачів).
U 1 W1
=
=k
U 2 W2

7.

Грунтується на явищі
електромагнітної індукції
Змінний струм, що
проходить у первинній
обмотці, створює в осерді
змінне магнітне поле.
Воно у свою чергу індукує
у вторинній обмотці е.р.с.
індукції, а в первинній –
е.р.с. самоіндукції.
Е.р.с. індукції
(самоіндукції) в одному
витку первинної і
вторинної обмоток
однакова.

8.

Холостий хід трансформатора – первинна
обмотка приєднана до мережі, а вторинна
обмотка розімкнута;
E2 = U 2
U 1 E1
E1 W1
=
E2 W2
U1 W1
=
U 2 W2
Режим роботи трансформатора з навантаженням первинна обмотка приєднана до мережі, а
вторинна обмотка приєднана до споживачів.
Згідно закону збереження енергії потужності, які
споживають первинна і вторинна обмотки
пориблизно рівні.
P1 P2
I 1U 1 I 2U 2
I1W1 = I 2U 2

9. Режими роботи трансформатора:

Коротке замикання в трансформаторі в умовах
експлуатації являється аварійним режимом. При
живленні великого числа споживачів електричної енергії
нерідкі випадки, коли порушується ізоляція
з'єднувальних проводів. Якщо в місцях пошкодження
ізоляції відбудеться з’єднання проводів, що живлять ці
споживачі, то виникне режим - короткого замикання
(к. з.) ділянки кола.

10.

Коефіцієнт трансформації
– це відношення напруг на
первинній і вторинній
обмотках (- це відношення
кількості витків у первинній і
вторинній обмотках).
U1
k=
U2
W1
k=
W2
Трансформатори
знижувальні, якщо k >1
Трансформатори
підвищувальні, якщо k<1

11. Зовнішня характеристика трансформатора

Рисунок1 - Зовнішня
характеристика
трансформатора
Залежність U2 від I2
називається зовнішньою
характеристикою. При
звичайному, активноіндуктивному,
навантаженні ця характеристика
має вигляд похилої
прямої, зображеной на рисунку,
де показана зміна напруги
ΔU при номінальному струмі I2н

12. Коефіцієнт завантаження трансформатора

де P2 – корисна потужність трансформатора;
Sн – номінальна повна потужність;
cosφ – коефіцієнт потужності навантаження.

13.

- це відношення
потужності, яку споживає
вторинна обмотка, до
потужності, яку споживає
первинна обмотка,
виражене у відсотках
U2I2
=
100%
U 1 I1
100%
Рисунок 2 - Графік залежності ККД трансформатора від коефіцієнта завантаження η = f(β)

14.

15. Передача електроенергії відбувається з меншими втратами при високій напрузі й малій силі струму. Тому, зазвичай лінії електропередач є ви

Передача електроенергії відбувається з меншими
втратами при високій напрузі й малій силі струму.
Тому, зазвичай лінії електропередач є
високовольтними.

16. Домашнє завдання

1. [2], ст.99-103
2. Втрати в трансформаторі
3. З'єднання обмоток в трифазному трансформаторі
4. Різновиди трансформаторів і автотрансформатор.
5. Трансформатор на англійській мові.
6. Задача
Трансформатор ввімкнено в мережу напругою 3000 В. Напруга на затискачах його
вторинної обмотки дорівнює 500 В. Визначити коефіцієнт трансформації цього
трансформатора і кількість витків вторинної обмотки, якщо первинна обмотка містить
1500 витків.