1. Устройство и принцип работы трансформатора?
Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока, т.е. для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Трансформатор состоит в простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.
Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.
Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.
Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.
2. Коэффициент трансформации и определяющие его параметры?
Однофазный трансформатор в режиме «холостой ход»
На рисунке обозначено:
· 
— активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки;
· 
и 
— приведенные к числу витков первичной обмотки активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки;
· R0 — активное сопротивление намагничивающей ветви, обусловленное потерями мощности в стальном магнитопроводе;
· Х0 — индуктивное сопротивление намагничивающей ветви, обусловленное основным магнитным потоком;
· 
— приведенное к числу витков первичной обмотки сопротивление нагрузки;
· 
— приведенные к числу витков первичной обмотки вторичное напряжение и вторичный ток.
При опыте ХХ к первичной обмотке трансформатора подводится номинальное напряжение (рис. 18.3)
где 
— полное сопротивление первичной обмотки.
При этом вторичная обмотка разомкнута (I2 = 0) и напряжение на её зажимах
Измерив напряжение U20, ток I0 и активную мощность Рх и пренебрегая падением напряжения на первичной обмотке 
(ввиду его небольшого значения по сравнению с ЭДС 
), т. е. пользуясь упрощённой схемой замещения трансформатора при ХХ (рис. 18.3, а и б), определяют:
;
— параметры намагничивающей ветви схемы замещения трансформатора
— потери мощности при ХХ, называемые потерями в стали Р0, которые затрачиваются в основном на нагрев магнитопровода от действия вихревых токов и циклического перемагничивания стали, т. е. 
Однофазный трансформатор в режиме «короткое замыкание».
При опыте К3 (рис. 18.4) в отличие от опасного аварийного короткого замыкания трансформатора, возникающего случайно при работе при напряжении 
, к первичной обмотке подводят такое пониженное напряжение 
(меньшее напряжения 
в 8…20 раз в зависимости от типа и мощности трансформатора), при котором в его обмотках устанавливаются токи, равные соответствующим номинальным значениям:
,
где Sн — номинальная мощность трансформатора (в В×А или в кВ×А).
Ввиду малости магнитного потока Ф (пропорционального пониженному напряжению 
) при опыте К3 и соответственно потерь в стали (а они пропорциональны магнитному потоку в квадрате, т. е. Ф 2 ) активная мощность, потребляемая трансформатором из сети, идёт в основном на нагрев обмоток, т. е. равна электрическим потерям (называемыми потерями в меди Рм) в проводах обмоток:
Измерив напряжение Uк, ток I1н и активную мощность Рк, определяют:
— параметры схемы замещения при КЗ трансформатора (пользуясь упрощенной схемой замещения, рис. 18.4, а):
где 
и 
— соответственно полное, активное и реактивное сопротивления К3 трансформатора;
— напряжение К3 (рис. 18.4, б), выраженное в процентах,
— потери мощности при КЗ трансформатора (потери в меди)
.
Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение
Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.
Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.
Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.
Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.
Назначение трансформаторов
Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов и при передаче электроэнергии на большие расстояния.
Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.
Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.
Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:
- импульсные трансформаторы;
- силовые трансформаторы;
- трансформаторы тока.
Принцип работы трансформатора
Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.
Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.
Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.
Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.
Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.
Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.
Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.
Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.
Идеальный трансформатор
Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.
Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Потери энергии в трансформаторе
Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.
В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.
Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд — ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!