Однофазный трансформатор

Электрические машины
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Электрической машиной является электромагнитное устройство, предназначенное для взаимного преобразования механической и электрической энергий.
Различают следующие типы электрических машин:
– генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую;
– двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую;
– преобразователи электрической энергии одних параметров в электрическую энергию других параметров: трансформаторы, инверторы, конверторы.
Различают электрические машины переменного и постоянного тока в зависимости от тока, на котором они работают. Из электрических машин переменного тока наибольшее распространение получили трансформаторы, трехфазные асинхронные двигатели и трехфазные синхронные генераторы, двигатели и компенсаторы.
В бытовой технике широко используются однофазные двигатели переменного тока: холодильники, стиральные машины и др. и универсальные коллекторные двигатели – коллекторные двигатели синусоидального тока: пылесосы, электродрели, швейные машины и др.

Трансформаторы
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, преобразующее переменное (синусоидальное) напряжение (ток) одного значения в напряжение (ток) другого значения.
Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1874 году П.Н. Яблочков для питания электрической "свечи". В 1885 году венгерские ученые М.Дери, О.Блати и К.Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом.
Трехфазные трансформаторы появились в 1889 – 1891 годах благодаря работам русского ученого работавшего в Германии, и американского ученого сербского происхождения НиколаТесла.

Трансформаторы. Классификация
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
1. По назначению –
силовые, измерительные, сварочные и специальные;
2. По расположению обмоток –
стержневые, броневые, тороидальные;
3. По числу фаз –
однофазные, трехфазные, многофазные;
4. По напряжению –
низковольтные (U<1500 В) и высоковольтные (U>1500 В);
5. По мощности –
малой мощности, если полная номинальная мощность (SН<10 кВА), средней мощности (10< SН ≤100 кВА), большой мощности (100 кВА< SН <10 МВА) и сверхмощные (SН >10 МВА);
6. По частоте –
нормальной частоты (6
100 кГц);
7. По числу обмоток –
однообмоточные (автотрансформаторы), двухобмоточные, многообмоточные.

Трансформаторы. Обозначение. Маркировка
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Основные характеристики и маркировка
Схема соединения и подключения обмоток.
Количество витков в каждой обмотке.
Номинальная мощность трансформатора.
Номинальные напряжение и токи.
Рабочая частота питающего тока

Устройство однофазного трансформатора
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Под действием приложенного синусоидального напряжения в первичной обмотке появляется ток, порождающий магнитный поток в магнитопроводе
ЭДС индукции в обмотках связана со скоростью изменения магнитного потока, одинакового для обмоток.
Поэтому коэффициент трансформации равен отношению количества витков
Можно найти прямую связь между напряжением и потоком

Трансформаторы. Рабочий режим
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Эквивалентная схема вторичной обмотки
Внешняя характеристика трансформатора

Трансформаторы. Короткое замыкание
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Аварийное
Лабораторное
U1< мал.
При номинальном токе вторичной обмотки мощность приблизительно равна «потерям в меди»

Трансформаторы. Коэффициент полезного действия
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Максимальный КПД предусматривают при βм≈0,5...0,7

Трансформаторы. Задачи 1
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
. Определить КПД трансформатора при известных потерях в стали Рст=7 Вт и потерях в меди трансформатора на коротком замыкании Р1к=5 Вт.
Известны так же.
I1=0.6 A, U1= 220 В,
cosφ1= 0.88,
I2=1.6 A, I2н=2 А
Решение:

Трансформаторы. Задачи 2
Основные понятия
Электротехника и электроника Лекция 8
Определить коэффициент трансформации и КПД трансформатора, если известны:
I1=0.8 A, U1= 380 В, cosφ1= 0.80,
I2=1.6 A, U2=200 В, cosφ2= 0.69
Решение: