Трансформаторы

ГЛАВА   VII ТРАНСФОРМАТОРЫ

§ 80. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.

Трансформаторы получили очень широкое практическое приме­нение для передачи электрической энергии на большие расстояния для распределения энергии между ее приемниками и в различных выпрямительных, сигнализационных, усилительных и других устрой­ствах.

При передаче электрической энергии от электростанций к ее потребителям большое значение имеет величина тока, протекающего по проводам. В зависимости от силы тока выбирается сечение прово­дов линии передачи энергии и, следовательно, определяется сто­имость проводов, а также и потери энергии в них.

Если при одной и той же передаваемой мощности увеличить на­пряжение, то ток в той же мере уменьшится, а это позволит приме­нять провода с меньшим поперечным сечением для устройства линии передачи электрической энергии и уменьшит расход цветных металлов, а также уменьшит потери мощности в линии.

Поперечные сечения проводов и потери мощности в них опреде­ляются следующими выражениями:

так как

где q — поперечное сечение провода, мм2,

      I — сила тока, а,

     δ — плотность тока, а/мм2,

     U — напряжение в линии электропередачи, в,

     Р— передаваемая мощность, вт,

     Рл — потери мощности в линии электропередачи, вт,

     r— сопротивление провода, ом,

     l — длина линии, м,

     ρ—удельное сопротивление материала провода,

Таким образом, при неизменной передаваемой мощности попе­речное сечение провода и потери мощности в линии обратно про­порциональны напряжению.

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях син­хронными генераторами при напряжении 11—18 кв (в некоторых случаях при 30—35 кв). Хотя это напряжение очень велико для не­посредственного его использования потребителями, однако оно не­достаточно для экономичной передачи электроэнергии на большие расстояния. Для увеличения напряжения применяют повышающие трансформаторы.

Приемники электрической энергии (лампы накаливания, элек­тродвигатели и т. д.) из соображений безопасности для лиц, поль­зующихся этими приемниками, рассчитываются на более низкое напряжение (ПО—380 в). Кроме того, высокое напряжение требует усиленной изоляции токоведущих частей, что делает конструкцию аппаратов и приборов очень сложной. Поэтому высокое напряже­ние, при котором передается энергия, не может непосредственно использоваться для питания приемников, вследствие чего к потре­бителям энергия подводится через понижающие  трансформаторы.

Таким образом, электрическая энергия при передаче от места ее производства к месту потребления трансформируется несколько раз (3—4 раза). Кроме того, понижающие трансформаторы в распре­делительных сетях включаются неодновременно и не всегда на пол­ную мощность, вследствие чего мощности установленных трансфор­маторов зачительно больше (в 7—8 раз) мощностей генераторов, вырабатывающих электроэнергию на электростанциях.

На рис.. 98 изображена принципиальная схема трансформатора; для ясности обмотки его помещены на разных стержнях стального сердечника. В действительности каждая обмотка располагается на

обоих стержнях так, что половины двух обмоток находятся на левом, а вторые половины — на правом стержнях сердечника. При таком размещении обмоток достигается лучшая магнитная связь между ними, вследствие чего уменьшаются потоки рассеяния, которые не участвуют в процессе трансформирования энергии.

Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к при­емнику,— вторичной.

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы.

Если первичное напряжение меньше вторичного, то трансформатор называется повышающим, если же первичное напряжение больше вторичного, то понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий.