Содержание  
< назад вперед >

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ ТРАНСФОРМАТОРЫ

§ 82. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 0 ТРАНСФОРМАТОРАХ

Трансформатор был изобретен П. Н. Яблочковым, впервые при­менившим его в 70-х годах прошлого века в установках промыш­ленного типа.

Ранее было указано, что трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, основанный на явлении взаимоиндук­ции и предназначенный для преобразования переменного тока од­ного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты. Простейший трансформатор имеет сталь­ной сердечник и две об­мотки, изолированные как от сердечника, так и друг от друга (рис. 189).

Обмотка трансформато­ра, которая подключается к источнику напряжения, называется первич­ной обмоткой, а та обмотка, к которой под­ключаются потребители (лампы накаливания, элек­тродвигатели, нагревательные приборы и т. д.) или линии передачи, ведущие к потребите­лям,  называется   вторичной   обмоткой.

Переменный ток, проходя по первичной обмотке, создает пере­менный магнитный поток Ф, который сцепляется с витками вторич­ной обмотки и наводит в них э. д. с. е₂.

Так как магнитный поток переменный, то индуктированная э. д. с. во вторичной обмотке трансформатора также переменная и частота ее равна частоте тока в первичной обмотке.

Переменный магнитный поток, проходящий по сердечнику транс­форматора, пересекает не только вторичную обмотку, но и первич­ную обмотку трансформатора. Поэтому в первичной обмотке также будет индуктироваться э. д. с. е₁.

По закону электромагнитной индукции,

где w₁ и w₂ — числа витков первичной и вторичной обмоток.

В  любой  момент  времени  отношение э. д. с.   индуктируемых в обмотках, равно отношению чисел витков этих обмоток:

Это отношение мгновенных значений э. д. с. справедливо также для амплитудных и действующих значений:

Отношение э. д. с. обмотки высшего напряжения к э. д. с. обмотки низшего напряжения называется коэффициентом транс­формации   и обозначается буквой k:

Далее (см. §83) будет показано, что при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора) можно принять, что э. д. с. обмоток равны напряжениям на их зажимах, т. е.

Из этой формулы видно, что во сколько раз число витков в пер­вичной обмотке больше (или меньше) числа витков вторичной об­мотки, во столько же раз напряжение первичной обмотки больше (или меньше) напряжения вторичной обмотки.

Вольтметры V₁ и V₂, включенные к зажимам первичной и вто­ричной обмоток (рис. 189), покажут нам напряжения U₁ и U₂ этих обмоток.

Номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряже­ний, указанные на заводском щитке трансформатора, относятся к режиму холостого хода.

Номинальные токи обмоток равны частным от деления номи­нальной мощности трансформатора на соответствующие номиналь­ные напряжения.

Пример 1. Имеется трансформатор, первичная обмотка которого включена в сеть 6600 в, а на зажимах вторичной обмотки напряжение равно 230 в. Опреде­лить коэффициент трансформации:

Коэффициент трансформации можно определить и опытным пу­тем. Для этого нужно включить вольтметры к зажимам первичной и вторичной обмоток трансформатора и разомкнуть цепь вторич­ной обмотки, обеспечив тем самым холостую работу трансформатора. После этого показание вольтметра первичной обмотки .следует разделить на показание вольтметра вторичной обмотки.

Вторичное напряжение трансформатора в общем случае не равно первичному напряжению. Если вторичное напряжение мень­ше первичного, то трансформатор называется понижающим, если больше — то повышающим.

Значительная разница между напряжениями первичной и вто­ричной обмоток трансформаторов затрудняет построение вектор­ных диаграмм и производство расчетов. Поэтому при изучении трансформаторов вторичная обмотка приводится к числу витков первичной обмотки. Приведение заключается в том, что число вит­ков w₂ вторичной обмотки предполагают равным числу витков w₁ первичной обмотки. При этом э. д. с., ток и сопротивление вторич­ной обмотки соответственно изменяются. Приведение величин вто­ричной обмотки к числу витков первичной не должно изменять мощ­ности и углов сдвига фаз в трансформаторе.

Приведенные величины вторичной обмотки обозначаются бук­вами со штрихом сверху, например Е¹₂, I¹₂, r¹₂ и т. д. Чтобы полу­чить Е¹₂, нужно изменить Е₂ пропорционально коэффициенту транс­формации Следовательно,

Приведенный вторичный ток I¹₂ определяется из условия, что после приведения полная мощность вторичной обмотки должна остаться неизменной:

откуда

Рассмотрев общие вопросы, касающиеся трансформатора, при­ступим к изучению режимов их работы.