Занятие ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ

Тема урока: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ.
Цель урока:
Дать понятие о трансформаторах, их классификации.
Изучить основные термины.
Рассмотреть устройство и принцип работы трансформаторов.
Ход урока:
Объяснение новой темы:
Общие сведения.
Трансформатором называется статический электромагнитным устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но при неизменной частоте.
Трансформаторы служат для повышения или понижения напряжения.
Трансформатор имеет две изолированные обмотки (1 и 2), помещенные на стальном магнитопроводе (3).
Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии называется первичной (1).
Обмотка, от которой энергия подается к нагрузке, называется вторичной (2).
Если первичное напряжение меньше вторичного, то трансформатор называется повышающим, те. К = U1 / U2 < 1 – коэффициент трансформации
Если же первичное напряжение больше вторичного, то трансформатор называется понижающим, те. К = U1 / U2 > 1 – коэффициент трансформации
Коэффициентом трансформации (К) называется отношение ЭДС первичной обмотки к ЭДС вторичной обмотки. К = Е1 / Е2 = U1 / U2
Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий.
В техническом паспорте трансформатора указывают его номинальную мощность (Р), номинальное напряжение (U1 и U2) и (I1 и I2) при полной нагрузке.
Номинальной мощностью трансформатора называется полная мощность, отдаваемая его вторичной обмоткой при полной нагрузке.
Классификация трансформаторов
Классификацию трансформаторов можно произвести по нескольким признакам:
По назначению трансформаторы (силовые для передачи и распределения электроэнергии, специальные (сварочные, измерительные), автотрансформаторы, трансформаторы для преобразования числа фаз, формы кривой ЭДС, частоты и т.д);
По числу фаз (однофазные и трёхфазные трансформаторы);
По виду охлаждения (с воздушным, масляным, с естественным, с принудительным охлаждением и их комбинации);
По форме магнитопровода (стержневые, броневые, тороидальные);
По конструкции обмоток (с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками);
По числу обмоток (двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
Устройство трансформаторов
В зависимости от конфигурации магнитной системы, трансформаторы подразделяют: на стержневые (рис. 1а), броневые (рис.1б) и тороидальные (рис. 1в).
рис. 1
Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопроводы трансформаторов собираются из тонких пластин (толщиной 0,5 и 0,35 мм) трансформаторной стали, покрытых изоляцией (жаростойким лаком). Трансформаторная сталь может быть горячекатаной и холоднокатаной. В трансформаторах малой мощности магнитопровод собирают из штамповых пластин П , Ш и О - образной формы (рис. 2 а, б, в).
В трансформаторах больших мощностей магнитопроводы собираются из полос стали. Холоднокатаную сталь разрезают так, чтобы направление магнитных линий в собранном магнитопроводе совпадало с направлением прокатки стали (рис 2 г, д, е, ж).
Рис. 2
Обмотки. В современных трансформаторах первичную (1) (рис. 3) и вторичную (3,4,5) обмотки стремятся расположить для лучшей магнитной связи как можно ближе одну к другой. При этом на каждом стержне магнитопровода (2) размещают обе обмотки либо концентрически – одну поверх другой (рис. 3 а), либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующиеся по высоте стержня (рис. 3 б). В первом случае обмотки называют концентрическими, во втором – чередующимися. В силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, причём ближе к стержням располагают обмотку НН, требующей меньшей изоляции относительно остова трансформатора, а снаружи – обмотку ВН.
В трансформаторах малой мощности и микротрансформаторах используют однослойные и многослойные обмотки из круглого провода с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией, которые наматывают на гильзу или на каркас из электрокартона (рис. 3 а); между слоями проводов прокладывают изоляцию из кабельной бумаги или ткани.
рис. 3
В некоторых случаях применяют катушки более сложной формы - прямоугольные, овальные и др. При малых токах обмотки наматываются из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного сечения, а при больших прямоугольного поперечного сечения.
Принцип действия
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который возбудит в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки трансформатора, индуцирует в ней ЭДС. Под действием этой ЭДС по вторичной обмотке и через приемник энергии будет протекать ток.
Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, передается из первичной цепи во вторичную, но при другом напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную цепь.
Обобщение и закрепление материала
Какое устройство называют трансформатором?
Классификация трансформаторов?
Устройство трансформаторов?
Принцип работы трансформаторов.
Домашнее задание: § 56, 57 (ОИ 1)