Трансформатор электрический

Определение "Трансформатор электрический" в Большой Советской Энциклопедии

Электрический трансформатор (схема)

Трансформатор электрический, статическое (не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного напряжения по величине. В основе действия Трансформатор электрический лежит явление индукции электромагнитной. Трансформатор электрический состоит из одной первичной обмотки (ПО), одной или нескольких вторичных обмоток (ВО) и ферромагнитного сердечника (магнитопровода), обычно замкнутой формы (см. рис.). Все обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой (см. Индуктивность взаимная). Иногда вторичной обмоткой служит часть ПО (или наоборот); такие Трансформатор электрический называются автотрансформаторами. Концы ПО (вход трансформатора) подключают к источнику переменного напряжения, а концы ВО (его выход) — к потребителям. Переменный ток в ПО приводит к появлению в магнитопроводе переменного магнитного потока. В реальных Трансформатор электрический часть магнитного потока замыкается вне магнитопровода, образуя так называемые потоки рассеяния; однако в высококачественные Трансформатор электрический потоки рассеяния малы по сравнению с основным потоком (потоком в магнитопроводе).

Основной поток Ф₀ создаёт в ПО и ВО эдс e₁ и e₂: e₁= — w₁ dФ₀/dt и e₁= — w₁dФ₀/ dt, где w₁ и w₂ — числа витков в соответствующих обмотках. Отношение e₁/e₂ = w₁/w₂ = k называют коэффициентом трансформации. Напряжения, токи и эдс в обмотках (без учёта эдс, наводимых потоками рассеяния) связаны соотношениями:
u₁ + e₁ = ir₁
и
u₂ + i₂r₂ = e₂,

где r₁ и r₂, u₁ и u₂, i₁ и i₂ — активные сопротивления обмоток, напряжения и токи в них. Если напряжение u₁, приложенное к ПО, синусоидальное, то магнитный поток Ф₀ и эдс e₁ и e₂ будут также синусоидальными, поэтому при анализе работы Трансформатор электрический удобно рассматривать действующие значения эдс E₁ и E₂, напряжений U₁ и U₂ и токов I₁ и I₂. В случае режима холостого хода (ВО разомкнута), пренебрегая активным сопротивлением в ПО и учитывая, что I₂ = 0, имеем U₁ + E₁ = 0 и U₂ = E₂, то есть (без учёта знака)

Основной магнитный поток в режиме холостого хода создаётся относительно малым намагничивающим током (током холостого хода I₀) в ПО. Если Трансформатор электрический нагружен (ВО подключена к нагрузке и по ней протекает ток), магнитодвижущая сила ВО (произведение I₂w₂) компенсируется соответствующим увеличением магнитодвижущей силы ПО (I₁w₁—I₀w₁) и величина основного магнитного потока остаётся практически такой же, как и в режиме холостого хода (то есть сохраняется условие U₁ + E₁ = 0). Отсюда, пренебрегая током холостого хода, имеем: I₁w₁  I₂w₂.

Трансформатор электрический был впервые использован в 1876 П. Н. Яблочковым в цепях электрического освещения. В 1890 М. О. Доливо-Добровольский разработал трёхфазный Трансформатор электрический Дальнейшее развитие Трансформатор электрический заключалось в совершенствовании их конструкции, увеличении мощности и кпд, улучшении изоляции обмоток. В настоящее время (середина 70-х гг. 20 в.) существует множество типов Трансформатор электрический, получивших распространение в различных областях техники.

Основной вид Трансформатор электрический — силовые трансформаторы, среди которых наиболее представительную группу составляют двухобмоточные силовые Трансформатор электрический, устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие Трансформатор электрический повышают напряжение тока, вырабатываемого генераторами электростанций, с 10—15 кв до 220—750 кв, что позволяет передавать электроэнергию по воздушным ЛЭП на несколько тыс. км. В местах потребления электроэнергии при помощи силовых Трансформатор электрический высокое напряжение преобразуют в низкое (220 в, 380 в и др.). Многократное преобразование электроэнергии требует большого количества силовых Трансформатор электрический, поэтому их суммарная мощность в энергосистеме в несколько раз превышает мощность источников и потребителей энергии. Мощные силовые Трансформатор электрический имеют кпд 98—99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из меди, магнитопроводы — из листов холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5—0,35 мм, имеющей высокую магнитную проницаемость и малые потери на гистерезис и вихревые токи. Магнитопровод и обмотки силового Трансформатор электрический обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, которое используется для изоляции и охлаждения обмоток. Такие Трансформатор электрический (масляные) обычно устанавливают на открытом воздухе, что требует улучшенной изоляции выводов и герметичности бака. Трансформатор электрический без масляного охлаждения называются сухими. Для лучшего отвода тепла Трансформатор электрический снабжают трубчатым радиатором, омываемым воздухом (в ряде случаев — водой). В грозоупорных трансформаторах применяют обмотки, конструкция которых устраняет появление опасных напряжений на изоляции. Иногда два или более Трансформатор электрический включают последовательно (см. Каскадный трансформатор). В ряде случаев используют трансформаторы с регулированием под нагрузкой. Среди сухих силовых Трансформатор электрический обширный класс составляют трансформаторы малой мощности с большим числом вторичных обмоток (многообмоточные); их часто применяют в радиотехнических устройствах и системах автоматики.

Помимо силовых, существуют Трансформатор электрический различных типов, предназначенные для измерения больших напряжений и токов (см. Измерительный трансформатор, Трансформатор напряжения, Трансформатор тока), снижения уровня помех проводной связи (см. Отсасывающий трансформатор), преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (см. Пик-трансформатор), преобразования импульсов тока и напряжения (см. Импульсный трансформатор), выделения переменной составляющей тока, разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, их согласования и т.д. Радиочастотные Трансформатор электрический служат для преобразования напряжения ВЧ; их изготовляют с магнитопроводом из магнитодиэлектрика либо без магнитопровода; в радиопередатчиках мощность таких Трансформатор электрический достигает нескольких сотен квт.
 
Лит.: Петров Г. Н., Электрические машины, 3 изд., ч. 1, М., 1974; Вольдек А. И., Электрические машины, Л., 1974.
В. С. Хвостов.

I₁ и I₂ — токи в первичной и вторичной обмотках; U₁ — напряжение на первичной обмотке; Rн — сопротивление нагрузки." href="/a_pictures/19/23/200113023.jpg">I₁ и I₂ — токи в первичной и вторичной обмотках; U₁ — напряжение на первичной обмотке; Rн — сопротивление нагрузки."http://iodine.atomistry.com/">I₁ и I₂ — токи в первичной и вторичной обмотках; U₁ — напряжение на первичной обмотке; Rн — сопротивление нагрузки." src="a_pictures/19/23/th_200113023.jpg">
Схема простейшего электрического трансформатора: 1 и 2 — первичная и вторичная обмотки соответственно с числом витков w1 и w2; 3 — сердечник; Ф0 — основной магнитный поток; Ф1 и Ф2 — потоки рассеяния; I₁ и I₂ — токи в первичной и вторичной обмотках; U₁ — напряжение на первичной обмотке; Rн — сопротивление нагрузки.