ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформаторы

Учащийся должен знать: основные соотношение между токами и напряжениями, числами витков и обмотке, режимы работы трансформатора.

Уметь: рассчитывать число витков в обмотках, определять К.П.Д.., выбирать трансформатор по мощности.

Перед изучением этой темы следует вернуться к вопросу о потере направления в проводах, кратко напомнить суть электромагнитной индукции и самоиндукции, правило Ленца (изучены в курсе физики).

Назначение трансформаторов. Работы русских электротехников П.Н. Яблочкова, М.О. Долкво-Добровольского по созданию трансформаторов.

Устройство и принцип работы однофазного трансформатора.

Холостой ход, коэффициент трансформации, рабочий режим, само-регулируемость, режим короткого замыкания, потери и К.П.Д.., нагрев, охлаждение, защита силовых трансформаторов.

Различные типы трансформаторов (понятие); трехфазные, измерительные, сварочные, многообмоточные автотрансформаторы.

Задачи и вопросы для самопроверки

1. Поясните роль трансформатора в энергетической системе при передаче и распределении электрической энергии.

2. Укажите назначение и устройство основных элементов трансформатора.

3. Поясните принцип действия трансформатора. Почему магнитопровод должен быть изготовлен из ферримагнитного материала и по возможности иметь максимальный зазор?

4. По первичной обмотке проходят постоянные по направлению кратковременные импульсы тока. Будет ли при этом наводиться Э.Д.С. во вторичной обмотке?

5. Какие магнитные потоки имеют место в трансформаторе при нагрузке? Какие Э.Д.С. в обмотках они находят. Приведите соответствующий рисунок.

6. Почему практически коэффициент трансформации можно определить отношением напряжений обмоток именно при холостом ходе трансформатора?

7. Выведите формулу для определения э.д.с., наводимых в обмотках трансформатора. Почему в формулу должна входить частота тока?

8. Определите число витков вторичной обмотки трансформатора, если при магнитном потоке в магнитопроводе Фм=0,001 Вб и частоте тока в сети f=50 Гц в обмотке находится Э.Д.С.E2=220 В. Как изменится масса трансформатора, если частоту тока увеличить вдвое, а Э.Д.С. обмоток оставить прежним? Ответ: 990.

9. Определите коэффициент трансформации однофазного трансформатора, если амплитуда магнитной индукции в нем Вт=0,8 Тл; сечение магнитопровода Q = 11,5 см2, число витков вторичной обмотки W2=18. Трансформатор включен в сеть с напряжением U1=220 D и частотой тока f= 50 Гц. Ответ 60.

10. Как объяснить постоянство основного магнитного потока при изменении нагрузки трансформатора?

11. Поясните принцип саморегулируемости трансформатора. Почему при изменении нагрузки вторичной обмотки автоматически изменяется первичный ток? Какова здесь роль Э.Д.С. Е?

12. Приведите определение номинальных параметров трансформатора: мощности; напряжений обмоток; токов.

13. Номинальное напряжение вторичной обмотки (т.е напряжение при холостом ходе) равно 400 В. Потери напряжение в трансформаторе при нагрузке составили 20 В. Чему равно напряжение на вторичной обмотке нагруженного трансформатора?

14. Трансформатор с номинальной мощностью Sном=10 кВ*А имеет номинальное вторичное напряжение Uном2= 400В. Найдите полезную мощность и коэффициент нагрузки. Если при коэффициенте мощности cos?2=0,86 вторичный ток I2=24 А. Потерями в трансформаторе пренебречь. Ответ: 7,84 кВт; 0,91.

15. Число витков первичной обмотки W1=100, вторичной W2=500. Определите напряжение холостого хода вторичной обмотки, если трансформатор включен в сеть с напряжением 220 В. Найти вторичный ток, если при подключении ко вторичной обмотке активной нагрузки первичный ток I1=10A. Потерями в трансформаторе пренебречь. Ответ: 1100 В; 2А.

16. Начертите, поясните векторные диаграммы трансформатора в режиме холостого хода и при нагрузке.

17. Какие неисправности могут вызвать понижение вторичного напряжения трансформатора?

18. Какие потери мощности имеют место в трансформаторе при нагрузке?

19. Напишите формулу для определения К.П.Д. трансформатора при любой нагрузке. Как изменится К.П.Д. при повреждении изоляции пластин, магнитопровода?

20. Определите К.П.Д. трехфазного трансформатора номинальной мощностью Sном=630кВ*А, работающего с номинальной нагрузкой при коэффициенте мощности потребителя cosУ2=0,85. Потери в стали Pст=1,56 кВт, потери в обмотках Ро.ном=12,2кВт. Ответ: 97.5%

21. Поясните принцип действия и область применения автотрансформатора.

22. Почему недопустимо размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при нагрузке? Почему у трансформатора напряжения или у обычного силового трансформатора такое размыкание безопасно?

23. Каковы особенности устройства сварочных трансформаторов?