Трансформаторы

Трансформаторы предназначены для преобразования уровня напряжения переменного тока при неизменной частоте. Простей­ший трансформатор состоит из двух обмоток, имеющих между со­бой связь посредством магнитного потока (рис. 75). Обе обмотки— первичная W1 и вторичная W2 располагаются на стальном сердеч­нике из магнито-мягкой стали. Вторичных обмоток может быть две и больше, рассчитанных на различные напряжения.

В зависимости от форм магнитопровода трансформаторы делят­ся на стержневые (см. рис. 75), броневые (рис. 76) и тороидальные (рис. 77). Ярмо служит для увеличения магнитной проводимости на пути основного потока. У броневого трансформатора сердечник имеет два симметричных ярма 2, сечение которых в два раза меньше стержня 1. Благодаря этому магнитный поток стержня делится на две равные части.

Сердечник тороидального транс — _0 форматора выполнен в виде кольца. Мапштопровод трансформаторов набирается из тонких штампован­ных стальных листов (толщиной 0,35—0,1 мм) с целью уменьшения вихревых токов

Принцип действия трансформа­торов основан на явлении электро­магнитной индукции. Рассмотрим его на примере простейшего двухобмоточиого трансформатора (рис. 76).

При подключении первичной обмотки W1 к источнику перемен­ного тока с напряжением VI по ней потечет ток И. Этот ток создает м. д. с. и переменный магнитный поток в сердечнике тран­сформатора. Переменный магнитный поток наводит в обмотках трансформатора э. д. с. el и е2, которые будут равны:

где Ф — мгновенное значение магнитного потока в веберах; W1 и W2 — число витков первичной и вторичной обмоток.

При замыкании вторичной обмотки на нагрузку ZH в ней поте­чет ток І2, который создает м. д. с. и магнитный поток в сердечни­ке. Следовательно, в режиме нагрузки магнитный поток Ф сердеч­ника является результатом действия суммарной м. д. с., создавае­мой первичной и вторичной обмотками.

Из закона сохранения энергии, пренебрегая потерями энергии в трансформаторе, следует, что мощности первичной и вторичной обмоток равны:

el ■ И — е2 • 12. (1.41)

Из уравнений (1.40) и (1.41) можно получить соотношения между э. д. с. и токами первичной и вторичной обмоток:

£/ _ _/2 _ WI _ , е2 ~ И ~ W2~

где к— коэффициент трансформации.

Обычно при определении коэффициента к берут отношение большего числа витков к меньшему, чтобы он был всегда больше единицы.

По назначению трансформаторы делятся на силовые, измери­тельные и специальные.

Силовые трансформаторы служат для питания электропрнбор — ных, осветительных, электротермических и других устройств. Чаще всего они являются понижающими трансформаторами. Например, в авиационном оборудовании силовые трансформаторы преобразу­ют напряжения 200 или 115 в частоты 400 гц в напряжения 36 или 28 в той же частоты. Мощность данных трансформаторов от 50 до 6000 ва, а к. п. д. 0,92—0,98.

К измерительным трансформаторам относятся трансформаторы тока и напряжения. Они применяются в установках переменного тока для включения контрольно-измерительных приборов и реле. Измерительные трансформаторы должны иметь постоянный коэф­фициент трансформации при всех режимах работы и постоянный сдвиг по фазе (180°) между векторами вторичного тока (напря­жения) и первичного тока (напряжения).

Специальные трансформаторы находят применение в системах автоматического регулирования. Например, в схемах угольных ре­гуляторов напряжения используются стабилизирующие трансфор­маторы. В высокочастотных цепях радиоустройств (/>10 000 гц) применяются специальные воздушные трансформаторы.

В зависимости от числа фаз трансформаторы могут быть одно­фазные (рассмотрены ранее) и трехфазные.

Авиационные трехфазные трансформаторы изготовляются трех — стержневымн, на которых расположены три первичные (по числу фаз) и три вторичные обмотки. Обмотки высокого и низкого на­пряжения обычно соединяются в звезду. При этом нулевые точки обмоток высокого напряжения изолируются или соединяются с корпусом самолета. На рис. 78 приведены схема соединения обмо­ток трехфазного трансформатора звездой (а) и векторные диа­граммы фазных и линейных напряжений (б).