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).