Принцип работы однофазного трансформатора

Назначение трансформатора.

Назначение трансформатора.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы позволяют значительно повысить напряжение, вырабатываемое источниками переменного тока, установленными на электрических станциях, и осуществить передачу электроэнергии на дальние расстояния при высоких напряжениях (110, 220, 500, 750 и 1150 кВ). Благодаря этому сильно уменьшаются потери энергии в проводах и обеспечивается возможность значительного уменьшения площади сечения проводов линий электропередачи.

В местах потребления электроэнергии высокое напряжение, подаваемое от высоковольтных линий электропередачи, снова понижается трансформаторами до сравнительно небольших значений (127, 220, 380 и 660 В), при которых работают электрические потребители, установленные на фабриках, заводах, в депо и жилых домах. На э. п. с. переменного тока трансформаторы применяют для уменьшения напряжения, подаваемого из контактной сети к тяговым двигателям и вспомогательным цепям.

Кроме трансформаторов, применяемых в системах передачи и распределения электроэнергии, промышленностью выпускаются трансформаторы: тяговые (для э. п. с), для выпрямительных установок, лабораторные с регулированием напряжения, для питания радиоаппаратуры и др. Все эти трансформаторы называют силовыми.

Трансформаторы используют также для включения электроизмерительных приборов в цепи высокого напряжения (их называют измерительными), для электросварки и других целей. Трансформаторы бывают однофазные и трехфазные, двух- и многообмоточные.

Принцип действия трансформатора.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из стального магнитопровода 2 (рис. 212) и двух расположенных на нем обмоток 1 и 3.

Рис. 212. Схема включения однофазного трансформатора

Обмотки выполнены из изолированного провода и электрически не связаны. К одной из обмоток подается электрическая энергия от источника переменного тока. Эту обмотку называют первичной. К другой обмотке, называемой вторичной, подключают потребители (непосредственно или через выпрямитель).

При подключении трансформатора к источнику переменного тока (электрической сети) в витках его первичной обмотки протекает переменный ток i₁, образуя переменный магнитный поток Ф. Этот поток проходит по магнитопроводу трансформатора и, пронизывая витки первичной и вторичной обмоток, индуцирует в них переменные э. д. с. е₁ и е₂. Если к вторичной обмотке присоединен какой-либо приемник, то под действием э. д. с. е₂ по ее цепи проходит ток i₂.

Э. д. с, индуцированная в каждом витке первичной и вторичной обмоток трансформатора, согласно закону электромагнитной индукции зависит от магнитного потока, пронизывающего виток, и скорости его изменения. Магнитный поток каждого трансформатора является определенной величиной, зависящей от напряжения и частоты изменения переменного тока в источнике, к которому подключен трансформатор. Постоянна также и скорость изменения магнитного потока, она определяется частотой изменения переменного тока.

Следовательно, в каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируется одинаковая э. д.с. В результате этого отношение действующих значений э. д. с. Е₁ и E₂, индуцированных в первичной и вторичной обмотках трансформатора, будет равно отношению чисел витков N₁ и N₂ этих обмоток, т. е.

Отношение э. д. с. Е_вн обмотки высшего напряжения к э. д. с. E_нн обмотки низшего напряжения (или отношение чисел их витков) называется коэффициентом трансформации,

Коэффициент трансформации всегда больше единицы. Если пренебречь падениями напряжения в первичной и вторичной обмотках трансформатора (в трансформаторах средней и большой мощности они не превышают обычно 2—5 % номинальных значений напряжений U₁ и U₂), то можно считать, что отношение напряжения U₁ первичной обмотки к напряжению U₂ вторичной обмотки приблизительно равно отношению чисел их витков, т. е.

Таким образом, подбирая требуемое соотношение между числами витков первичной и вторичной обмоток, можно увеличивать или уменьшать напряжение на приемнике, подключенном к вторичной обмотке. Если необходимо на вторичной обмотке получить напряжение большее, чем подается на первичную, то применяют повышающие трансформаторы, у которых число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В понижающих трансформаторах, наоборот, число витков вторичной обмотки меньше, чем в первичной.

Трансформатор не может осуществить преобразование напряжения постоянного тока. При подключении его первичной обмотки к сети постоянного тока в трансформаторе создается постоянный по величине и направлению магнитный поток, который не может индуцировать э. д. с. в первичной и вторичной обмотках. Поэтому не будет происходить передачи электрической энергии из первичной обмотки во вторичную.

При подключении первичной обмотки трансформатора к сети переменного тока через эту обмотку проходит некоторый ток, называемый током холостого хода. При включении нагрузки по вторичной обмотке трансформатора начинает проходить ток, при этом увеличивается и ток, проходящий по первичной обмотке.

Чем больше нагрузка трансформатора, т. е. электрическая мощность и ток i₂, отдаваемые его вторичной обмоткой подключенным к ней приемникам, тем больше электрическая мощность и ток i₁, поступающие из сети в первичную обмотку.

Ввиду того что потери мощности в трансформаторе обычно малы, можно приближенно принять, что мощности в первичной и вторичной обмотках одинаковы. В этом случае можно считать, что токи в обмотках трансформатора приблизительно обратно пропорциональны напряжениям: I₁/I₂ ≠ U₂/U₁ или что токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны числам витков первичной и вторичной обмоток: I₁/I₂ ≠ N₂/N₁.

Это означает, что в повышающем трансформаторе ток во вторичной обмотке меньше, чем в первичной (во столько раз, во сколько напряжение U₂ больше напряжения U₁), а в понижающем ток во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

Поэтому в трансформаторах обмотки высшего напряжения выполняются из более тонких проводов, чем обмотки низшего напряжения.

Работа этого прибора заключается в следовании законам электромагнетизма. Во время подключения первой обмотки к питанию по ней начинает идти переменный ток, создающий в ферромагнитном сердечнике магнитные токи переменного знака. Когда этот поток замыкается в сердечнике, то он сцепляет первичную и вторичную катушки и производит в них электродвижущую силу, которая пропорциональна количеству витков катушки.

Как работает однофазный трансформатор

Работа этого прибора заключается в следовании законам электромагнетизма. Во время подключения первой обмотки к питанию по ней начинает идти переменный ток, создающий в ферромагнитном сердечнике магнитные токи переменного знака. Когда этот поток замыкается в сердечнике, то он сцепляет первичную и вторичную катушки и производит в них электродвижущую силу, которая пропорциональна количеству витков катушки.

Важно! Когда по первичной катушке проходит ток, он создает с ее помощью магнитное поле, пронизывающее не только эту обмотку, но и вторичную.

Из приведенных выше формул можно сделать вывод о том, что ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2.

Устройство и принцип работы

Схема однофазного двухобмоточного трансформатора представлена ниже.

На схеме изображены основные части: ферромагнитный сердечник, две обмотки на сердечнике. Первая обмотка и все величины которые к ней относятся (i1-ток, u1-напряжение, n1-число витков,Ф1 – магнитный поток) называют первичными, вторую обмотку и соответствующие величины — вторичными.

Из приведенных выше формул можно сделать вывод о том, что ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2.

Как только вторичная обмотка подключается к нагрузке, в цепи возникает ток i2, то есть совершается передача энергии от трансформатора, который получает ее из сети, к нагрузке. Передача энергии в самом трансформаторе происходит благодаря магнитному потоку Ф.

Обычно мощность на выходе и мощность на входе приблизительно равны, так как трансформаторы являются электрическими машинами с довольно высоким КПД, но если требуется произвести более точный расчет, то КПД находиться как отношение активной мощности на выходе к активной мощности на входе η = P2/P1.

Магнитопровод трансформатора представляет собой закрытый сердечник собранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 или 0,35мм. Перед сборкой листы с обеих сторон изолируют лаком.

По типу конструкции различают стержневой (Г-образный) и броневой (Ш-образный) магнитопроводы. Рассмотрим их структуру.

Стержневой трансформатор состоит из двух стержней, на которых находятся обмотки и ярма, которое соединяет стержни, собственно, поэтому он и получил свое название. Трансформаторы этого типа применяются значительно чаще, чем броневые трансформаторы.

Броневой трансформатор представляет собой ярмо внутри которого заключается стержень с обмоткой. Ярмо как бы защищает стержень, поэтому трансформатор называется броневым.

Магнитопровод трансформаторов малой мощности изготавливают из листовой или ленточной электротехнической стали толщиной 0,1 — 0,35 мм.
В зависимости от конфигурации магнитопровода различают трансформаторы стержневого, броневого и кольцевого типов.

Основные части трансформаторов — обмотки, осуществляющие электромагнитное преобразование энергии, и магнитопровод (магнитная система), выполненный из ферромагнитного материала и предназначенный для локализации магнитного потока и усиления электромагнитной связи обмоток.

Магнитопровод трансформаторов малой мощности изготавливают из листовой или ленточной электротехнической стали толщиной 0,1 — 0,35 мм.
В зависимости от конфигурации магнитопровода различают трансформаторы стержневого, броневого и кольцевого типов.

U12.
Выделение части потребляемой трансформатором мощности в виде электрических и магнитных потерь приводит к нагреву трансформатора.

U 1 m = E 1 m ; U 2 m — Е 2т .

Главная > Контрольная работа >Физика

Устройство и принцип действия трансформатора

По назначению трансформаторы можно разделить на следующие типы:

силовые одно — и трехфазные трансформаторы номинальной мощностью от нескольких единиц до 1 млн кВ-А и напряжением до 1250 кВ используются в сетях для распределения электроэнергии. К силовым относятся и трансформаторы малой мощности от 10 до 300 В-А, применяемые в устройствах радиотехники, промышленной электроники и автоматики. По способу охлаждения силовые трансформаторы подразделяются на масляные и воздушные;

автотрансформаторы — используются для изменения (регулирования) напряжения, имеют, как правило, плавную регулировку выходного напряжения;

измерительные трансформаторы — применяются в качестве элементов измерительных устройств;

трансформаторы специального назначения — применяются в конкретных электротехнических устройствах для различных целей. Примерами могут служить сварочные трансформаторы для различных видов сварки, импульсные трансформаторы для преобразования высокочастотных импульсных периодически повторяющихся сигналов в радиолокационной технике и телевидении.

Конструктивное исполнение и электромагнитные процессы, происходящие в трансформаторах различных типов, имеют много общего. Поэтому для изучения их работы рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор.

Однофазные трансформаторы по форме магнитопровода подразделяются на стержневые и броневые (рис.1). У маломощных трансформаторов сечение стержней выполняется прямоугольным, у мощных — близким к круглому.

Рис.1. Расположение обмоток однофазных трансформаторов со стрежневым (а) и броневым (б) магнитопроводами.

Обмотка трансформатора, соединенная с источником электроэнергии, называется первичной (рис.2). Соответственно первичными именуются все величины, относящиеся к этой обмотке: число витков w 1 напряжение u 1 , сила тока i 1 и т.д. Обмотка, соединенная с нагрузкой, называется вторичной, относящиеся к ней величины также называются вторичными ( w 2 , и 2 , i 2 ). У некоторых трансформаторов может быть несколько вторичных обмоток, питающих разные цепи.

Рис.2. Электромагнитная схема (а) и условные обозначения (б) однофазного двухобмоточного трансформатора.

U 1 m = E 1 m ; U 2 m — Е 2т .

и 1 = U 1 m sin ωt , то Ф ( t ) = Ф m sin ωt – π , где Ф m =

Таким образом, при синусоидальном входном напряжении магнитный поток и 1 в сердечнике Ф ( t ) также синусоидален и отстает от напряжения на угол π /2. Поток Ф ( t ) индуцирует в обмотках синусоидальные ЭДС, мгновенные значения которых

е 1 = E 1 m sin ( ωt — π ), е г = Е 2т sin ( ωt — π ), где Е 1т = w 1 ω Ф m ; Е 2т = w 2 ω Ф m .

Из этих выражений видно, что е 1 и е 2 отстают от Ф на угол π /2, а от и 1 — на угол π . Действующие значения синусоидальных ЭДС обмоток

2. Механическая характеристика асинхронного двигателя

При увеличении сопротивления ротора (в двигателе с фазным ротором сопротивление ротора можно регулировать, подключая к нему реостат) зависимость становится более крутой (менее жесткой) (рис.2). Из характеристик видно, что при увеличении сопротивления ротора R 2 , частота вращения ротора уменьшается ( n ” 2 n ’ 2 n 2 ), а пусковой момент увеличивается (М” 2 пуск >М’ 2пуск >М 2пуск) .

Рис.1. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Рис.2. Влияние сопротивления ротора на механическую характеристику

Список литературы

1. Бутырин П.А. Электротехника: учебник. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 272 с.

в первичной обмотке — ЭДС самоиндукции: e₁=-ω₁(dФ/dt), (1.1)

• Астрономия
• Биология
• Биотехнологии
• География
• Государство
• История
• Лингвистика
• Литература
• Менеджмент
• Механика
• Образование
• Охрана труда
• Педагогика
• Политика
• Право
• Психология
• Социология
• Физика
• Химия
• Экология
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика
• Юриспруденция
• Этика и деловое общение

Электротехника Назначение, устройство и принцип работы однофазного трансформатора

Трансформатораминазываются статические электромагнитные аппараты, предназначенные для преобразования энергии переменного тока одного напряжения в энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте.

Трансформаторы применяются в системах электропередачи, в автоматике, измерительной технике.

Простейший силовой трансформатор состоит из (рис.1.2, а):

— замкнутого магнитопровода, выполненного из ферромагнитного материала (обычно листовая электротехническая сталь),

— и двух обмоток ω₁, ω₂, расположенных на стержнях магнитопровода.

Рис.1. Конструкция (а) и условное обозначение трансформатора (б)

Одна из обмоток, называемая первичной ω₁, присоединяется к источнику переменного тока с напряжением U₁.

К другой обмотке — вторичной ω₂, подключается нагрузка Z_H.

Особенность построения трансформатора

— первичная и вторичная обмотки трансформатора не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем;

-магнитопровод, на котором расположены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между обмотками.

Принцип действие трансформатора (основан на явлении электромагнитной индукции): При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока по ней протекает переменный ток i₁, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, данный поток сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них электродвижущие силы (ЭДС):

в первичной обмотке — ЭДС самоиндукции: e₁=-ω₁(dФ/dt), (1.1)

во вторичной обмотке — ЭДС взаимоиндукции:e₂=-ω₂(dФ/dt), (1.2)

где ω₁ и ω₂ – числа витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

При подключении нагрузки Z_H к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС e₂ в цепи этой обмотки создается ток i₂, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение U₂.

Логическая цепочка:

u₁ → i₁→Ф₁→е₁, е₂; е₂→ u₂→ i₂→Ф₂

Особенности конструкции:

1) Магнитопровод представляет пакет, набранный из листов, электротехнической стали (толщиной 0,5 и менее), изолированных друг от друга теплостойким лаком. Назначение магнитпровода – усиление магнитной связи (магнитного поля) между обмотками.

Часть магнитопровода, вокруг которой расположены обмотки, принято называть сердечником (или стержнем), а часть, соединяющая сердечники – ярмом.

Классификация трансформаторов:

1. По назначению

— силовые (предназначены для питания различных устройств);

— измерительные (предназначены для подключения к измерительным приборам — трансформаторы тока и напряжения),

— специальные (автотрансформаторы, импульсные, согласующие и т.д.).

3. По частоте переменного тока

— на низкочастотные (до 10 000 Гц);

— высокочастотные (свыше 10 000 Гц).

4. По соотношению первичного и вторичного напряжения

Назначение, устройство и принцип работы трансформаторов 10/0.4 кB. Опыт холостого хода, схема трансформатора на холостом ходу. Опыт короткого замыкания трансформатора. Схема соединения обмоток трехфазного трансформатора. Группы соединений обмоток.

Подобные документы

Принцип действия и устройство однофазного трансформатора. Работа трансформатора вхолостую и под нагрузкой. Значение отношения токов первичной и вторичной обмоток трансформатора. Магнитный поток как передатчик мощности от источника энергии к обмотке.

реферат, добавлен 09.06.2015

Устройство однофазного трансформатора. Определение коэффициента трансформации. Рабочие характеристики и функции вторичного тока. Основные параметры схемы замещения. Схема проведения опыта холостого хода и снятие рабочих характеристик трансформатора.

лабораторная работа, добавлен 12.05.2013

Исследование классификации и области применения однофазного трансформатора. Экспериментальное определение параметров схемы замещения по опытам холостого хода и короткого замыкания. Потери мощности и коэффициент полезного действия трансформатора.

лекция, добавлен 06.01.2020

Обзор особенностей работы трансформатора под нагрузкой. Внешняя характеристика трансформатора. Потери мощности электрической энергии в трансформаторе. Изучение второго закона электромеханики. Регулировка сварочного тока. Индуктивное сопротивление обмоток.

презентация, добавлен 21.10.2013

Назначение, устройство и принцип работы трансформаторов 10/0.4 кB. Опыт холостого хода, схема трансформатора на холостом ходу. Опыт короткого замыкания трансформатора. Схема соединения обмоток трехфазного трансформатора. Группы соединений обмоток.

реферат, добавлен 19.09.2017

Изучение устройства и принципа работы трансформатора, анализ его внешних характеристик при различных нагрузках (активной, активно-индуктивной, ёмкостной). Определение коэффициента трансформации, напряжения короткого замыкания, параметров схемы замещения.

лабораторная работа, добавлен 19.11.2014

Параметры Т-образной схемы замещения трансформатора. Построение векторной диаграммы трансформатора при активной номинальной нагрузке. Сечение проводников обмоток. Мощность потерь короткого замыкания. Реактивное сопротивление холостого хода трансформатора.

лабораторная работа, добавлен 07.06.2012

Электромагнитная схема однофазного трансформатора. Основные узлы масляного трансформатора. Создание переменного магнитного потока по магнитопроводу и результирующего потока при нагрузке при холостом ходе. Охладительное устройство трансформатора.

доклад, добавлен 14.04.2013

Определение трансформатора. Анализ трансформаторов силовых и специального назначения. Обмотка и условная схема работы трансформаторов. Принцип действия однофазного двухобмоточного трансформатора. Определение параметров однофазных трансформаторов.

презентация, добавлен 18.03.2016

Потребность трансформирования электрической энергии — повышения и понижения переменного напряжения в сети. Классификация и типы трансформаторов, принцип их работы. Анализ работы однофазного двухобмоточного трансформатора. Электромагнитная схема прибора.

статья, добавлен 18.03.2015

• 1
• 2
• 3
• 4
• »

Статус
Завершенный вариант (готовый, окончательный)

В модуле описывается устройство, принцип действия, рабочие процессы и режимы работы однофазного двухобмоточного трансформатора. Для работы с модулем необходимы знания об электромагнетизме и магнитной индукции. Модуль включает два интерактивных задания. Приблизительное время работы с модулем – 40 минут

Дисциплины
Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) / Электрические машины / Трансформаторы / Устройство, принцип действия и рабочие процессы однофазного трансформатора / Работа однофазного трансформатора

Уровень образования
Профессионально-техническая подготовка, повышение квалификации

Статус
Завершенный вариант (готовый, окончательный)

Тип ИР сферы образования
информационный модуль

Трансформатор для розжига топлива легкой фракции ОСЗ-730 имеют степень защиты IP00, мощность 0,25 кВА.

Однофазный трансформатор напряжения может применяться для питания цепей местного освещения, автоматики, сигнализации, управления. Однофазные трансформаторы могут использоваться:

Характеристики и параметры однофазных трансформаторов включают номинальную мощность, напряжения первичной и вторичной обмоток, КПД, массу. Несколько примеров таких трансформаторов.

Трансформаторы серии ОСМ1 для цепей автоматики, освещения, сигнализации производятся мощностью от 0,063 кВА до 4,0 кВА с КПД 83-97% массой от 1,6 до 29 кг.

Трансформатор для розжига топлива легкой фракции ОСЗ-730 имеют степень защиты IP00, мощность 0,25 кВА.

Силовой однофазный трансформатор может быть выполнен с мощностью от 0,63 кВА до 10 кВА, рассчитан на температуру окружающей среды от -45°С до +45°С массой от 40 до 120 кг. Работа таких трансформаторов рассчитана не менее чем на 25000 ч. Такие трансформаторы применяются в магистральных трубопроводах для катодной защиты, в сетях энергосистем для понижения напряжения, на железных дорогах в системах автоблокировки. Устройства могут устанавливаться внутри и вне помещений в умеренном климате.

Трансформатор понижающий однофазный используется в промышленных электрических установках для питания электроаппаратуры. Например, ОСВМ (многоцелевой однофазный в защитном кожухе)

(1.6)

Приведенный однофазный трансформатор.

Пересчет параметров вторичной обмотки

Определение индуктивного сопротивления рассеяния.

На рис.1.2 приведен чертеж картины магнитных полей обмотки трансформатора.

ТокIв обмотке трансформатора создает магнитное полеФ, направление которого определяется правилом буравчика. Поле представляет собой замкнутые линии, которые окружают проводник витка с током и которые вложены друг в друга.

Поля Ф_р, как созданные токомIв катушке, прямо пропорциональны току:

В то же время поля Ф_рявляются переменными, так как токIв катушке переменный. Переменное магнитное полеФ_риндуктирует в катушке э.д.с. рассеянияЕ_р, которая прямо пропорциональна ему:

Из пропорций (1.8) и (1.9) следует, что между э.д.с. Е_ри токомФ_р

Iтакже существует прямая пропорция:

Известно, что законом Ома устанавливается пропорция между напряжением цепи и током в ней и коэффициентом пропорциональности является сопротивление. Применим формально к выражению (1.10) закон Ома:

(1.11)

где х_рназывают индуктивным сопротивлением рассеяния.

Теперь используем следующие факты относительно переменных Е_р,Ф_р и I.

Ток Iи магнитный потокФ_рсинфазны, а э.д.с.Е_ротстает по фазе от потокаФ_рна угол90 ○ .Следовательно, э.д.с.Е_ротстает от токаIна угол90 ○ .В комплексных переменных отстающему на угол90 ○ сигналу соответствует символ —j.С учетом указанного фазового сдвига междуЕ_риIвыражение (1.11) может быть заменено на векторное:

(1.12)

Приведенный однофазный трансформатор.

Процедура приведения трансформатора заключается его в замене электрической схемы, содержащей две индуктивно связанные катушки, на схему с непосредственным соединением первичной и вторичной обмоток. Расчет последней схемы будет проще, так как в ней не будет индуктивной связи. Процедура приведения поясняется серией рисунков (рис.1.3).

На рис.1.3,а приведена исходная схема физического трансформатора. Затем каждая из обмоток представляется (рис.1.3,б) в виде источника э.д.с. Е₁иЕ₂, индуктивного сопротивления рассеяниях_р1их_р2и активных сопротивленийR₁иR₂проводников обмоток. В последней схемеЕ₁иЕ₂не равны друг другу, так у обмоток неодинаковые числа витковw₁иw₂.

Пересчет параметров вторичной обмотки.

(1.13)

При выводе формул использовались равенство активных, реактивных и полных мощностей на всех одноименных элементах исходной схемы трансформатора и его схемы замещения.

Расчеты, например, напряжения U₂и токаI₂в нагрузке с использованием полной схемы замещения трансформатора выполнятся по следующему алгоритму:

1. По формулам с 3-й по 7-ю системы (1.13) переводятся все физические сопротивления в приведенные. Сопротивления первичной обмотки x_р1иR₁и цепи намагничиванияx₀иR₀берутся не пересчитанными.

2. По схеме замещения (рис.1.3,д) методами теории цепей рассчитываются все токи и напряжения, в том числе и .

3. По формулам, обратным к формулам 1 и 2 системы (1.13), рассчитывают физические напряжение U₂и токI₂.

Считается, что трансформаторная отрасль весьма консервативна. Тем не менее и ей приходится считаться с революционными изменениями в области электротехники, где все громче о себе заявляют нанотехнологии. Как и множество других устройств, они постепенно «умнеют».

Какие они, трансформаторы будущего

Считается, что трансформаторная отрасль весьма консервативна. Тем не менее и ей приходится считаться с революционными изменениями в области электротехники, где все громче о себе заявляют нанотехнологии. Как и множество других устройств, они постепенно «умнеют».

Активно ведется поиск новых конструкционных материалов – изоляционных и магнитных, способных обеспечить более высокую надежность трансформаторного оборудования. Одним из направлений может стать использование аморфных материалов, что значительно повысит его пожарную безопасность и надежность.

Появятся взрыво- и пожаробезопасные трансформаторы, в которых хлордифенилы, используемые для пропитки электроизоляционных материалов, будут заменены нетоксичными жидкими, экологически безопасными диэлектриками.

Примером тому — элегазовые силовые трансформаторы, где функцию хладагента выполняет негорючий элегаз гексафторид серы, вместо далеко не безопасного трансформаторного масла.

Вопрос времени – создание «умных» электросетей, оснащенных полупроводниковыми твердотельными трансформаторами с электронным управлением, с помощью которых появится возможность регулировать напряжение в зависимости от потребностей потребителей, в частности, подключать к домашней сети возобновляемые и промышленные источники питания, или наоборот отключать лишние, когда в них нет необходимости.

Еще одно перспективное направление – низкотемпературные сверхпроводимые трансформаторы. Работа по их созданию началась еще в 60-е годы. Главная проблема, с которой столкнулись ученые – огромные размеры криогенных систем, необходимых для изготовления жидкого гелия. Все изменилось в 1986 году, когда были открыты сверхпроводниковые высокотемпературные материалы. Благодаря им, появилась возможность отказаться от громоздких охлаждающих устройств.

Сверхпроводимые трансформаторы обладают уникальным качеством: при высокой плотности тока потери в них минимальны, зато, когда ток достигает критических значений, сопротивление от нулевого уровня резко увеличивается.