ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ статическое
(не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного
напряжения по величине. В основе действия Т. э. лежит явление индукции
электромагнитной. Т. э. состоит из одной первичной обмотки (ПО),
одной или неск. 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 Т. э. наз.
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 Т. э. часть магнитного потока замыкается вне магнитопровода,
образуя т. н. потоки рассеяния; однако в высококачеств. Т. э. потоки рассеяния
малы по сравнению с основным потоком (потоком в магнитопроводе).

Основной поток Фв ПО и ВО эдс ее : e=
- wе,
где
w и wчисла витков в соответствующих
обмотках. Отношение е/w=
k
наз. коэффициентом трансформации. Напряжения, токи и эдс в обмотках
(без учёта эдс, наводимых потоками рассеяния) связаны соотношениями:

где ru и uсопротивления обмоток, напряжения и токи в них. Если напряжение и,
приложенное к ПО, синусоидальное, то магнитный поток Фо и эдс eи еработы Т. э. удобно рассматривать действующие значения эдс Eи
ЕUи Uтоков Iи Iхода (ВО разомкнута), пренебрегая активным сопротивлением в ПО и
учитывая, что IU= 0 и U)

Осн. магнитный поток в режиме холостого
хода создаётся относительно малым намагничивающим током (током холостого
хода I) в ПО. Если Т. э. нагружен (ВО подключена к нагрузке
и по ней протекает ток), магнитодвижущая сила ВО (произведение
I) компенсируется соответствующим увеличением
магнитодвижущей силы ПО (I -I)
и
величина осн. магнитного потока остаётся практически такой же, как и в
режиме холостого хода (т. е. сохраняется условие U+
Е= 0). Отсюда, пренебрегая током холостого хода, имеем: I= I

Т. э. был впервые использован в 1876
П. Н. Яблочковым в цепях электрич. освещения. В 1890 М. О. Доливо-Доброволъский
разработал
трёхфазный Т. э. Дальнейшее развитие Т. э. заключалось в совершенствовании
их конструкции, увеличении мощности и кпд, улучшении изоляции обмоток.
В наст. время (сер. 70-х гг. 20 в.) существует мн. типов Т. э.,
получивших распространение в различных областях техники.

Осн. вид Т. э.- силовые трансформаторы,
среди к-рых наиболее представит. группу составляют двухобмоточные силовые
Т. э., устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие
Т. э. повышают напряжение тока, вырабатываемого генераторами электростанций,
с 10-15 кв до 220-750 кв, что позволяет передавать электроэнергию
по воздушным ЛЭП на неск. тыс. км. В местах потребления электроэнергии
при помощи силовых Т. э. высокое напряжение преобразуют в низкое (220 в,
380 в и др.). Многократное преобразование электроэнергии требует
большого кол-ва силовых Т. э., поэтому их суммарная мощность в энергосистеме
в неск. раз превышает мощность источников и потребителей энергии. Мощные
силовые Т. э. имеют кпд 98-99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из
меди, магнитопроводы - из листов холоднокатаной электротехнич. стали толщиной
0,5-0,35 мм, имеющей высокую магнитную проницаемость и малые потери
на гистерезис и вихревые токи.

Схема простейшего электрического трансформатора:
1 и 2 - первичная и вторичная обмотки соответственно с числом витков wи
w3 - сердечник; Фи Ф -
токи в первичной и вторичной обмотках; Uнапряжение
на первичной обмотке; R- сопротивление нагрузки.

Магнитопровод и обмотки силового Т.
э. обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, к-рое используется
для изоляции и охлаждения обмоток. Такие Т. э. (масляные) обычно
устанавливают на открытом воздухе, что требует улучшенной изоляции выводов
и герметичности бака. Т. э. без масляного охлаждения наз. сухими. Для лучшего
отвода тепла Т. э. снабжают трубчатым радиатором, омываемым воздухом (в
ряде случаев - водой). В грозоупорных трансформаторах применяют
обмотки, конструкция к-рых устраняет появление опасных напряжений на изоляции.
Иногда два или более Т. э. включают последовательно (см. Каскадный трансформатор).
В
ряде случаев используют трансформаторы с регулированием под нагрузкой.
Среди
сухих силовых Т. э. обширный класс составляют трансформаторы малой мощности
с большим числом вторичных обмоток (многообмоточные); их часто применяют
в радиотехнич. устройствах и системах автоматики.

Помимо силовых, существуют Т. э. 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 электрич. цепей на гальванически
не связанные между собой части, их согласования и т. д. Радиочастотные
Т. э. служат для преобразования напряжения ВЧ; их изготовляют с магнитопроводом
из магнитодиэлектрика либо без магнитопровода; в радиопередатчиках мощность
таких Т. э. достигает неск. сотен квт.

Лит.: Петров Г. Н., Электрические
машины, 3 изд., ч. 1, М., 1974; Вольдек А. И., Электрические машины, Л.,
1974.

B.C. Хвостов.