Transformator is het doel ervan. Werkingsprincipe van transformatoren

In de elektrotechniek is het vaak nodig om hoeveelheden met grote waarden te meten. Om dit probleem op te lossen, worden stroomtransformatoren gebruikt, waarvan het doel en het werkingsprincipe het mogelijk maken om metingen uit te voeren. Voor dit doel is de primaire wikkeling van het apparaat in serie verbonden met een circuit met wisselstroom, waarvan de waarde moet worden gemeten. De secundaire wikkeling is verbonden met meetinstrumenten. Er is een bepaalde verhouding tussen de stromen in de primaire en secundaire wikkelingen. Alle transformatoren van dit type zijn verschillend hoge nauwkeurigheid. Hun ontwerp omvat twee of meer secundaire wikkelingen waarmee ze zijn verbonden beschermende apparaten, meetinstrumenten en meetapparatuur.

Wat is een stroomtransformator?

Huidige transformatoren omvatten apparaten waarin secundaire stroom, gebruikt voor metingen, staat in verhouding tot de primaire stroom afkomstig van het elektriciteitsnet.

De primaire wikkeling is in serie met de stroomgeleider met het circuit verbonden. De secundaire wikkeling is verbonden met elke belasting in de vorm meetinstrumenten En . Tussen de stromen van beide wikkelingen is er proportionele afhankelijkheid, overeenkomend met het aantal beurten. In transformatorapparaten hoge spanning isolatie wordt uitgevoerd tussen de wikkelingen op basis van vol bedrijfsspanning. In de regel is één uiteinde van de secundaire wikkeling geaard, zodat de wikkelings- en aardpotentialen ongeveer hetzelfde zullen zijn.

Alle stroomtransformatoren zijn ontworpen om twee hoofdfuncties uit te voeren: meting en bescherming. Sommige apparaten combineren beide functies.

• Instrumenttransformatoren verzenden de ontvangen informatie naar aangesloten meetinstrumenten. Ze worden geïnstalleerd in hoogspanningscircuits waarin het onmogelijk is om meetinstrumenten rechtstreeks aan te sluiten. Daarom is alleen de secundaire wikkeling van de transformator verbonden met tellers, stroomwikkelingen van wattmeters en andere meetapparatuur. Hierdoor zet de transformator wisselstroom zelfs zeer goed om hoge waarde, in wisselstroom met indicatoren die het meest geschikt zijn voor het gebruik van conventionele meetinstrumenten. Tegelijkertijd wordt de isolatie van meetinstrumenten van hoogspanningscircuits gewaarborgd en wordt de elektrische veiligheid van het bedienend personeel vergroot.
• Beschermende transformatorapparaten zenden de ontvangen meetinformatie voornamelijk naar besturings- en beveiligingsapparatuur. Met behulp van beveiligingstransformatoren wordt wisselstroom van elke waarde omgezet in wisselstroom met de meest geschikte waarde, waardoor stroom wordt geleverd aan relaisbeveiligingsapparaten. Tegelijkertijd zijn relais die toegankelijk zijn voor personeel geïsoleerd van hoogspanningscircuits.

Doel van transformatoren

Stroomtransformatoren behoren tot de categorie speciale hulpapparaten die worden gebruikt in combinatie met verschillende meetapparatuur en relais in circuits AC. Hoofdfunctie Het doel van dergelijke transformatoren is om elke huidige waarde om te zetten in waarden die het handigst zijn voor het uitvoeren van metingen, het leveren van stroom aan ontkoppelingsapparaten en relaiswikkelingen. Dankzij de isolatie van de apparaten is het onderhoudspersoneel betrouwbaar beschermd tegen elektrische schokken door hoogspanning.

Stroomtransformatoren zijn ontworpen voor elektrische hoogspanningscircuits waar dit niet mogelijk is directe verbinding meetinstrumenten. Hun belangrijkste doel is om de ontvangen gegevens over de elektrische stroom naar te verzenden meetapparatuur, verbonden met de secundaire wikkeling.

Een belangrijke functie van transformatoren is het regelen van de toestand van de elektrische stroom in het circuit waarop ze zijn aangesloten. Bij aansluiting op een vermogensrelais wordt de constante controles netwerken, aanwezigheid en toestand van aarding. Wanneer de stroom een ​​noodwaarde bereikt, wordt de beveiliging geactiveerd, waardoor alle gebruikte apparatuur wordt uitgeschakeld.

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van stroomtransformatoren is gebaseerd op. Spanning vanaf extern netwerk komt in de primaire wikkeling van het vermogen een bepaald bedrag draait zich om en overwint het impedantie. Dit leidt tot het verschijnen van een magnetische flux rond de spoel, opgevangen door het magnetische circuit. Deze magnetische flux bevindt zich loodrecht op de richting van de stroom. Hierdoor zullen de verliezen aan elektrische stroom tijdens het conversieproces minimaal zijn.

Wanneer de windingen van de secundaire wikkeling, loodrecht geplaatst, elkaar kruisen, vindt activering plaats door magnetische flux elektromotorische kracht. Onder invloed van de EMF ontstaat er een stroom die gedwongen wordt de totale weerstand van de spoel en de uitgangsbelasting te overwinnen. Tegelijkertijd wordt een spanningsval waargenomen aan de uitgang van de secundaire wikkeling.

Classificatie van stroomtransformatoren

Alle stroomtransformatoren kunnen worden geclassificeerd op basis van hun kenmerken en technische kenmerken:

1. Op afspraak. Apparaten kunnen meetbaar, beschermend of intermediair zijn. De laatste optie wordt gebruikt bij het inschakelen van meetinstrumenten huidige circuits relaisbescherming en andere soortgelijke circuits. Daarnaast zijn er ldie zich kenmerken door een hoge nauwkeurigheid en een verscheidenheid aan .
2. Per installatietype. Er zijn transformatorapparaten voor buiten en installatie binnenshuis, overhead en draagbaar. Sommige soorten apparaten kunnen worden ingebouwd in auto's, elektrische apparaten en andere apparatuur.
3. Volgens het ontwerp van de primaire wikkeling. Apparaten zijn onderverdeeld in single-turn of staaf, multi-turn of spoel, en ook bus, bijvoorbeeld TSh-0.66.
4. Interne en externe installatie van transformatoren omvat doorvoer- en ondersteuningsmethoden voor het installeren van deze apparaten.
5. Transformatorisolatie kan droog zijn, met behulp van bakeliet, porselein en andere materialen. Bovendien wordt conventionele en condensator-papier-olie-isolatie gebruikt. Sommige ontwerpen maken gebruik van samengestelde vulling.
6. Afhankelijk van het aantal transformatiefasen kunnen apparaten een- of tweetraps zijn, dat wil zeggen cascade.
7. De nominale bedrijfsspanning van transformatoren kan oplopen tot 1000 V of meer dan 1000 V.

Alle karakteristieke classificatiekenmerken zijn aanwezig in de stroom en bestaan ​​uit bepaalde.

Parameters en kenmerken

Elke stroomtransformator heeft individuele parameters En technische kenmerken, die het toepassingsgebied van deze apparaten bepalen.

Nominale stroom. Zorgt ervoor dat het apparaat lange tijd kan werken zonder oververhitting. Dergelijke transformatoren hebben een aanzienlijke verwarmingsreserve en normale werking is mogelijk met overbelastingen tot 20%.

Nominale spanning. De waarde ervan zou moeten bieden normaal werk transformator. Het is deze indicator die de kwaliteit van de isolatie tussen de wikkelingen beïnvloedt, waarvan er één op hoge spanning staat en de andere geaard is.

Transformatie verhouding. Het is de verhouding tussen de stromen in de primaire en secundaire wikkelingen en wordt bepaald door een speciale formule. De werkelijke waarde zal afwijken van de nominale waarde als gevolg van bepaalde verliezen tijdens het transformatieproces.

Huidige fout. Komt voor in een transformator onder invloed van magnetiserende stroom. Absolute waarde De primaire en secundaire stromen verschillen precies in deze mate van elkaar. De magnetiserende stroom leidt tot het ontstaan ​​van een magnetische flux in de kern. Naarmate deze toeneemt, neemt ook de stroomfout van de transformator toe.

Nominale beperkende factor. Het vertegenwoordigt het veelvoud van de primaire stroom ten opzichte van de nominale waarde. De fout van deze veelheid kan oplopen tot 10%. Tijdens berekeningen moeten de belasting zelf en de vermogensfactoren ervan worden beoordeeld.

Maximale secundaire stroomverhouding. Gepresenteerd als de verhouding tussen de maximale secundaire stroom en de nominale waarde ervan wanneer de effectieve secundaire belasting wordt beoordeeld. De maximale veelheid houdt verband met de mate van verzadiging van het magnetische circuit, waarbij de primaire stroom blijft toenemen, maar de waarde van de secundaire stroom verandert niet.

Mogelijke storingen van stroomtransformatoren

Een stroomtransformator aangesloten op een belasting ervaart soms storingen en zelfs noodsituaties. In de regel gaat dit gepaard met overtredingen elektrische weerstand isolatie van wikkelingen, afname van hun geleidbaarheid onder invloed verhoogde temperaturen. Negatieve invloed veroorzaakt door onbedoelde mechanische schokken of een slecht uitgevoerde installatie.

Tijdens de werking van de apparatuur treedt meestal schade aan de isolatie op, waardoor kortsluiting tussen de wikkelingen ontstaat, waardoor het overgedragen vermogen aanzienlijk wordt verminderd. Lekstromen kunnen optreden als gevolg van willekeurig gecreëerde circuits, tot het optreden van kortsluiting.

Met het oog op waarschuwing noodsituaties Specialisten controleren periodiek het volledige bedrijfscircuit met behulp van warmtebeeldcamera's. Dit maakt het mogelijk om contactdefecten snel te elimineren en oververhitting van apparatuur te verminderen. De meest complexe tests en inspecties worden uitgevoerd in speciale laboratoria.

De eenvoudigste is een apparaat bestaande uit een stalen kern en twee wikkelingen (Fig. 1). Wanneer ingevoerd in de primaire wikkeling AC-spanning, wordt een EMF met dezelfde frequentie geïnduceerd in de secundaire wikkeling. Als u een elektrische ontvanger op de secundaire wikkeling aansluit, dan a elektrische stroom en er wordt een spanning ingesteld op de secundaire aansluitingen van de transformator, die iets lager is dan de EMF en in relatief kleine mate afhankelijk is van de belasting. De verhouding van de primaire spanning tot de secundaire (transformatieverhouding) is ongeveer gelijk aan de verhouding van het aantal windingen van de primaire en secundaire wikkelingen.

Rijst. 1. Het principe van het ontwerp van een eenfasige tweewikkelingstransformator. 1 primaire wikkeling, 2 secundaire wikkelingen, 3 kernen. U1 primaire spanning, U2 secundaire spanning, I1 primaire stroom, I2 secundaire stroom, F magnetische flux

De eenvoudigste symbolen van transformatoren worden getoond in Fig. 2; Voor de duidelijkheid kunnen de verschillende wikkelingen van de transformator worden weergegeven, zoals in de figuur verschillende kleuren.

Rijst. 2. Symbool transformator in gedetailleerde (meerlijnige) schema's (a) en in elektrische netwerkschema's (b)

Transformatoren kunnen eenfasig of meerfasig zijn en er kan meer dan één secundaire wikkeling zijn. IN elektrische netwerken Meestal worden driefasige transformatoren met één of twee secundaire wikkelingen gebruikt. Als de primaire en secundaire spanningen relatief dicht bij elkaar liggen, kunnen autotransformatoren met enkele wikkeling worden gebruikt, waarvan de schakelschema's in Fig. 3.

Rijst. 3. Schematische diagrammen step-down (a) en step-up (b) autotransformatoren

De belangrijkste waarden van een transformator zijn de nominale primaire en secundaire spanningen, de nominale primaire en secundaire stroom en de nominale secundaire spanning volledige kracht(nominaal vermogen). Transformatoren kunnen worden vervaardigd voor zowel een zeer laag vermogen (bijvoorbeeld voor micro-elektronische circuits) als een zeer hoog vermogen (bijvoorbeeld voor energiesystemen met een hoog vermogen), met een vermogensbereik van 0,1 mVA tot 1000 MVA.

Energieverliezen bij transformatoren – koperverliezen als gevolg van wikkelingsweerstand en staalverliezen als gevolg van wervelstromen en kernhysteresis – zijn doorgaans zo klein dat de efficiëntie van de transformator doorgaans groter is dan 99%. Desondanks kan de warmteontwikkeling in krachtige transformatoren zo sterk zijn dat het nodig is er gebruik van te maken effectieve manieren koellichaam. Meestal wordt het actieve deel van de transformator in een tank gevuld met minerale (transformator) olie geplaatst, die indien nodig wordt voorzien van geforceerde lucht- of waterkoeling. Met een vermogen tot 10 MVA (soms hoger) kunnen ook droge transformatoren worden gebruikt, waarvan de wikkelingen meestal zijn gevuld met epoxyhars. De belangrijkste voordelen van droge transformatoren zijn een hogere brandveiligheid en het elimineren van lekkage van transformatorolie, zodat ze zonder obstakels in elk deel van het gebouw kunnen worden geïnstalleerd, ook op elke verdieping. Voor het meten van variabele stroom of spanning (vooral bij hoge stromen en hoge spanningen) worden vaak instrumenttransformatoren gebruikt.

Het ontwerp van een spanningstransformator wijkt in principe niet af van stroomtransformatoren, maar het werkt in een modus die bijna inactief is; De transformatiecoëfficiënt is in dit geval vrij constant. De nominale secundaire spanning van dergelijke transformatoren bedraagt ​​doorgaans 100 V. De secundaire wikkeling van de stroomtransformator is idealiter kortgesloten en de secundaire stroom is dan evenredig met de primaire. De nominale secundaire stroom bedraagt ​​doorgaans 5 A, maar kan soms lager zijn (bijvoorbeeld 1 A). Voorbeelden van stroomtransformatorsymbolen worden getoond in Fig. 4.

Rijst. 4. Symbool van een stroomtransformator in uitgebreide diagrammen (a) en in enkellijnsdiagrammen (b)

De eerste kan worden beschouwd als de inductiering vervaardigd door Michael Faraday, bestaande uit een ringvormige stalen kern en twee wikkelingen, met behulp waarvan hij het fenomeen op 29 augustus 1831 ontdekte. elektromagnetische inductie(Afb. 5). Tijdens een snelle transiënt die optreedt wanneer de primaire wikkeling die op de bron is aangesloten, wordt in- of uitgeschakeld gelijkstroom, wordt een puls-EMK geïnduceerd in de secundaire wikkeling. Zo'n apparaat kan daarom een ​​puls- of transiënttransformator worden genoemd.

Rijst. 5. Het principe van de transiënte transformator door Michael Faraday. i1 primaire stroom, i2 secundaire stroom, t tijd

Gebaseerd op de ontdekking van Faraday, bouwde Nicholas Callan (1799–1864), een natuurkundeleraar aan het Margnooth College in de buurt van Dublin (Dublin, Ierland), in 1836 een inductiespoel (vonkinductor), bestaande uit een helikopter en een transformator; Dit apparaat maakte het mogelijk om gelijkstroom om te zetten in hoogspanningswisselstroom en lange vonkontladingen te veroorzaken. Inductiespoelen begonnen snel te verbeteren en werden in de 19e eeuw op grote schaal gebruikt bij het onderzoek naar elektrische ontladingen. Hiertoe kunnen ook de bobines van moderne auto's behoren. De eerste wisselstroomtransformator werd in 1876 gepatenteerd door de Russische elektrotechnisch ingenieur Pavel Yablochkov, die in Parijs woonde, en gebruikte deze in zijn stroomvoorzieningscircuits. boog lampen. De kern van Yablochkovs transformator was een rechte bundel staaldraden, waardoor het magnetische circuit niet zoals bij Faraday gesloten was, maar open, en een dergelijke transformator in andere installaties niet werd gebruikt. In 1885 vervaardigden elektrotechnici van de fabriek Ganz & Co. Max Deri (172, 1854–1938), Otto Titus Blathy (1860–1939) en Karoly Zipernovsky (1853–1942) in Boedapest een transformator met een ringkerndraadkern en tegelijkertijd Time ontwikkelde een wisselstroom-stroomdistributiesysteem gebaseerd op het gebruik van deze transformatoren. Een transformator met nog betere eigenschappen, waarvan de kern was samengesteld uit E- en I-vormige staalplaten, werd in hetzelfde jaar gemaakt door de Amerikaanse elektrotechnisch ingenieur William Stanley (1858–1916), waarna de snelle ontwikkeling van wisselstroom systemen begonnen zowel in Europa als in Amerika. De eerste driefasige transformator werd in 1889 gebouwd door Michail Dolivo-Dobrovolsky.

Transformator een statisch elektromagnetisch apparaat genoemd met twee of groter aantal inductief gekoppelde wikkelingen en ontworpen om door elektromagnetische inductie een of meer wisselstroomsystemen om te zetten in een of meer andere wisselstroomsystemen.

Transformatoren worden veel gebruikt voor de volgende doeleinden.

Voor transmissie en distributie van elektrische energie. In energiecentrales produceren doorgaans wisselstroomgeneratoren elektrische energie bij spanning 6-24 kV.

Om verschillende circuits van radio- en televisieapparatuur van stroom te voorzien; communicatieapparatuur, automatisering in telemechanica, elektrische huishoudelijke apparaten;

om elektrische circuits van verschillende elementen van deze apparaten te scheiden; voor spanningsaanpassing Om elektrische meetinstrumenten en sommige apparaten, zoals relais, in te schakelen elektrische circuits hoge spanning of in circuits waar grote stromen doorheen gaan, om de meetgrenzen te verleggen en de elektrische veiligheid te garanderen.

Transformatoren die voor dit doel worden gebruikt, worden genoemd

meten. . Ze hebben een relatief laag vermogen, bepaald door het vermogen dat wordt verbruikt door elektrische meetinstrumenten, relais, enz.

Werkingsprincipe van de transformator Het elektromagnetische circuit van een eenfasige transformator met twee wikkelingen bestaat uit twee wikkelingen (Fig. 2.1) geplaatst op een gesloten magnetisch circuit, dat is gemaakt van ferromagnetisch materiaal. Het gebruik van een ferromagnetische magnetische kern maakt het mogelijk om de elektromagnetische koppeling tussen de wikkelingen te versterken, dat wil zeggen om de magnetische weerstand te verminderen van het circuit waar de magnetische flux van de machine doorheen gaat. Primaire wikkeling 1 is verbonden met een wisselstroombron - een elektrisch netwerk met spanning u 1 Belastingsweerstand Z H is verbonden met de secundaire wikkeling 2. De hogere spanningswikkeling wordt genoemd - hoogspanningswikkeling (VN), en lage spanning laagspanningswikkeling (NN). Het begin en einde van de HV-wikkeling worden aangegeven met letters A En laagspanningswikkeling X;

LV-wikkelingen - letters A 1 , X. Bij aansluiting op het netwerk verschijnt er wisselstroom in de primaire wikkeling 1 laagspanningswikkeling Bij aansluiting op het netwerk verschijnt er wisselstroom in de primaire wikkeling 2 , i waardoor een wisselende magnetische flux F ontstaat, die langs het magnetische circuit sluit. De stroom F induceert afwisselende emfs in beide wikkelingen - e evenredig, volgens de wet van Maxwell, met het aantal beurten w 1 en w 2 Overeenkomstige wikkeling en fluxveranderingssnelheid.

D

Bij aansluiting op het netwerk verschijnt er wisselstroom in de primaire wikkeling 1 F/ dt 2 De momentane waarden van de emf die in elke wikkeling worden geïnduceerd, zijn dus.

= - w 1 d

F/dt; e2= -w 1 dФ/dt 2 . Bijgevolg wordt de verhouding tussen onmiddellijke en effectieve emf in de wikkelingen bepaald door de uitdrukking Daarom wordt het aantal windingen van de wikkelingen dienovereenkomstig geselecteerd bij een gegeven spanning U je kunt de gewenste spanning U krijgen Als het nodig is om de secundaire spanning te verhogen, wordt het aantal windingen w 2 groter genomen dan het aantal w 1; zo'n transformator heet 2 , toenemend Als u de spanning wilt verlagen

U dan wordt het aantal windingen w 2 kleiner dan w 1 genomen; zo'n transformator heet naar beneden, dan wordt het aantal windingen w 2 kleiner dan w 1 genomen; zo'n transformator heet Laagspannings-LV-wikkelingen (of de verhouding van hun aantal windingen) worden genoemd transformatie verhouding

Coëfficiënt k altijd groter dan één.

In energietransmissie- en distributiesystemen worden in sommige gevallen transformatoren met drie wikkelingen gebruikt, en in radio-elektronica en automatiseringsapparatuur worden transformatoren met meerdere wikkelingen gebruikt. In dergelijke transformatoren worden drie of meer van elkaar geïsoleerde wikkelingen op de magnetische kern geplaatst, waardoor het mogelijk wordt om twee of meer wikkelingen te ontvangen bij het voeden van een van de wikkelingen. verschillende spanningen (U 2 , U 3 , U 4 enz.) voor de stroomvoorziening van twee of meer verbruikersgroepen. In driewikkelige vermogenstransformatoren worden de wikkelingen van hoge, lage en middenspanningen (MV) onderscheiden.

In een transformator worden alleen spanningen en stromen omgezet. Het vermogen blijft ongeveer constant (het neemt enigszins af als gevolg van interne energieverliezen in de transformator). Vandaar,

Wanneer de secundaire spanning van de transformator toeneemt k maal vergeleken met de primaire stroom A 2 in de secundaire wikkeling neemt dienovereenkomstig af met k eenmaal.

De transformator kan alleen in wisselstroomcircuits werken. Als de primaire wikkeling van een transformator is aangesloten op een gelijkstroombron, wordt er in de magnetische draad een magnetische flux gevormd, die in de loop van de tijd constant in grootte en richting is. Daarom wordt in de primaire en secundaire wikkelingen in een stabiele toestand geen EMF geïnduceerd en daarom wordt er geen elektrische energie overgedragen van het primaire circuit naar het secundaire circuit. Deze modus is gevaarlijk voor de transformator, vanwege het ontbreken van EMF E 1 primaire wikkelstroom I 1 =Als het nodig is om de secundaire spanning te verhogen, wordt het aantal windingen w 2 groter genomen dan het aantal w 1; zo'n transformator heet 1 R 1 is behoorlijk groot.

Een belangrijke eigenschap van een transformator die wordt gebruikt in automatiserings- en radio-elektronica-apparaten is het vermogen om belastingsweerstand om te zetten. Als u een weerstand aansluit op een AC-bron R via een transformator met een transformatieverhouding Naar, dan voor het broncircuit

Waar R 1 - vermogen verbruikt door de transformator uit de wisselstroombron, W; R 2 = ik 2 2 R≈ P 1 - vermogen verbruikt door de weerstand R van de transformator.

Dus, de transformator verandert de weerstandswaarde R naar k 2 eenmaal. Deze eigenschap wordt veel gebruikt bij de ontwikkeling van verschillende elektrische schema's om de belastingsweerstand aan te passen interne weerstand bronnen van elektrische energie.

Het werkingsprincipe van een transformator hangt samen met het principe van elektromagnetische inductie. De stroom die de primaire wikkeling binnengaat, creëert een magnetische flux in het magnetische circuit.

De werking van een transformator is gebaseerd op het fenomeen elektromagnetische inductie. Eén van de wikkelingen, de primaire wikkeling genoemd, wordt van spanning voorzien externe bron. De wisselstroom die door de primaire wikkeling vloeit, creëert een magnetische wisselstroom in de magnetische kern, in fase verschoven, met een sinusoïdale stroom, over 90° ten opzichte van de stroom in de primaire wikkeling. Als gevolg van elektromagnetische inductie creëert een wisselende magnetische flux in het magnetische circuit in alle wikkelingen, inclusief de primaire, een inductie-emf die evenredig is met de eerste afgeleide van de magnetische flux, met een sinusoïdale stroom die 90 ° is verschoven ten opzichte van de magnetische flux . Wanneer de secundaire wikkelingen nergens mee zijn verbonden (onbelaste modus), compenseert de geïnduceerde emk in de primaire wikkeling de spanning van de stroombron vrijwel volledig, zodat de stroom door de primaire wikkeling klein is en voornamelijk daardoor wordt bepaald inductieve reactantie. De inductiespanning op de secundaire wikkelingen in nullastmodus wordt bepaald door de verhouding van het aantal windingen van de overeenkomstige wikkeling w2 tot het aantal windingen van de primaire wikkeling w1: U2=U1w2/w1.

Wanneer de secundaire wikkeling op een belasting wordt aangesloten, begint er stroom doorheen te stromen. Deze stroom creëert ook een magnetische flux in het magnetische circuit en is tegengesteld gericht aan de magnetische flux die wordt gecreëerd door de primaire wikkeling. Als gevolg hiervan wordt de compensatie van de geïnduceerde emf in de primaire wikkeling verstoord EMF-bron voeding, wat leidt tot een toename van de stroom in de primaire wikkeling totdat de magnetische flux bijna dezelfde waarde bereikt. In deze modus is de verhouding van de stromen van de primaire en secundaire wikkelingen gelijk aan de omgekeerde verhouding van het aantal windingen van de wikkelingen (I1=I2w2/w1), de spanningsverhouding blijft in eerste benadering ook hetzelfde .

Schematisch kan het bovenstaande als volgt worden weergegeven:

U1 > I1 > I1w1 > Ф > ε2 > I2.

De magnetische flux in de magnetische kern van de transformator is 90° in fase verschoven ten opzichte van de stroom in de primaire wikkeling. De emf in de secundaire wikkeling is evenredig met de eerste afgeleide van de magnetische flux. Voor sinussignalen is de eerste afgeleide van de sinus cosinus, en is de faseverschuiving tussen sinus en cosinus 90°. Als gevolg hiervan verschuift de transformator, wanneer de wikkelingen in overeenstemming worden ingeschakeld, de fase met ongeveer 180 °. Wanneer de wikkelingen in tegengestelde richtingen zijn aangesloten, wordt er een extra faseverschuiving van 180° toegevoegd en bedraagt ​​de totale faseverschuiving door de transformator ongeveer 360°.

Inactieve ervaring

Om de transformator te testen, gebruikt u de nullasttest en de kortsluittest.

Wanneer de transformator inactief is, is de secundaire wikkeling open en loopt er geen stroom in deze wikkeling (/2-0).

Als de primaire wikkeling van de transformator is aangesloten op het netwerk van een elektrische wisselstroombron, zal in deze wikkeling de nullaststroom I0 vloeien, wat kleine hoeveelheid vergeleken met de nominale stroom van de transformator. In transformatoren met hoog vermogen kan de nullaststroom waarden bereiken in de orde van 5-10% van de nominale stroom. In transformatoren met laag vermogen bereikt deze stroom 25-30% van de nominale stroom. De nullaststroom I0 creëert een magnetische flux in het magnetische circuit van de transformator. Om de magnetische flux op te wekken, verbruikt de transformator reactief vermogen van het netwerk. Het actieve vermogen dat door de transformator wordt verbruikt tijdens inactiviteit, wordt besteed aan het dekken van vermogensverliezen in het magnetische circuit, veroorzaakt door hysteresis en wervelstromen.

Omdat reactief vermogen wanneer de transformator onbelast is, is er aanzienlijk meer actief vermogen, dan is de arbeidsfactor cos φ erg klein en meestal gelijk aan 0,2-0,3.

Het werkingsprincipe van de transformator is gebaseerd op het fenomeen elektromagnetische inductie. Als een van de wikkelingen van de transformator is aangesloten op een wisselspanningsbron (Fig. 1), dan zal er een wisselstroom door deze wikkeling stromen, waardoor een wisselende magnetische flux F in het magnetische circuit ontstaat veranderingen in zowel de ene als de andere wikkeling zullen een EMF in de wikkelingen veroorzaken. Sinds in algemeen geval wikkelingen kunnen hebben ander nummer beurten, dan zullen de waarden van de daarin geïnduceerde EMF anders zijn. Bij een wikkeling met een groter aantal windingen zal de geïnduceerde EMF groter zijn dan bij een wikkeling met een kleiner aantal windingen.

De in de primaire wikkeling geïnduceerde EMF is ongeveer gelijk aan de aangelegde spanning en zal deze vrijwel volledig in evenwicht brengen. Op de secundaire wikkeling zijn verschillende elektriciteitsverbruikers aangesloten, die de transformator belasten. Wanneer een belasting in deze wikkeling wordt aangesloten, zal onder invloed van de daarin geïnduceerde EMF een stroom I2 ontstaan ​​​​en zal aan de klemmen een spanning U2 tot stand worden gebracht, die zal verschillen van de stroom I1 en de spanning U1 van de primaire wikkeling . Bijgevolg vindt er een verandering plaats in de energieparameters in de transformator: elektrische energie die vanuit het elektrische netwerk aan de primaire wikkeling wordt geleverd met spanning U1 en stroom I1 wordt omgezet in elektrische energie met spanning U2 en stroom I2.

De transformator kan niet worden aangesloten op een gelijkstroomnetwerk, omdat wanneer de transformator wordt aangesloten op een gelijkstroomnetwerk, de magnetische flux daarin in de loop van de tijd constant zal zijn en daarom geen EMF in de wikkelingen zal veroorzaken; Als gevolg hiervan zal er een grote stroom in de primaire wikkeling vloeien, omdat deze bij afwezigheid van EMF alleen zal worden beperkt door de relatief kleine actieve weerstand van de wikkeling. Deze stroom kan onaanvaardbare verwarming van de wikkeling en zelfs doorbranden veroorzaken.

De EMF-verhouding E1/E2=W1/W2=K is de transformatieverhouding van de transformator. De in de primaire wikkeling geïnduceerde EMF is de zelfinductie-EMK (E 1). EMF van de secundaire wikkeling - EMF van wederzijdse inductie (E2). E1=W1, E2=W2. In dit geval is de grootte van de EMF evenredig met het aantal windingen van de wikkelingen. Afhankelijk van de waarde van K zijn transformatoren hoger (<1), пониж (>1). Om K te bepalen wordt een inactieve test uitgevoerd.

72. Wat zijn de belangrijkste kenmerken van het elektrische energiesysteem

Onderscheidende kenmerken van de elektriciteitsindustrie als technisch systeem:

Het onvermogen om elektrische energie op grote schaal op te slaan, waardoor er een constante eenheid van productie en consumptie bestaat;

Afhankelijkheid van de energieproductievolumes uitsluitend van consumenten;

De noodzaak om de volumes van energieproductie en -verbruik niet alleen per jaar (kwartaal, maand), maar ook de huidige waarden van energiebelastingen (stroom) te evalueren;

De behoefte aan een ononderbroken energievoorziening aan consumenten, wat de belangrijkste voorwaarde is voor de werking van de gehele nationale economie en het leven van de bevolking;

Planning van het energieverbruik voor elke dag en elk uur gedurende het hele jaar, d.w.z. de noodzaak om laadschema's te ontwikkelen voor elke dag van elke maand, rekening houdend met het seizoen, klimatologische omstandigheden, dag van de week en andere factoren;

De productkwaliteit is niet alleen afhankelijk van de fabrikant en leverancier, maar ook van de consument.