2. Однофазный трансформатор: определение, назначение, устройство, режимы работы.

2. Однофазный трансформатор

Определение: Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования одного или нескольких (по числу обмоток) уровней напряжения переменного тока в другой уровень при неизменной частоте.

Назначение:

• Повышение или понижение напряжения: Наиболее распространенное применение — изменение уровня напряжения для передачи электроэнергии на большие расстояния (повышение) и для использования в бытовых и промышленных сетях (понижение).
• Развязка электрических цепей: Гальваническая развязка между первичной и вторичной обмотками обеспечивает безопасность.
• Согласование сопротивлений: Используется для согласования выходного сопротивления генератора с входным сопротивлением нагрузки.

Устройство:

• Магнитопровод (сердечник): Обычно изготавливается из листов электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Сердечник может быть Ш-образным, кольцевым или броневым.
• Первичная обмотка: Обмотка, подключаемая к источнику переменного напряжения.
• Вторичная обмотка: Обмотка, с которой снимается преобразованное напряжение.
• Изоляция: Обеспечивает электрическую прочность между витками, между обмотками и между обмотками и магнитопроводом.

Режимы работы:

• Режим холостого хода: Вторичная обмотка разомкнута, ток во вторичной цепи отсутствует. Ток в первичной обмотке (ток холостого хода) обусловлен в основном намагничиванием магнитопровода.
• Режим короткого замыкания: Вторичная обмотка замкнута накоротко. Ток в первичной обмотке (режим короткого замыкания) определяется в основном активным сопротивлением обмоток. Этот режим используется для определения параметров трансформатора.
• Рабочий режим: Трансформатор подключен к нагрузке, и по обмоткам протекают токи, соответствующие мощности нагрузки.

Принцип действия: Основан на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике, который индуцирует ЭДС в обеих обмотках.