Устройство трансформатора

Конструктивно трансформатор представляет собою две или несколько обмоток, насаженных на замкнутый магнитопровод (сердечник) из магнитомягкого ферромагнитного материала: какой-либо электротехнической стали или пермаллоя – сплава с малой коэрцитивной силой Нс~10…100 А/м. Обмотки навиваются на каркас медным проводом. Одна из обмоток является первичной, на неё поступает входное напряжение и1(t). Вторичных обмоток, откуда снимаются выходные напряжения, может быть одна или несколько. Все обмотки тщательно изолируются как от магнитопровода, так и друг от друга.

Использование магнитопровода преследует две цели: 1) уменьшить рассеяние магнитного потока Ф почти до нуля, так как почти все линии поля В (индукции) направляются по магнитопроводу;  2) сделать индуктивное сопротивление катушек ωLr − их активного сопротивления, что уменьшает тепловые потери в трансформаторе ΔР=I2r, так что КПД даже маломощных трансформаторов достигает 90%, а мощных – 98-99%.

Устройство трансформатора


   Магнитопровод делается не цельным, а набирается из листов железа (или пермаллоя) толщиной обычно 0,35 мм, которые изолируются друг от друга слоем лака (он также может навиваться из железной ленты). Такая конструкция позволяет уменьшить тепловые потери в магнитопроводе, так как уменьшаются контуры развития вихревых токов: они циркулируют уже не по всему сечению магнитопровода, а лишь по сечениям отдельных листов (рис. 1), что резко увеличивает сопротивление вихревым токам.

По форме магнитопровода трансформаторы бывают стержневые и броневые. Стержневые набираются из П-образных пластин, а броневые – из Ш-образных. В обоих случаях магнитопровод может не набираться из листов, а навиваться из ленты, как показано на рис. 2. Ленточные магнитопроводы более экономичны, так как у них плавняе обводы (нет углов), что заметно уменьшает рассеяние потока из магнитопровода и, следовательно, увеличивает индуктивную связь обмоток.

В трансформаторах, работающих на высоких частотах, магнитопроводы делают из порошковых материалов – ферритов, так как даже в тонких пластинах потери от вихревых токов на высоких частотах оказываются недопустимо большими.

В трансформаторах большой мощности – в десятки и сотни мегаватт – интенсивность тепловыделения и нагрев обмоток настолько велики, что трансформатор приходится принудительно охлаждать, помещая его в кожух, заполненный циркулирующим трансформаторным маслом.

 

Устройство трансформатора

EXMO affiliate program