ОГЛАВЛЕНИЕ Введение……………………………………………………………….....….3 1. Теоретические основы трансформатора……………………...………...4 1.1 Устройство и принцип работы трансформатора ……………........…..4 1.2 История создания трансформатора……………………………..............4 1.3 Классификация трансформаторов…………………………………..….5 1.3.1 Измерительные…………………………………………….……...…..6 1.3.2 Специальные…………………………………………………………..6 1.3.3 Силовые………………………………………………………………..7 2. Применение трансформатора…………………………………………....8 3. Заключение……………………………………………………………….10 Список использованной литературы………………………………….……11 ВВЕДЕНИЕ Подавляющее большинство потребителей электроэнергии, работает на переменном токе. Переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным. Одним из важнейших преимуществ переменного тока является легкость и простота, с которой можно преобразовать переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Достигается это посредством простого и остроумного устройства – трансформатора, созданного в 1876 г. замечательным русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым. Актуальность выбранной темы заключается в том, что электрическая энергия, требующая преобразования, является основным источником энергии в современной жизнедеятельности человека. 3 1.ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРАНСФОРАТОРА 1.1 Устройство и принцип работы трансформатора. Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока Трансформаторы обладают свойством обратимости: один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего и понижающего. Но обычно трансформатор имеет определенное назначение: либо он повышающий, либо-понижающий Трансформатор - это аппарат переменного тока. Если же его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора также будет постоянным как по величине, так и по направлению, поэтому в обмотках трансформатора не будет наводиться ЭДС, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет передаваться во вторичную. 1.2 История создания трансформатора 185 лет назад, в 1931 г, Майкл Фарадей выдающийся английский физик, химик, основоположник об электромагнитном поле, продемонстрировал модель первого трансформатора-прообраза современных трансформаторов, широко используемых в энергетическом, электротехническом, электронном оборудовании, в системах КИП и автоматики. Большая заслуга в развитии переменного тока принадлежит русскому ученому П.Н. Яблочкову, который в 1876 г. Применил трансформатор для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор П.Н. Яблочкова имел незамкнутый сердечник. 4 Трансформаторы с замкнутым магнитопроводом, применяемым в настоящее время, появились значительно позднее, в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не имел применения. Последнее столетие характеризуется быстрым ростом промышленности и транспорта на базе электрификации. К трансформаторам и электрическим машинам предъявлялись более высокие требования: повышение экономичности, уменьшения массы и габаритов. Проводилась большая работа по изучению электромагнитных и тепловых процессов, происходящих при работе трансформаторов и электрических машин, изысканию новых изоляционных материалов и улучшению свойств электротехнической стали. В царской России электромашиностроительной не было своей промышленности, трансформаторно а имевшиеся - и заводы принадлежали иностранным фирмам и по существу являлись мастерскими, где машины и трансформаторы собирались из частей, привозимых из-за границы. На протяжении нескольких десятилетий трансформаторы почти не использовались в технике и имели исключительно научное применение. Только в конце 70-х годов индукционные катушки стали использоваться в телефонных аппаратах и при устройстве электрического освещения. 1.3 Классификация трансформаторов Трансформаторы по назначению делятся на: 1. Измерительный трансформатор; 2. Специальные трансформаторы; 3. Силовые трансформаторы; 5 1.3.1 Измерительные трансформаторы Измерительный трансформатор — электрический трансформатор, предназначенный для измерения и контроля (например, в системах релейной защиты сетей) напряжения, тока или фазы электрического сигнала, обычно переменного тока промышленной частоты (50 или 60 Гц) в контролируемой цепи. Применяется в тех случаях, когда непосредственное подключение измерительного прибора неудобно или невозможно, например, при измерении очень больших токов или напряжений. Также применяется для обеспечения гальванической изоляции первичной цепи от измерительной или контролирующей цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь и минимизировать искажения формы сигнала и фазы измеряемого сигнала первичной цепи, пропорционально отображаемого во вторичную измерительную цепь. 1.3.2 Специальные трансформаторы Трансформатор специальный это трансформатор, предназначенный для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрич еской,энергии, если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы Трансформаторы специального назначения характеризуются разнообразием рабочих свойств и конструктивного исполнения. К этим трансформаторам относятся печные и сварочные трансформаторы для устройств автоматики (пик-трансформаторы, импульсные, умножители частоты и т.п.), испытательные, измерительные и т.п. 6 1.3.3 Силовые трансформаторы Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. К силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью до 6,3 кВт и более, однофазные мощностью 5 кВт и более. С иловые трансформаторы можно увидеть невооруженным глазом недалеко от вашего дома в ближайшей «трансформаторной» будке или электрической подстанции. Также силовые трансформаторы установлены вдоль железнодорожного полотна, по которому курсируют поезда на электротяге. Силовые трансформаторы общего назначения применяют в линиях передачи и распределения электроэнергии, а также электроустройствах для получения требуемого напряжения 7 в различных 2. ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА • В электросетях Применение трансформаторов при передаче электроэнергии на большие расстояния помогает контролировать возникающие большие напряжения. Трансформаторы позволяют повысить уровень безопасности и снизить объемы используемой изоляции. Для преобразования напряжения используют трехфазные трансформаторы (в соответствии с тремя фазами электрической сети) либо в комплекс однофазных трансформаторов, объединенных по схеме «звезда» или «треугольник». • В источниках питания Трансформаторы широко применяются в источниках питания электроприборов для преобразования необходимого для питания напряжения из напряжения электросети. В современных блоках питания используется схема, согласно которой переменное напряжение сети сначала выпрямляют, после чего преобразуют в высокочастотные импульсы. Импульсный трансформатор преобразует импульсы во все нужные напряжения. Это позволяет значительно уменьшить массу блока питания. • Разделительные трансформаторы Такие трансформаторы используются в электросетях для устранения угрозы поражения электрическим током (при одновременном касании человеком фазового провода или корпуса прибора с плохой изоляцией и заземлённого предмета тело человека замыкает электрическую цепь). Прибор, включенный в сеть через трансформатор, безопасен, поскольку вторичная цепь трансформатора контакта с «землёй» не имеет. • Импульсные трансформаторы Импульсные трансформаторы обеспечивают неискаженную передачу формы трансформируемых импульсов прямоугольного электрического импульса) . 8 напряжения (в основном • Измерительные трансформаторы Применяют для измерения переменных напряжений и токов (очень больших или очень маленьких) в цепях релейной защиты и автоматики. • Измерительно-силовые трансформаторы Этот тип трансформаторов широко используется в схемах генераторов переменного тока малой и средней мощности (до 1 мегаватта) для стабилизации выходного напряжения генератора. Трансформаторы представляют собой измерительные трансформаторы тока с первичной обмоткой, включённой последовательно с нагрузкой генератора. С вторичной обмотки снимается переменное напряжение, которое после выпрямителя подаётся на обмотку подмагничивания ротора. Для трехфазных генераторов соответственно применяется трёхфазный трансформатор. • Согласующие трансформаторы Согласующие трансформаторы применяются для подключения низкоомной нагрузки к каскадам электронных устройств, имеющим высокое входное или выходное сопротивление, а также в высокочастотных линиях, где различие сопротивления линии и нагрузки привело бы к отражению сигнала от концов линии, и, следовательно, к большим потерям. • Фазоинвертирующие трансформаторы Фазоинвертирующий усилителях с трансформатор двухтактным выходным необходим каскадом в – для ламповых подачи противоположных по полярности сигналов на базы двух транзисторов каскада. 9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Особо важными трансформаторов, задачами использование являются повышение прогрессивной качества технологии их производства, экономия материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает существенная часть потерь энергии всего трансформаторного парка. В данной курсовой работе, в соответствии с поставленной целью, проведен анализ, сравнение, назначение, принцип действия, примеры использования трансформаторов. Структурно работа состоит из введения, содержания, трех глава, заключения, списка использованных источников. В первой главе, курсовой работы рассматривается историческое развитие трансформатора, определяется понятие, основные характеристики и принципы основ. Во второй главе были рассмотрены принципы действия. Трансформаторы питания преобразуют переменное напряжение первичного источника в любые другие значения, необходимые для нормального функционирования аппаратуры. Кроме того, трансформатор питания позволяет получать ряд вторичных напряжений, электрически не зависимых друг от друга и от питающей сети. Наиболее просто применять для электропитающего устройства, специально спроектированные трансформаторы для обеспечения высокого качества работы и требуемой надежности, низкой стоимости, минимальной массы и объема. В тех случаях, когда напряжение или ток на вторичной стороне унифицированного трансформатора не соответствует требуемым значениям, приходится рассчитывать и изготовлять трансформатор. Таким образом, тема данного полностью раскрыта. 10 индивидуального проекта была СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 1. Кацман, М. М. Электрические машины: учебник : 9-е изд.: Электрические машины / М.М. Кацман. –стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2008.- 496 с. 2. Китаев, В. Е. Электрические машины: Учебное пособие для техникумов: Ч.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы / Ю.М. Корхов, В. К. Свирин ; под ред. В. Е. Китаева.− М.: Высш. школа, 1978.−184 с. 3. Ермаков, К.Р. Трансформаторы / К.Р.Ермаков //Журн. Кип и автоматика: обслуживание и ремонт. – 2016. - №2. – С.50-53. 4. Рыжков, К.В. 100 Великих изобретений: учебник:100 Великих изобретений / К.Р. Рыжков−М.: Вече,2001.-528 с. 5. http://etcenter.ru/transformatory.html#l1 6. http://radioparts.ru/transformators/review.html 7. http://www.res20.ru/? 11
