Нагруженный трансформатор может быть представлен эквивалентной схемой, для определения которой запишем основные уравнения в следующем виде:

f/x = -i + /i%, (1.12)

(J2 = E2 - I2Z2, (1.13)

h-io-ir (1.14)

Введем следующие обозначения:

Х = 2 = -/о2о. (1-15)

f/2 = /2Z;, (1.16)

где г'е=я2н -- сопротивление нагрузки трансформатора, приведенное к первичной обмотке. Из (1.13) - (1.16) получим

= Л ( Z2 + I (zo + Z2 + z),

из (1.12), (1.15) и (1.17) получим

fl = Л [Zi + Zo ( Z2 + Z) / (z, + Z2 zh)].

Таким образом, нагруженный транс- j форматор (рис. 1.7) может быть пред-

сопротивле-

(1.17)

(1.18)

эквивалентным

Рис. !.7. Эквивалентная схема нагруженного трансформатора

ставлен нием

Za = Zj + Zo ( Z2 + z ) I (zo + Z2 + Zh).

Это выражение показывает, что последовательно с полным сопротивлением первичной обмотки включены две параллельные ветви, одна из которых содержит сопротивление Zq, а другая два последовательно включенных сопротивления zz и г'н-

Для многообмоточного трансформатора ветвь, содержащая сопротивления Z2 и Zh, представляет собой параллельное соединение ветвей, каждая из которых есть последовательное соединение сопротивлений Zzi и 2нг (t=l, 2, 3 N - порядковый номер вторичной обмотки).

1.4. УСТРОЙСТВО ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Основными .элементами конструкции трансформаторов являются сердечник (магнитопровод) и обмотки с изоляцией, составляющие вместе катушку. К элемента.м конструкции относятся также детали, служащие для крепления сердечника и установки трансформаторов в блоках аппаратуры. Сердечники трансформаторов изготавливаются из высоколегированных горячекатаных и повы-шеннолегированных холоднокатаных сталей.

Марки электротехнических сталей, их магнитные свойства и

птчт-тс! ттг\гс1г\тт сптоглг'т^и /лгт гл о 7т о тт аиЛ'гп а Х^Г^(~ Т ЯПО-ТТтмд ИЯг*-

тоте тока сети 50 Гц для сердечников используют стали марок Э41, Э42, Э43 и ЭЗЮ, Э320, ЭЗЗО при толщине стальных листов или ленты 0,5 и 0,35 мм. При повышенных частотах (400 Гц и выше) используют стали марок Э44, Э45. Э46, Э47, Э48, Э340-Э360 с толщиной пластин или ленты 0,2; 0.15; 0,1; 0,08; 0,02 мм.

Рассмотрим обозначения марок электротехнических сталей: а) буква Э указывает на то, что сталь электротехническая; б) первые цифры после буквы (1. 2, 3, 4) означают степень легированно-сти стали (1 - слаболегированная, 2 - среднелегированная, 3 --повышеннолегированная, 4 - высоколегированная); в) вторые цифры означают гарантированные электромагнитные свойства стали, например 1, 2, 3 - удельные потери в стали при частоте 50 Гц соответственно нормальные, пониженные и низкие; 4 - нормальные удельные потери при частоте 400 Гц; 5 и 6 - соответственно нормальную и повышенную магнитную проницаемость в полях менее 0,01 А/см, а 7 и 8 - соответственно нормальную и повышенную магнитную проницаемость в полях от 0,1 до 1 А/см; г) О указывает на то, что сталь холоднокатаная; д) буква А, стоящая после цифр, показывает, что удельные потери особенно низкие.

Потери в стали магнитопровода Рст=рОст. где р - удельные потери, Вт/кг; G - масса магнитопровода, кг.

Величина удельных готерь энергии за один цикл перемагничи-вания определяется площадью динамической петли гистерезиса. Площадь динамической петли перемагпичивания зависит не только от магнитных свойств материала и амплитуды магнитной индукции, т. е. от площади статической петли перемагннчивания, но и от частоты перемагннчивания, толщины стальных листов или ленты, из которых выполняется магнитопровод, а также от величины удельного электрического сопротивления материала магнитопровода, так как динамическая петля учитывает влияние гистерезиса и вихревых токов. Удельное электрическое сопротивление электротехнических сталей увеличивается легированием ее кремнием.

Чем выше магнитная проницаемость материала, меньше удельные потери и больше индукция насыщения, тем меньше размеры трансформатора при одной и той же мощности и частоте тока питающей сети, однако тем обычно он дороже.

Величина амплитуды магнитной индукции в магнитопроводе зависит как от материала, так и от выбора критерия расчета. Например, трансформаторы малой мощности (десятки ВА) при частоте 50 Гц часто рассчитываются из условия заданного тока холостого хода. Поэтому амплитудное значение магнитной индукции в таких трансформаторах существенно меньше в сравнении с трансформаторами, рассчитываемыми на допустимый перегрев.

Для трансформаторов средней и большой мощности при частоте 50 Гц значение амплитуды магнитной индукции обычно выбирается на колене магнитной характеристики (кривой намагничивания). В этом случае потери в стал прямо ппопоппипня якпм яд-i-

плитуде магнитной индукции примерно во второй степени и частоте в степени от 1,3 до 1,6 (в зависимости от марки стали и толпщ-ны листов или ленты). С повышением частоты приходится несколько уменьшать амплитуду магнитной индукции, с тем, чтобы удельные потери оставались неизменными.

Холоднокатаная сталь отличается от горячекатаной меньшими удельными потерями, а также большей магнитной проницаемостью в случае намагничивания по направлению проката. Поэтому применение холоднокаганой стали позволяет повышать значения магнитной индукции, что уменьшает поперечное сечение магнитопровода и раз.меры трансформатора.

В зависимости от конфигурации сердечника однофазные трансформаторы делятся на три основных типа (рис. 1.8): стержневые, броневые и тороидальные.

Рис. 1.8. Конструкции однофазных трансформаторов: а) и б) пластинчатые стержневой и броневой; в) и г) ленточные стержневой и броневой; д) тороидальный

Стержневой сердечник (рис. 1.Яа) имеет два стержня с обмотками. Часть сердечника, замыкающая магнитную цепь и не несущая обмоток, называется ярмом. На каждом стержне сердечника помещается половина витков первичной и половина витков вторичной обмоток. Такое расположение обмоток на сердечнике обеспечивает большую магнитну;ю связь между обмотками, чем при размещении первичной и вторичной обмоток на различных стержнях, как это условно изображается па схемах. Большая магнитная связь обеспечивает меньшие падения напряжения, которые возникают при изменениях нагрузки трансформаторов.

Половины каждой обмотки соединяются между собой последовательно или параллельно, так, чтобы намагничивающие силв!

этих пп noRWti-niwr

1Е11Яа.аЛ.И ПП НЯППЯК Г1РНИ1П ппи nflYnno ПГ