Основы построения электрических трансформатор в первой половине 20 века

Чтобы дать энергию заводам и стройкам, облегчить труд человека, чтобы светились экраны компьютеров и мчались поезда — инженеры-электрики проектируют мощные электростанции. Но иногда требуется напряжение в сотни тысяч вольт, а иногда доли вольта. Для этого используют электромагнитные устройства — трансформаторы.

Русский учёный Павел Николаевич Яблочков в 1876 году изобрёл первый трансформатор. Иван Филиппович Усадин несколько позже и независимо от Яблочкина разработал тоже устройство.

Трансформаторы стали широко применять в конце 19 века, это было вызвано изобретением генератора и расширением промышленного применения переменного тока. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из сердечника и расположенных на нём катушек. Первичную обмотку подключают к сети, в ней возникает переменный ток, в следствии явления электромагнитной индукции, в обмотках создается переменное напряжение, сюда подключают нагрузку.

Как же работает трансформатор?

Вокруг катушки подключенной к источнику переменного тока, возникает переменное магнитное поле. По мере сближения катушек в магнитном поле, вольтметр показывает увеличение ЭДС (электродвижущая сила) во вторичной катушке. При дальнейшем сближении ЭДС возрастает, а при изменении взаимного расположения осей катушек ЭДС уменьшается. Трансформатор работает с меньшими потерями, если сердечник собран из тонких пластин, ферромагнитный сердечник резко увеличивает магнитное поле. Замыкание сердечника изменяет конфигурацию магнитного поля. Увеличение тока в первичной катушке приводит к возрастанию магнитного поля, а изменение магнитного потока увеличивает ЭДС. Мгновенное значение ЭДС индукции в любом ветке вторичной катушки одинаковы. Величину ЭДС вторичной катушки можно регулировать числом витков в ней. В понижающем трансформаторе вторичная катушка содержит меньше витков, чем первичная, по этому напряжение на ней меньше. При равном числе витков в катушках равно и напряжение. Во вторичной катушке количество витков больше, чем в первичной, по этому и напряжение на ней больше. Зная напряжение на катушках или число витков в них, можно определить коэффициент трансформации.

Только с помощью понижающих трансформаторов можно измерить напряжение в http://ooocable.ru/ обычными приборами. Такие трансформаторы называют измерительными трансформаторами напряжения. В некоторых случаях, в качестве вторичной используют часть витков первичной катушки, в которой также возникает ЭДС индукции. Такое устройство называют автотрансформатором.

Что происходит в трансформаторе при подключении нагрузки?

При работе на нагрузку, ток вторичной катушки создает в сердечнике свой магнитный поток, этот поток направлен на встречу потоку первичной катушки, в результате уменьшается ЭДС индукции в первичной катушке и ток в ней возрастает.

Как изменяется напряжение на вторичной катушке в зависимости от частоты?

Частота повышается, напряжение уменьшается. На высоких частотах вместо металлических используют ферритовые сердечники.

Как же делали трансформаторы ещё во времена СССР?

Из специальной стали навивали магнитопровод. На каркас наматывали медную проволоку. Для удобства сборки, на готовую катушку надевали предварительно разрезанные напополам магнитопроводы. Собранные трансформаторы проходили контрольную проверку на качество изоляции, это необходимо для безопасной эксплуатации. При изготовлении более мощных трансформаторов применяли медную проволоку большего сечения, как по характеристикам у однопроволочного http://ooocable.ru/kabel-vvg-cena.html, слои обмотки изолировали.

Различные по мощности и размеру трансформаторы применяли в бытовых приборах и устройствах, магнитофонах и приемниках, в телевизорах и микрокалькуляторах и даже в игрушках и моделях. До того момента, пока не появились микросхемы, а вместе сними новые технологии и разработки кардинально совершенствующие все ранее созданные приборы и устройства использующиеся человеком во всех областях.

Мощные трансформаторы, ни в одной области, без них не обойтись. При изготовлении сердечника, электротехническую сталь разрезали на пластины заданной величины. Из них собирали магнитопровод, который окрашивали и плотно стягивали специальной лентой. Готовый магнитопровод отправляли в сборочный цех. В другом цехе делали катушки. Перед монтажом стержни магнитопровода изолировали. На магнитопровод одевали катушки, после этого собирали верхнюю часть магнитопровода, затем его стягивали. Поверх первичной обмотки укладывали вторичную, в конце обмоток припаивали к выводам. После обработки трансформатора в печи, катушки заполняли техническим маслом, которое повышает надежность изоляции.

Процесс сборки мощного трансформатора — дело трудоемкое и ответственное, здесь всё подчинено одной цели — обеспечить многолетнюю и безопасную эксплуатацию. Далее. В сварочном цехе готовили герметичный кожух, в сборочном его одевали на трансформатор, чтобы затем заполнить маслом для улучшения изоляции и охлаждения. Высоковольтные концы обмоток трансформатора, выводили через изоляторы. Изоляцию между обмотками подвергали контрольным испытаниям — импульсами высокого напряжения.

Снижение материалоемкости, повышение изоляционных свойств материалов, экономия трансформаторного масла — таковы основные направления поиска на тот момент развития электроэнергии. Трансформаторные подстанции предназначены для повышения или понижения напряжения, а также для распределения электроэнергии по кабелям и проводам. Для предохранения от грозовых разрядов и замыканий на линиях, была предусмотрена защитная аппаратура. Работу мощных трансформаторов постоянно контролировали. Профилактический уход — необходимое условие надежной работы трансформаторов — так говорили в те времена.

Трансформаторные подстанции строили в непосредственной близости от крупных потребителей, это и железная дорога с электроподвижным составом и крупные предприятия. Уходят в даль линии электропередач, чтобы дать энергию городам и селам, в квартиры и коттеджи, одним словом облегчить труд людей. С каждым годом строятся новые электростанции и необходимо рационально распорядиться мощностью этой «энергетической реки». В большой мере это зависит от совершенства силовой преобразовательной техники, от надежности, безопасности и долговечности трансформаторов.

Оставить комментарий


Похожие статьи