Устройство и принцип действия трансформатора напряжения

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования (повышения или понижения) напряжения в сетях переменного тока.
Впервые идея о возможности трансформации переменного тока и первая модель трансформатора была предложена в 1876 г. русским ученым П.Н.Яблочковым, который через десять лет предложил передавать электроэнергию на большие расстояния, используя для этого высокое напряжение переменного тока.
Простейшая модель однофазного трансформатора представлена на рис.4.16.
Трансформатор представляет собой устройство, в котором на сердечник 2, собранный из пластин электротехнической стали, намотаны две обмотки – первичную (1), подключаемую к источнику энергии с напряжением U1 и вторичную (3), к которой присоединяется потребитель с напряжением U2.
При протекания тока по первичной обмотке от источника энергии в сердечнике создается переменный магнитный поток Ф, индуктирующий во вторичной обмотке электродвижущую силу. Трансформатор напряжения работает в режиме, близком к режиму холостого хода, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле значительное, а ток, потребляемы ими – невелик. Отношение напряжений первичной U1 и вторичной U2 обмоток при холостом ходе приблизительно равны отношению числа их витков, т.е. U1/U2≈w1/w2=k. Это отношение, которое принято называть коэффициентом трансформации, является одним из важнейших параметров любого трансформатора напряжения.
Если напряжение вторичной обмотки больше, чем подведенное к первичной, то трансформатор называют повышающим, а если меньше – понижающим.
Так как мощности в первичной и вторичной обмотках трансформатора примерно равны между собой, то Р=U1∙I1≈U2∙I2. Тогда коэффициент трансформации трансформатора
k = U1/U2≈w1/w2≈I2/I1.
Таким образом, токи в обмотках обратно пропорциональны напряжениям, а следовательно и числу витков. В связи с этим, обмотка высшего напряжения имеет большее число витков и изготавливается из провода меньшего сечения, а обмотка низшего напряжения имеет меньшее число витков и провод с большой площадью сечения.
Угловая погрешность трансформатора определяется сдвигом вектора вторичного напряжения относительно вектора первичного напряжения на угол, отличный от 1800. Величина угловой погрешности зависит от конструкции сердечника, магнитной проницаемости стали, от величины соsφ вторичной нагрузки. В зависимости от величины номинальной погрешности различают четыре класса точности трансформатора: 0,2; 0,5; 1; 3.
Для уменьшения погрешности по напряжению применяют некоторое уменьшение числа витков первичной обмотки. Для компенсации угловой погрешности применяются специальные компенсирующие обмотки.

Статья на тему: Устройство и принцип действия трансформатора напряжения на сайте Proektirovka.com