ТРАНСФОРМАТОР

ТРАНСФОРМАТОР, аппарат, при помощи к-рого переменный ток одного напряжения преобразуют в переменный ток другого напряжения, при этом меняется и величина токов.

Принцип устройства Т. был впервые изложен русским учёным П. Н. Яблочковым в 1876. Т. не имеет вращающихся частей, как, напр., генератор. По назначению Т. разделяют на силовые, измерительные и сварочные (см. Сварка). Силовые Т. служат для передачи, распределения и питания электрической энергией силовых, осветительных и тепловых приёмников. Измерительные Т. применяют для безопасного присоединения к цепям высокого напряжения измерительных и контрольных приборов: амперметров, вольтметров, счётчиков, частотомеров, ваттметров (см. Электроизмерительный прибор), а также аппаратов и приборов защиты и автоматического управления (реле).

Работа Т. (рис. 1) основана на электромагнитном взаимодействии первичной 1 и вторичной 2 обмоток, состоящих из различного числа витков изолированной проволоки, намотанной на стержни С, к-рые замыкаются верхним и нижним ярмом Я, образуя сердечник. Сердечники набираются из листов трансформаторной стали и образуют замкнутый магнитопровод.

Первичную обмотку присоединяют к источнику переменного тока с напряжением U₁. Током первичной обмотки в магнитопроводе создаётся переменный магнитный поток, к-рый возбуждает на зажимах вторичной обмотки напряжение U₂. При холостом ходе Т. напряжение U₂ во столько раз больше или меньше напряжения U₁, во сколько раз число витков вторичной обмотки W₂ больше или меньше числа-витков первичной обмотки W₁, т. е.

где К - коэф-т трансформации. Если К меньше единицы, т. е. число витков вторичной обмотки меньше, чем число витков первичной обмотки, то Т. называется понижающим, при К>1 - повышающим. Когда вторичная обмотка замкнута, по ней течёт переменный ток. Если напряжение повышено в К раз, то при той же нагрузке ток уменьшится в К раз. Это позволит передавать электрическую энергию на большие расстояния, т. к. относительные потери напряжения и мощности в проводах уменьшаются пропорционально току. Трансформаторы дают возможность получать самые разнообразные напряжения и токи в зависимости от требований производства и быта.

Рис. 1. Схема однофазного трансформатора

Наибольшее распространение в электрических установках получили и получают трёхфазные силовые Т., изобретение к-рых принадлежит известному русскому инженеру М. О. Доливо-Добровольскому (1890). Трёхфазный Т. состоит из трёхстержневого магнитопровода с намотанными на эти стержни первичными и вторичными обмотками (рис. 2). Начала обмоток высшего напряжения обозначаются прописными буквами А, Б, С, а концы их - X, Y, Z. Начала и концы обмоток низшего напряжения обозначаются аналогичными, но строчными буквами, т. е. соответственно а, в, с и х, у, г. Обмотки Т. как высшего, так и низшего напряжения могут соединяться в звезду (ᴧ) или треугольник (Δ). Напр., если замкнуть между собой накоротко три конца первичной обмотки х, у, z, а напряжение подвести к началам А, В, С, то получится соединение звездой. Если же присоединить конец первой обмотки X к началу второй обмотки В, конец второй обмотки У к началу третьей обмотки С и конец третьей обмотки Z к началу первой обмотки А, то получится соединение треугольником.

Рис. 2. Схема трёхфазного трансформатора

Электрическая энергия на сельских электростанциях вырабатывается генераторами при напряжении 400/230 в, повышается в Т., установленных на повышающих подстанциях, до 6 или чаще всего 10 тыс. 6 и распределяется по высоковольтным линиям по р-ну. Для подачи энергии непосредственно потребителю в виде силовых, тепловых и осветительных приёмников напряжение снижается до 400/230 в в Т. колхозных и пр. потребительских подстанций.

Магнитопроводы с обмотками силовых Т. помещаются в герметически закрытые и заполненные изоляционным минеральным маслом стальные баки (рис. 3). Помимо улучшения изоляции, масло способствует охлаждению обмоток и магнитопровода Т. На крышке Т. видны изоляторы высокого напряжения А, В, С, по оси к-рых проходят токоведущие стержни, соединяющие внешние провода с началом обмоток высокого напряжения, и изоляторы низкого напряжения а, в, с и О, выполняющие аналогичную роль по отношению к обмоткам низшего напряжения. Четвёртый нулевой вывод соединён с нулевой точкой звезды низкого напряжения и даёт возможность осуществить низковольтную линию четырёхпроводной, напр., для системы 380 220 в, как это обычно принято в с.-х. электрических установках. Нулевой вывод Т. заземляется наглухо.

Для защиты масла от попадания в него влаги из воздуха на крышке Т. расположен цилиндрический бак-расширитель, сообщающийся с основным баком Т. Масло в расширителе имеет значительно меньшую поверхность соприкосновения с воздухом, чем если бы расширителя не было и масло соприкасалось бы с воздухом в основном баке Т. При нагревании масло расширяется и заполняет расширитель до определённого уровня. Расширители Т. имеют в нижней части пробку для спуска осадков и влаги. Для указания уровня масла все Т. снабжены маслоуказателями в виде стеклянной трубки, установленной на торцовой стенке расширителя или на стенках бака (в Т. без расширителя). На расширителе или стенке около маслоуказателя наносят краской три контрольные черты, соответствующие уровню масла при темп-рах -35°, +15° и +35°. Масло заливают в Т. через пробку в расширителе или на крышке. Выпуск масла из Т. или взятие пробы масла для испытаний производится через спускную пробку или кран внизу стенки бака.

Рис. 3. Трёхфазный трансформатор мощностью от 20 до 100 киловольт-ампер на напряжение 10/0,4 киловольт

Все Т. снабжены ртутным термометром со шкалой от - 20° до +100°, вставляемым в оправу с нарезкой. Оправа ввинчивается в отверстие крышки Т. В нижней части бака имеется болт, предназначенный для заземления корпуса Т. Трансформаторы поднимают за скобы или крюки, приваренные к стенке бака. Т. мощностью до 50 киловольт-ампер включительно не имеют катков для передвижения. При большей мощности Т. снабжаются катками, к-рые допускают их перестановку на 90° и, в зависимости от условий установки, позволяют изменять направление передвижения.

А. Златковский

Литература: Златковский А. и Шустов В., Мачтовые трансформаторные подстанции, М., 1950 (В помощь сельскому электромонтеру); Пиотровский Л., Электрические машины, 2 изд., Л.-М., 1952; Шац Е., Ремонт электрических машин и трансформаторов, М.. 1953; Шницер Л., Трансформаторы. Основы теории и нагрузочная способность, 4 изд., М.-Л., 1950.

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 5 (Т - Я)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1956, с. 663