Transformatorul Electric

3.1 Transformatorul

Definiţie. Rolul transformatorului.

Transformatorul electric este o maşină electrică statică cu două sau mai multe înfăşurări care transformă parametrii energiei electrice tensiunea (cel mai frecvent), curentul sau numărul de faze de la o valoare la alta fără a modifica frecvenţa. Energia electrică este produsă de regulă sub formă trifazată în centrale electrice cu ajutorul generatoarelor electrice la un nivel de tensiune tensiune dictat de considerente constructive şi tehnologice.Frecvent tensiunea nominală (tensiunea între faze sau tensiunea de linie) a generatoarelor este de 10-15 kV. Această energie elctrică este transportată şi distribuită consumatorilor industriali sau casnici. Consumatorii necesită nivele diferite de tensiune, cei de joasă tensiune au tensiunea nominală de 380 V sau 220 V, alţi consumatori sunt de medie tensiune: 6 kV sau 10 kV (tensiune de linie). Transportul energiei electrice se face la nivele de tensiune ridicată (700 kV, 400 kV, 220 kV sau 110 kV, tensiune de linie) dictată de lungimea distanţelor de transport şi de considerente economice. Ca atare este necesară transformarea tensiunii de la un nivel la altul de către o maşină electrică, acesta este rolul transformatorului.

Funcţionarea transformatorului

Transformatorul are cel puţin două înfăşurări, 1-înfăşurarea primară, 2-înfăşurarea secundară, aşezate pe un circuit magnetic (miez magnetic) din tole de oţel electrotehnic. Mărimile care se referă la înfăşurarea primară se notează cu indicele 1, iar cele care se referă la înfăşurarea secundară se notează cu indicele 2. Miezul magnetic are rolul de a asigura calea de închidere a câmpului magnetic, în acest fel cuplajul magnetic dintre cele două înfăşurări este mult mai bun, aproape întreg fluxul magnetic produs de una din înfăşurări o străbate şi pe cealaltă.

Înfăşurarea primară este alimentată de la o sursă de tensiune electromotoare cu tensiune variabilă sinusoidal în timp. În circuitul acesteia apare un curent i, de asemenea variabil sinusoidal în timp, care va produce prin circuitul magnetic un flux magnetic variabil în timp. Circuitul electric al înfăşurării primare fiind inductiv, curentul din înfăşurarea primară este defazat în urma tensiunii de alimentatre cu 900.

Presupunem o variaţie sinusoidală a fluxului magnetic prin secţiunea miezului:

Înfăşurările primară şi secundară fiind străbătute de un flux magnetic variabil în timp se vor induce în acestea tensiunile electromotoare:

Fazorii tensiunilor electromotoare induse sunt:

Ue1 = -j N1Φ

Ue2 = -j N2Φ