Transformator

Transformatorul electric

1.Notiuni generale despre transformatoare

Transformatorul electric este o masina electromagnetica statica de curent alternativ, care transforma o energie electromagnetica primara de anumiti parametrii (u1,i1) într-o energie electromagnetica secundara de alti parametrii (u2,i2), frecventa ramane insa constanta (f1=f2=ct.).

Cei doi parametrii care ne dau puterea: u-tensiunea si i-curentul, sufera prin transformare schimbari inverse, astfel daca tensiunea se micsoreaza, curentul se mareste si invers.

La baza functionarii transformatorului sta principiul inductiei electromagnetice.

Din punct de vedere constructiv, transformatorul are doua parti principale:

- circuitul magnetic- reprezentat de miezul de fier si construit din tole de otel electrotehnic pentru reducerea pierderilor în fier;

- circuitele electrice- reprezentate de doua sau mai multe înfasurari din Cu sau Al, realizate în jurul circuitului magnetic, fiind deci cuplate electromagnetic.

Infasurarea care primeste energia de la o sursa se numeste infasurare primara, iar cea care cedeaza energia unei retele sau unui consumator se numeste infasurare secundara. Dupa cum tensiunea înfasurarii secundare este mai mare sau mai mica decat cea a înfasurarii primare, transformatorul este ridicator sau coborator de tensiune.

Schematic un transformator monofazat, care are doua înfasurari este reprezentat în figura 1.

$u i1 N1 N2 i2 u1 u2 zs i2

$Ã1 DÃ2

fig.1

u1 - tensiunea de alimentare a primarului;

i1  curentul din primar, cand în secundar avem legata impedanta de sarcina zs;

u2  tensiunea la bornele secundarului rezultata prin inductie electromagnetica;

i2  curentul din secundar;

DÃ1,DÃ2  fluxurile de scapari ale primarului si secundarului;

N1,N2  numarul de spire a înfasurarii primare respectiv secundare.

Dupa numarul de faze putem avea transformatoare monofazate, trifazate sau speciale (ex:tri-hexafazate).

Regimul nominal al transformatorului este regimul definit de ansamblul valorilor marimilor înscrise pe placuta indicatoare a transformatorului si care caracterizeaza functionarea în conditii prescrise (regimul de sarcina pentru care a fost proiectat).

Datele nominale ale unui transformator sunt:

- puterea nominala-SN (VA)- reprezinta puterea aparenta la bornele circuitului secundar;

- tensiunea nominala primara-U1N(V)-reprezinta tensiunea aplicata înfasurarii primare în regim nominal;

- tensiunea nominala secundara-U2N(V)-este tensiunea rezultata la bornele secundare, la mersul în gol, primarul fiind alimentat cu tensiunea U1N ;

- raportul nominal de transformare- k- este raportul între tensiunea primara si cea secundara la mersul în gol;

- curentul nominal (primar si secundar)- curentul de linie I1N,I2N(A);

- tensiunea nominala de scurtcircuit-usc-tensiunea aplicata unei înfasurari cand cealalta este legata în scurtcircuit, iar în înfasurarea alimentata curentul are valoare nominala;

- frecventa nominala- 50Hz în Europa, 60 în America de Nord;

- randamentul-·;

- schema si grupa de conexiuni.

In functie de utilizarea lor, putem avea mai multe tipuri de transformatoare cum ar fi:

-transformatoare de putere folosite în transportul si distributia energiei;

-transformatoare speciale de putere-folosite pentru alimentare cuptoarelor metalurgice, a redresoarelor etc.

-transformatoare pentru reglarea tensiunii;

-autotransformatoare;

-transformatoare de masura;

-transformatoare pentru încercari de izolatie de înalta tensiune.

2.Incercarile transformatorului trifazat

Un transformator trifazat poate fi echivalat cu trei transformatoare monofazate, astfel ca o faza a transformatorului trifazat reprezinta de fapt un transformator monofazat. De aceea schema echivalenta si ecuatiile transformatorului monofazat, pentru fiecare din regimurile de functionare studiate în lucrarile anterioare, sunt valabile pentru una din fazele transformatorului trifazat, aflat în acelasi regim de functionare. De asemenea parametrii unei faze atat la mersul în gol cat si la scurtcircuit se determina la fel ca pentru transformatorul monofazat, cu specificatia ca pierderile totale în fier, respectiv în înfasurari pentru un transformator trifazat sunt de trei ori mai mari decat cele pentru o faza, curentul de mers în gol mediu este media aritmetica a curentilor de mers în gol a fiecarei faze, iar raportul de transformare al transformatorului trifazat este dat de raportul tensiunilor de linie primare si secundare omoloage la mersul în gol si în general difera de raportul numarului de spire.