Transformatorul Electric

Rezumat lucrare:

Un transformator este un dispozitiv care transferă energie electrică de la un circuit

la altul prin conductori cu cuplaj inductiv. Un curent variabil în înfășurarea primară creează un flux magnetic variabil în miezul transformatorului și, astfel, un flux magnetic variabil prin secundar de lichidare. Acest flux magnetic variabil induce o forță electromotoare care variază (EMF), sau "tensiune", în înfășurarea secundară.

Transformatoarele au dimensiuni foarte variabile, astfel, variază în mărime de la un transformator în miniatura ascuns în interiorul un microfon la transformatoare uriașe de sute de tone utilizate în stațiile electrice pentru a interconecta porțiuni ale rețelei de alimentare. Toate funcționează pe aceleași principii de bază, deși gama de modele este mare. În timp ce noile tehnologii au eliminat necesitatea de transformatoare în unele circuite electronice, transformatoarele sunt încă găsite în mai multe dispozitive electronice. Transformatoare sunt esențiale pentru transmiterea energiei electrice de înaltă tensiune, care face transmisia pe distanțe lungi mult mai practică din punct de vedere economic.

1. Introducere

Se numeşte transformator electric un dispozitiv electromagnetic care prin fenomenul de inducţie, transformă parametrii energiei electrice în curent alternativ (frecvenţa rămâne aceeaşi).[1][2] Energia electrică este produsă de regulă sub formă trifazată în centrale electrice cu ajutorul generatoarelor electrice la un nivel de 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.[3]

Fig.1 Transformator

2. Noțiuni generale

Primul transformator cu miez magnetic si doua înfasurari a fost construit de Michael Faraday în 1831, în scopul evidentierii experimentale a fenomenului inductiei electromagnetice.[4] Transformatorul electric este o maşină electromagnetică statică de curent alternativ, care transformă o energie electromagnetică primară de anumiţi parametrii (u1,i1) întro energie electromagnetică secundară de alţi parametrii (u2,i2), frecvenţa rămane insă constantă(f1=f2=ct.). Cei doi parametrii care ne dau puterea: u-tensiunea şi i curentul, suferă prin transformare schimbări inverse, astfel dacă tensiunea se micşorează, curentul se măreşte şi invers. La baza funcţionării transformatorului stă principiul inducţiei electromagnetice. Din punct de vedere constructiv, transformatorul are două părţi principale:

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

- circuitele electrice- reprezentate de două sau mai multe înfăşurări din Cu sau Al, realizate în jurul circuitului magnetic, fiind deci cuplate electromagnetic. Înfăşurarea care primeşte energia de la o sursă se numeşte infăşurare primară, iar cea care cedează energia unei reţele sau unui consumator se numeşte infăşurare secundară. După cum tensiunea înfăşurării secundare este mai mare sau mai mică decat cea a înfăşurării primare, transformatorul este ridicător sau coborator de tensiune.[5]

Electrocentrală Consumatorii

Fig. 2. Schema de principiu pentru transportul energiei electrice.

Transformatorul T1 conectat dupa generatorul G, este ridicator, iar transformatorul T2 ce alimentează consumatorii este coborator.

Diferenta de principiu între cele doua tipuri de transformatoare nu există. Potrivit destinaţiei, transformatoarele sunt:

-de forţă – pentru transportul si distribuţia energiei electrice;

-de masură – prin intermediul cărora în circuitele de înaltă tensiune sau de curenţi mari se introduc aparate de masură sau mijloace de reglare si protecţie;

-autotransformatoare – la care înfaşurarea primară si secundară sunt unificate întruna

si serveste pentru reglajul lin al tensiunii in limite mici;

-transformatoare cu destinaţie specială – pentru suduri electrice, pentru reductoare s.a.;

-transformatoare de mică putere – se utilizează în scopuri diferite in radiotehnică, electronică, automatică.[6]