Formel für die EMK der Primärwicklung eines Transformators. Merkmale des Designs des Transformator-Magnetkreises. Spannung versus Last

E1=4,44fw1Фm.....U1= -E1+r1*I1+X1*I1...

U1 – Spannungskomplex an der Primärwicklung;

E1 – EMF-Komplex der Primärwicklung;

I1 – Stromkomplex der Primärwicklung;

r1 – Widerstand der Primärwicklung;

X1 – induktiver Ableitwiderstand der Primärwicklung.

In der Primärwicklung eines Transformators induzierte EMF, Spannungsgleichungen für die Primärwicklung eines Transformators.

E1=4,44fw2Фm.....U1= E2+r2*I2+X2*I2...

U2 – Spannungskomplex an der Sekundärwicklung;

E2 – EMF-Komplex der Sekundärwicklung;

I2 – Stromkomplex der Sekundärwicklung;

r2 – Widerstand der Sekundärwicklung;

X2 – induktiver Ableitwiderstand der Sekundärwicklung.

6.Leerlauferfahrung, im Versuch ermittelte Parameter. Zur Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses dient der Leerlauftest (Abb. 11.4, a). Dabei wird die Niederspannungswicklung mit einem Gerät (Potenzialregler) verbunden, das es ermöglicht, die dem Transformator zugeführte Spannung in einem weiten Bereich zu variieren, und die Oberspannungswicklung wird geöffnet. Um das Übersetzungsverhältnis zu ermitteln, genügt es, bei Kleinleistungstransformatoren eine Spannung von 0,1 UH und bei Hochleistungstransformatoren von (0,33...0,5) UH an die Unterspannungswicklung anzulegen. Der Spannungsabfall in der Primärwicklung ist sehr gering. Mit akzeptabler Genauigkeit können wir davon ausgehen, dass E1 = U1 und E2 = U2, da der Strom in der Sekundärwicklung praktisch Null ist. Aus den Erfahrungen des Leerlauftransformators werden auch die Abhängigkeiten des Leerlaufstroms Ix, der Leistungsaufnahme Px und des Leistungsfaktors cosφ vom Wert der Eingangsspannung U1 ermittelt, bei geöffneter Sekundärwicklung, also bei I2 = 0. Der Leerlaufstrom von Leistungstransformatoren liegt zwischen 10 (bei Kleinleistungstransformatoren) und 2 % (bei Hochleistungstransformatoren) des Nennwertes. Bei der Leerlaufkennlinie wird die zugeführte Spannung im Bereich von 0,6 bis 1,2 UH so verändert, dass sich 6...7 Messwerte ergeben. Abbildung 11.4.6 zeigt eine ungefähre Darstellung der Leerlaufcharakteristik. Die Leerlaufleistung charakterisiert die im Transformator selbst verbrauchte elektrische Energie, da der Sekundärwicklung keine Energie entnommen wird. Die Energie im Transformator wird für die Erwärmung der Wicklungen durch den durch sie fließenden Strom und die Erwärmung des Stahlkerns (Wirbelströme und Hysterese) aufgewendet. Verluste durch Erwärmung der Wicklungen (Verluste in den Wicklungen) im Leerlauf sind vernachlässigbar. In der Praxis kann man davon ausgehen, dass alle Leerlaufverluste im Stahl des Kerns konzentriert sind und zur Erwärmung desselben beitragen.

7. Erfahrungen mit Transformatorkurzschlüssen, Parameter des Experiments. Das Kurzschlussexperiment wird gemäß dem Diagramm in Abbildung 11.5, a durchgeführt. An die Unterspannungswicklung wird eine Spannung angelegt, bei der in der kurzgeschlossenen Oberspannungswicklung der Nennstrom fließt. Diese Spannung wird als Kurzschlussspannung ek% bezeichnet; ihr Wert wird im Transformatorpass als Prozentsatz des Nennwerts angegeben. Da in diesem Experiment aufgrund der an die Niederspannungswicklung angelegten Niederspannung der magnetische Fluss im Kern sehr unbedeutend ist und sich der Kern nicht erwärmt, wird angenommen, dass die gesamte vom Transformator während des Kurzschlussversuchs verbrauchte Leistung verbraucht wird wird für elektrische Verluste in den Leitern der Wicklungen aufgewendet. Die Kurzschlusskennlinien (Abb. 11.5,6) stellen die Abhängigkeiten des aufgenommenen Stroms Ik, der Leistung Pk und des Leistungsfaktors cosφ von der zugeführten Spannung bei geschlossener Sekundärwicklung dar.

10. Anschlusspläne für die Wicklungen von 3-Phasen-Transformatoren. Nutzungsrate. Die Wicklungen von Drehstromtransformatoren sind in Stern (Y) oder Dreieck (D) geschaltet. Normalerweise sind die Primärwicklungen in einem Stern und die Sekundärwicklungen in einem Dreieck verbunden, oder beide Wicklungen sind in einem Stern verbunden. Ein Dreiphasentransformator hat zwei dreiphasige Wicklungen – Hochspannung (HV) und Niederspannung (LV), von denen jede drei Phasenwicklungen oder Phasen umfasst. Somit hat ein Dreiphasentransformator sechs unabhängige Phasenwicklungen und 12 Anschlüsse mit entsprechenden Anschlüssen, und die Anfangsanschlüsse der Phasen der Wicklung mit höherer Spannung werden mit den Buchstaben A, B, C bezeichnet, die Endanschlüsse sind X, Y, Z, und für ähnliche Anschlüsse der Phasen der Niederspannungswicklung werden folgende Bezeichnungen verwendet: a,b,c,x,y,z...In den meisten Fällen werden die Wicklungen von Dreiphasentransformatoren angeschlossen entweder in einem Stern -Y oder in einem Dreieck - Δ ... Phasenkoeffizient Die Transformation eines Dreiphasentransformators ergibt sich aus dem Verhältnis der Phasenspannungen im Leerlauf: nф = Uфнх / Uфннх.... lineares Transformationsverhältnis, abhängig vom Phasenübersetzungsverhältnis und der Art der Verbindung der Phasenwicklungen der Hoch- und Niederspannung des Transformators, nach der Formel: nl = Ulvnkh / Ulnnkh.

11. Verbindungsgruppen der Wicklungen von 3-Phasen-Transformatoren. Zu welchem ​​Zweck wird es bestimmt? Eine Gruppe von Transformatorwicklungsanschlüssen kennzeichnet die gegenseitige Ausrichtung der Spannungen der Primär- und Sekundärwicklung

12. Bedingungen zum Einschalten von Transformatoren für den Parallelbetrieb. vorausgesetzt, dass keine der Wicklungen mit einem Strom belastet wird, der den zulässigen Strom für eine bestimmte Wicklung überschreitet. Der Parallelbetrieb von Transformatoren ist unter folgenden Bedingungen zulässig: Die Wicklungsanschlussgruppen sind gleich, das Leistungsverhältnis des Transformators ist nicht größer als 1:3, die Übersetzungsverhältnisse unterscheiden sich nicht um mehr als ±0,5 %, die Kurzschlussspannungen unterscheiden sich um nicht mehr als ±10 %, die Transformatoren sind phasenverschoben.

14. Spartransformator. Der Hauptunterschied zwischen einem Spartransformator und einem herkömmlichen Transformator besteht darin, dass seine beiden Wicklungen notwendigerweise eine elektrische Verbindung miteinander haben, auf einen Stab gewickelt sind und die Energieübertragung zwischen den Wicklungen auf kombinierte Weise erfolgt – durch elektromagnetische Induktion und elektrische Verbindung. Dies reduziert die Größe und die Kosten der Maschine.

15. Das Funktionsprinzip eines Asynchronmotors. Der Aufbau des Stators einer Asynchronmaschine. An die Statorwicklung wird eine Wechselspannung angelegt, unter deren Einfluss Strom durch diese Wicklungen fließt und ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld wirkt auf die Rotorwicklung und induziert nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion in ihnen eine EMF. Unter dem Einfluss der induzierten EMK entsteht in der Rotorwicklung ein Strom. Der Strom in der Rotorwicklung erzeugt ein eigenes Magnetfeld, das mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators interagiert. Dadurch wirkt auf jeden Zahn des Rotormagnetkreises eine Kraft, die sich kreisförmig summiert und ein rotierendes elektromagnetisches Moment erzeugt, das den Rotor in Drehung versetzt............. Das stationäre Ein Teil der Maschine wird als Stator bezeichnet. Der Statorkern besteht aus Elektroblech und ist in den Rahmen eingepresst. Auf der Innenfläche der Bleche, aus denen der Statorkern besteht, befinden sich Nuten, in die die dreiphasige Wicklung eingesetzt wird (3) platziert wird. Die Statorwicklung besteht hauptsächlich aus isoliertem Kupferdraht mit rundem oder rechteckigem Querschnitt, seltener aus Aluminium.

16. Aufbau einer Asynchronmaschine mit Kurzschluss. Rotor, Konstruktion der Hauptbaugruppen. besteht aus Kupfer- oder Aluminiumstäben, die an den Enden mit zwei Ringen kurzgeschlossen sind. Die Stäbe dieser Wicklung werden in die Nuten des Rotorkerns eingeführt. Die Rotor- und Statorkerne haben eine gezahnte Struktur. Bei Maschinen kleiner und mittlerer Leistung wird die Wicklung normalerweise durch Eingießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung in die Schlitze des Rotorkerns hergestellt.

17 .Der Aufbau einer Asynchronmaschine mit bewickeltem Rotor, der Aufbau der Hauptbaugruppen. Der Phasenrotor verfügt über eine dreiphasige (im Allgemeinen mehrphasige) Wicklung, die normalerweise sternförmig geschaltet und mit Schleifringen verbunden ist, die sich mit der Maschinenwelle drehen. Verwendung von Graphit- oder Metall-Graphit-Bürsten, die entlang dieser Ringe in den Rotorwicklungskreis gleiten: inklusive Ballast-Rheostat, der als zusätzlicher aktiver Widerstand fungiert und für jede Phase gleich ist. Durch die Reduzierung des Anlaufstroms erreichen sie eine Erhöhung des Anlaufdrehmoments auf den Maximalwert (im ersten Moment). Solche Motoren werden zum Antrieb von Mechanismen verwendet, die unter schweren Lasten arbeiten oder eine sanfte Geschwindigkeitsregelung erfordern. enthalten Induktivitäten (Drosseln) in jeder Rotorphase. Der Widerstand der Drosseln hängt von der Frequenz des fließenden Stroms ab, und bekanntlich ist im Rotor im ersten Moment des Starts die Frequenz der Gleitströme am höchsten. Wenn sich der Rotor dreht, nimmt die Frequenz der induzierten Ströme ab und damit auch der Widerstand der Induktivität. Die induktive Reaktanz im gewickelten Rotorkreis ermöglicht es Ihnen, den Motorstartvorgang zu automatisieren und bei Bedarf einen Motor „aufzunehmen“, dessen Drehzahl aufgrund von Überlastung gesunken ist. Die Induktivität hält die Rotorströme auf einem konstanten Niveau. inklusive Gleichstromversorgung, wodurch eine Synchronmaschine entsteht. Schalten Sie den Wechselrichter ein, mit dem Sie die Drehzahl- und Drehmomenteigenschaften des Motors steuern können. Hierbei handelt es sich um eine Sonderbetriebsart (Dual-Power-Maschine). Es ist möglich, die Netzspannung ohne Wechselrichter einzuschalten, und zwar mit einer entgegengesetzten Phasenlage zu derjenigen, mit der der Stator gespeist wird.

18. Analogie zwischen einer Asynchronmaschine und einem Transformator. In den Statorwicklungen im xx-Modus induzierte EMK. Bei einem Asynchronmotor übernimmt die Rotorwicklung die Rolle der Sekundärwicklung des Transformators und die Primärwicklung die Statorwicklung....Hier ist jedoch auf folgenden wesentlichen Unterschied zu achten ein Asynchronmotor und ein Transformator.....Ein Transformator hat bekanntlich beide Wicklungen – die Primär- und die Sekundärwicklung sind stationär, während wir bei einem Asynchronmotor nur eine Primärwicklung (Stator) haben, die stationär ist, während die Sekundärwicklung stationär ist (Rotor-)Wicklung eines Asynchronmotors ist beweglich; Aus diesem Grund ist die Frequenz der im Sekundärkreis (Rotor) eines Asynchronmotors fließenden Ströme ein variabler Wert, der bekanntermaßen bei Transformatoren nicht beobachtet wird.

20. Verluste und Wirkungsgrad eines Asynchronmotors.P Oteri sind unterteilt in mechanisch, magnetisch und elektrisch. Mechanische Verluste in einem Asynchronmotor werden durch Reibung in den Lagern und Reibung der rotierenden Teile an der Luft verursacht. Zusätzliche Verluste werden durch das Vorhandensein von Streufeldern im Motor und Feldpulsationen in den Zähnen von Rotor und Stator verursacht. Der Wirkungsgrad eines Asynchronmotors beträgt η = Р2/ Р1 = 1 - ∑ð/ Р1.

21. Funktionsprinzip eines 3-Phasen-Asynchronmotors. Bei Anschluss an das Netz entsteht im Stator ein kreisförmiges rotierendes Magnetfeld, das die kurzgeschlossene Rotorwicklung durchdringt und darin einen Induktionsstrom induziert. Von hier aus beginnt der Rotor gemäß dem Ampereschen Gesetz (eine EMK wirkt auf einen stromdurchflossenen Leiter, der sich in einem Magnetfeld befindet) zu rotieren. Die Rotorgeschwindigkeit hängt von der Frequenz der Versorgungsspannung und der Anzahl der Magnetpolpaare ab. Der Unterschied zwischen der Drehfrequenz des Statormagnetfeldes und der Rotordrehfrequenz wird durch Schlupf charakterisiert. Der Motor wird als Asynchronmotor bezeichnet, da die Rotationsfrequenz des Statormagnetfelds nicht mit der Rotationsfrequenz des Rotors übereinstimmt. Ein Synchronmotor weist einen Unterschied in der Rotorkonstruktion auf. Der Rotor ist entweder ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet oder besteht aus einem Teil eines Käfigläufers (zum Anlassen) und Permanent- oder Elektromagneten. Bei einem Synchronmotor sind die Drehzahl des Statormagnetfeldes und die Rotordrehzahl gleich. Zum Starten werden asynchrone Hilfselektromotoren oder ein Rotor mit Käfigläuferwicklung verwendet.

Verwandte Informationen.

Wir setzen unsere Bekanntschaft mit elektronischen Komponenten fort und werden in diesem Artikel darauf eingehen Gerät und Funktionsprinzip des Transformators.

Transformatoren haben in der Funk- und Elektrotechnik breite Anwendung gefunden und werden zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie in Stromversorgungsnetzen, zur Stromversorgung von Funkgeräteschaltungen, in Konvertergeräten, als Schweißtransformatoren usw. verwendet.

Transformator Entwickelt, um Wechselspannung eines Werts in Wechselspannung eines anderen Werts umzuwandeln.

In den meisten Fällen besteht ein Transformator aus einem geschlossenen Magnetkreis (Kern) mit zwei darauf befindlichen Wicklungen, die nicht elektrisch miteinander verbunden sind. Der Magnetkern besteht aus ferromagnetischem Material und die Wicklungen sind mit isoliertem Kupferdraht umwickelt und auf dem Magnetkern platziert.

Eine Wicklung ist an eine Wechselstromquelle angeschlossen und heißt primär(I) wird die Spannung von der anderen Wicklung entfernt, um die Last mit Strom zu versorgen, und die Wicklung wird aufgerufen sekundär(II). Ein schematisches Diagramm eines einfachen Transformators mit zwei Wicklungen ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

1. Das Funktionsprinzip des Transformators.

Das Funktionsprinzip des Transformators basiert auf Phänomen der elektromagnetischen Induktion.

Wenn an der Primärwicklung Wechselspannung anliegt U1, dann fließt Wechselstrom durch die Windungen der Wicklung Io, die um die Wicklung und im Magnetkern entstehen magnetisches Wechselfeld. Ein Magnetfeld erzeugt einen magnetischen Fluss Fo, das entlang des Magnetkreises die Windungen der Primär- und Sekundärwicklung kreuzt und in ihnen alternierende EMF induziert (induziert) - e1 Und e2. Und wenn Sie ein Voltmeter an die Klemmen der Sekundärwicklung anschließen, zeigt es das Vorhandensein einer Ausgangsspannung an U2, die ungefähr der induzierten EMK entspricht e2.

Wenn eine Last, beispielsweise eine Glühlampe, an die Sekundärwicklung angeschlossen wird, entsteht ein Strom in der Primärwicklung I1, wodurch im Magnetkreis ein magnetischer Wechselfluss entsteht F1 mit der gleichen Frequenz wie der Strom variieren I1. Unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselflusses entsteht im Sekundärwicklungskreis ein Strom I2, was wiederum nach dem Lenzschen Gesetz einen entgegenwirkenden magnetischen Fluss erzeugt F2, um den magnetischen Fluss, der ihn erzeugt, zu entmagnetisieren.

Infolge der entmagnetisierenden Wirkung der Strömung F2 Im Magnetkreis entsteht ein magnetischer Fluss Fo gleich der Flussdifferenz F1 Und F2 und Teil des Flusses zu sein F1, d.h.

Resultierender magnetischer Fluss Fo sorgt für die Übertragung magnetischer Energie von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung und induziert eine elektromotorische Kraft in der Sekundärwicklung e2, unter dessen Einfluss Strom im Sekundärkreis fließt I2. Dies ist auf das Vorhandensein eines magnetischen Flusses zurückzuführen Fo und es gibt eine Strömung I2, die umso größer sein wird, je mehr Fo. Aber gleichzeitig ist der Strom umso größer I2, desto größer ist der Gegenstrom F2 und daher weniger Fo.

Daraus folgt, dass bei bestimmten Werten der magnetische Fluss F1 und Widerstände Sekundärwicklung Und Ladungen die entsprechenden EMF-Werte werden eingestellt e2, aktuell I2 und fließen F2, um das Gleichgewicht der magnetischen Flüsse im Magnetkreis sicherzustellen, ausgedrückt durch die oben angegebene Formel.

Somit die Flussdifferenz F1 Und F2 darf nicht Null sein, da es in diesem Fall keinen Hauptthread gäbe Fo, und ohne sie könnte der Fluss nicht existieren F2 und aktuell I2. Daher der magnetische Fluss F1, erzeugt durch den Primärstrom I1, immer mehr magnetischer Fluss F2, erzeugt durch den Sekundärstrom I2.

Die Größe des magnetischen Flusses hängt vom Strom ab, der ihn erzeugt, und von der Anzahl der Windungen der Wicklung, durch die er fließt.

Die Spannung der Sekundärwicklung hängt davon ab Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen. Bei gleicher Windungszahl ist die Spannung an der Sekundärwicklung ungefähr gleich der an der Primärwicklung angelegten Spannung, und ein solcher Transformator wird als bezeichnet teilen.

Wenn die Sekundärwicklung mehr Windungen als die Primärwicklung enthält, ist die darin entwickelte Spannung größer als die der Primärwicklung zugeführte Spannung, und ein solcher Transformator wird als bezeichnet zunehmend.

Wenn die Sekundärwicklung weniger Windungen enthält als die Primärwicklung, ist ihre Spannung geringer als die der Primärwicklung zugeführte Spannung, und ein solcher Transformator wird als Transformator bezeichnet nach unten.

Somit. Durch Auswahl der Anzahl der Wicklungswindungen bei einer bestimmten Eingangsspannung U1 Erhalten Sie die gewünschte Ausgangsspannung U2. Dazu verwenden sie spezielle Methoden zur Berechnung der Parameter von Transformatoren, mit deren Hilfe die Wicklungen berechnet, der Querschnitt der Drähte ausgewählt, die Anzahl der Windungen sowie die Dicke und Art der Drähte bestimmt werden der Magnetkern.

Der Transformator kann nur in Wechselstromkreisen betrieben werden. Wird seine Primärwicklung an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so bildet sich im Magnetkreis ein zeitlich, in Größe und Richtung konstanter magnetischer Fluss. In diesem Fall wird in der Primär- und Sekundärwicklung keine Wechselspannung induziert und daher keine elektrische Energie vom Primärkreis auf den Sekundärkreis übertragen. Fließt jedoch in der Primärwicklung des Transformators ein pulsierender Strom, so wird in der Sekundärwicklung eine Wechselspannung induziert, deren Frequenz gleich der Welligkeitsfrequenz des Stroms in der Primärwicklung ist.

2. Transformatordesign.

2.1. Magnetischer Kern. Magnetische Materialien.

Zweck Magnetkreis besteht darin, einen geschlossenen Weg für den magnetischen Fluss mit minimalem magnetischem Widerstand zu schaffen. Daher bestehen Magnetkerne für Transformatoren aus Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität in starken magnetischen Wechselfeldern. Die Materialien müssen geringe Wirbelstromverluste aufweisen, um bei ausreichend hohen magnetischen Induktionswerten den Magnetkreis nicht zu überhitzen, relativ kostengünstig sein und keine aufwendige mechanische und thermische Behandlung erfordern.

Magnetische Materialien, die zur Herstellung von Magnetkernen verwendet werden, werden in Form einzelner Bleche oder in Form langer Bänder einer bestimmten Dicke und Breite hergestellt und genannt Elektrostähle.
Blechstähle (GOST 802-58) werden durch Warm- und Kaltwalzen hergestellt, bandstrukturierte Stähle (GOST 9925-61) nur durch Kaltwalzen.

Ebenfalls verwendet werden Eisen-Nickel-Legierungen mit hoher magnetischer Permeabilität, zum Beispiel Permalloy, Permindur usw. (GOST 10160-62) und weichmagnetische Niederfrequenzferrite.

Für die Herstellung einer Vielzahl relativ kostengünstiger Transformatoren werden sie häufig verwendet Elektrostähle, die kostengünstig sind und den Betrieb des Transformators sowohl mit als auch ohne konstante Magnetisierung des Magnetkreises ermöglichen. Die größte Anwendung finden kaltgewalzte Stähle, die im Vergleich zu warmgewalzten Stählen bessere Eigenschaften aufweisen.

Legierungen mit hohe magnetische Permeabilität Wird zur Herstellung von Impulstransformatoren und Transformatoren verwendet, die für den Betrieb bei erhöhten und hohen Frequenzen von 50 bis 100 kHz ausgelegt sind.

Der Nachteil solcher Legierungen sind ihre hohen Kosten. Beispielsweise sind die Kosten für Permalloy 10–20-mal höher als die Kosten für Elektrostahl und für Permendur 150-mal höher. In einigen Fällen kann ihr Einsatz jedoch das Gewicht, das Volumen und sogar die Gesamtkosten des Transformators erheblich reduzieren.

Ein weiterer Nachteil ist der starke Einfluss von Permanentmagnetisierung und magnetischen Wechselfeldern auf die magnetische Permeabilität sowie die geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Einflüssen – Stöße, Druck usw.

Aus Weichmagnetische Niederfrequenzferrite hergestellt mit hoher Anfangsdurchlässigkeit gepresste Magnetkerne, die zur Herstellung von Impulstransformatoren und Transformatoren mit hohen Frequenzen von 50 - 100 kHz verwendet werden. Der Vorteil von Ferriten sind ihre geringen Kosten, der Nachteil ist jedoch die geringe Sättigungsinduktion (0,4 - 0,5 T) und die starke Temperatur- und Amplitudeninstabilität der magnetischen Permeabilität. Daher werden sie nur in schwachen Feldern eingesetzt.

Die Auswahl der magnetischen Materialien erfolgt auf der Grundlage elektromagnetischer Eigenschaften unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen und des Zwecks des Transformators.

2.2. Arten von Magnetkreisen.

Magnetkerne von Transformatoren werden unterteilt in laminiert(gestempelt) und Band(gedreht), aus Blechmaterialien hergestellt und aus Ferriten gepresst.

Laminiert Magnetkerne werden aus flachen, gestanzten Platten entsprechender Form zusammengesetzt. Darüber hinaus können die Platten aus fast allen, auch sehr zerbrechlichen Materialien hergestellt werden, was ein Vorteil dieser Magnetkerne ist.

Band Magnetkerne bestehen aus einem dünnen, spiralförmig gewickelten Band, dessen Windungen fest miteinander verbunden sind. Der Vorteil von Bandmagnetkernen besteht in der vollständigen Nutzung der Eigenschaften magnetischer Materialien, wodurch Gewicht, Größe und Kosten des Transformators reduziert werden können.

Abhängig von der Art des Magnetkreises werden Transformatoren unterteilt Stange, gepanzert Und ringförmig. Darüber hinaus kann jeder dieser Typen entweder Stab oder Band sein.

Stange.

In magnetischen Kreisen Stangentyp Wicklungen befinden sich auf zwei Stäben ( Stange wird der Teil des Magnetkreises genannt, auf dem die Wicklungen platziert sind). Dies verkompliziert das Design des Transformators, verringert jedoch die Wicklungsdicke, was dazu beiträgt, die Streuinduktivität und den Drahtverbrauch zu reduzieren und die Kühlfläche zu vergrößern.

Stabmagnetkerne werden in störungsarmen Ausgangstransformatoren eingesetzt, da sie unempfindlich gegen die Einwirkung äußerer niederfrequenter Magnetfelder sind. Dies erklärt sich daraus, dass unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes in beiden Spulen gegenphasige Spannungen induziert werden, die sich bei Windungsgleichheit der Wicklungen gegenseitig kompensieren. Transformatoren hoher und mittlerer Leistung werden in der Regel in Stabform hergestellt.

Gepanzert.

Im magnetischen Kreis Rüstungstyp Die Wicklung befindet sich auf der Mittelstange. Dies vereinfacht das Transformatordesign, ermöglicht eine bessere Fensterausnutzung durch die Wicklung und bietet außerdem einen gewissen mechanischen Schutz für die Wicklung. Daher werden solche Magnetkreise am häufigsten verwendet.

Ein Nachteil gepanzerter Magnetkerne ist ihre erhöhte Empfindlichkeit gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern, wodurch sie für den Einsatz als Ausgangstransformatoren mit geringem Rauschpegel ungeeignet sind. Am häufigsten sind Mittelleistungstransformatoren und Mikrotransformatoren gepanzert.

Ringförmig.

Ringförmig oder Ring Transformatoren ermöglichen eine bessere Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften des Materials, haben geringe Verlustflüsse und erzeugen ein sehr schwaches äußeres Magnetfeld, was besonders bei Hochfrequenz- und Impulstransformatoren wichtig ist. Aufgrund der Komplexität der Herstellung der Wicklungen fanden sie jedoch keine breite Anwendung. Meistens bestehen sie aus Ferrit.

Um Verluste durch Wirbelströme zu reduzieren, werden laminierte Magnetkreise aus gestanzten Platten mit einer Dicke von 0,35 bis 0,5 mm zusammengesetzt, die einseitig mit einer 0,01 mm dicken Lackschicht oder einem Oxidfilm beschichtet sind.

Das Band für Bandmagnetkerne hat eine Dicke von einigen Hundertstel bis 0,35 mm und ist zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden und zugleich haftenden Suspension bzw. Oxidschicht überzogen. Und je dünner die Isolationsschicht, je dichter der Querschnitt des Magnetkreises mit magnetischem Material gefüllt ist, desto kleiner sind die Gesamtabmessungen des Transformators.

In letzter Zeit wurden neben den betrachteten „traditionellen“ Arten von Magnetkreisen auch neue Formen verwendet, darunter Magnetkreise vom „Kabeltyp“, „invertierter Torus“, Spulentyp usw.

Belassen wir es erst einmal dabei. Machen wir weiter in .
Viel Glück!

Literatur:

1. V. A. Volgov – „Teile und Komponenten radioelektronischer Geräte“, Energia, Moskau 1977
2. V. N. Vanin – „Stromtransformatoren“, Verlag „Energia“ Moskau 1966 Leningrad.
3. I. I. Belopolsky – „Berechnung von Transformatoren und Drosseln mit geringer Leistung“, M-L, Gosenergoizdat, 1963.
4. G. N. Petrov – „Transformatoren. Band 1. Grundlagen der Theorie“, Staatlicher Energieverlag, Moskau 1934 Leningrad.
5. V. G. Borisov, „Young Radio Amateur“, Moskau, „Radio and Communications“ 1992

PRAKTIKUM

AN ELEKTRISCHEN MASCHINEN

UND GERÄTE

Lernprogramm

Für Vollzeit- und Teilzeitstudierende

im Bereich Instrumentenbau und Optik

als Lehrmittel für Hochschulstudenten

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und Geräte: Lehrbuch: Für Vollzeit- und Teilzeitstudierende. Kasan: Kasaner Verlag. Zustand Technik. Univ., 2005. 90 S.

ISBN 5-7579-0806-8

Konzipiert für die Durchführung praktischer Lehrveranstaltungen und die Durchführung selbstständiger Arbeiten im Fachgebiet „Elektrische Maschinen und Geräte“ in der Ausbildungsrichtung Fachkraft 653700 – „Instrumentenbau“.

Das Handbuch kann für Studierende, die das Fach studieren, nützlich sein

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Tisch Il. Bibliographie: 11 Titel.

Gutachter: Abteilung für elektrischen Antrieb und Automatisierung industrieller Anlagen und technologischer Komplexe (Staatliche Energieuniversität Kasan); Professor, Kandidat Physik und Mathematik Wissenschaften, außerordentlicher Professor V.A. Kirsanov (Kasaner Zweigstelle des Tscheljabinsker Panzerinstituts)

ISBN 5-7579-0806-8 © Kazan Publishing House. Zustand Technik. Universität, 2005

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Die vorgeschlagenen Prüfungen im Fachgebiet „Elektrische Maschinen und Geräte“ dienen der praktischen Ausbildung und selbstständigen Arbeit. Die Prüfungen sind in den Abschnitten „Transformatoren“, „Asynchronmaschinen“, „Synchronmaschinen“, „Gleichstromkommutatormaschinen“, „Elektrische Geräte“ zusammengestellt. Die Antworten in Tabellenform finden Sie am Ende des Handbuchs.

TRANSFORMER

1. Warum werden die Luftspalte im Transformator auf ein Minimum beschränkt?

1) Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Kerns.

3) Um das magnetische Rauschen des Transformators zu reduzieren.

4) Um die Masse des Kerns zu erhöhen.

2.Warum besteht der Transformatorkern aus Elektrostahl?

1) Zur Reduzierung des Leerlaufstroms.

2) Um den Magnetisierungsanteil des Leerlaufstroms zu reduzieren

3) Reduzierung des Wirkanteils des Leerlaufstroms.

4) Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.

3.Warum werden die Transformatorkernplatten mit Stiften zusammengehalten?

1) Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit.

2) Zur Befestigung des Transformators an einem Gegenstand.

3) Um die Feuchtigkeit im Kern zu reduzieren.

4) Um magnetisches Rauschen zu reduzieren.

4. Warum besteht der Transformatorkern aus elektrisch voneinander isolierten Elektroblechplatten?

1) Zur Reduzierung der Kernmasse.

2) Zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit des Kerns.

3) Um Wirbelströme zu reduzieren.

4) Um das Design des Transformators zu vereinfachen.

5. Wie werden die Anfänge der Primärwicklung eines Drehstromtransformators bezeichnet?

1) A, B, C 2) X, j, z 3) A, B, C 4) X, Y, Z

6. Wie sind die Primär- und Sekundärwicklungen eines Dreiphasentransformators angeschlossen, wenn der Transformator Gruppe 11 hat (Y – Stern, Δ – Dreieck)?

1) Y/Δ 2) Δ/Y 3) Y/Y 4) Δ/Δ

7. Wie unterscheiden sich der Magnetkern und die Wicklung eines herkömmlichen Transformators im Gewicht von denen eines Spartransformators, wenn die Übersetzungsverhältnisse gleich sind? ZU=1,95? Die Leistungen und Nennspannungen der Geräte sind gleich.

1) Kein Unterschied.

2) Die Massen des Magnetkerns und der Spartransformatorwicklungen sind geringer als die Massen

Magnetkern bzw. Wicklungen eines herkömmlichen Transformators.

3) Die Masse des Magnetkreises eines Spartransformators ist geringer als die Masse des Magnetkreises eines herkömmlichen Transformators und die Massen der Wicklungen sind gleich.

4) Die Massen des Magnetkerns und der Wicklungen eines herkömmlichen Transformators sind geringer als die der entsprechenden Werte eines Spartransformators.

5) Die Masse der Spartransformatorwicklung ist geringer als die Masse der Wicklungen eines herkömmlichen Transformators und die Massen der Magnetkerne sind gleich.

8. Auf welchem ​​Gesetz der Elektrotechnik basiert das Funktionsprinzip eines Transformators?

1) Zum Gesetz der elektromagnetischen Kräfte.

2) Basierend auf dem Ohmschen Gesetz.

3) Zum Gesetz der elektromagnetischen Induktion.

4) Basierend auf Kirchhoffs erstem Gesetz.

5) Basierend auf Kirchhoffs zweitem Gesetz.

9. Was passiert mit dem Transformator, wenn er an ein Gleichstromnetz gleicher Größe angeschlossen wird?

1) Es wird nichts passieren.

2) Kann brennen.

3) Der Hauptmagnetfluss nimmt ab.

4) Der magnetische Streufluss der Primärwicklung nimmt ab.

10. Was transformiert ein Transformator?

1) Die Stärke des Stroms.

2) Die Größe der Spannung.

3) Häufigkeit.

4) Strom- und Spannungswerte.

11. Wie wird elektrische Energie von der Primärwicklung eines Spartransformators auf die Sekundärwicklung übertragen?

1) Elektrisch.

2) Elektromagnetischer Weg.

3) Elektrisch und elektromagnetisch.

4) Wie bei einem normalen Transformator.

12. Welcher magnetische Fluss in einem Transformator transportiert elektrische Energie?

1) Magnetischer Streufluss der Primärwicklung.

2) Magnetischer Streufluss der Sekundärwicklung.

3) Magnetischer Fluss der Sekundärwicklung.

4) Magnetischer Fluss des Kerns.

13. Was wird durch die selbstinduktive EMK der Primärwicklung eines Transformators beeinflusst?

1) Erhöht den aktiven Widerstand der Primärwicklung.

2) Reduziert den aktiven Widerstand der Primärwicklung.

3) Reduziert den Strom der Primärwicklung des Transformators.

4) Erhöht den Strom der Sekundärwicklung des Transformators.

5) Erhöht den Strom der Primärwicklung des Transformators.

14. Was wird durch die selbstinduktive EMK der Sekundärwicklung eines Transformators beeinflusst?

1) Erhöht den Wirkwiderstand der Sekundärwicklung.

2) Reduziert den aktiven Widerstand der Sekundärwicklung.

3) Reduziert den Strom der Sekundärwicklung des Transformators.

4) Erhöht den Strom der Primärwicklung des Transformators.

5) Reduziert die induktive Reaktanz der Sekundärwicklung

Transformator.

15. Welche Rolle spielt die EMK der gegenseitigen Induktion der Sekundärwicklung eines Transformators?

1) Es ist eine EMF-Quelle für den Sekundärkreis.

2) Reduziert den Primärwicklungsstrom.

3) Reduziert den Sekundärwicklungsstrom.

4) Erhöht den magnetischen Fluss des Transformators.

16. Wählen Sie die Formel für das Gesetz der elektromagnetischen Induktion:

Wählen Sie die richtige Schreibweise des Effektivwerts der EMK der Sekundärwicklung des Transformators.

18. Wie groß sind die Kurzschlussspannungen? U 1k und nominal U 1n in Mittelleistungstransformatoren?

1) U 1k ≈ 0,05. U 1 und 2) U 1k ≈ 0,5. U 1 und 3) U 1k ≈ 0,6. U 1n

4) U 1k ≈ 0,75. U 1 und 5) U 1k ≈ U 1n

19. Welche Parameter des T-förmigen Ersatzschaltbildes des Transformators werden aus der Leerlauferfahrung ermittelt?

1) R 0 , R 1 2) X 0 , R 1 3) R' 2 , X' 2

Das Funktionsprinzip des Transformators basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion (Gegeninduktion). Gegenseitige Induktion besteht darin, eine EMK in einer Induktionsspule zu induzieren, wenn sich der Strom zur anderen Spule ändert.

Unter dem Einfluss von Wechselstrom in der Primärwicklung entsteht im Magnetkreis ein magnetischer Wechselfluss

die in die Primär- und Sekundärwicklung eindringt und dort eine EMF induziert

Wo sind die Amplitudenwerte der EMF?

Der effektive Wert der EMF in den Wicklungen ist gleich

; .

Das Verhältnis der EMK der Wicklungen wird als Übersetzungsverhältnis bezeichnet

Wenn , dann ist die sekundäre EMK kleiner als die primäre und der Transformator wird als Abwärtstransformator bezeichnet, während der Transformator als Aufwärtstransformator bezeichnet wird.

Frage 8. Vektordiagramm des offenen Stromkreises eines idealen Transformators.

Da wir einen idealen Transformator betrachten, d.h. Ohne Verlustleistung und Verlustleistung beträgt der Strom x.x. ist rein magnetisierend – d.h. Es entsteht eine Magnetisierungskraft, die einen Fluss erzeugt. Dabei handelt es sich um den magnetischen Widerstand des Kerns, der sich aus dem Widerstand des Stahls und dem Widerstand an den Verbindungsstellen des Kerns zusammensetzt. Sowohl die Amplitude als auch die Form der Stromkurve hängen vom Sättigungsgrad des magnetischen Systems ab. Ändert sich der Fluss sinusförmig, so ist bei ungesättigtem Stahl die Leerlaufstromkurve nahezu ebenfalls sinusförmig. Wenn der Stahl jedoch gesättigt ist, weicht die Stromkurve immer mehr von einer Sinuskurve ab (Abb. 2.7.). Die Stromkurve x.x. kann in Harmonische zerlegt werden. Da die Kurve symmetrisch zur x-Achse ist, enthält die Reihe nur Harmonische ungerader Ordnung. Erster harmonischer Strom ich ( 01) ist in Phase mit der Hauptströmung. Von den höheren Harmonischen ist die dritte Harmonische des Stroms am stärksten ausgeprägt ich ( 03) .

Abb. 2.7 Stromkurve X.X

Effektivwert des Leerlaufstroms:

. (2.22)

Hier ICH 1 M , ICH 3 M , ICH 5 M– Amplituden der ersten, dritten und fünften Harmonischen des Leerlaufstroms.

Da der Leerlaufstrom der Spannung um 90  nacheilt, ist die Wirkleistung, die ein idealer Transformator aus dem Netz bezieht, ebenfalls Null, d. h. Ein idealer Transformator verbraucht reine Blindleistung und Magnetisierungsstrom aus dem Netz.

Das Vektordiagramm eines idealen Transformators ist in Abb. dargestellt. 2.8.

Reis. 2.8. Vektordiagramm eines idealen Transformators

Frage 9 Vektordiagramm des Leerlaufkreises eines realen Transformators.

Bei einem echten Transformator kommt es zu Streuungen und Verlusten in Stahl und Kupfer. Diese Verluste werden durch Strom gedeckt R 0 vom Netz in den Transformator eintreten.

Wo ICH 0a – Effektivwert der aktiven Komponente des Leerlaufstroms.

Folglich besteht der Leerlaufstrom eines echten Transformators aus zwei Komponenten: Magnetisierung – , die den Hauptfluss erzeugt F und phasengleich damit und aktiv:

Das Vektordiagramm eines realen Transformators ist in Abb. dargestellt. 2.9.

Normalerweise hat diese Komponente daher nur einen geringen Einfluss auf den Wert des Leerlaufstroms, hat jedoch einen größeren Einfluss auf die Form der Stromkurve und deren Phase. Die Leerlaufstromkurve ist offensichtlich nicht sinusförmig und zeitlich relativ zur Flusskurve um einen Winkel verschoben, der als magnetischer Verzögerungswinkel bezeichnet wird

Durch Ersetzen der tatsächlichen Leerlaufstromkurve durch eine äquivalente Sinuskurve kann die Spannungsgleichung in komplexer Form geschrieben werden, wobei alle Größen sinusförmig variieren:

In Anbetracht der Tatsache, dass die Leck-EMK,

Reis. 2.9. Vektordiagramm eines realen Transformators

Reis. 2.11. Vektordiagramm der Transformatorspannungen im Leerlauf

Der Inhalt des Artikels

ELEKTRISCHER TRANSFORMATOR, ein elektromagnetisches Gerät, das keine beweglichen Teile hat und dazu dient, elektrische Energie durch ein Magnetfeld von einem Wechselstromkreis zum anderen zu übertragen, ohne die Frequenz zu ändern. Ein Transformator kann seine Spannung erhöhen (Aufwärtstransformator), heruntertransformieren (z. B. ein Messtransformator) oder Energie mit der gleichen Spannung übertragen, mit der er sie empfangen hat (Trenntransformator). Transformatoren haben einen hohen Wirkungsgrad: von 97 % bei niedrigen Leistungen bis über 99 % bei hohen Leistungen. Sie zeichnen sich durch ein recht robustes Design und relativ niedrige Kosten pro Einheit übertragener Leistung aus.

Der Transformator besteht aus einem Magnetkern, bei dem es sich um eine Reihe von Platten handelt, die normalerweise aus Siliziumstahl bestehen (Abb. 1). Es gibt zwei Wicklungen im Magnetkreis – die Primärwicklung P und sekundär S. Der Einfachheit halber sind die Wicklungen auf verschiedenen Magnetkernen dargestellt. Tatsächlich wird bei dieser Wicklungsanordnung der von der Primärwicklung im Magnetkern erzeugte magnetische Wechselfluss nicht effektiv genug genutzt, um eine EMK in der Sekundärwicklung zu induzieren. Außerdem wäre ein solcher Transformator schwer zu regeln. In der Praxis liegen Primär- und Sekundärwicklung nahe beieinander (Abb. 2).

In Abb. 1 Lichtmaschine A liefert Strom ICH 0 Spannung E 1 pro Primärwicklung P. Im betrachteten Moment hat der Strom im oberen Leiter eine positive Richtung und nimmt zu, so dass die Primärwicklung einen magnetischen Fluss F im Magnetkreis erzeugt im Uhrzeigersinn. Dieser Fluss, der beide Wicklungen durchdringt, wird Gegeninduktionsfluss genannt; Seine Änderung induziert eine elektromotorische Kraft (EMF) sowohl in der Primär- als auch in der Sekundärwicklung. Die in der Primärwicklung induzierte EMK ist gegen den dortigen Versorgungsstrom gerichtet und entspricht der Gegen-EMK des Elektromotors. Die in der Sekundärwicklung induzierte EMK entspricht der EMK des elektrischen Generators und kann an die Last angelegt werden.

Die Größe der in der Transformatorwicklung induzierten EMK wird durch die Formel angegeben E= 4,44 F m fN 10 - 8 V, wobei F M - maximaler Momentanwert des magnetischen Flusses F in Maxwells, F– Frequenz in Hertz und N- Anzahl der Züge. Da Flow F M Ist beiden Wicklungen gemeinsam, ist die in jeder von ihnen induzierte EMK proportional zur Anzahl der Windungen in der entsprechenden Wicklung:

E 2 /E 1 = N 2 /N 1 .

Bei einem gewöhnlichen Transformator unterscheiden sich die Klemmenspannungen nur um wenige Prozent von den induzierten EMKs, sodass die angegebenen Spannungen für die meisten praktischen Zwecke tatsächlich proportional zur entsprechenden Anzahl von Windungen sind. V 2 /V 1 = N 2 /N 1 .

Aktuell ICH 0 in Abwesenheit von Last (Leerlaufstrom) erzeugt einen magnetischen Fluss F und ist zusammen mit der angelegten Spannung eine Quelle von Verlusten im Magnetkreis aufgrund von Hysterese und Wirbelströmen. Verluste im Leerlauf ICH 0 2 R Bei Kupfer ist die Primärwicklung vernachlässigbar. Leerlaufstrom ICH 0 beträgt normalerweise 1 bis 2 % des Nennstroms des Transformators, obwohl er bei Niederfrequenztransformatoren (25 Hz) Werte von 5 oder 6 % erreichen kann.

Wenn in Abb. 1 Schalter X Der Sekundärkreis ist geschlossen und es fließt Strom in ihm. Nach der Lenzschen Regel ist die Richtung des Stroms in der Sekundärwicklung so, dass sie dem Fluss F entgegenwirkt . Wenn dieser Fluss abnimmt, nimmt die Gegen-EMK ab E 1 Auch die Primärwicklung verkleinert sich und der Strom in ihr wird größer, wodurch die Leistungsübertragung sichergestellt wird, die dann von der Sekundärwicklung abgeführt wird. Gegen-EMF E 1 unterschiedlich zur angelegten Spannung V 1 nur um 1–2 %. Stromspannung V 1 dauerhaft. Wenn E 1 konstant ist, dann ist der gegenseitige Induktionsfluss F ist ebenfalls konstant und daher ist die magnetomotorische Kraft (Anzahl der Amperewindungen), die auf den Magnetkreis wirkt, konstant. Somit muss der Anstieg des MMF der Sekundärwicklung bei Belastung durch den entgegengesetzten Wert des MMF der Primärwicklung ausgeglichen werden. Der Leerlaufstrom ist im Vergleich zu den Lastströmen klein und in der Regel deutlich phasenverschoben. Wir haben es vernachlässigt

N 2 ICH 2 = N 1 ICH 1 und ICH 2 /ICH 1 = N 1 /N 2 .

Somit sind in einem Transformator die Ströme nahezu umgekehrt proportional zur Anzahl der Windungen in den entsprechenden Wicklungen.

Abhängigkeit der Spannung von der Last.

In Abb. Abbildung 2 zeigt einen Querschnitt eines Arms des Transformators mit angeschlossenen Primär- und Sekundärwicklungen P Und S, und die Primärseite deckt die Sekundärseite ab. Fast immer gibt es einen Teil des durch den Primärstrom erzeugten Flusses F, der allein auf die Primärwicklung wirkt P; Dies ist der primäre Streufluss. Ebenso gibt es einen sekundären Streufluss. Beide Strömungen erzeugen Streureaktanzen in den entsprechenden Stromkreisen, die in Kombination mit dem aktiven Widerstand die Spannung an den Anschlüssen der Sekundärwicklung bei eingeschalteter Last verringern. In Abb. 3. Wert V 1 stellt die Spannung an den Anschlüssen der Primärwicklung dar und ICH 1 – Strom darin, relativ zu nacheilend V 1 pro Q Grad. Stromspannung ICH 1 R 01 (in Phase mit ICH 1) und Spannung ICH 1 X 01 (verschoben relativ zu ICH 1 bei 90° und dessen Vorschub) werden vektoriell mit summiert V 1, Geben E 1 . Als Ergebnis haben wir

Der führende Strom wird mit einem Minuszeichen angegeben. Wenn der Leistungsfaktor 1 ist, dann cos q = 1 und Sünde Q= 0. In diesem Fall wird die relative Spannungsänderung an der Primärwicklung des Transformators beim Lastwechsel vom optimalen in den Leerlaufmodus durch die Beziehung bestimmt

Für die Sekundärwicklung haben wir R 02 = R 01 (N 2 /N 1) 2 und X 02 = X 01 (N 2 /N 12 . Schreiben Sie ähnlich wie die vorherige Gleichung für E 2 erhalten wir das gleiche Verhältnis. Die Verluste am Wirk- und Blindwiderstand des Transformators betragen ein bis drei Prozent der Klemmenspannung (sie sind in Abb. 3 vergrößert dargestellt).

Der Umwandlungswirkungsgrad von Transformatoren liegt so nahe bei eins, dass direkte Messungen am Ein- und Ausgang nicht ausreichend genau sind. Eine genauere Methode zur Bestimmung der Effizienz ist die Messung von Verlusten P c in einem Magnetkreis durch Messung der Leistung einer der Wicklungen ohne Last, wenn diese Wicklung mit Nennspannung betrieben wird. Dann Effizienz ( H) kann aus der Formel ermittelt werden

Spartransformatoren.

Ein Spartransformator ist ein Transformator, bei dem ein Teil der Wicklung sowohl dem Primär- als auch dem Sekundärkreis gemeinsam ist. Mit einem niedrigen Übersetzungsverhältnis bietet der Spartransformator im Vergleich zu einem herkömmlichen Zweiwicklungstransformator erhebliche Kosteneinsparungen und einen höheren Wirkungsgrad.

In Abb. 4, A zeigt einen Spartransformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 2. Es wird davon ausgegangen, dass der Leistungsfaktor 1 beträgt und Verluste und Leerlaufströme vernachlässigbar sind. Kontinuierliches Aufziehen ac auf dem Magnetkern des Transformators kann auf mehrere Spulen auf gegenüberliegenden Schultern des Magnetkreises verteilt werden. Um ein Übersetzungsverhältnis von 2 zu erhalten, wird ein Abgriff vorgenommen B vom Mittelpunkt der Wicklung ac, und die Last der Sekundärwicklung ist zwischen den Punkten angeschlossen B Und C. Für die Leistungsumwandlungswicklung ab ist primär und v. Chr– sekundär. Nehmen wir an, dass der Laststrom ICH beträgt 20 A bei 50 V. Es fließt ein Strom von 10 A A Zu B und von hier aus zur Ladung dd ў . Strom erzeugt durch einen Strom von 10 A mit einem Spannungsabfall von 50 V über die Fläche Ach, beträgt 500 W; Diese Kraft induziert im Magnetkreis ein Magnetfeld, das sich in einem induzierten Strom äußert ICH 2 = 10 A bei 50 V dazwischen C Und B. Somit werden von einer Gesamtleistung von 1000 W an einer Last 500 W übertragen A Zu Büber Drähte ohne Transformation und 500 W - als Ergebnis der Transformation. Bei einem herkömmlichen Transformator mit zwei Wicklungen wäre mehr als nur eine Wicklung erforderlich ac Nennspannung 100 V und 10 A, sondern auch eine Sekundärwicklung mit Nennspannung 50 V und 20 A, die den gleichen Kupferanteil enthält. Darüber hinaus wird bei einer Wicklung weniger Eisen für den Magnetkreis (Kern) benötigt. Folglich benötigt ein Spartransformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 2 oder 1/2 halb so viel Material wie ein Zweiwicklungstransformator und die Verluste werden um etwa die Hälfte reduziert.

In Abb. 4, B zeigt einen Spartransformator mit einer 100-V-Primärwicklung und einem Übersetzungsverhältnis von 4/3. Die Sekundärwicklungsbelastung beträgt 20 A bei 75 V, was einer Ausgangsleistung von 1500 W entspricht. Daher muss der Primärstrom 15 A betragen. Tap B an einem Punkt gemacht, der drei Vierteln der Anzahl der Umdrehungen entspricht C Zu A. Es fließt ein Strom von 15 A ab A Zu B und von hier aus zur Ladung dd ў . Dieser Strom weist einen Spannungsabfall von 25 V auf ab ergibt 15ґ 25 = 375 W für das Magnetfeld, was einen Strom dazwischen induziert C Und B 5 A bei 75 V, es werden also nur 375 W umgewandelt und die restlichen 1125 W Leistung werden über die Leitungen vom 100-V-Stromkreis auf den 75-V-Stromkreis übertragen. Um die gesamte gegebene Leistung zu transformieren, reicht also für den angegebenen Transformator nur ein Viertel des Leistungswertes aus, den der entsprechende Zweiwicklungstransformator haben sollte.

Spartransformatoren werden normalerweise zur Regelung der Sekundärspannung und zur Transformation mit kleinen Übersetzungsverhältnissen wie 2 oder 1/2 verwendet. Sie werden auch für Motorstarter, Ausgleichsspulen und für viele andere Zwecke verwendet, die niedrige Übersetzungsverhältnisse erfordern.