О трансформаторах постоянного напряжения см. в ст. Измерительный трансформатор .
Лит.:Вавин В. Н., Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи, Л., 1967; Электрические измерения, под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972.
Г. М. Вотчицев.
Рис. 1б. Измерительный трансформатор напряжения. Трансформатор напряжения на 400 кв.
Измерительный трансформатор напряжения. Схема включения.
Трансформатор с регулированием под нагрузкой
Трансформа'тор с регули'рованием под нагру'зкой, силовой трансформатор электрический , допускающий изменение трансформации коэффициента (а следовательно, амплитуды вторичного напряжения) без разрыва цепи нагрузки. Применяется преимущественно при необходимости перераспределения мощности (как активной, так и реактивной) между различными потребителями (мощность перераспределяется в результате изменения напряжения питающего тока). Наиболее распространены трансформаторы со ступенчатым изменением вторичного напряжения, осуществляемым либо переключением секций обмоток (то есть изменением числа витков в обмотках), либо включением в цепь нагрузки дополнительного (так называемого вольтодобавочного) трансформатора с регулируемым (также ступенями) вторичным напряжением. Процесс переключения секций обычно полностью автоматизируют. Плавное регулирование напряжения производят перемещением токосъёмного контакта по оголённому участку обмотки (как в лабораторных регулировочных автотрансформаторах ) либо взаимным перемещением обмоток и элементов магнитопровода.
Лит. см. при ст. Трансформатор электрический .
М. И. Озеров.
Трансформатор СВЧ
Трансформа'торСВЧ, трансформатор полного сопротивления, устройство для преобразования полного электрического сопротивления СВЧ линии передачи (полого или диэлектрического радиоволновода , коаксиальной длинной линии , полосковой линии ) с целью согласования её с нагрузкой либо, наоборот, для получения требуемого их рассогласования. Применяется в сверхвысоких частот технике . К Т. СВЧ относят также устройства для преобразования типов волн в радиоволноводах.
Согласующее (рассогласующее) действие Т. в большинстве его конструкций основано на использовании трансформирующих свойств отрезков линии передачи, в которых имеются неоднородности. Последние вызывают отражения (возмущения) волн, что приводит к изменению эквивалентных активного и (или) реактивного сопротивлений соответствующего участка линии передачи. Для создания неоднородностей применяют штыри, диафрагмы, короткозамкнутые шлейфы , диэлектрические втулки, стыки радиоволноводов, имеющих различные размеры поперечного сечения, и т.д.
В общем случае Т. можно рассматривать как пассивный линейный четырехполюсник сраспределёнными параметрами, обладающий пренебрежимо малыми потерями, вход которого подключен к генератору (источнику СВЧ энергии), а выход - к нагрузке. Входное сопротивление Z вхтакого четырехполюсника зависит от волнового сопротивленияrотрезка волновода (линии), его длины l, рабочей длины волны в волноводе l и полного сопротивления нагрузки Z н. Варьируя эти величины, получают необходимую трансформацию полного сопротивления. Например, если l= , то Z вх= r 2/ Z н; в случае чисто активной нагрузки Z вх= R вх= r 2/ R нтоже чисто активное. Такой - так называемый четвертьволновый - Т. ( рис. 1 , а, б) применяют для согласования двух линий с разными r. Если величина согласуемой нагрузки изменяется в широких пределах, используют короткозамкнутые шлейфы ( Z н= 0, Z вх= jrtg2p/l), длину которых регулируют, например, при помощи поршня. Существуют 1-, 2- и 3-шлейфовые Т. ( рис. 1 , б) .Вместо шлейфов нередко применяют так называемые реактивные штыри ( рис. 2), диэлектрические втулки ( рис. 1 , г), диафрагмы. Распространены Т., выполненные на основе двойного тройника сзамкнутыми накоротко Е- и Н-плечами ( рис. 1 , д) .
Степень согласования при помощи Т. характеризуется величиной коэффициента стоячей волны (КСВ). Как правило, согласование считают удовлетворительным, если КСВ ~1,2-1,3 (при проведении точных измерений 1,05-1,1). Существуют Т. с фиксированными параметрами и настраиваемые. Настройка Т. обычно производится по максимуму мощности, поступающей в нагрузку (точную настройку осуществляют с применением измерительной линии или панорамного измерителя КСВ). Различают Т. узкополосные (у которых при перестройке КСВ остаётся ниже заданного уровня в полосе частот шириной не свыше 1% от средней частоты) и широкополосные (5-10% и более).
Т. СВЧ для преобразования типов волн выполняют в виде согласованных (КСВ Ј 1,2) переходов - коаксиально-волноводных, полосково-волноводных, волноводно-волноводных. Основной элементы таких Т. - возбудители волн определённых типов (металлические штыри, щели, решётки различной конфигурации) и устройства для подавления волн нежелательных типов (плавные протяжённые переходы, поглотители, фильтры и т.п.).
Лит.:Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, М., 1970; Валитов Р. А., Сретенский В. Н., Радиотехнические измерения, М., 1970.
В. Н. Сретенский.
Рис. 2. Внешний вид трёхштыревого волноводного трансформатора: 1 - волновод; 2 - головки микрометрических винтов для регулирования глубины погружения штырей в волновод; 3 - соединительные фланцы.
Рис. 1. Трансформаторы СВЧ: четвертьволновые с фиксированным сопротивлением - коаксиальный (а) и волноводный (б); перестраиваемые - коаксиальный двухшлейфовый (в), коаксиальный с диэлектрическими втулками (г); волноводный на основе двойного тройника (д); 1, 2 - перемещаемые поршни; 3, 4 - перемещаемые диэлектрические втулки; 5 - Н-плечо; 6 - вход трансформатора; 7 - Е-плечо; 8 - вход трансформатора; D - диаметр наружного проводника коаксиальной линии; d 1, d 2и d - диаметры внутреннего проводника коаксиальной линии соответственно со стороны генератора, нагрузки и на трансформаторном участке; b 1, b 2и b - размеры меньшей стороны поперечного сечения прямоугольного волновода соответсвенно со стороны генератора, нагрузки и на трансформаторном участке; l - расстояние между центрами диэлектрических втулок; l - рабочая длина волны в линии; e - диэлектрическая проницаемость; пунктирными прямоугольниками отмечено положение перемещаемых поршней в Е- и Н- плечах тройника.
Трансформатор силовой
Трансформа'тор силово'й, электрический трансформатор, служащий для преобразования энергии переменного тока в электрических сетях энергетических систем, в радиотехнических устройствах, системах автоматики и др. и работающий при постоянном действующем значении напряжения. Частота тока Т. с. в большинстве стран, включая СССР, равна 50 гц, в США и некоторых других странах - 60 гц. Т. с. представляет собой наиболее распространённый класс трансформаторов. Построены (к 1975) Т. с. мощностью до 1300 Мваи напряжением до 750 кв. Подробнее см. в ст. Трансформатор электрический .
Трансформатор тока
Трансформа'тор то'ка, измерительный трансформатор электрический , предназначенный для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновременно Т. т. служат для изоляции аппаратуры от потенциала сети, в которой производится измерение (контроль). Т. т. подразделяются на трансформаторы переменного тока (обычно их называют просто Т. т.) и трансформаторы постоянного тока.
Первичная обмотка (ПО) трансформатора переменного тока (см. рис. 2 , а, б) состоит из одного или нескольких (w 1) витков провода относительно большого сечения и включается последовательно в цепь измеряемого (контролируемого) тока. Вторичная обмотка (ВО) состоит из большого числа (w 2) витков провода сравнительно малого сечения; к ней подключают приборы и устройства с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением (амперметры, счётчики, реле и т.п.). Отличительной особенность Т. т. - независимость тока I 1в ПО от режима работы ВО (практически ВО короткозамкнута). Первичная магнитодвижущая сила I 1w 1уравновешивается магнитодвижущей силой I 0w 1, возбуждающей основной магнитный поток в сердечнике, и магнитодвижущей силой I 2w 2, определяющей размагничивающее действие тока I 2. В нормальных условиях работы Т. т. I 0w 1обычно составляет 1-3% от I 1w 1, то есть I 1w 1» I 2w 2. Последнее соотношение позволяет (при известном трансформации коэффициенте ) определять большой ток I 0, измеряя относительно слабый ток I 2. Поскольку I 0w 1всё же отлична от нуля, найденная величина I 1имеет погрешность по току (определяемую относительной величиной I 0w 1) и погрешность по углу (определяемую сдвигом фаз токов I 0и I 2). В некоторых Т. т. (компенсированных) производится компенсация погрешностей измерения. Номинальное значение тока I 2у большинства Т. т. равно 5 а. В силу того что Т. т. используют в цепях, в которых возможно возникновение токов короткого замыкания, к обмоткам таких трансформаторов дополнительно предъявляют требование кратковременно выдерживать токи, существенно превосходящие номинальные.
Т. т. классифицируют по назначению (измерительные, защитные, промежуточные, лабораторные), способу установки (наружные, внутренние, встроенные в электрические аппараты и машины, накладные, надеваемые на проходные изоляторы, переносные), числу ступеней (одноступенчатые, каскадные), способу крепления (проходные, в том числе клещи электроизмерительные , опорные), числу витков ПО (одновитковые, или стержневые, многовитковые), рабочему напряжению (низкого напряжения, высокого напряжения), виду изоляции обмоток (с сухой, бумажно-масляной, компаундной изоляцией).
О трансформаторах постоянного тока см. в ст. Измерительный трансформатор .
Лит.:Бачурин Н. И., Трансформаторы тока, М., 1964; Электрические измерения. Общий курс, под ред. А. Ф. Фремке, 4 изд., Л., 1973.
М. И. Озеров.
Трансформатор электрический
Трансформа'тор электри'ческий, статическое (не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного напряжения по величине. В основе действия Т. э. лежит явление индукции электромагнитной . Т. э. состоит из одной первичной обмотки (ПО), одной или нескольких вторичных обмоток (ВО) и ферромагнитного сердечника ( магнитопровода ), обычно замкнутой формы (см. рис. ). Все обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой (см. Индуктивность взаимная ). Иногда вторичной обмоткой служит часть ПО (или наоборот); такие Т. э. называются автотрансформаторами . Концы ПО (вход трансформатора) подключают к источнику переменного напряжения, а концы ВО (его выход) - к потребителям. Переменный ток в ПО приводит к появлению в магнитопроводе переменного магнитного потока . В реальных Т. э. часть магнитного потока замыкается вне магнитопровода, образуя так называемые потоки рассеяния; однако в высококачественные Т. э. потоки рассеяния малы по сравнению с основным потоком (потоком в магнитопроводе).
Основной поток Ф 0создаёт в ПО и ВО эдс e 1и e 2: e 1= - w 1 dФ 0/ dtи e 1= - w 1 dФ 0/ dt, где w 1и w 2- числа витков в соответствующих обмотках. Отношение e 1/ e 2= w 1/ w 2= kназывают коэффициентом трансформации. Напряжения, токи и эдс в обмотках (без учёта эдс, наводимых потоками рассеяния) связаны соотношениями:
u 1+ e 1= ir 1
и
u 2+ i 2 r 2= e 2,
где r 1и r 2, u 1и u 2, i 1и i 2- активные сопротивления обмоток, напряжения и токи в них. Если напряжение u 1, приложенное к ПО, синусоидальное, то магнитный поток Ф 0и эдс e 1и e 2будут также синусоидальными, поэтому при анализе работы Т. э. удобно рассматривать действующие значения эдс E 1и E 2, напряжений U 1и U 2и токов I 1и I 2. В случае режима холостого хода (ВО разомкнута), пренебрегая активным сопротивлением в ПО и учитывая, что I 2= 0, имеем U 1+ E 1= 0 и U 2= E 2, то есть (без учёта знака)
Основной магнитный поток в режиме холостого хода создаётся относительно малым намагничивающим током (током холостого хода
I
0) в ПО. Если Т. э. нагружен (ВО подключена к нагрузке и по ней протекает ток),
магнитодвижущая сила
ВО (произведение
I
2
w
2) компенсируется соответствующим увеличением магнитодвижущей силы ПО (
I
1
w
1-
I
0
w
1) и величина основного магнитного потока остаётся практически такой же, как и в режиме холостого хода (то есть сохраняется условие
U
1+
E
1= 0). Отсюда, пренебрегая током холостого хода, имеем:
I
1
w
1
I
2
w
2.
Т. э. был впервые использован в 1876 П. Н. Яблочковым в цепях электрического освещения. В 1890 М. О. Доливо-Добровольский разработал трёхфазный Т. э. Дальнейшее развитие Т. э. заключалось в совершенствовании их конструкции, увеличении мощности и кпд, улучшении изоляции обмоток. В настоящее время (середина 70-х гг. 20 в.) существует множество типов Т. э., получивших распространение в различных областях техники.
Основной вид Т. э. - силовые трансформаторы, среди которых наиболее представительную группу составляют двухобмоточные силовые Т. э., устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие Т. э. повышают напряжение тока, вырабатываемого генераторами электростанций, с 10-15 квдо 220-750 кв, что позволяет передавать электроэнергию по воздушным ЛЭП на несколько тыс. км. В местах потребления электроэнергии при помощи силовых Т. э. высокое напряжение преобразуют в низкое (220 в, 380 ви др.). Многократное преобразование электроэнергии требует большого количества силовых Т. э., поэтому их суммарная мощность в энергосистеме в несколько раз превышает мощность источников и потребителей энергии. Мощные силовые Т. э. имеют кпд 98-99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из меди, магнитопроводы - из листов холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5-0,35 мм, имеющей высокую магнитную проницаемость и малые потери на гистерезис и вихревые токи . Магнитопровод и обмотки силового Т. э. обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, которое используется для изоляции и охлаждения обмоток. Такие Т. э. (масляные) обычно устанавливают на открытом воздухе, что требует улучшенной изоляции выводов и герметичности бака. Т. э. без масляного охлаждения называются сухими. Для лучшего отвода тепла Т. э. снабжают трубчатым радиатором, омываемым воздухом (в ряде случаев - водой). В грозоупорных трансформаторах применяют обмотки, конструкция которых устраняет появление опасных напряжений на изоляции. Иногда два или более Т. э. включают последовательно (см. Каскадный трансформатор ). В ряде случаев используют трансформаторы с регулированием под нагрузкой . Среди сухих силовых Т. э. обширный класс составляют трансформаторы малой мощности с большим числом вторичных обмоток (многообмоточные); их часто применяют в радиотехнических устройствах и системах автоматики.
Помимо силовых, существуют Т. э. различных типов, предназначенные для измерения больших напряжений и токов (см. Измерительный трансформатор , Трансформатор напряжения , Трансформатор тока ), снижения уровня помех проводной связи (см. Отсасывающий трансформатор ), преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (см. Пик-трансформатор ), преобразования импульсов тока и напряжения (см. Импульсный трансформатор ), выделения переменной составляющей тока, разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, их согласования и т.д. Радиочастотные Т. э. служат для преобразования напряжения ВЧ; их изготовляют с магнитопроводом из магнитодиэлектрика либо без магнитопровода; в радиопередатчиках мощность таких Т. э. достигает нескольких сотен квт.
Лит.:Петров Г. Н., Электрические машины, 3 изд., ч. 1, М., 1974; Вольдек А. И., Электрические машины, Л., 1974.
В. С. Хвостов.
Схема простейшего электрического трансформатора: 1 и 2 - первичная и вторичная обмотки соответственно с числом витков w 1и w 2; 3 - сердечник; Ф 0- основной магнитный поток; Ф 1и Ф 2- потоки рассеяния; I 1и I 2- токи в первичной и вторичной обмотках; U 1- напряжение на первичной обмотке; R н- сопротивление нагрузки.
Трансформаторная подстанция
Трансформа'торная подста'нция, подстанция электрическая , предназначенная для повышения или понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии. Повысительные Т. п. (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи (ЛЭП). Понизительные Т. п. преобразуют первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное. В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понизительные Т. п. подразделяются на районные, главные понизительные и местные (цеховые). Районные Т. п. принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понизительные Т. п., а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кв) - на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 в) и распределение электроэнергии между потребителями.
В состав Т. п. входят трансформаторы силовые (обычно 1 или 2), распределительные устройства , устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательные сооружения. На ряде мощных понизительных Т. п. (на 220-330-500-750 кв) применяют автотрансформаторы , что снижает потери электроэнергии (на 30-35%), расход меди (на 15-25%) и стали (на 50-60%). Распределительное устройство Т. п. может иметь 1 или 2 системы сборных шин либо не иметь их. Наиболее распространены Т. п. с одной системой сборных шин, обычно секционированной выключателями и разъединителями; на некоторых Т. п. дополнительно устанавливают обходную (байпасную) систему шин, позволяющую вести профилактические и ремонтные работы, не прекращая электроснабжение потребителей.
Т. п. изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками. Такие Т. п. называют комплектными ( рис. 1 ). В СССР серийно выпускаются комплектные Т. п. мощностью от 20 до 31 500 квас первичным напряжением 6, 10, 35, 110 и 220 кви вторичным от 0,22 до 10 кв. Перспективно применение Т. п., у которых в качестве изоляции высоковольтных коммутационных аппаратов используется элегаз (SF 6), обладающий высокой электрической прочностью и дугогасительной способностью. Применение элегаза позволяет значительно уменьшить габариты высоковольтных аппаратов и всей Т. п. в целом.
Местоположение Т. п. определяется её назначением и характером нагрузок. Т. п. с вторичным напряжением 6, 10, 35 и 110 квразмещают, как правило, в центре территории, на которой находятся потребители электроэнергии, что сокращает потери электроэнергии при её передаче и расход материалов при устройстве электросетей. При размещении цеховых Т. п. учитываются конфигурация производственных помещений, расположение технологического оборудования, условия окружающей среды, требования пожарной безопасности и др. Оборудование Т. п. может размещаться на открытой площадке ( рис. 2 ) либо в закрытом помещении (например, в отдельном здании).
Лит.:Ермилов А. А., Электроснабжение промышленных предприятий, 2 изд., М., 1971; Электротехнический справочник, 5 изд., т. 2, М., 1975.
Б. А. Князевский.
Рис. 1. Двухтрансформаторная комплектная трансформаторная подстанция (понизительная) 2 КТП-1600 на 10 кв(СССР).
Рис. 2. Открытая часть мощной трансформаторной подстанции (понизительной) на 220 кв(СССР).
Трансформаторная сталь
Трансформа'торная ста'ль, см. в ст. Электротехническая сталь .
Трансформаторные масла
Трансформа'торные масла', нефтяные или синтетические масла, применяемые в качестве электроизолирующей и теплоотводящей среды в трансформаторах и другом маслонаполненном электрооборудовании, а также в масляных выключателях (только нефтяные Т. м.) для гашения электрической дуги при отключении тока. Основная доля Т. м. приходится на масла нефтяные . Т. м. получают очисткой соответствующих нефтяных дистиллятов с помощью селективных растворителей (фенола, фурфурола), серной кислоты, адсорбентов или гидрированием. Процесс получения масел из сырья, содержащего парафиновые углеводороды, включает также стадию депарафинизации. Т. м. должны обладать высокой электрической прочностью и электрическим сопротивлением, минимальным тангенсом угла диэлектрических потерь, стабильностью к окислению, должны иметь малую вязкость, низкую испаряемость. Нефтяные Т. м. имеют вязкость 6-10Ч10 -6 м 2 /секпри 50 °С, температуру застывания не выше -45°С, температуру вспышки не ниже 135 °С, тангенс угла диэлектрических потерь не более 0,026-0,005 при 90 °С, диэлектрическая проницаемость 2,2-2,3; они не должны содержать воду и механические загрязнения. Все сорта Т. м., производимых в СССР, содержат не менее 0,2% антиокислительной присадки (ионол, 2,6-дитретбутил-4-метил-фенол). Из синтетические Т. м. наибольшее распространение получили жидкости на основе хлорированных дифенилов и трихлорбензола (гексол, совтолы). В некоторых видах специальных трансформаторов применяются также углеводородные, кремнийорганические и фосфорорганические синтетические жидкости.
Лит.:Липштейн Р. А., Шахнович М. И., Трансформаторное масло, 2 изд., М., 1968; Товарные нефтепродукты, их свойства и применение, под ред. Н. Г. Пучкова, М., 1971; Шахнович М. И., Синтетические жидкости для электрических аппаратов, М., 1972.
Е. Е. Довгополый.
Трансформаторный датчик
Трансформа'торный да'тчик, измерительный преобразователь механической величин (перемещения, усилия, угла поворота) в изменение коэффициента трансформации трансформатора или коэффициента взаимной индукции между его первичной и вторичной обмотками. Действие Т. д. основано на зависимости эдс, наводимой во вторичной обмотке трансформатора, от одного из указанных коэффициентов, изменяющихся соответственно изменению воздушного зазора в магнитопроводе трансформатора, взаимного расположения обмоток и т.п. На рис. (а) показана схема простейшего Т. д., в котором в соответствии с измеряемым перемещением хизменяется зазор в магнитопроводе. При постоянной амплитуде напряжения U 1напряжение U 2зависит от размера зазора, то есть от х. Для улучшения метрологических характеристик Т. д. его вторичную обмотку обычно делят на две идентичные секции ( рис. , б) ,включенные встречно (дифференциально). При симметричном расположении подвижной части магнитопровода относительно секций вторичной обмотки суммарное напряжение на них практически равно нулю; при смещении подвижной части оно изменяется соответственно величине смещения. Для дифференциального Т. д. характерны высокая чувствительность, линейность статической характеристики, а следовательно, точность преобразования и измерения. Т. д. позволяют, например, измерять перемещения от 0,01 до 20