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 мми более.

  Лит. см. при ст. Измерительный преобразователь .

  А. В. Кочеров.

Принципиальная схема трансформаторного датчика перемещения: а - с переменным зазором; б - дифференциального; 1 - подвижная часть магнитопровода (якорь); 2 - его неподвижная часть; U ₁- напряжение питания; U ₂- вторичное напряжение; w ₁, w ₂- обмотки датчика; х- измеряемая величина (перемещение).

Трансформации коэффициент

Трансформа'ции коэффицие'нт, отношение эдс, наводимых основным магнитным потоком в первичной и вторичной обмотках трансформатора электрического . Т. к. равен

  ,

  где e ₁и e ₁, w ₁и w ₂- эдс и число витков в обмотках трансформатора, F - основной магнитный поток. На практике Т. к. определяют как отношение номинального напряжения, подводимого к первичной обмотке, к напряжению на разомкнутой вторичной обмотке; при этом погрешностью, возникающей из-за различия между эдс и напряжением на первичной обмотке, пренебрегают.

Трансформационная грамматика

Трансформацио'нная грамма'тика, 1) разновидность порождающей грамматики (см. Математическая лингвистика ), то есть эксплицитное описание множества грамматически правильных предложений языка, позволяющее точно определить, какие предложения допустимы в языке. Отличительной особенностью Т. г. среди других видов порождающих грамматик является различение в предложении глубинной структуры (определяющей семантическую интерпретацию предложения) и поверхностной структуры (определяющей фонетический облик предложения). Синтаксис в Т. г. состоит из двух компонентов: базовый компонент, задающий множество глубинных структур языка; трансформации, переводящие глубинные структуры в соответствующие им поверхностные. 2) Трансформационная лингвистика, лингвистическое направление, возникшее в 50-х гг. 20 в., считающее главной задачей описание языка - построение для него Т. г. в 1-м значении (начало этому направлению положено американским учёным Н. Хомским, см. также работы Р. Лиза, Ч. Филмора, Э. Клаймы, Э. Бака, Дж. Каца, Дж. Фодора, М. Бирвиша, Р. Ружички и др.).

  В конце 60-х гг. понятие глубинной структуры подверглось пересмотру в связи с проблемой соединения синтаксического описания с семантикой. Т. г. расщепилась на два направления -так называемая интерпретирующая семантика, сохранившая понятие глубинной структуры предложения, но допускающая правила семантической интерпретации, использующие не только ту информацию, которая содержится в глубинной структуре (Р. Джекендофф, Р. Даферти и др.), и так называемая порождающая семантика, отбросившая понятие глубинной структуры и разрабатывающая правила порождения предложений языка непосредственно из их семантических представлений (Дж. Лаков, Дж. Мак-Коли, Дж. Росс, П. Постал и др.).

  Е. В. Падучева.

Трансформация (в генетике)

Трансформа'цияв генетике, внесение в клетку генетической информации при помощи изолированной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Т. приводит к появлению у трансформированной клетки (трансформанта) и её потомства новых признаков, характерных для объекта - источника ДНК. Явление Т. было открыто в 1928 английским учёным Ф. Гриффитом, наблюдавшим наследуемое восстановление синтеза капсульного полисахарида у пневмококков при заражении мышей смесью убитых нагреванием капсулированных бактерий и клеток, лишённых капсулы. Организм мыши в этих экспериментах играл роль своеобразного детектора, так как приобретение капсульного полисахарида сообщало клеткам, лишённым капсулы, способность вызывать смертельный для животного инфекционный процесс (см. схему ). В последующих экспериментах было установлено, что Т. имеет место и в том случае, когда вместо убитых клеток к лишённым капсулы пневмококкам добавляли экстракт из разрушенных капсулированных бактерий. В 1944 О. Эйвери с сотрудниками (США) установил, что фактором, обеспечивающим Т., являются молекулы ДНК. Эта работа - первое исследование, доказавшее роль ДНК как носителя наследственной информации.

  Помимо пневмококков, Т. обнаружена и изучена на некоторых других бактериях. Использование в экспериментах легко учитываемых генетических признаков (например, устойчивость к действию клеточных ядов, потребность в определённых факторах роста), а также применение ДНК с радиоизотопной меткой позволили дать Т. количественную оценку. Т. у бактерий рассматривают как сложный процесс, включающий следующие стадии: фиксация молекул ДНК клеткой-реципиентом; проникновение ДНК внутрь клетки; включение фрагментов трансформирующей ДНК в хромосому клетки-хозяина; формирование «чистых» трансформированных вариантов. Фиксация ДНК происходит на особых участках клеточной поверхности (рецепторах), число которых ограничено. Связанная с рецепторами ДНК сохраняет чувствительность к действию добавленного в среду фермента дезоксирибонуклеазы, вызывающего её распад. Однако, спустя очень короткий срок (в пределах 1 мин) после фиксации, часть ДНК проникает в клетку. Бактериальные клетки одного и того же штамма резко различаются по проницаемости для ДНК. Клетки данной бактериальной популяции, способные включать чужеродную ДНК, называются компетентными. Число компетентных клеток в популяции незначительно и зависит от генетических особенностей бактерий и фазы роста бактериальной культуры. Развитие компетенции связывают с синтезом особого белка, обеспечивающего проникновение ДНК в клетку.

  Средние размеры фрагментов ДНК, проникающих в клетку, составляют 5Ч10 ⁶дальтон. Поскольку в компетентную клетку может одновременно проникнуть ряд таких фрагментов, суммарная величина поглощённой ДНК может быть примерно равна размерам хромосомы клетки-хозяина. После проникновения в клетку двунитевой ДНК одна нить распадается до моно- и олигонуклеотидов, вторая - встраивается в хромосому клетки-хозяина путём её разрывов и воссоединений. Последующая репликация такой гибридной структуры приводит к выщеплению «чистых» клонов трансформантов, в потомстве которых закреплен признак, кодируемый включившейся ДНК.

  Применение Т. позволило провести генетический анализ бактерий, у которых не описано иных форм генетического обмена ( конъюгации , трансдукции ). Кроме того, Т. - удобный метод для выяснения влияний на биологическую активность ДНК физических или химических изменений её структуры. Разработка метода Т. у кишечной палочки позволила использовать для Т. не только фрагменты бактериальной хромосомы, но и ДНК бактериальных плазмид и бактериофагов . Этот метод широко используется для внесения в клетку гибридной ДНК в исследованиях по так называемой генной инженерии.

  Имеются сообщения о воспроизведении Т. на клетках высших организмов. Однако в этом случае процесс Т. изучен недостаточно.

  Лит.:Хэйс У., Генетика бактерий и бактериофагов, пер. с англ., М., 1965; Прозоров А. А., Генетическая трансформация у микроорганизмов, М., 1966; Браун В., Генетика бактерий, пер. с англ., М., 1968; Бреслер С. Е., Молекулярная биология, Л., 1973; Стент Г., Молекулярная генетика, пер. с англ., М., 1974, гл. 7.

  А. Л. Табачник.

Схема эксперимента Гриффита (по Стенту): а - мышь, которой введена культура патогенного капсулированного штамма Sпневмококов, погибает; б - мышь, которой введена культура непатогенного бескапсульного R-мутанта нормального S-штамма, не погибает; в - мышь, которой введена культура S-штамма, убитого предварительно нагреванием, не погибает; г - мышь, которой введена смесь живой культуры R-мутанта и убитой нагреванием культуры нормального S-штамма, погибает; в этом случае присутствие убитых нагреванием S-бактерий вызвало трансформацию живых R-бактерий, в результате чего у них восстановилась способность к образованию капсулы и патогенность.

Трансформация воздушных масс

Трансформа'ция возду'шных масс, изменение свойств воздушных масс тропосферы при перемещении в др. широты и на др. подстилающую поверхность (например, с моря на сушу или с суши на море). Воздушная масса при этом нагревается или охлаждается, в ней увеличивается или уменьшается содержание водяного пара и пыли, меняется характер облачности и т.д. В условиях радикального изменения свойств воздушной массы (абсолютная Т. в. м.) её относят к другому географическому типу; например, массы холодного арктического воздуха, проникая летом на юг СССР, сильно прогреваются, иссушаются и запыляются, приобретая свойства континентального тропического воздуха, нередко вызывающего засухи.

Трансформация (театр.)

Трансформа'ция(от позднелат. transformatio - преобразование, превращение), сценический приём. В театральном, эстрадном и цирковом искусстве - умение актёра быстро изменять внешность при помощи грима, парика, костюма, масок. В театре приёмы Т. широко используются в водевилях. Крупнейший советский мастер Т. - А. И. Райкин .

Трансформизм

Трансформи'зм(от лат. transformo - превращаю, преобразую), система представлений об изменении и превращении форм животных и растительных организмов, предшествовавшая эволюционному учению . Термин «Т.» применяется преимущественно для характеристики взглядов учёных-эволюционистов до дарвиновского периода, когда предположения о превращении органических форм не обосновывались доказательствами и не сопровождались ссылками на движущие силы изменений.

Трансфосфорилирование

Трансфосфорили'рование, происходящий в живых клетках ферментативный перенос остатка фосфорной кислоты (фосфатной группы - PO ₃ ^2–) от одного соединения к другому. Т. объединяет важнейшие реакции метаболизма в клетке, осуществляя обмен энергией между различными процессами путём образования и разрыва богатых энергией (макроэргических) фосфатных связей. В большинстве реакций Т. фосфат переносится на гидроксильную группу спирта или углевода с образованием связи, бедной энергией. Донором фосфатной группы обычно служит молекула аденозинтрифосфата (АТФ). Реакции Т. катализируют ферменты фосфотрансферазы, для проявления каталитической активности которых, как правило, требуется присутствие Mg ²⁺. См. также Аденозинфосфорные кислоты , Биоэнергетика , Макроэргические соединения .

Трансфузия крови

Трансфу'зия кро'ви(лат. transfusio - переливание), то же, что переливание крови .

Трансценденталисты

Трансцендентали'сты, участники американского литературно-философского движения 19 в., основавшие в 1836 в Бостоне так называемый Трансцендентальный клуб. Признанный глава движения - Р. У. Эмерсон , наиболее яркие представители - писатели и публицисты Г. Торо, Дж. Рипли, Т. Паркер, Маргарет Фуллер, Элизабет Пибоди и др. Восприняв идеи немецкой идеалистической философии (И. Кант, Г. Гегель), а также взгляды английских романтиков С. Т. Колриджа и Т. Карлейля , Т. выступили с романтической критикой буржуазной цивилизации.