Реферат Курсовая Конспект
Теоретичні положення - раздел Философия, ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА Трансформатором Називають Статичний Електромагнітний Пристрій З Двома Або Дек...
|
Трансформатором називають статичний електромагнітний пристрій з двома або декількома обмотками, що використовує явище електромагнітної індукції для перетворення струмів і напруг однієї системи в струми і напруги іншої [4–6].
Рис. 11.1 |
Принцип дії, схеми заміщення і векторні діаграми трансформатора.Принцип дії трансформатора розглянемо на прикладі двообмоткового трансформатора стрижньової конструкції рис. 1.1. При подачі на первинну обмотку трансформатора синусоїдальної напруги u1 = U1msinwt по ній починає протікати змінний струм i1, який при ненасиченому магнітопроводі можна також вважати синусоїдальним i1 =
= І1msin(wt – j1). Відставання за фазою струму i1 від напруги u1 на кут j1 обумовлене індуктивністю обмоток трансформатора.
Струм первинної обмотки трансформатора створює магніторушійну силу (МРС), діюче значення якої пропорційно величині струму і кількості витків первинної обмотки F1 = I1w1 .
Магніторушійна сила F1 створює в магнітопроводі трансформатора синусоїдальний магнітний потік Ф1, синфазний з|із| МРС|. Основна частина|частка| магнітного потоку Ф0 замикається по магнітопроводу і зчеплена як з|із| первинною, так і вторинної|повторної| обмотками. Інша частина|частка| магнітного потоку Ф1 зчеплена лише з|із| витками первинної обмотки і називається потоком розсіяння Фр1. Таким чином, Ф1 = Ф0 + Фр1.
Синусоїдальні магнітні потоки Ф0 і Фр1 наводять в обмотках ЕРС|:
Е1 = – w1 (dФ0/dt), Е2 = – w2 (dФ0/dt), Ер1 = – w1 (dФр1/dt).
Якщо коло|цеп| вторинної|повторної| обмотки замкнено, то струм|тік| вторинної|повторної| обмотки створює МРС| F2 = I2w2, яка спільно з МРС| первинної обмотки формує магнітний потік Ф0 і потік розсіяння Фр2, зчеплений тільки|лише| із вторинною|повторною| обмоткою і наведена в ній ЕРС| розсіяння дорівнює Ер2 = – (dФр2/dt). Оскільки|тому що| похідна від синусоїдальної залежності утворює косинусоїдальну залежність, то ЕРС| відстають по фазі від магнітних потоків на 90°ел|. Рівняння рівноваги напруг|напружень| первинної і вторинної|повторної| обмоток можна записати в комплексній формі
і
де – напруга на вторинній обмотці під навантаженням.
Оскільки величини ЕРС розсіяння пропорційні величинам струмів обмоток, то їх можна подати у вигляді падінь напруг і , де х1 і х2 – індуктивні опори розсіяння первинної і вторинної обмоток відповідно.
Особливістю роботи трансформатора під навантаженням є|з'являється,являється| незначна| залежність величини магнітного потоку Ф0 від величини струму|току| навантаження, що обумовлено противофазністю| МРС| первинної і вторинної|повторної| обмоток, тобто і сума первинної і вторинної|повторної| МРС| дорівнює МРС| первинної обмотки в режимі холостого ходу трансформатора.
Таким чином, роботу однофазного трансформатора можна описати системою рівнянь:
;
; (11.1)
. (11.2)
Струм|тік| холостого ходу трансформатора можна подати|уявити| у вигляді двох складових, де – активна складова струму|току| холостого ходу, обумовлена втратами в сталі трансформатора; – намагнічувальний струм|тік| (I0), який утворює магнітний потік трансформатора.
Величини ЕРС обмоток визначаються співвідношеннями:
E1 = 4,44w1fF0 і E2 = 4,44w2fF0,
де f – частота змінного струму|току| |почуваючої| мережі живлення|сіті|.
Цій системі рівнянь відповідає схема заміщення з електромагнітним зв’язком обмоток (рис. 11.2)
Рис. 11.2 |
Відношення|ставлення| ЕРС| первинної обмотки і ЕРС| вторинної|повторної| обмотки, яке дорівнює відношенню|ставленню| кількості витків цих обмоток, прийнято називати коефіцієнтом трансформації трансформатора E1/E2 = w1/w2 = kтр.
Знижувальні трансформатори (U1>U2) мають kтр>1,0, а підвищувальні (U1 < U2) мають kтр <1,0.
Якщо рівняння (11.1) помножити на kтр, а рівняння (11.2) розділити на w1, то вийде система рівнянь приведеного трансформатора, у|в,біля| якого кількість витків вторинної|повторної| обмотки дорівнює кількості витків первинної обмотки, а значення параметрів приведеного трансформатора повинно забезпечувати такі ж енергетичні і фазові співвідношення, як і в реальному трансформаторі:
;
;
. (11.3)
З|із| рівняння (11.3) виходить, що при збільшенні навантаження трансформатора збільшується струм|тік| первинної обмотки, тому що|тому що| фаза струму|току| мало відрізняється від фази .
Величина ЕРС| вторинної|повторної| обмотки, приведена до витків первинної обмотки дорівнює ЕРС| первинної обмотки .
З урахуванням|з врахуванням| цих обставин схема заміщення приведеного трансформатора може бути подана|уявлена| (рис. 11.3) з|із| електричним зв’язком первинного і вторинного|повторного| контурів.
Значення параметрів r¢2 і x¢2 у схемі заміщення (рис. 11.3) визначаються множенням реальних параметрів r2 і x2 на квадрат коефіцієнта трансформації , .
Рис. 11.3 |
Особливості режимів холостого ходу і нормального короткого замикання трансформаторів. Дослідження режимів холостого ходу (ХХ) і нормального короткого замикання (КЗ|) дозволяє визначити параметри намагнічувального контуру схеми заміщення, розрахувати величини втрат і номінальний ККД| трансформатора. З цією метою в режимі ХХ при розімкненому колі|цепі| вторинної|повторної| обмотки до первинної обмотки трансформатора підводиться номінальна величина напруги|напруження| U1ном. Оскільки|тому що| величина струму|току| ХХ I10 звичайно не перевищує 10% від величини номінального струму|току| первинної обмотки I1ном, то втрати в міді первинної обмотки в режимі ХХ трансформатора не перевищують 1% від номінального рівня цих втрат і втратами в первинній обмотці нехтують. З цієї причини активна потужність, споживана з|із| мережі|сіті| трансформатором Р0 в режимі ХХ дорівнює номінальній потужності втрат в сталі магнітопровода Рст. Таким чином
r0 = U1ном /(I10cosj0); x0 = U1ном / (І10 sinj0);
j0 = arccos P0 / (U1ном I10),
де j0 – кут|ріг,куток| зсуву фази струму|току| щодо|відносно| фази напруги|напруження| .
У режимі нормального КЗ| ланцюг|цеп| вторинної|повторної| обмотки трансформатора замикається накоротко|, а до первинної обмотки трансформатора підводиться знижена напруга|напруження| U1k, при якій по обмотках протікають номінальні струми|токи| I1ном і I2ном. Звичайно напруга|напруження| U1k не перевищує 10% рівня номінальної напруги|напруження|, а оскільки|тому що| втрати в сталі магнітопровода Рст пропорційні|пропорціональні| квадрату напруги|напруження| на первинній обмотці, то в режимі КЗ| трансформатора ними нехтують.
Таким чином, активна потужність, споживана з|із| мережі|сіті| в режимі КЗ| трансформатора, визначає номінальну величину втрат в міді первинної і вторинної|повторної| обмоток Рм :
; .
Таким чином, номінальний ККД| трансформатора визначається співвідношенням
.
Зовнішня характеристика трансформатора. З|із| наведеної схеми заміщення трансформатора (див. рис. 11.3) виходить, що
.
Модуль вектора падіння напруги|напруження| на трансформаторі можна також одержати|отримати|, скориставшись виразом|вираженням|:
,
де ; ; – коефіцієнт навантаження.
Вигляд зовнішньої характеристики трансформатора визначається не тільки|не лише| величиной| навантаження, але і її характером|вдачею|. При збільшенні струму|току| навантаження вихідна напруга|напруження| трансформатора зменшується при активному і активно-індуктивному і збільшується при ємнісному і активно-ємнісному характерах|вдачах| |ємкості| навантаження.
Рис. 11.4 |
Робочі характеристики трансформатора є залежностями коефіцієнта корисної дії, коефіцієнта потужності, струму|току| в первинному ланцюзі|цепі| і напруги|напруження| на навантаженні від струму|току| в навантаженні. Всі ці залежності розраховуються на підставі схеми заміщення (рис. 11.3). Характерний|вдача| вигляд робочих характеристик показаний на рис. 11.4.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ... Національний авіаційний університет... ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Теоретичні положення
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов