рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Однофазный трансформатор напряжения

Однофазный трансформатор напряжения - раздел Философия, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и ЭЛЕКТРОНИКА Рассмотрим Принцип Работы Трансформатора На Примере Однофазного Трансформатор...

Рассмотрим принцип работы трансформатора на примере однофазного трансформатора схематически представляющего собой магнитопровод с двумя обмотками w1 и w2 (рис.56,а).

           
 
а.
   
Ф
     
ба.
 
 


 

Uн2н
Е21
Е1
~U1

 

 

           
 
в
   
     
Рис. 56. Принципиальная схема трансформатора (а); эквивалентная схема замещения трансформатора (б) ; изображение однофазного трансформатора напряжения на схемах (в)  
 
 

 


При подключении первичной обмотки к источнику синусои- дального напряже­ния по обмотке течет ток i1 = Imaxsin(wt+yu) , создающий намагничивающую силу i1w1 , под действием которой возникает магнитный поток Ф = Фmsin(wt+yф). По закону электромагнитной индукции во вторичной цепи ин­дуцируется электродвижущаяся сила (ЭДС)

.

Подставим выражение для потока Ф и возьмем производную

.

Из формулы видно, что ЭДС отстает от магнитного потока на угол 90о, а Е2m = w2Фmw. Действующее значение ЭДС равно Е2=Е2m/Ö2 = w2Фm2p¦/Ö2, где ¦- частота сети.

Е2 = 4,44 w2Фm¦.

Такая же эдс возникает и в первичной обмотке, так как магнитный поток про­низывает витки и первичной обмотки. Поэтому отношение Е1 / Е2 будет опре­делять коэффициент трансформации трансформатора – Ктр.

При Ктн >1 и Е1 >Е2 трансформатор понижающий, при Ктр < 1 и Е1<Е2 трансформа­тор повышающий , при Ктр = 1 и Е1 = Е2 трансформа­тор разделительный.

Изображение трансформатора на электрической схеме приведено на рис.56, в.

В работе трансформатора можно выделить три режима: холостого хода, когда вторичная обмотка разомкнута; короткого замыкания, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, и рабочий режим под нагрузкой.

Режим холостогохода. Вторичная обмотка трансформатора разомкнута,U2хх = Е2, тогда ток в первичной обмотке определится как

I10 = U1/Z10, где Z10 = R10 + jX10.

Ток I10 составляет от 3-х до 10% от номинального (рабочего) тока трансформа­тора – I, при этом I2 = 0.

Ввиду малости первичного тока потери мощности в первичной катушке составляют не более одного процента от номинальной мощности трансформа­тора и их можно принять равными нулю также, как и во вторичной Р10®0, Р2 =0.

Таким образом, в режиме холостого хода потери мощности наблюдаются только в магнитопроводе, и связаны они с перемагничиванием и вихревыми токами, определяемыми магнитным материалом

Р10 = Рст = Рв + Рг.

Если первичное напряжение постоянно, то постоянны и потери в стали, которые пропорциональны значению магнитной индукции В в степени угла магнитного запаздывания - a. Значение угла составляет (5¸10)- электрических градусов.

В этом случае: Ктр = w1/w2 = Е1/Е2 » U10/U20.

Векторная диаграмма в режиме холостого хода (рис.57) может быть построена на основании уравнения для первичной обмотки

U1 = - E1 + I10 (R1 + jX1).

 

 

 

Рис. 57. Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода

Так как I10R1 и I10X1<< E1 , то параметры холостого хода или параметры маг­нитной системы можно определить из следующих выражений

, , .

Режим короткого замыканиядля трансформатораявляется аварийным. В режиме к.з. вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко, при этом U2 = 0 и Zн = 0 .Ток в первичной обмотке будет в 15-20 раз больше тока номинального рабочего режима. Поэтому опыт короткого замыкания произво­дят только с целью определения параметров первичной и вторичной обмоток.

Опыт производят при условии, что I =I, тогда I = Iи U<<U. Напряжение короткого замыкания для первичнойобмотки задается в паспорт­ных данных трансформатора в процентах от вторичного напряжения U% = (U/ U) 100% и составляет примерно 5% для трансформаторов с масляным охлаждением и (2¸2,5)% для трансформаторов с воздушным охлаждением

Поскольку напряжение короткого замыкания в первичной обмотке во много раз меньше номинального, то

U1 @ 4,44w1Фm¦ и Фmк.з.<<Фmн ,

а потери в стали будут стремиться к нулю.

Мощность при к.з. рассеивается только в обмотках трансформатора и идет на нагрев меди в них.

Рк.з. = Рмн = Рм1н + Рм2н = I2R1 + I2R2 = I2Rк.з.

Общее сопротивление короткого замыкания Zк.з определится из следующих соотношений:

U1 к / IRк.з = Рк.з. / I; соsj = Rк.з / Zк.з,; Ктр » I/ I.

Векторная диаграмма трансформатора в режиме короткого

замыкания, рис.58 имеет вид в соответствии с уравнением:

 

Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания и век­торная диаграмма имеют вид в соответствии с уравнением

U1к.з = IZк =

I(Rк.з +jXк.з).

Рабочий режим трансформатора.Схема замещения трансформатора в рабочем режиме приведена на рис.56,б. Согласно этой схеме составим для обеих обмоток систему уравнений по 2-му закону Кирхгофа:

,

где xр1=Lр1; xр2=Lр2,- реактивные сопротивления рассеивания обмоток;Lр1 - индуктивности рассеивания первичной обмотки и Lр2 вторичной обмотки ;R1 – активное сопротивление первичной обмотки; R2 – активное сопротивление вторичной обмотки;Zн – сопротивление нагрузки; Uн = U2 напряжение на нагрузке.

Для составления расчетной схемы замещения и удобства расчета рабочих режимов используют метод приведения параметров вторичной обмотки трансформатора к первичной. Тогда w1 = w¢2 – число витков обмотки приведенного трансформатора, где w2 = Ктрw2; Е'2 = Е2 Ктр; U'2 = U2 Ктр. Условием приведения является постоянство энергетических характеристик (мощности и потерь)

S1 = S2 и Рм1 = Рм2.

Тогда I'2 = I2(1/ Ктр ); R'2=R2 Ктр 2;; X'2 = X2 Ктр 2 ; Z'2 = Z Ктр 2.

Для расчетов используют Т-образную и Г-образную схемы замещения (рис.59,а,б).Уравнения цепи для Т- схемы имеют вид:

;

 

 

Рис. 59,а. Т-образная схема замещения приведенного трансформатора.

 

 

Рис. 59,б. Г-образная схема замещения трансформатора.

Нагрузочный режим.Рабочие свойства трансформатора в нагрузочном режиме характеризуются зависимостями вторичного напряжения и кпд от тока во вторичной обмотке U2 = f(I2);h = f(I2, рис.60, а,б.

Зависимость напряжения от тока называется нагрузочной или внешней характеристикой (рис.60,а). Кривая 1 соответствует режиму емкостной нагрузки, cosj <1; кривая 2 - активной нагрузке, cosj=0 и кривая 3 - индуктивной нагрузке, cosj<1.

Максимальный коэффициент полезного действия трансформатора со­ставляет 0,98¸0,99 и находится из соотношения полезной мощности на нагрузке к мощности потребляемой из сети.

h = Р2 / Р1,

где Р 1 – мощность ,потребляемая из сети (первичной обмотки), Вт;

Р 2 – активная мощность на выходе трансформатора (полезная мощность на нагрузке), Вт.

Р1 = Р2 + Рхх + Рк.з;; Р2 = U2I2 cosj = bSнcosj2. ,

где b = I2 / I - коэф­фициент нагрузки трансформатора, Sн – номинальная полная мощность трансформатора, ВА.

Из графиков зависимостей кпд и потерь в трансформаторе в функции коэффициента нагрузки (рис.60,б) видно, что потери в стали не зависят от нагрузки и являются постоянными. Потери в меди обмоток растут и изменяются по нелинейному закону. Коэффициент полезного действия будет иметь максимальное значение при равенстве указанных потерь и коэффициенте загрузки равном 0,6.

 
 

 

 


ВЫВОДЫ

Рассмотрены основные параметры и характеристики трансформаторов, приведены схемы замещения трансформатора напряжения; указано, что трансформатор является преобразовательным устройством.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и ЭЛЕКТРОНИКА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Национальный минерально сырьевой университет Горный...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Однофазный трансформатор напряжения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Порядок расчета
1. Зададимся условными направлениями токов в ветвях (номер введем в соответствии с порядковым номером сопротивлений). 2.Составим уравнения для каждого из независимых узлов по первому закон

Метод узловых потенциалов
Этот метод основан на составлении уравнений по первому закону Кирхгофа, схема рис.5 -I1 + I2 - I3 = 0

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ однофазного ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Переменным током называется ток, периодически меняющийся по величине и направлению: I0(t) = I0(t + кT). Такой режим может быть опис

Контрольные задачи
1. Определить напряжение на индуктивности, если ток катушки Z

ЦЕПИ С ИНДУКТИВНЫМИ СВЯЗЯМИ
Индуктивно связанными элементами электрической цепи переменного тока называются индуктивные катушки, в которых кроме ЭДС самоиндукции создается ЭДС от действия переменного магн

Последовательное соединение катушек
Для цепи с последовательным соединением, при согласном включении рис.26:    

Параллельное соединение катушек
При параллельном соединение катушек, рис 27.        

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
      t В электрических цепя

Потокосцепление скачком измениться не может
, следовательно, по 1-му закону коммутации в первый момент

Контрольные задачи
1.В симметричной электрической цепи при соединении звездой Z = 5еj30B Ом ;

Заземленная нейтраль
Ток однофазного короткого замыкания в сети с заземленной нейтралью достаточно велик и сопровождается возникновением дуги. Это делает невозможным ис­пользование таких сетей в угольных шахтах и помещ

Изолированная нейтраль
При однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью ток короткого замыкания определяется сопротивлением изоляции, которое, в свою очередь, определяется активным и емкостным сопротивл

Защитное заземление
Защитным заземлением называется преднамеренное соеди­нение с землей всех нетоковедущих металлических частей электро­установки не находящихся под напряжением, но которые могут ока­заться под напряже

Защитное зануление. Принцип действия
Занулением называется преднамеренное электрическое со­единение металлических нетоковедущих частей электроустановок с нулевым, многократно заземленным проводом, рис.49.

Основные величины, характеризующие магнитное поле, и ферромагнитные материалы
В различных областях техники широкое применения находят электромагнитные механизмы и устройства, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Они также создают магнитные поля с необход

Закон полного тока
Расчет магнитной цепи производится на основании закона полного тока.

Феррорезонансные явления в цепи переменного тока
Нелинейность кривой намагничивания обусловливает нелинейность индуктивного сопротивления катушки на магнитном сердечнике, для которой индуктивное сопротивление будет во много раз больше, чем без се

ТРАНСФОРМАТОРЫ
  Трансформаторы - это электротехнические устройства, предназначенные для преобразования тока одного уровня напряжения в переменный ток другого уровня напряжения той же частоты. Т.е.

Асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель наиболее распространен в качестве электропривода различных механизмов благодаря своей простоте и надежности. Более 60 % всей вырабатываемой в мире энергии преобразуется в меха

Синхронная машина
  Синхронная машина переменного тока используется с механизмами, требующими постоянного рабочего момента. К таким механизмам относятся компрессоры, вентиляторы, насосы и т.д.

Машина постоянного тока
Электрические машины постоянного тока предназначены для преобразования электрической энергии, как в механическую, так и обратно. Поэтому в первом случае они называются двигателем, а во втором – ген

ОБЕСПЕЧЕНИЕ электробезопасности
При коммутации электрических цепей (включении, выклю­чении электроприемников) возникает либо искровой разряд, либо дуга между расходящимися контактами. Во взрывоопасной атмо­сфере ( в угольной шахт

Контроль изоляции электрических сетей. Реле утечки
  Однофазное короткое замыкание в сети с изолированной нейтралью может ос­таться незамеченным, поскольку ток замыкания небольшой. Однако незамеченное и вовремя не отключенное однофазн

Назначение защитного отключения
Назначение защитного отключения - обеспечение автоматического отключения элек­троустановки при возникновении в ней опасности поражения чело­века током. Меры защиты – быстрое отключение участка сети

Устройства, реагирующие на ток замы­кания на землю
При возникновении опасных напряжений на корпусе электроустановки (рис.72) возникает ток утечки, срабатывает реле тока РТ, включенное между корпусом и землей, размыкает свой нормально замкнутый конт

P-n-переход и его свойства
Действие полупроводниковых приборов основано на использовании свойств полупроводников. Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. К полупроводникам относятс

Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют двухэлектродный полупроводниковый прибор, содержащий один электронно-дырочный p-n переход. По конструктивному исполнению полупроводниковые диоды разделяют

Иногда рассматривается коэффициент обратной связи по напряжению
Величина h12 » 2×10-3-2×10-4

Интегральные микросхемы
Интегральная микросхема – микроэлектронное изделие, содержащее не менее пяти активных элементов (транзисторов, диодов) и пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, дросселей), которые и

Электронные усилители
  2.5.1.Общие сведения Электронным усилителем называют устройство, предназначенное для усиления напряжения, тока и мощности электрических сигналов.

Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером
Рассматриваемый усилитель (рис. 97) предназначен для усиления гармонических сигналов (сигналов синусоидальной формы) в диапазоне низких частот. Название такой схемы объясняется тем, что эмиттер зде

Дифференциальный коэффициент усиления ОУ определяется соотношением
при Uвх1 = const и Uвх2 = const,соотв

LC-автогенератор синусоидальных колебаний с индуктивной обратной связью
На рис. 105 показана упрощенная схема LC-автогенератора синусоидальных колебаний с индуктивной обратной связью. Она состоит из транзистора типа n-p-n, колебательного контура L

RC-автогенератор с двойным Т-образным мостом
Рассмотрим схему RC-автогенератора с двойным Т-образным мостом(рис. 106). На очень низких частотах, при w ® 0 коэффициент обратной связи b ® 1, так как сопротивления конденсаторов ста

Обозначения и таблицы истинности логических элементов
Операция “НЕ” или логическая операция отрицания означает, что при этой операции логическая функция Y противоположна аргументу X. Аналитически это может быть записано как

Интегральных микросхем
Для оценки качества логических интегральных микросхем используются их основные параметры и характеристики. К основным параметрам относятся: 1. Быстродействие - время реакции на из

RS-триггер
Асинхронные RS-триггеры являются простейшими и получили широкое распространение в импульсной и цифровой технике. В частности, они служат основой триггеров других типов и легко могут быть построены

Цифровые счетчики импульсов
Цифровые счетчики импульсов (ЦСИ) - это устройства, реализующие счет числа входных импульсов и фиксирующие это число в каком-либо коде. Обычно счетчики строят на основе триггеров (ч

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – устройство, предназначенное для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал. На рис. 114 представлена схема простейшего ЦАП. ЦАП представляет

Микропроцессор и микроЭВМ
Процессор – устройство, предназначенное для обработки информации по заданной программе. Микропроцессор – процессор, выполненный по интегральной технологии на одной или нескольких интегральных микро

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги