рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Принцип работы однофазных трансформаторов

Принцип работы однофазных трансформаторов - Лекция, раздел Энергетика, Лекция 7. Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях а передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз Принцип Работы Однофазных Трансформаторов Рассмотрим По Схеме Рис.10.2. При Д...

Принцип работы однофазных трансформаторов рассмотрим по схеме рис.10.2. При действии источника напряжения в первичной обмотке трансформатора, возникает ток . Далее будем пользоваться действующими значениями используемых физических величин.

Ток приводит к появлению магнитодвижущей силы первичной обмотки

(10.1)

Магнитодвижущая сила возбуждает в магнитопроводе магнитный поток причем

. (10.2)

Магнитный поток индуцирует в первичной обмотке трансформатора ЭДС самоиндукции , а во вторичной обмотке - ЭДС взаимной индукции .

 
 

 

 


Рис. 10.2

 

Замкнем цепь вторичной обмотки. Под воздействием ЭДС взаимной индукции через нагрузку Z2 потечет ток I2 , возникает магнитодвижущая сила F2, и магнитный поток Ф2 , причем

(10.3)

Для указанных на рис.10.2 направлений намотки обмоток трансформатора и выбранных положительных направлений токов I1 и I2 магнитные потоки Ф1 и Ф2 встречны. Поэтому в магнитопроводе создается результирующий магнитный поток

(10.4)

Этот поток пересекает витки обоих обмоток трансформатора и наводит в них результирующие ЭДС е1 и е2 .

Помимо основного магнитного потока Ф (по 10.4), в реальном трансформаторе существуют потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток. Для количественной оценки потоков и вводят понятие эквивалентной индуктивности рассеяния так, что

; .

Кроме того, обмотки реального трансформатора обладают активными сопротивлениями R1 и R2 .

Чтобы учесть перечисленные величины при анализе работы трансформатора переходят к его схеме замещения (рис.10.3).

Часть схемы, выделенная на рис. 10.3 пунктиром, не имеет активных сопротивлений и потоков рассеяния, а поэтому называется идеализированным трансформатором. К нему применимы все соотношения, полученные в лекции №9. Но для получения простых и наглядных соотношений параметров трансформатора необходимо проделать еще одну трудность.

Дело в том, что трансформатор в расчетном эквиваленте представляет собой нелинейную цепь. Значит, к его анализу, необходимо применять теорию нелинейной алгебры. Чтобы уйти от этого, гистерезисную зависимость заменяют эквивалентным эллипсом рис.10.4, построенным так, что его площадь не менее чем на 95% перекрывает площадь петли гистерезиса.

 
 

 

 


Рис. 10.3

 

 

 

 


Рис. 10.4

Если теперь зависимость , ; выражает через параметры эллипса, то возникающие за счет отклонения от петли гистерезиса погрешности оказываются пренебрежимо малыми для практических целей. Главное в том, что применение эквивалентного эллипса позволяет перейти к простым линейным выражениям в представлении величин В и Н

 

(10.5)

(10.6)

где - сдвиг фазы между Н и В.

От выражений (10.5) и (10.6) легко перейти к комплексной показательной форме представления, т.е.

; (10.7)

а учитывая известные из теории магнитного поля соотношения (8.14) и (8.15) определить связь между напряжением и магнитной индукцией

,

а также между током и напряженностью магнитного поля

(10.8)

Теперь можно перейти к оценке основных параметров трансформатора. Учитывая (8.14) и (8.15) определяем напряжение на первичной и вторичной обмоток трансформатора:

, (10.9)

(10.10)

Это напряжение полностью уравновешивается ЭДС первичной и вторичной обмоток:

, (10.11)

(10.12)

Отношение (10.10) к (10.9)

(10.13)

называется коэффициентом трансформации.

Подставим в выражение для значение Ф из (10.4):

(10.14)

Если разомкнуть цепь вторичной обмотки, то ее ток I2 станет равным нулю. При этом в цепи первичной обмотки будет протекать ток холостого хода, т.е. I1

= I1x , а выражение (10.14) примет вид

(10.15)

Но - это напряжение источника. Оно не зависит от режима работы трансформатора. Значит левые части равенств (10.14) и (10.15) равны. Отсюда следует, что равны и правые части. Приравнивая их, определим ток холостого хода трансформатора.

(10.16)

Последнее выражение показывает, что ток холостого хода равен разности токов первичной и вторичной обмоток, причем ток вторичной обмотки пересчитан к виткам первичной обмотки. Ток холостого хода мал и у мощных трансформаторов составляет единицы процентов от номинального значения.

Произведение

называют приведенным током вторичной обмотки. Кроме для оценки качеств трансформатора пользуются приведенным сопротивлением нагрузки и приведенным напряжением вторичной обмотки . Определим их значения. Для этого выразим магнитный поток Ф из (10.10)

(10.17)

Подставим (10.17) в (10.9):

Домножим и разделим последнее выражение на коэффициент . Перегруппировав множители получим:

(10.18)

В (10.18) - приведенный ток, а - приведенное т.е. пересчитанное к виткам первичной обмотки сопротивление нагрузки.

Произведение

(10.19)

называется приведенным напряжением вторичной обмотки. Очевидно, что

. (10.20)

С учетом введенных понятий выражение (10.16) для тока холостого хода принимает вид

(10.21)

В выражении (10.15) множитель

определяет индуктивность первичной обмотки. Поэтому можно записать

что полностью соответствует закону Ома для цепи с индуктивностью.

Для завершения анализа принципа работы построим векторную диаграмму идеализированного трансформатора (рис.10.5). На диаграмме в качестве исходного принимаем вектор магнитного потока . Векторы ЭДС

Отстают от на 900. Это очевидно из (10.11) и (10.12) по наличию множителя (-j). Векторы

 

       
 
   
 

 

 


 

 

Рис. 10.5 Рис. 10.6

равны по величине и соответственно, но противоположны им по направлению. Вектор тока холостого хода опережает вектор на угол d. Это хорошо видно из (10.8) т.к.

.

Вектор тока вторичной обмотки трансформатора сдвинут относительно вектора на угол j2, что определяется характером нагрузки . Значение вектора легко найти по (10.21).

,

что и выполнено на диаграмме.

Для перехода к реальному трансформатору обратимся к рис. 10.3. Схема рис. 10.3 содержит два электрических несвязанных замкнутых контура - цепь первичной и цепь вторичной обмоток. Для каждой из них справедлив второй закон Кирхгофа. Тогда для цепи первичной обмотки трансформатора справедливо равенство

(10.22)

Равенство (10.21) показывает, что напряжение источника уравновешивается падением напряжения на комплексном сопротивлении первичной обмотки и наводящейся в ней ЭДС самоиндукции . Этюды напряжений, соответствующие (10.22) приведены на рис. 10.6.

Для цепи вторичной обмотки трансформатора можно записать равенство

(10.23)

Эпюры напряжения, соответствующие (10.23) приведены на рис. 10.6.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Лекция 7. Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях а передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз

ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ... Лекция Общие сведения о трехфазных линейных электрических... В современных энергетических системах генерирование и передача больших потоков энергии осуществляется трехфазными...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Принцип работы однофазных трансформаторов

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:

Схемы соединения трехфазных цепей
Под трехфазной симметричной системой ЭДС понимают совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 1200.

Соотношение между линейными и фазовыми напряжениями и токами
При соединении генератора в "звезду" (рис. 7.5, 7.6, 7.7) линейное напряжение по модулю в раз больше фазового напряжения генератор

Мощность трехфазной цепи
Под активной мощностью трехфазной системы понимают сумму активных мощностей фаз и активной мощности, выделяемой в сопротивлении, включенном в нулевой провод:

Основные физические величины и соотношения
Основные физические величины, описывающие магнитное поле, известны из курса физики. К ним относятся: магнитная индукция, магнитный поток, намагниченность, напряженность магнитного поля, магнитная п

Характеристика магнитных свойств ферромагнитных материалов
Ферромагнитные материалы характеризуют зависимостью магнитной индукции от напряженности магнитного поля        

Магнитные цепи
Практическим результатом теории магнитного поля является математический аппарат и методы расчета электромагнитных устройств. Любое электромагнитное устройство состоит из намагничивающих элементов (

Анализ магнитных цепей постоянного тока
Суть анализа сводится к определению основных параметров магнитных цепей: Н, Ф, В, I, S. При этом пользуются понятиями магнитодвижущей силы, закона полного тока, магнитного напряжения

Особенности физических процессов в магнитных цепях переменного тока
При анализе магнитных цепей переменного тока вводят следующие допущения: 1) магнитное поле рассеяния отсутствует; 2) активное сопротивление обмотки равно нулю. При таких

Физические основы построения сварочного трансформатора
Известно, что для неразветвленного магнитопровода с зазором закон полного тока имеет (9.1) где: lФМ, lЗ

Физические основы ферромагнитных стабилизаторов
Магнитные свойства ферромагнитных материалов как правило оценивают зависимостью , получая гистерезисные характеристики. Но

Электромагнитные реле.
В состав автоматизированных, полуавтоматизированных и ручных систем уаправления электроэнергетическими установками, электроприводами, технологическими установками и т.п. входят электромагнитные уст

Лекция 11. Режим работы трансформаторов
Различают несколько режимов работы трансформаторов: Номинальный режим, т.е. режим при номинальных значениях напряжения и тока первичной обработки трансформатора

Опыт холостого хода трансформатора
Опытом холостого хода называют испытание трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном напряжении на первичной обмотке. Схема для проведения опыта холостого хода приведена на

Опыт короткого замыкания трансформатора
Опытом короткого замыкания называется испытание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном токе первичной обмотки. Схема для проведения опыта короткого замыкания приве

Внешняя характеристика трансформатора
Внешняя характеристика трансформатора определяет зависимость напряжения вторичной обмотки U2 от тока вторичной обмотки I2 при постоянном коэффициенте мощности cos j2

Коэффициент полезного действия трансформатора
Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора определяется отношением активной мощности Р2 на выходе трансформатора к активной мощности Р1 на его входе

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