Вопрос №2. Уравнения трансформатора. Коэффициент трансформации.

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции

во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции

Активное и полное сопротивления первичной обмотки трансформатора обозначаются R₁ и Z₁, а вторичной -R₂ и Z₂.

Работа трансформатора в общем случае описывается системой уравнений:

U₁ = - E₁ + R₁I₁ + jX₁I₁ = -E₁ + Z₁I₁ (1)

E₂ = U₂ + R₂I₂ + jX₂I₂ = -U₂ + Z₂I₂ (2)

W₁I₁ + W₂I₂ = W₁I_0, (3)

где I₀ – ток холостого хода.

Соотношение ЭДС обмоток называется коэффициентом трансформации

.

Если , то вторичная ЭДС меньше первичной и трансформатор называ­ется понижающим, при – трансформатор повышающий.

Вопрос №5. Внешняя характеристика трансформатора. Реакция якоря.

Внешняя характеристика трансформатора представляет собой зависи­мость между вторичным напряжением и током нагрузки при заданном первич­ном напряжении при .

Изменение вторичного напряжения определяют в процентах

При активной индуктивной нагрузке внешняя характеристика имеет вид падающей, т.к. влияние магнитного потока, образованного током нагрузки, размагничивающее.

При емкостной нагрузке – влияние намагничивающее.

Влияние магнитного потока, образованного током нагрузки (якорем) на основной магнитный поток машины, называется реакцией якоря.

Вопрос №4. Потери мощности в трансформаторе. КПД трансформатора.

Мощность Р₁, потребляемая трансформатором из сети в режиме нагрузки определяется по формуле:

Р₁ = Р₂ + ΣР = Р₂ + Р₀ + Р_м,

где Р₂ - мощность нагрузки;

ΣР – суммарные потери трансформатора (в стали Р₀ и меди Р_м).

Коэффициент полезного действия трансформатора имеет максимальное значение при равенстве потерь в проводах обмоток и потерь в стали сердечника

Р₀=Р_м.

Зависимость КПД от мощности нагрузки представлена на рис. 12

Трансформатор конструирует так, чтобы имел место при наиболее вероятной нагрузке составляющей (0,5 – 0,75) Р_{2 ном.}.

Вопрос №7. Общие сведения об измерительных трансформаторах.

Это трансформаторы тока и напряжения, которые применяются, в первую очередь, для изоляции измерительных приборов и аппаратов автоматической защиты от цепи высокого напряжения, чем достигается безопасность измерения, а также для расширения пределов измерения измерительных приборов.

Трансформаторы напряжения применяются для включения вольтметров и цепей высокого напряжения измерительных приборов (ваттметров, счетчиков, фазометров)и реле, трансформаторы тока- для включения амперметров и цепей тока измерительных приборов и реле.

Трансформатор напряжения. Первичная обмотка-обмотка ВН с бо`льшим числом витков w₁- включается в цепь, напряжение которой нужно измерить U₁ , а ко вторичной обмотке со значительно меньшим числом витков w₂- обмотке НН U₂ присоединяются параллельно друг другу вольтметр и цепи напряжения других приборов. Один вывод вторичной обмотки и корпус трансформатора заземляются на случай повреждения изоляции.

Сопротивление вольтметра и цепей напряжения измерительных приборов относительно велико (порядка тысяч Ом),то есть трансформатор работает в условиях, близких к режиму холостого хода силового трансформатора. Поэтому падения напряжений на первичной Z_об1I₁ и вторичной Z_об2I₂ обмотках трансформатора напряжения весьма малы, что позволяет считать U₁≈E₁; U₂≈E₂

А так как E₁/E₂ = w₁/w₂ =n, где n-коэффициент трансформации, то U₁ =n∙U₂

Отсюда следует, что, измерив низкое напряжение U₂, можно определить первичное высокое напряжение U₁.

Трансформатор тока. Со стороны первичной обмотки включается как амперметр, то есть последовательно с контролируемым объектом, а его вторичная обмотка замыкается непосредственно через амперметр и цепи тока других измерительных приборов. Суммарное сопротивление амперметра и цепей измерительных приборов мало (обычно меньше 2 Ом) , поэтому трансформатор работает в условиях, близких к режиму короткого замыкания. Напряжение вторичной обмотки определяется падением напряжения на относительно малом сопротивлении (1-12В). Малому напряжению соответствует малое значение ЭДС E₂, а следовательно, и малое значение магнитного потока в магнитопроводе трансформатора:

E₂ = 4,44fw₂Ф

Для возбуждения такого магнитного потока нужна незначительная МДС w₁I_1х, в уравнении

I₁w₁= I₂w₂+ I_1хw₁

Этой величиной можно пренебречь и считать:

I₁w₁= I₂w₂

или

I₁= I₂₍w₂/w₁) = n I₂

Следовательно, первичный ток может быть определен умножением вторичного тока на постоянный коэффициент трансформации.

Таким образом включение трансформатора тока даёт возможность определить ток в цепях ВН на основании измерения небольшого тока с соблюдением мер безопасности, например нельзя размыкать вторичную цепь работающего ТТ, ведб в таком случае I₂=0, и весь первичный ток I₁ становится намагничивающим, что ведет к увеличению магнитного потока, а следовательно ЭДС вторичной обмотки E₂, что является опасным для жизни человека ,разомкнувшим вторичную цепь.