Лекция №2
Назначение и область применение трансформаторов.
Трансформатор – это электромагнитный статический аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения, но одной и той же частоты.
Трансформаторы применяются в теле и радиотехнике, в освещении, в гальванических устройствах, системах САУ и САР, а также при передаче электрической энергии на расстояния.
Пример использования трансформаторов при передаче электрической энергии на расстояние.
ВН
– обмотка высш. напр.
НН – обмотка низш. напр.
1ф. тр-р А
а
В начала
b
начала
С обмоток ВН c обмоток НН
3ф. тр-р Х x
Y концы
y
концы
Z обмоток ВН z обмоток НН
- коэффициент
трансформации трансформатора.
Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
Формула
работы трансформатора:
Состоит из магнитопровода, набранного из тонких пластин эл. тех. стали и обмоток (медь, алюминий, латунь).
Из тонких листов электротехнической стали оксидированных для уменьшения нагрева и потерь на гистерезис.
Уравнения МДС и ЭДС трансформатора.
I1W1=I 0W1+I2W2 , где I 0 - намагничивающий ток Х.Х.
U1= -E1+I1r1+j I1X1
E2= U1+I2r2+jI2X2
ХХ однофазного реального трансформатора, векторная диаграмма.
Формула работы
Нагрузочный режим однофазного трансформатора; векторная диаграмма.
Формула
работы:
Построение:
Полученное:
Сумма:
Лекция №3
Х.Х однофазного трансформатора.
Это такой режим, при котором первая обмотка вкл. в сеть переменного тока с частотой f, а вторая разомкнута. Изучение режима хх тр-ра имеет важное значение, т.к. позволяет определить расчетным или опытным путем следующие характерные величины тр-ра: К, I0-ток хх, P0-потери хх.
Этот режим в сочетании с опытом К.З. особо ценен, т.к. накладывая один на другой можем получить промежуточный режим – режим нагрузки и тр-ра. Изучая режим Х.Х. однофазного тр-ра, мы потом можем получить характерные особенности хх в трехфазных тр-рах.
а
)
ХХ идеального
однофазного тр-ра (r1=0;
x1=0;
P0=0)
Напомним уравнение равновесия ЭДС :
Тогда
u1=-e1
- мгновенное значение основного
потока Ф
Проинтегрировав
п
олучим:
Т.к. вторая обмотка трансформатора пронизывается потоком:
где - ЭДС на виток, одна из важнейших величин.
Построим кривую намагничивания тока i0 и разложим ее на гармонические составляющие.
Векторная диаграмма ХХ идеального тр-ра.
Т
ак
как кривая i0(t)
симметрична относительно оси, то ряд
содержит гармонические только нечетного
порядка (1,3,5…).
При 3=1,4ּ1,45 , т.е. – острая.
Действующее значение этого тока:
А
затем заменить экв. синус.
Обычно ; ,
И
з
построения видно, что он отстаёт от
U1
на 90˚.
и т.к.
, что и следовало ожидать,
т.к.
В
ывод:
б) ХХ реального однофазного тр-ра.
Введем покрывая на расстояние и потери, которыми мы пренебрегали при идеальном хх тр-ра.Фσ1 создает Еσ1, а потери при хх покрываются в первой обмотке за счет мощности P0 , поступающей в трансформатор из сети.
P0=U1·I0a , где I0a-действующее значение активных состояний тока ХХ.
Итак ток хх реального тр-ра имеет двойное состояние.
Тогда . Обычно величина , поэтому поток Ф отстает на угол α (угол магнитного запаздывания от I0).
При
замене действительной кривой тока хх
эквивалентной синусоидой, мы можем
написать ур-ние
Нагрузочный режим тр-ра.
Это такой режим, при котором W1 (как и при ХХ) присоединена к источнику переменного тока на напряжение U1 , а вторичная на нагрузку Zн (см. принцип действия однофазного тр-ра).
Т.к. переменное U1-постоянная величина, U1E1 Ф≡E1, т.е. Ф сохраняет примерно свою величину при всех режимах работы тр-ра (это видно из уравнения МДС).
I1W1=
-I2W2+I10W1
уравнение МДС. Т.к. I1»I10,
то с увеличением нагрузки (I2)
увеличивается I1,
т.е. I2
размагничивающе действует на I1.
Кроме того I2
создает
. Разделив уравнение
МДС на W1
получим уравнение токов.
I1=-
I2*
+
I10
I1=
I2/+
I10
– уравнение
токов
Построим векторную диаграмму нагруженного тр-ра.
Дано: U2; W1; W2; r1; r2; x1; x2;
I10; угол ; Zн; cos fн .
Порядок построение:
Исходный вектор U2.
под угол 2=н
Затем
Используя уравнение по 2 закону Кирхгофа, строим E2.
Затем
I10
:
Затем
для первичной цепи:
строим U1.