Вопрос 33-34-35

Условное обозначение однофазного трансформатора на электрических схемах.

Трансформатор, как следует из обозначения, имеет не менее двух обмоток, связанных друг с другом магнитопроводом.

Наличие ферромагнитного сердечника даёт возможность значительно увеличить магнитный поток, а значит – увеличить мощность, передаваемую из одной цепи в другую. Однако при этом трансформатор становится нелинейным элементом цепи.

При анализе работы трансформатора будем пренебрегать его нелинейностью и представлять напряжения, токи и магнитный поток в виде эквивалентных синусоид.

Процессы, определяющие работу трансформаторов различных типов, по своей природе одни и те же и могут быть изучены на примере работы двух обмоточного трансформатора (рис.5.2).

Рис.5.2.

Обмотка, подключаемая к цепи питания, называется первичной обмоткой, и все её параметры называются первичными: U₁, I₁, W₁, P₁

Все параметры, которые относятся к вторичной обмотке, называются вторичными: U₂, I₂, W₂, P₂

В трансформаторе различают основной магнитный поток Ф_, замыкающийся по сердечнику и сцепленный как с первичной W₁, так и с вторичной W₂ обмотками трансформатора, и магнитные потоки рассеяния Ф_S1 и Ф_S2 , замыкающиеся по воздуху.

Напряжение U₁, подводимое к первичной обмотке, создаёт ток I₁ в первичной обмотке, намагничивающая сила I_1*W₁ которого в свою очередь создаёт магнитный поток

,замыкающийся по стальному магнитопроводу. Этот поток пронизывает витки первичной и вторичной обмотки и наводит в них соответствующие Э.Д.С. Магнитный поток индуцирует в первичной обмотке Э.Д.С. самоиндукции, пропорциональную числу витков обмотки и скорости изменения магнитного потока:

.

Э.Д.С. первичной обмотки отстаёт по фазе от магнитного потока на угол .

(5.1)

Синусоидальный магнитный поток, сцепленный со вторичной обмоткой, индуцирует в ней Э.Д.С. взаимоиндукции:

или (5.2)

Е₁ и Е₂ – действующие значения Э.Д.С первичной и вторичной обмоток. Так как частота Э.Д.С. одинакова и индуцируется одним и тем же потоком Ф_m, то первичная обмотка отличается от вторичной только в том случае, если число витков W₁ и W₂ неодинаково.

Таким образом, при подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного тока, на зажимах вторичной обмотки индуцируется переменная Э.Д.С. Е₂ и вторичная обмотка становится источником питания, к которой можно присоединить какой-либо электроприемник.

Отношение первичной Э.Д.С. Е₁ к вторичной Е₂ называют коэффициентом трансформации трансформатора: . (5.2а)

К.П.Д. трансформатора, работающего в номинальном режиме, составляет (98-99)%. Тогда, пренебрегая потерями, можно записать равенство мощности, подводимой к первичной обмотке, и мощности, выделяемой вторичной обмоткой: (5.3)

Из уравнения (5.3.) видно, что отношения (5.4)

У повышающего трансформатора: K < 1

У понижающего трансформатора: K > 1

Трансформаторы сварочных машин являются понижающими, следовательно, у них всегда K > 1

Мощность, передаваемая трансформатором из 1-ой обмотки во 2-ую, обозначается и равна:

,где - мощность, подводимая к 1-ой обмотке от источника; - мощность, рассеиваемая в меди 1-ой обмотки; - мощность, затрачиваемая на вихревые токи и гистерезис магнитопровода. Мощность, отдаваемая трансформатором, в нагрузку, Р₂ равна: , где - мощность, рассеиваемая в меди 2-ой обмотки.

Основные технические данные Т закладываются при его проек­тировании, а дополнительные - определяются при выпуске Т с заво­да из опытов XX и КЗ.

Если по какой-либо причине дополнительных данных Т нет, то их получают из опытов XX и КЗ.

Выполнение этих опытов и сравнение их результатов с паспорт­ными или каталожными данными испытуемого Т позволяет сделать заключение о его исправности. Для правильного выбора и грамотной эксплуатации Т необходимо знать его внешнюю характеристику и КПД .

Опыт ХХ. Для этого включить стенд (трёхполюсный пакетный выключатель в положении «Вкл») и с помощью автотрансформатора подать на Т , измеряемое вольтметром PV1.

Опыт КЗ. Для этого с помощью перемычки закоротить вторичную обмотку Т (клеммы а и х). Установить предел измерения вольтметра PV1 Unp = 75 В и ваттметра Uпр = 30 В, Определить заново цены их делений.Рассчитать по паспортным данным Т его номинальный ток и определить какому количеству делений PAI он будет соответствовать.

Включить стенд и очень плавно увеличивая напряжение автотран­сформатором установить по амперметру PAI ток короткого замыкания