2.1 Выбор стабилитрона

В соответствии с вариантом 44 дано: U_ст ном = 9 В; I_н = 0,05 А; k_ст = 2,9.

При расчете параметров стабилизатора нужно выбрать тип стабилитрона и определить величину сопротивления балластного резистора R_б, чтобы его ВАХ пересекала ВАХ стабилитрона в точке A (см. рис. 2.1, б).

При выборе типа стабилитрона необходимо, чтобы номинальное напряжение нагрузки (U_ст ном) находилось в диапазоне от U_ст min до U_ст max.

Выбираем стабилитрон Д815В.

2.2 Определение сопротивления балластного резистора

Сопротивление балластного резистора, Ом,

(2.3)

(2.4)

Ом.

(2.5)

Окончательно сопротивления резисторов определяются с учетом рядов номинальных сопротивлений. Номинальные величины постоянных непроволочных резисторов ряда E 24 по ГОСТ 28884-90, Ом: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1. Остальные значения получаются умножением приведенных величин на 10ⁿ, где n – любое целое число от 1 до 6.

2.3 Расчет допустимого изменения входного и стабилизированного напряжения

Входное напряжение стабилизатора (U_вх ном) будет больше стабилизированного на величину падения напряжения на балластном резисторе (U_ст ном), В,

(2.6)

В

Изменение стабилизированного напряжения при изменении тока стабилит-рона от I_ст ном до I_ст min и от I_ст max до I_ст ном вычисляется по формулам, В:

(2.7)

В

(2.8)

В

Допустимые изменения входного напряжения, которые могут привести к изменению тока стабилитрона от I_ст ном до I_ст min и от I_ст max до I_ст ном, можно рассчитать по уравнениям, В:

(2.9)

В

(2.10)

В

3 Анализ работы силового трансформатора

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

По назначению могут быть силовые и специальные (выпрямительные, сварочные, измерительные, импульсные, высокочастотные) трансформаторы. Во всех случаях используют важнейшее свойство трансформаторов – возможность передачи энергии при отсутствии электрической связи между обмотками.

В основе принципа действия всех трансформаторов лежит закон электромагнитной индукции Фарадея – Максвелла: изменение потокосцепления самоиндукции вызывает электродвижущую силу самоиндукции.

С

Рисунок 3.1 - Электромагнитная

схема трансформатора

иловые трансформаторы являются в большинстве случаев трехфазными. Для анализа трехфазного трансформатора принимают его симметричным (одинаковые условия работы и параметры фаз) и рассматривают только одну фазу.

На замкнутом магнитопроводе (рис. 3.1) расположены две обмотки.

К одной обмотке с числом витков W₁, которая носит название первичной, подводится электрическая энергия от источника питания; от другой – вторичной обмотки с числом витков W₂ – энергия отводится к приемнику. Все величины, относящиеся к этим обмоткам, называются первичными или вторичными и имеют соответствующие индексы 1 и 2.

Под действием подведенного переменного напряжения u₁ в первичной обмотке возникает ток i₁ и возбуждается изменяющийся магнитный поток. Этот поток индуцирует ЭДС e₁ и e₂ в обмотках трансформатора. ЭДС e₁ уравновешивает основную часть напряжения источника u₁, ЭДС e₂ создает напряжение u₂ на выходных зажимах трансформатора. При замыкании вторичной цепи возникает ток i₂, который образует собственный магнитный поток, накладывающийся на поток первичной обмотки. В результате создается общий поток Ф, сцепленный с витками обеих обмоток трансформатора и определяющий в них результирующие ЭДС e₁ и e₂.

На рис.3.1 показаны условно-положительные направления всех физических величин, характеризующих электромагнитные процессы в трансформаторе.

Аналитическое и графическое исследование работы трансформатора упрощается, если трансформатор, в котором обмотки имеют электромагнитную связь, заместить схемой, элементы которой связаны между собой только электрически.

Для анализа трансформатора важное значение имеет T-образная схема замещения (рис. 3.2), составленная на основании аналитической математической модели трансформатора – уравнениям ЭДС и МДС приведенного трансформатора:

(3.1)

Рисунок 3.2 - Т-образная схема

замещения трансформатора

Для упрощения анализа реального трансформатора рассматривают приведенный трансформатор, у которого k_тр = 1, при этом энергетические соотношения и фазы комплексных величин соответствуют реальному. В большинстве случаев вторичную обмотку приводят к первичной. Приведенные величины вторичной обмотки в выражении 3.1 и на рисунке 3.2 отмечены «штрихом». Точки над символами означают, что выражения записаны в комплексном виде, т.е. напряжения, токи, ЭДС – комплексные числа.

Физический смысл параметров T-образной схемы замещения: активные сопротивление обмоток трансформатора (r₁ и r₂); индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, обусловленное полями рассеяния (x₁ и x₂); индуктивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком (x_m = ωM); активное сопротивление, эквивалентное потерям в стали (r_m).

В соответствии с вариантом 44 дано:

cosφ₂=0,8, характер нагрузки активно – индуктивный;

тип силового трехфазного трансформатора: ТМ-400/10.

Таблица 3.1 - Технические данные трехфазного двухобмоточного трансформатора

	Последняя цифра варианта	Тип трансформатора		Sном, кВ·А			Uв.н, кВ	Uн.н, кВ		P0, кВт		Pк, кВт		uк, %		i0, %
	4	ТМ-400/10		400			10	0,4		0,93		5,5		4,5		3,3