10 Работа тр при холостом ходе (хх): уравнения и схема замещения.

Работа трансформатора в режиме холостого хода. Под холостым ходом понимается режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке, когда ток  . В этом случае в первичной цепи трансформатора протекает ток холостого хода  и уравнение электрического состояния трансформатора относительно мгновенных значений токов и напряжений имеют вид

При работе трансформатора в режиме холостого хода энергия, подводимая к трансформатору от сети расходуется на перемагничивание сердечника и на нагрев первичной обмотки, т.е.P_X=P_M1+P_cm. Однако потери в меди силовых трансформаторов в режиме холостого хода  малы, в силу того, что мал ток холостого хода правильно спроектированного трансформатора

Работа трансформатора под нагрузкой. При подключении сопротивления нагрузки  к зажимам вторичной обмотки в ней появляется ток  и уравнения электрического состояния трансформатора можно записать в виде

Схема замещения трансформатора.

Участок схемы замещения между точками “а” и “б”, аналогичный схеме замещения идеализированной катушки с ферромагнитным сердечником может быть заменен последовательной цепью из сопротивления  и  (рис. 2.6) , называемой ветвью холостого хода. Через него проходит ток холостого хода  .

11. Опыт короткого замыкания тр: уравнения и схема замещения.

С хема и условия проведения опыта В опыте КЗ Вторичная обмотка замкнута накоротко U_2K=0, к первичной обмотке подводится пониженное напряжение U_1K , величина которого выбирается такой, чтобы ток I_1K<=1.25I_1H, для большинства трансформаторов U_1K<0.1U_1H .Ф_МК-амплитуда магнитного потока в воздушном зазоре. Т.к. Ф_МК = то в опыте КЗ Ф_МК<0.1Ф_М. Независимо от режима работы трансформатора справедлива система уравнений: U_1k= - E_1k + I_1kr₁ + jI_1kx₁ (1);

U_2k=E’_2k – I’_1kr’₂-jI’_2kx’₂=0 (2); I_1k= I_ok -I_2k (3). I_ok– составляющая тока первичной обмотки трансформатора, которая создает Ф_МК

Ф_МК<0.1Ф_М следовательно . для большинства трансформаторов , следовательно . В опыте КЗ ток I_ok пренебрежимо мал по сравнению с I_1k. I_ok=0. Выражение (3) примет вид: I_1k= - I_2k (4).

Уравнения трансформатора в опыте короткого замыкания

U_1k= - E_1k + I_1kr₁ + jI_1k (1); U_2k=E’_2k – I’_1kr’₂-jI’_2kx’₂=0 (2); I_1k=-I_2k (3)

Сложим (1) и (2):

U_1k=(-E_1k+E’_2k)+I_1kr₁+jI_1kx₁-I’_2kr’₂-jI’_2kx’₂ (4); U_1k=I_1kr_k+jI_1kx_k (5)

r_k = r₁+r’₂; x_k=x₁+x’₂

Активное, индуктивное и полное сопротивление КЗ трансформатора z_k=r_k+jx_k

По уравнению (4) составим эквивалентную схему замещения трансформатора в опыте КЗ

По уравнению (4):

12 Устройство, принцип действия и характеристики сг.

Определение.

Синхронная машина (далее СМ) – электрическая машина переменного тока, у которой ротор вращается с той же скоростью, что и первая гармоника магнитодвижущей силы обмотки статора (первая гармоника поля статора)

- синхронная скорость; - частота тока сети; - число пар полюсов

Классификация СМ:

1. СГ (генератор) – источник переменного тока.

2. СД (двигатель) – его особенность - при изменении нагрузки скорость не меняется.

3. СК (компенсатор) – СД в режиме перевозбуждения на холостом ходу. Компенсирует реактивную мощность сети.

Конструкция СМ:

Основные конструктивные элементы: Статор и ротор

Статор включает в себя:

1. пакет стали статора – цилиндрическая конструкция, шихтованная (для снижения потерь), состоит из спрессованных между собой листов электротехнической стали, имеющих на внутренней поверхности пазы.

2. обмотка статора

3. корпус, в который запрессовывается пакет стали

В зависимости от мощности машины пазы бывают:

1. Прямоугольные (мощные машины)

2. Трапецеидальные (средне- и маломощные машины)

3. Овальные (средне- и маломощные машины)

Основные размеры:

диаметр расточки статора

Длина пакета стали статора

Ротор:

1) явнополюсный

При явнополюсной конструкции (в данном случае)

- поток пары полюсов

2) неявнополюсный – Шихтованный цилиндр, на наружной поверхности которого есть пазы в которых закладываеться обмотка возбуждения.

1. Корпус

2. Статор

3. Обмотка статора (далее ОС)

4. Полюс ротора

5. Обмотка возбуждения (далее ОВ)

6. Контактные кольца (жестко посажены на вал, вращ-ся с ротором, приклеплены к ОВ)

7. Щетки

8. Подшипники

9. Подшипниковые щиты

10. Вал

11. Лапы

Принцип действия на примере синхронного генератора.

1. Начать вращать ротор с помощью приводного двигателя со скоростью

2. Подать на ОВ постоянного тока (поток вращается и пересекает проводники ОС в 3х фазной обмотке индуцируеться 3х фазная ЭДС)

- частота индуцируемой ЭДС

3. Подключить нагрузку на статор. В следствии чего появиться ток статора. В результате этого появиться МДС

- условие, при котором работает машина.

1. Характеристика холостого хода.

при ; ; Отклонение от линейности из-за насыщения стали.

2. Нагрузочная характеристика.

при ; ; .

Кривая НХ пошла ниже, чем кривая ХХ по следующим причинам:

• Из-за размагничивающего действия МДС ОС

• Из-за падения напряжения на активном сопротивлении ОС

• Из-за падения напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния

3. Характеристика короткого замыкания.

при ; .

4. Внешняя характеристика.

при ; ; .

Кривые падают при R, R-L, из-за размагничивающего действия реакции статора и падения напряжения на , .

Реакция статора – воздействие поля статора на поле возбуждения (ротора). Появляется при подключении нагрузки.

5. Регулировочная характеристика.

при ; ; .