3.3 Потужність у трифазних ланцюгах

3.3.1 Потужність при несиметричному навантаженні

Розглянемо трифазне коло як сукупність трьох однофазних кіл. З урахуванням цього активна потужність трифазного кола становить

– для з’єднання «зіркою»;

– для з’єднання «трикутником»,

де – активні потужності фаз.

Для кожної фази реактивна потужність становить:

– для з’єднання «зіркою»;

– для з’єднання «трикутником».

Повна потужність трифазного кола .

3.3.2 Потужність при симетричному навантаженні

При цьому для будь-якої схеми з’єднання джерела та споживача справедливе:

;

; (3.9)

.

Оскільки для «зірки» ; , то

;

; (3.10)

.

Оскільки для «трикутника» ; , то

; (3.11)

;

.

Висновок. При симетричному навантаженні формули потужності незалежно від схеми з’єднання споживачів (Y чи ) однакові.

4 Трансформатори

4.1 Загальні поняття.

4.2 Будова та принцип дії трансформатора.

4.3 Трифазні трансформатори. Групи з’єднання обмоток трансформаторів.

4.4 Спеціальні трансформатори.

4.1 Загальні поняття

Трансформатор – це статичний електромагнітний пристрій, призначений для перетворювання змінних напруги і струму за величиною із збереженням їх частоти f.

Застосування: різноманітні галузі електротехніки, радіотехніки, електроніки, в пристроях вимірювання, автоматичного керування та регулювання.

Класифікація:

1. За особливостями конструкції й використання:

– силові – найбільш поширені;

– зварювальні;

– вимірювальні;

– спеціальні.

2. За числом фаз:

– однофазні;

– трифазні.

Кожна фаза трансформатора має первинну обмотку (до неї підводиться енергія від джерела) та вторинну обмотку (з неї енергія надходить до споживача).

Вторинних обмоток у трансформатора може бути декілька. В цьому випадку трансформатор називається багатообмотковим. Таким чином, однофазний трансформатор має як мінімум дві обмотки, трифазний – шість.

4.2 Будова та принцип дії трансформатора

Основними частинами трансформатора є:

• магнітопровід;

• обмотка;

• система охолодження (для трансформаторів великої потужності).

Магнітопровід виготовляється з листової електротехнічної сталі. При частоті струму до 150 Гц – товщина листів 0,35 – 0,5 мм. Частина магнітопровода, на якому розміщені обмотки, називається стрижнем, інша (що замикає магнітопровід) – ярмом.

Обмотки трансформатора. Як правило, це циліндричні котушки з мідного (алюмінієвого) ізольованого дроту круглого або прямокутного перерізу.

Первинна та вторинна обмотки, звичайно, розміщуються на одному стрижні: обмотка низької напруги (НН) розміщується ближче до стрижня, а вищої напруги (ВН) – зовні.

Робочий режим – це робота трансформатора при під’єднаних споживачах. При цьому виникає струм у вторинній обмотці ; чим він більший, тим більше навантаження.

Рисунок 4.1 – Схема навантаженого трансформатора

Магніторушійні сили (МРС) первинної та вторинної обмоток (ампервитки) – направлені зустрічно.

При живленні первинної обмотки від джерела синусоїдальної напруги U₁ струм первинної обмотки і₁ викликає в магнітопроводі синусоїдальний магнітний потік Ф, який, пронизуючи обмотки з кількістю витків W₁ та W₂, збуджує в них (згідно із законом електромагнітної індукції) ЕРС е₁ і е₂.

Коефіцієнт трансформації (n) – це відношення номінальної вищої напруги трансформатора до номінальної нижчої напруги.

Знижувальний трансформатор: ; . Підвищувальний трансформатор: U₁ < U₂; , тобто .

Коефіцієнт навантаження трансформатора .

Рівняння балансу потужності в колі з трансформатором таке:

, (4.1)

де – активна потужність, що надходить із мережі (від джерела);

– активна потужність споживачів;

– сумарна потужність утрат у трансформаторі;

– потужність утрат у сталі (не залежить від навантаження);

– потужність утрат у міді (залежать від навантаження).

Коефіцієнт корисної дії трансформатора (ККД)

. (4.2)