Векторная диаграмма трансформатора

1. Построение векторной диаграммы (рис. 16.3) начинается с вектора основного магнитного потока Ф₀ (так же как и для катушки со стальным сердечником).

2. отстает от Ф₀ на 90^˚.

3. Строитсяпод углом₂ к , причем

где ;

.

Предположим, что ₂>0, то есть характер нагрузки активно-индуктивный. Тогда находится в третьем квадранте.

4. Строим составляющие векторной диаграммы по второму уравнению, причем

Рис. 16.3

5. Строим , который опережает Ф₀ на угол .

6. 

7. Строим по первому уравнению системы.

Явление феррорезонанса

Резонанс в цепи, содержащей катушку с ферромагнитным сердечником и конденсатор, называется феррорезонансом. При последовательном соединении катушки и конденсатора возникает феррорезонанс напряжений, при параллельном – феррорезонанс токов.

Особенности феррорезонанса

1. Возможность настроить цепь в резонанс не только путем изменения f или параметров цепи, но и путем изменения напряжения источника.

2. Возможность получения релейного (триггерного) эффекта, то есть эффекта скачкообразных изменений тока или напряжения.

При анализе электромагнитных процессов будем считать, что несинусоидальный ток заменен эквивалентным синусоидальным, а потери в обмотках и сердечнике приблизительно равны нулю.

Феррорезонанс напряжений

При принятых допущениях электрическая схема и векторная диаграмма (рис. 16.4)

Рис. 16.4

Для любого значения тока справедливо:

При резонансе U_L=U_C и напряжение на входе цепи стремится к нулю.

Построение ВАХ катушки, конденсатора и всей цепи (для действующих значений токов и напряжений) (рис. 16.5)

Рис. 16.5

Резонансу соответствует ток I_p. Слева от точки резонанса характеристики U(I) соответствует индуктивному характеру цепи (U_L>U_C), справа – емкостному (U_L<U_C). Участок ac – неустойчивый.

Из диаграммы изображенной на рисунке 16.6 видно, что:

1. В реальной цепи напряжение на входе при резонансе не равно нулю, а равно падению напряжения на эквивалентном сопротивлении потерь

2. При плавном изменении напряжения происходят “скачки” тока из точки “а” в точку “b” и из точки “c” в точку “d”. При этом фаза тока изменяется на 180^˚ (опрокидывание фазы). Скачкообразное изменение тока называют релейным (триггерным) эффектом.

3. ВАХ всей цепи является многозначной функцией, то есть в некотором диапазоне одному значению U соответствует два значения тока.

4. Из сопоставления кривых U_L(I) и U(I) на рисунке (*) видно, что наклон кривой U_L(I) к оси абсцисс значительно меньше, чем угол наклона кривой U(I). Это свойство позволяет использовать данную цепь для стабилизации напряжения.

Стабилизируемое напряжение подается на вход схемы, стабилизированное – снимается с зажимов катушки.

Рис. 16.6

Контрольные вопросы

1. Для чего нужен ферромагнитный сердечник в трансформаторе?

2. Почему уравнения трансформатора нелинейны?

3. Что такое коэффициент трансформации?

4. Что такое приведенный трансформатор?

5. Что определяют экспериментально из режимов х.х и к.з. для изготовленных трансформаторов?

6. Перечислите возможности феррорезонанса?

7. В каких случаях возникает феррорезонанс напряжения, а в каком токов?