3. Питання для самоперевірки

5.3.1. За якою формулою визначається магнітна індукція?	1. B = Φ·S. 2. B = Φ/S. 3. B = H·l. 4. B = Φ·H.
5.3.2. Наведіть формулу закону повного струму для магнітного кола.	1. ΣH·l = ΣI·w. 2. B = Φ·S. 3. ΣH·l = ΣФ. 4. ΣH = Σl.
5.3.3. За якою формулою визначається магніторушійна сила котушки індуктивності?	1. F = ΣΦ·S. 2. F = I/w. 3. F = ΣH·w. 4. F = I·w.
5.3.4. Чому дорівнює площа перерізу магнітного кола?	1. S = a2. 2. S = (2c + 2h). 3. S = a·b. 4. S = a + b.
Як зміниться ЕРС котушки, якщо частоту прикладеної до неї напруги збільшити вдвічі?	1. Зросте в 2 рази. 2. Зросте в раз. 3. Зменшиться вдвічі. 4. Не зміниться.
5.3.6. Як зміниться ЕРС котушки, якщо магнітний потік у магнітопроводі зменшиться у 2 рази?	1. Зменшиться у 4 рази. 2. Зменшиться у 2 рази. 3. Збільшиться у 2 рази. 4. Не зміниться.
5.3.7. Як зміниться ЕРС котушки, якщо кількість витків збільшити у 2 рази?	1. Не зміниться. 2. Збільшиться у 4 рази. 3. Зменшиться у 2 рази. 4. Збільшиться у 2 рази.
5.3.8. Як зміниться величина магнітної індукції в магнітопроводі, якщо збільшити переріз магнітопроводу у 2 рази?	1. Збільшиться у 2 рази. 2. Не зміниться. 3. Зменшиться у 4 рази. 4. Зменшиться у 2 рази.
5.3.9. Якій величині магнітної індукції відповідає відрізок ОА?	1. Розмагнічуюча сила. 2. Залишкова індукція. 3. Середня індукція. 4. Мінімальна напруженість магнітного поля.
5.3.10. Як зміниться магнітний потік електромагніту, якщо в магнітопроводі зробити повітряний проміжок, а струм котушки залишити незмінним?	1. Зменшиться. 2. Збільшиться. 3. Не зміниться.

Вірні відповіді на питання 5.3

5.3.1.-2; 5.3.2.-1; 5.3.3.-4; 5.3.4.-3; 5.3.5.-1; 5.3.6.-2; 5.3.7.-4; 5.3.8.-4; 5.3.9.-24 5.3.10.-1.

6. Трансформатори

6.1. Трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, який призначений для перетворення змінного струму з одними параметрами струму і напруги (U₁, І₁) в інші значення цих параметрів (U₂, І₂) при незмінній частоті f. Іншими словами, трансформатор передає одну і ту ж потужність (S) з різними параметрами струму і напруги.

S = І₁U₁ ≈ І₂U₂. (6.1)

Коефіцієнт трансформації:

к = w₁/w₂ = Е₁/Е₂ ≈ U₁₀/U₂₀, (6.2)

де w₁, w₂ – кількість витків первинної та вторинної обмоток трансформатора; Е₁, Е₂ – ЕРС обмоток; U₁₀, U₂₀ – напруги обмоток при холостому ході.

ЕРС одного витка обмотки дорівнює

Е_в = 4,44·f·Ф_mах, (6.3)

де Ф_mах – амплітуда магнітного потоку.

ЕРС обмоток:

Е₁ = Е_в·w₁ = 4,44·f·Ф_mах· w₁;

Е₂ = Е_в·w₂ = 4,44·f·Ф_mах· w₂. (6.4)

Номінальні струми обмоток для однофазних трансформаторів:

І_1ном = S_ном /U_1ном, І_2ном = S_ном /U_2ном, (6.5)

для трифазних трансформаторів:

І_1ном = S_ном / U_1ном, І_2ном = S_ном / U_2ном. (6.6)

Струм та коефіцієнт потужності холостого ходу:

І₀ = і₀(%)·І_1ном, (6.7)

де і₀(%) – струм холостого ходу в % від номінального первинного струму.

Коефіцієнт потужності:

сosφ₀ = Р₀ / U_1ном· І₀ – для однофазних трансформаторів,

сosφ₀ = Р₀ / U_1ном· І₀ – для трифазних. (6.8)

Р₀ – втрати потужності при холостому ході (в магнітопроводі трансформатора).

Кут магнітних втрат (кут магнітного запізнення):

δ = 90⁰ – φ₀. (6.9)

Напруга короткого замикання:

U_к = u_{к ном}(%)·U_1ном, (6.10)

де u_кном(%) – номінальна напруга короткого замикання в % від номінальної первинної напруги.

Опори короткого замикання:

Z_к = U_кном/ І_1ном,

R_к = Р_кном / І_1ном²;

. (6.11)

Коефіцієнт потужності при короткому замиканні:

сosφ_к = Р_{к ном} / U_{к ном}· І_1ном, (6.12)

де Р_кном – втрати потужності при короткому замиканні (в обмотках трансформатора).

Наведені опори обмоток:

R₁ = R₂´ = R_к/2, R₂ = R₂´/ к²;

Х₁ = Х₂´ = Х_к/2, Х₂ = Х₂´/ к². (6.13)

Параметри ділянки намагнічування:

Z₀ = U_1ном/ І_0ном;

R₀ = Р_0ном / І_0ном²;

. (6.14)

Коефіцієнт навантаження:

β = І₂/І_2ном. (6.15)

Коефіцієнт корисної дії трансформатора

η = (βS_номсosφ₂)/(βS_номсosφ₂ + Р_0ном + β²Р_{к ном}). (6.16)

6.2. Характеристика ККД трансформатора η = ƒ(β)

Задаються послідовним рядом значень β (від 0 до 1) і за формулою (6.16) розраховують η.

Зовнішня характеристика трансформатора – це залежність напруги на вторинній обмотці від струму навантаження: U₂ = ƒ(β), при умові, що U₁ – const, f – const, сosφ₂ – const.

Зміну напруги розраховують за формулою

ΔU₂(%) = β( u_касosφ₂ ± u_кр sinφ₂). (6.17)

Вибір знака « ± » залежить від характеру навантаження: для R - L знак «+», для R - C – знак «-».

Активна складова напруги короткого замикання:

u_ка = u_кном · сosφ_к, (6.18)

реактивна складова напруги короткого замикання:

u_кр = u_кном · sinφ_к. (6.19)

Напруга на затискачах вторинної обмотки трансформатора визначається за формулою

. (6.20)

Зовнішню характеристику будують по двох точках:

– перша – І₂ = 0, U₂₀ = Е₂;

– друга – І₂ = І_2н, U₂ = Е₂ ± ΔU₂.