Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭЛЕКТРО / Лекция 18

.doc
Скачиваний:
33
Добавлен:
12.02.2015
Размер:
1.43 Mб
Скачать

Трансформаторы.

Трансформатором называют электромагнитное устройство ,предназначенное для преобразования посредством магнитного поля электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте.

Условное графическое изображение трансформатора

Источник Приёмник

Электромагнитная схема трансформатора

Принципиальная схема трансформатора(воздушного)

Ėист.

L1 L2 Zn

R1 R2

Трансформатор с ферро магнитным сердечником

На замкнутом магнитопроводе расположены две обмотки .К одной обмотке с числом витков W1 проводится электроэнергия от источника питания. Эта обмотка называется первичной. К другой обмотке с числом витков W2 подключается нагрузка . Это вторая обмотка.

Под действием подведённой переменной ЭДС источника в первичной обмотке возникает i1 , который возбуждает изменяющийся магнитный поток Ф1.Этот поток пронизывает витки первичной и вторичной обмоток индуцирует в них е1 и е2 .ЭДС е1 создаёт основную часть напряжения на первичной обмотке U1 ,другая составляющая U1 это напряжение на активном сопротивлении первичной обмотке. ЭДС е2 создаёт напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2 ,которое равно е2 в режиме холостого хода(без нагрузки).При подключении к вторичной обмотке нагрузки появляется ток i2,которыйобразует собственный магнитный поток Ф2 , накладывающийся на потом первичной обмотки. В результате создаётся общий поток Ф сцепленный с витками обеих обмоток и определяющий в них ЭДС е1 и е2 .

Помимо основного потока в магнитопроводе ,токи обмоток создают в окружающей пространстве , которым часто пренебрегают. Можно так же пренебречь активными сопротивлениями обмоток. Такой трансформатор называется идеализированным.

При увеличении тока i2 увеличивается МДС вторичной обмотки W2* i2(увеличивается Ф2) и стремится ослабить результирующий поток Ф , что приводит к уменьшению ЭДС е1 и нарушает электрическое равновесие :Ėист 1R11 , это приводит к росту тока i1 в первичной обмотке. Электрическое равновесие восстанавливается когда МДС W1* i1 скомпенсирует рост МДС W2* i2 .

Вывод: изменение нагрузки трансформатора ,т.е. тока i2 ,приводит к соответствующему изменению тока i1 .

Применение трансформаторов.

1)Трансформаторы используются в качестве преобразователей напряжение одного значения в напряжение другого значения при неизменной мощности. Силовые трансформаторы.

2)Трансформаторы изолируют в электрическом отношении одну часть схемы от другой. При этом используют важнейшее свойство трансформаторов -возможность передачи энергии при отсутствии электрических связей между обмотками(Электроинструмент).(Источник питания в радиоэлектроники) .

3)Трансформаторы широко используются в измерительной технике для работы с высокими напряжениями и большими токами.(Измерительные трансформаторы напряжения и тока).

4)Трансформация сопротивлений или согласование генератора с нагрузкой.(Сварочный аппарат ,СВЧ техника).

Трансформация напряжений .

Уравнения электрического состояния обмоток идеализированного трансформатора имеют следующий вид:

u1=-e1 ; u2=-e2 где а

= а =

Отношение напряжения или ЭДС первичной обмотки к напряжению или ЭДС вторичной обмотки называют коэффициентом трансформации.

Трансформация токов.

Воспользуемся уравнением магнитного состояния Н*l= W1* i1 - W2* i2 ,где l-длина средней линии магнитопровода, Н*l-магнитное напряжение , W* i-МДС.

Величины магнитного напряжения на несколько порядков меньше величины МДС обмоток, поэтому можно ещё более идеализировать трансформатор ,считать , Н*l≈0,тогда W1* i1 = W2* i2 =>МДС первичной и вторичной обмоток действуют встречно и уравновешивают друг друга.

Умножим это уравнение на

В идеальном трансформаторе энергия полностью передаётся из первичной обмотки во вторичную.

Векторная диаграмма трансформатора.

Ėист 1(R1+j*ω*l1)- İ2*j*M*ω

İ2(R1+j*ω*l1)- İ1*j*M*ω+ İ2*=0 ; где İ2*

За начальую фазу примем ток нагрузки İ2

Потери в трансформаторе.

Периодические изменения магнитного поля в магнитопроводе сопровождаются магнитными потерями ,мощность которых зависят от частоты и амплитуды магнитной индукции в магнитопроводе, а также от материала последнего.

Магнитные потери имеёт 2 составляющие:

  1. Потери на гистерезис

  2. Потери на вихревые токи или токи Фунно

Для снижения потерь на гистерезис используют феррамагнитные материалы с малой площадью петли гистерезиса –магнитомягкие материалы.

Для снижения потерь на токи Фунно сердечник трансформатора изготавливают из тонких пластин , изолированных друг от друга или используют ферриты – материалы с высокой магнитной проницаемостью ,но являющаяся диэлектриком.

При неизменном напряжении на входе трансформатора U1 магнитные потери не зависят от нагрузки.

В обмотках трансформатора возникают электрические потери на активных сопротивлениях проводников.

Активная мощность ,потребляемая трансформатором Р1 превышает активную мощность ,отдаваемую в нагрузку Р2 на величину

∆Р= Рм+ Рэ1+ Рэ2 , где Рм –мощность магнитных потерь.

Потери в трансформаторе вызывают тепловые потери ,направленные от внутренних частей к внешней поверхности.

Температура нагрева изоляции обмоток трансформаторы определяет номинальные токи первичной Iном1 и вторичный Iном2 обмоток.

Iном1 и Iном2 -это такие токи обмоток ,при которых трансформатор может работать не перегреваясь неограниченное время.

Напряжение на которое рассчитаны обмотки трансформатора называются номинальными: Uном1 и Uном2 .

Произведение номинального тока на номинальное напряжение даёт номинальную полную мощность : Sном1 и Sном2 .

Однако вовсе не обязательно ,чтобы мощность нагрузки трансформатора была равна номинальной . Она может быть как меньше ,так и больше её. В первом случае трансформатор будет меньше греться ,чтобы увеличить его срок службы ,а во втором случае начнётся перегрев и если трансформатор будет работать долго в этом режиме то сгорит. Однако кратковременная работа с перегрузкой последствий не вызовет.

Отношение полной мощности нагрузки к номинальной ,называется коэффициентом нагрузки трансформатора β= ; Ks= -коэффициент передачи полной мощности.

ŋ =- КПД.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке ЭЛЕКТРО