Мороз_Электротехника

94

На рис.9.8 показана электрическая схема втори чной цепи с приведенными значениями величин, для которой уравнение (9.12) запишем так:

(9.19)

откуда

.

. .

Теперь можно построить векторную диа грамму трансформатора под нагрузкой (рис.9. 9 ) . Построение векторной

надо отложить под углом:

94

95

падений напряжения вторичной обмотки, гипотенузой его

сопротивлений первич ной и вторичной. обмоток и от тока холостого хода трансформатора I 10 .

95

96

3.5. Схема замещения трансформатора

Для удобства экспериментального иссл едования трансформатора и снятия его характеристик в лабораторных условиях применяют схе му замещения трансформатора.

эквивалентную схеме первичной цепи (рис.9.3), и то же самое

собранная таким образом, приведена на рис.9.10.

Между точками a и б присоединено сопротивление:

Необходимо помнить, что ток во вторичной цепи на схеме

замещения берется со зна ком минус, т.е. ( I 2/ ), это должно соответствовать первому закону Кирхгофа в схеме замещения:

и уравнению (9.II ) .

96

97

Схему замещения, приведенную на рис.9.10, . можно упростить, если отбросить параллельную ветвь с током I 10 , и для практиче ских расчетов пользоваться схемой замещения трансформаторов, при веденной на рис.9.11.

Такое упрощение в схеме замещения можно сделать, т.к. ток холостого хода трансформатора I10 очень мал, он составляет при полной нагрузке примерно 3 -5% от I1 , следовательно, можно положить, что по величине I1 I 2/ .

Обозначим сумму:

( 9 . 2 2 )

Схему (рис.9.II) можно представить в виде (рис.9.12)

С помощью такой упрощенный схемы (рис.9.12) решается ряд практических задач, относящихся к эксплуатации трансформатора, в частности определяется изменение вторичного напряжения тра нсформатора с изменением нагрузки.

3.6. Изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при нагрузке

При увеличении тока нагрузки напряжение U2/ на зажимах вторичной обмотки понижается. Это наглядно видно из рис.9.1 2, т.к.

97

98

(9.23)

На рис.9.13 приведена векторная диаграмма для упрощенной схе мы замещения (рис.9.12), соответствующая уравнению (9.23). Потеря вторичного напряжения в раб очем

получим:

98

99

короткого замыкания.

Уравнения (9.25) и (9.26) показывают, что снижение вторичного напряжения зависит не только от величины, но и от рода нагруз - ки, так как угол 2 определяется нагрузкой.

Зависимость вторичного напряжения U 2 трансформатора от нагрузки может быть отражена внешней характеристикой трансформатора, представленной на рис.9.14.

На рис.9.14 приведены три внешние характеристики, из ко -

торых одна соответств ует cos 2 = 1 (наименьшее значение потеря напряжения имеет при работе трансформатора на чисто

активную нагрузку), другая cos 2 =0.8 с отстающим по фазе током и третья cos 2 =0.8 с опережаю щим током.

Практически потеря напряже ния в трансформаторе при полной нагрузке колеблется от 1 до 6 %.

3.7. Опыт короткого замыкания

99

100

Для определения потерь в обмотках трансформатора при вычисле нии его коэффициента полезного действия, а также для определения rk , X k , Zk проводится опыт короткого замыкания. Этот опыт де лают при закороченной вторичной обмотке трансформатора (рис.9.15).

При опыте короткого замыкания напряжение U1 на первичной обмотке трансформатора плавно повышается от нуля до такой величины, при которой ток первичной обмотки достигнет номинальной вели чины I1н . При этом ваттметр покажет мощность потерь короткого замыкания Pk 3 , равную практичес ки потерям в обмотках трансформатора при номинальном режи ме, а вольтметр – напряжение U1k на первичной обмотке трансформатора. Нап ряжение U1k выражают обычно в процентах от номи нального напряжения:

U k ,% U1k 100

U1н

и называют напряжением короткого замыкания.

У трансформаторов высокого напряжения величина U k ,% составляет около 5 -10 %. По показаниям приборов определяют

3.8. КПД трансформатора

100

101

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора определяется формулой:

потребителем со стороны вторичной обмотки трансформатора;

P1 I1U1 cos 1 P2 P - мощность, потребляемая первичной обмоткой трансформатора из сети.

Потери мощности в трансформаторе складываются из магнитных

Как было сказано ранее, потери в стали равны потерям трансформатора при холостом ходе и определяются по опыту холостого хода.

Потери в об мотке можно определить по данным опыта короткого замыкания:

Где PM - потери в обмотках при номинальном токе.

I1

I1н -коэффициент нагрузки.

Подставляя полученные соотношения в формулу (9.28), получим:

Sн cos 2

Или иначе

101

102

КПД трансформатора очень высок (0,95 -0,99) и процентная разница величин P1 и P2 очень мала. Поэтому величину КПД рекомендуется рассчитывать по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

3.9. Принцип действия и конструкция трехфазного асинхронного двигателя.

Трехфазные асинхронные двигатели являются самыми распространенными машинами переменного тока. Они работают на принципе ис пользования вращающегося магнитного поля. На рис.10.1 схематично показано устройство трехфазного асинхронного двигателя Он состоит из двух основных частей: неподвижного статора и

вращающегося ротора. Статор представляет собой чугунный или стальной корпус, внутри которого поме щен цилиндр, собранный из штампованных листов электротехнической стали. На внутренней стороне магнитопровода имеются пазы, в которых расположены три фазные сдвинутые од на относительно другой на угол 120° обмотки, питаемые от сети трехфаз ного тока. Буквами А, В, С обозначены начала фазных обмоток, а бук вами X,Y,Z-концы их. Там же крестиками обозначены условно положительные потенциалы начала обмоток. Такое расположение трехфазных обмоток со сдвигом в пространстве на 1/3 окружности и питание их трехфазным током приводит к возникновению в зазоре вращающегося магнитного поля.

102