- •Предисловие.
- •Постоянный ток.
- •1.1 Простейшая цепь постоянного тока
- •1.2 Баланс мощностей в простейшей цепи постоянного тока.
- •1.3. Последовательное соединение сопротивлений.
- •1.4. Параллельное соединения сопротивлений.
- •1.5. Смешанное соединение сопротивлений.
- •1.6. Холостой ход и короткое замыкание тока.
- •1.7. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока.
- •1.7.1. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа
- •1.7.2. Метод контурных токов.
- •2.Однофазный переменный ток
- •2.1. Получение однофазного переменного тока.
- •2.2. Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •2.3 Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением.
- •2.4. Цепь переменного тока с ёмкостным сопротивлением.
- •2.5. Цепь переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений (последовательная r-l-c цепь).
- •2.6. Резонанс напряжений
- •2.7. Цепь переменного тока с параллельным соединением активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений (параллельная r-l-c цепь).
- •2.8. Понятие эквивалентной проводимости.
- •2.9. Резонанс токов.
- •3. Трехфазный переменный ток.
- •3.1. Трехфазный ток и его получение
- •3.2. Соединение звездой. Четырехпроводная система трехфазного тока
- •3.3 Соединение звездой. Трехпроводная система трехфазного тока.
- •3.4. Соединение по схеме «треугольник».
- •3.5. Мощность трехфазной системы
- •3.6. Измерения мощности потребляемой трехфазными электроприемниками.
- •4. Трансформаторы.
- •4.1. Назначение, области применения и классификация трансформаторов
- •4.2. Устройство и принцип работы однофазного двухобмоточного трансформатора.
- •4.3. Холостой ход трансформатора.
- •4.4. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода.
- •4.5. Приведение вторичной обмотки трансформатора
- •4.6. Схема замещения трансформатора в рабочем режиме.
- •4.7. Векторная диаграмма рабочего режима трансформатора.
- •4.8. Коэффициент полезного действия трансформатора.
- •4.9. Экспериментальное определение параметров трансформаторов
- •4.9.1. Опыт холостого хода.
- •4.9.2.. Опыт короткого замыкания.
- •4.10 Нагрузочные характеристики трансформатора.
- •4.13. Нагрузочные характеристики трансформатора.
- •5. Асинхронные электродвигатели
- •5.1. Принцип действия и области применения асинхронных двигателей
- •5.2. Получение вращающегося магнитного поля
- •5.3. Конструкция асинхронных двигателей
- •5.4. Скольжение
- •5.5. Магнитные потоки и эдс асинхронного двигателя
- •5.6. Основные уравнения асинхронного двигателя
- •5.7. Приведение параметров обмотки ротора к обмотке статора
- •5.8. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •5.9. Схема замещения асинхронного двигателя
- •5.10. Потери мощности и кпд асинхронного двигателя
- •5.11. Уравнение вращающего момента
- •5.12. Механические характеристики асинхронного двигателя
- •5.13. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
- •5.14. Пуск, регулирование частоты вращения и торможение асинхронного двигателя
- •6. Электродвигатели постоянного тока
- •6.1. Назначение, устройство и способы возбуждения двигателей постоянного тока
- •6.2. Принцип действия двигателя постоянного тока и его основные уравнения
- •6.3. Пуск и реверсирование двигателя постоянного тока
- •6.4. Регулирование скорости вращения двигателя
- •6.5. Коэффициент полезного действия двигателя
- •6.6. Основные характеристики двигателя постоянного тока
4.4. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода.
Трансформатор с магнитной связью между первичной и вторичной обмотками может быть заменен эквивалентной ему электрической схемой.
Первичная обмотка трансформатора обладает активным сопротивлением R1, учитывающим потери мощности на нагрев обмотки (потери в меди) ∆ РМ и индуктивным сопротивлением Х1, учитывающим ЭДС рассеяния Еδ1, возникающую от потока рассеяния Фδ1. Влияние же сердечника можно учесть введением активного сопротивления R0, учитывающего тепловые потери в сердечнике (потери в стали) ∆РС и индуктивного сопротивления Х0, учитывающего ЭДС самоиндукции в первичной обмотке Е1, возникающую от рабочего магнитного потока Ф. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода представлена на рис. 4.6, где ab – схема замещения сердечника.
Рис. 4.6. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода.
4.5. Приведение вторичной обмотки трансформатора
Для удобства анализа процессов, происходящих в реальном трансформаторе, делают приведение параметров вторичной обмотки к первичной. При этом реальный трансформатор с коэффициентом трансформации К1 заменяют условным приведенным трансформатором с= 1, т.е. чисто витков вторичной обмотки приведенного трансформатора равно числу витков первичной обмотки:
2 = W1 и = (4.7)
В отличие от реальных величин приведенные параметры вторичной обмотки отмечены индексом (').
Определим соотношение между реальной ЭДС Е2 и приведенной ЭДС 2 вторичной обмотки трансформатора. По определению, коэффициент трансформации равен
К = , откуда Е1 = КЕ2 (4.8)
Подставляя (4.8) в (4.7), получаем
Е’2 = КЕ2 (4.9)
Аналогично получаем выражение для вторичного приведенного напряжения трансформатора
2 = КU2.
При замене реального трансформатора приведенным, энергетический баланс трансформатора не должен нарушаться, т.е. активные, реактивные и полные мощности, а также коэффициент мощности вторичной обмотки должны оставаться неизменными.
Приведенный вторичный ток 2 находим из условия неизменности полной мощности вторичной обмотки
S2 = 2 или I2E2 = 22
откуда с учетом (4.9) получаем
2 = I2
Приведенное активное сопротивление R’2 находим из условий неизменности потерь активной мощности во вторичной обмотке
∆P2 = ∆2 или
= R2 = R2
Приведенное индуктивное сопротивление Х’2 находим из условия сохранения реактивной мощности во вторичной обмотке
Q2 = или
откуда получаем
Приведенное полное сопротивление вторичной обмотки:
4.6. Схема замещения трансформатора в рабочем режиме.
Рабочий режим – это основной режим работы трансформатора при котором осуществляется передача электрической энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную обмотку посредством переменного электромагнитного рабочего потока Ф. При этом первичная обмотка трансформатора включяется на номинальное напряжение U1HOM и по ней протекает номинальный ток I1 = IНОМ (рис. 4.7).
Номинальными называются значения токов, напряжений и мощностей, на которые рассчитан данный трансформатор при функционировании в рабочем режиме. Номинальные значения указываются в паспортных данныхансформатора.
Вторичная обмотка замкнута на некоторую нагрузку ZH, на ее зажимах существует напряжение U2 и по вторичной цепи протекает ток I2, вызывающий потери мощности во вторичной обмотке (потери в меди) ∆РМ2.
Рис. 4.7. Электрическая схема трансформатора в рабочем режиме
Рабочий магнитный поток Ф, сцепленный с первичной и вторичной обмотками трансформатора, наводит в них соответствующие ЭДС Е1 и Е2. Переменные магнитные потоки рассеяния Фδ1 и Фδ2, замыкающиеся по воздуху наводят в обмотках ЭДС рассеяния Еδ1 и Еδ1.
Таким образом, схема замещения рабочего режима трансформатора будет отличаться от схемы замещения холостого хода наличием активного сопротивления R2, учитывающего потери мощности во вторичной обмотке в соответствии с выражением ∆РМ2=и индуктивного сопротивления Х2, учитывающего вторичную ЭДС рассеяния Еδ2 в соответствии с выражением .
Обычно составляют приведенную схему замещения (рис. 4.8), позволяющую анализировать и рассчитывать работу трансформатора при различных нагрузках. Параметры схем замещения трансформатора находят из опытов холостого хода (Х0, R0) и короткого замыкания (R1, Х1, R2, Х2).
Рис. 4.8. Приведенная схема замещения трансформатора в рабочем режиме