12.Как экспериментально определяются одноимённые концы индуктивно-связанных катушек?

Магнитная энергия двух индуктивно связанных катушек

.

Чтобы знать, согласно или встречно включены катушки, делают разметку их концов. На схемах начала обмоток обозначают точкой или звездочкой (рис. 7.1, б). Выполнить разметку концов и определить взаимную индуктивность можно экспериментально. Для этого включают обе катушки последовательно под напряжение U.

Если катушки включены согласно, то уравнение напряжений будет иметь вид:

,

или в комплексном виде

Если катушки включены встречно, то

Легко видеть, что при встречном включении полное сопротивление цепи меньше и при неизменном напряжении ток будет больше, чем при согласном включении. Это служит критерием для разметки концов катушек.

Для определения величины взаимной индуктивности найдем .

Можно определить взаимную индуктивность и другим способом (рис.  7.1, в).

На разомкнутых концах второй катушки измеряется напряжение, равное ЭДС взаимоиндукции и пропорциональное току в первой катушке тогда.

13. Как рассчитать коэффициент индуктивной связи?

Для оценки степени индуктивной связи вводят коэффициент связи . Коэффициент связи всегда меньше единицы.

14. Как экспериментально определить индуктивность реле обмотки?

В техническом устройстве, например в обмотке реле, при протекании электрического тока не только создается магнитное поле, но и происходит ее нагрев, т.е. преобразование энергии электрического поля в тепловую. Поэтому схема замещения реле будет представлена двумя идеализированными элементами R и L.

Источники электрической энергии (аккумуляторы, генераторы и т.д.) характеризуются внешней характеристикой (рис. 1.3, а), представляющей зависимость напряжения на зажимах источника от тока, отдаваемого им в нагрузку.

15. Как проводится «развязка» индуктивно связанных обмоток?

В том случае, когда изменение тока в одном из элементов цепи приводит к появлению ЭДС в другом элементе цепи, говорят, что эти два элемента индуктивно связаны, а возникающую ЭДС называют ЭДС взаимной индукции.

16. Нарисуйте схему замещения трансформатор без индуктивных связей.

На рис. 7.5, в дана приведенная схема замещения трансформатора, в которой, кроме «развязывания», вторичная цепь приведена к первичной, исходя из следующих уравнений:

Выбирая

17. Что такое «вносимое сопротивление». Отчего оно зависит?

Запишем уравнения трансформатора в комплексной форме

Решая эти уравнения, найдем:

,

где – вносимое сопротивление из вторичной цепи в первичную.

При изменении сопротивления нагрузки (ток I₂ возрастает) возрастает вносимое сопротивление, поскольку его индуктивное сопротивление X_вн входит со знаком минус, оно уменьшает входное сопротивление трансформатора, что приводит к увеличению тока I₁.

Найдем комплексную мощность, обусловленную взаимной индукцией,

.

Аналогично .

При этом

.

Если π >φ₁ >0, то P_1M >0, т.е. активная мощность передается из первичной обмотки во вторичную.

18. В схеме звезда с нейтральным проводом был симметричный режим и вдруг произошел обрыв фазного провода. Назовите, что изменилось и в какую сторону.

Звезда-звезда с нейтральным проводом. Обрыв фазного провода (например, фазы А). В этом режиме напряжения на нагрузках, включенных в другие фазы, не изменятся, но появится ток в нейтральном проводе.

Короткое замыкание нагрузки в одной из фаз (Z_а=0). Это тяжелый аварийный режим, приводящий к резкому возрастанию тока в этой фазе и в нейтральном проводе, что ведет к пожарам и перегоранию проводов на нагрузке, или нейтрального провода, который выполняют более тонким. После разрыва нейтрального провода возникает режим короткого замыкания нагрузки в одной из фаз, рассмотренный выше.

Нагрузка включена треугольником. В этой схеме возможны обрыв фазного, линейного проводов и короткое замыкание нагрузки.

Обрыв фазного провода (Z_ab=). В этом режиме токи и напряжения в других фазах нагрузки не изменяются, а линейные токи I_a и I_b станут равны фазным токам, т.е. уменьшатся в раза. Линейный токI_c не изменится (рис. 10.5, а)

Рис. 10.5

Обрыв линейного провода (например, А). В этом режиме ток и напряжение на нагрузке Z_bc не изменится, а на нагрузках Z_ab и Z_ca уменьшатся в 2 раза, так как они оказываются включенными последовательно под то же напряжение U_BC (рис. 10.5, в). Линейные токи I_B и I_C будут равны 1,5I_ф и, следовательно, уменьшатся по сравнению с исходным симметричным режимом, когда они были равны (рис. 10.5,в).

Короткое замыкание нагрузки в одной из фаз (Z_ab=0). Это тяжелый аварийный режим, при котором резко возрастает ток в фазе ab и в линейных проводахА и В, что приводит к пожарам и перегоранию проводов (обычно в этой фазе).