Трансформаторы

1. Назначение и принцип действия трансформатора.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство предназначенное для преобразования электрической энергии.

Принцип действия:

- номинальное напряжение, поданное на клеммы первичной обмотки

- магнитодвижущая сила (намагничивающая)

- поток, созданный этой МДС в магнитной системе (основной поток, который вызывает появление ЭДС)

- мгновенное значение ЭДС в первичной обмотке (ЭДС самоиндукции) наведённое переменным потоком Ф.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I₁, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф₁. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуцирует в них ЭДС: в первичной обмотке ЭДС самоиндукции е₁=-w₁(dФ/dt) во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции е₂=-w₂(dФ/dt) где w₁ и w₂-число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора. При подключении нагрузки Z_н к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС е₂ в цепи этой обмотки создается ток I₂, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение U₂.В повышающих трансформаторах U2>U1, а в понижающих U2<U1.

2. Изобразите и поясните зависимость тока холостого хода трансформатора от величины подводимого напряжения. Запишите условия, при которых она получена.

, f=const.

Вследствие насыщения уменьшается индуктивное сопротивление x_м, а поэтому ток растёт быстрее, чем по прямой пропорциональной зависимости.

характеристика снимается при I₂=0,Z_H=, f=const

При возрастаний напряжения ток хх Iо ратет сначало линейно, а затем быстрее , чем U₁.Объесняется это тем, что с возрастанием U₁увеличивается поток Фм в тр-ре, т.к. U₁Е₁=4,44f₁w₁Фм, а следовательно, при f₁- const и w₁- const U₁Фм. С возростанием потока происходит насыщение магнитной цепи, что и вызывает более резкое увеличение намагничивающего тока.

3. Изобразите и поясните зависимость потерь холостого хода трансформатора от величины подводимого напряжения. Запишите условия, при которых она получена.

, f=const.

характеристика снимается при I₂=0,Z_H=, f=const

Потери хх Ро изменяются примерно пропорционально U₁². Такой закон изменения следует из того, что магнитные потери в сердечнике при f₁- const пропорциональны В², а т.к.ВФмU₁ то следует РоU₁².

4. Изобразите и поясните зависимость коэффициента мощности холостого хода трансформатора от величины подводимого напряжения. Запишите условия, при которых она получена.

, f=const.

С ростом напряжения растёт реактивная составляющая тока холостого хода, реактивная мощность и насыщение, а следовательно, cos₀ уменьшается.

• - активные потери холостого хода.

• -полная мощность.

• -реактивные потери холостого хода.

5. Изобразите схему замещения трансформатора для режима холостого хода и назовите ее параметры.

Схема строится для одной фазы по основным уравнениям для режима холостого хода: