1.3. Определение основных параметров и выбор элементов выпрямителя

1.3.1. Определение параметров схемы замещения трансформатора

При расчете трансформаторов используется Т-образная схема замещения [8], представленная на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Схема замещения трансформатора малой мощности.

Обычно параметры вторичной стороны трансформатора приводятся к первичной стороне (рис. 1.7). Однако в методиках, приведенных в литературе [2, 6, 8], для ориентировочного определения параметров трансформатора до окончательного их расчета используются формулы, в которых первичная сторона трансформатора приводится к вторичной. Поскольку чаще всего расчету подлежит понижающий трансформатор, то абсолютные значения активного и реактивного сопротивлений первичной стороны будут больше активного и реактивного сопротивлений вторичной стороны и связаны через квадрат коэффициента трансформации.

Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к фазе вторичной обмотки, можно определить до расчета трансформатора по приближенной формуле (для выпрямленных токов не менее 20 мА) [8]:

(1.2)

где - коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя и ФУ (табл. 2.1 и 2.5);s – число стержней трансформатора, несущих обмотки; для трансформатора с магнитопроводом броневого типа s = 1, стержневого (П-образного) s = 2, трехфазного s = 3; - амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора.

Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора , приведенную к фазе вторичной обмотки, определяют до расчета трансформатора по приближенной формуле (для выпрямленных токов не менее 20 мА) [8]:

(1.3)

где - коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя и ФУ (табл. 2.1 и 2.5);p – число чередующихся секций обмоток; если вторичная обмотка наматывается после первичной (или наоборот), то p =2; если первичная обмотка наматывается между половинами вторичной обмотки (или наоборот), то p = 3.

Замечание: В формуле (1.3) - p не следует путать с пульсностью схемы.

При расчетах следует учесть, что для двухполупериодной схемы со средней точкой фазой выпрямителя является только половина вторичной обмотки.

При определении параметров схемы замещения должны быть заданы полная (габаритная) номинальная мощность трансформатора и номинальные действующие значения напряжений его обмоток,и т.д. Номинальный ток трансформатораопределяется исходя из его номинальной мощности.

При использовании готового (стандартного) трансформатора параметры его схемы замещения находят из опытов холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.) или по паспортным данным на трансформатор.

В опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора прикладывается напряжение при разомкнутой вторичной обмотке и определяются:

- Ток холостого хода трансформатора или(обычно в паспорте на трансформатор указывается в % от). Для маломощных трансформаторовможет составлять значительную частьдо 25 ÷ 30%.

- Активная мощность на первичной стороне .

или .

Параметры цепи намагничивания трансформатора определяют по данным опыта холостого хода. В режиме х.х. энергия, затрачиваемая в трансформаторе, расходуется на создание основного потока (намагничивающая мощность ), потери в стали магнитопроводаи потери в первичной обмотке от тока холостого хода. Поскольку потерями в первичной обмотке на х.х. обычно пренебрегают, то мощностьопределяет потери в цепи намагничивания, т.е.потери в стали.

При расчете цепи намагничивания используются две основные схемы замещения [9]:

- последовательная схема замещения с включенными последовательно резистивным и индуктивнымэлементами, при этом через них протекает один и тот же ток:

и .

- параллельная схема замещения (рис. 1.7) с включенными параллельно резистивным (или) и индуктивным(или) элементами, при этом токимеет две составляющие – активнуюи реактивную:

, ,,

, .

Параметры схем замещения связаны между собой следующими соотношениями:

, ,.

Также из опыта х.х. определяют реальную ЭДС (напряжение) вторичной стороны и коэффициент трансформации.

Из опыта короткого замыкания определяются:

- Напряжение короткого замыкания трансформатора (обычно в паспорте на трансформатор указывается в % от), т.е. напряжение при котором в первичной обмотке протекает номинальный ток трансформаторапри закороченной вторичной обмотке. Для маломощных трансформаторов обычнопорядка 5 - 15%.

- Активная мощность на первичной стороне . Поскольку потерями в цепи намагничивания обычно пренебрегают, то мощностьопределяет -потери в меди.

Модуль полного комплексного сопротивления первичной и приведенной (к первичной) вторичной обмоток:

или ,

или ,

и ,

Обычно полагается, что выполняются равенства:

и ,,

(1.4)

и ,,

т.е. и, по сути, получены из опыта короткого замыкания только с вторичной стороны при закороченной первичной.

Если производится расчет трансформатора по методикам, приведенным в [7, 8], то, исходя из его номинальной мощности , выбирается тип стандартного магнитопровода с известными параметрами. Вычисляютсяи- число витков первичной и вторичной обмоток. По данным магнитопровода и известном напряженииопределяютсяи, токи,,, параметры цепи намагничиванияи. Находятся геометрические размеры проводов первичной и вторичной обмоток и определяются их активные и реактивные сопротивления,,,.