- •Последовательное соединение.
- •Параллельное соединение.
- •Простейшая электрическая цепь. Режим работы цепей и режим работы источника.
- •Методы расчета цепей постоянного тока.
- •1.Цепь содержит 1 эдс и смешанные соединения сопротивлений.
- •2. Цепь содержит несколько эдс и смешанное соединение.
- •Расчет нелинейных цепей.
- •2.Последовательное соединение нелинейного сопротивления (нс1) и нелинейного сопротивления (нс2)
- •3.Смешанное соединение нелинейных сопротивлений:
- •Расчет магнитных цепей.
- •Переменный однофазный ток.
- •Законы Ома в цепях переменного тока.
- •Последовательное соединение r и l.
- •Последовательное соединение r, l, с.
- •Резонанс напряжений.
- •Параллельные соединения в цепях переменного тока.
- •Резонанс токов.
- •Мощность в цепях переменного тока.
- •Повышение коэффициента мощности.
- •Расчет смешанных цепей методом проводимости.
- •Основные понятия о символическом методе.
- •Измерение мощности при переключении обмоток из треугольника в звезду.
- •Измерение активной мощности 3-х фазной цепи.
- •Измерение реактивной мощности.
- •Вращающееся магнитное поле.
- •Трехфазный переменный ток.
- •Соединение обмоток генератора звездой (соединение 0).
- •Мощность трехфазной системы.
- •Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
- •Режимы работы трансформатора.
- •2 Режим нагрузки:
- •Векторная диаграмма нагруженного трансформатора.
- •При составлении схемы замещения для удобства расчета первичное напряжение приводится ко вторичному, т.Е.
- •Соединение обмоток /: а – схема, б – векторная диаграмма.
- •Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором.
- •Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
- •Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором включают в цепь (рисунок)
- •Реверсирование асинхронного двигателя.
- •Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока.
- •Двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением.
- •Пуск двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
- •Регулирование скорости вращения двигателя параллельного возбуждения.
- •Реверсирование двигателя.
- •Двигатели с последовательным возбуждением.
- •Пуск двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.
- •Синхронные двигатели, устройство и принцип действия.
- •Влияние тока возбуждения на работу двигателя.
- •Пуск синхронного двигателя.
- •Электрооборудование.
- •Виды трехфазных систем.
- •Выбор сечения проводов в сечениях кабелей.
- •Токи коротких замыканий их виды и расчет.
- •Расчет тока короткого замыкания.
- •Расчет тока короткого замыкания.
- •Низковольтная защитная и коммутационная аппаратура:
- •Высоковольтная защитная и коммутационная аппаратура. Высоковольтные выключатели:
- •Реакторы предназначены для снижения пусковых токов двигателей и токов к.З..
Режимы работы трансформатора.
1 Режим холостого хода: I2=0 нет нагрузки
I0 - ток х. х. (в первой обмотке)
ФI0*1 ( 1 - количество витков первой обмотки)
ФЕ2U20
I0 - мал 3-5 % от I1н
k=U1/U20 - коэффициент трансформации.
к=Е1/Е2=1/2 ,
где Е1=4.44f1Фm , Е2=4.44f2Фm , f 50 Гц, 1,2 - количество витков 1 и 2 обмотки.
Векторная диаграмма при холостом ходе ( а - точная, б – приближенная):
= (5-8) - угол магнитных потерь.
2 Режим нагрузки:
I20 U1I1Ф1Е2U2I2
Ф=Ф1 +Ф2
Е1= 4,44f1Ф
Ф1Е1jI1x1,
Ф2jI2x2, где x1, x2- реактивные индуктивные сопротивления 1и 2 обмотки.
r1, r2 – активные сопротивления 1 и 2-ой обмоток.
-
,
-
,
- уравнение намагничивающих сил.
(3)
Векторная диаграмма нагруженного трансформатора.
Построение векторной диаграммы нагруженного трансформатора удобно начать, взяв в качестве исходного вектора напряжение U2 на зажимах вторичной обмотки (рисунок).
Параметры обмоток (w1,w2, r1, r2, x1, x2 ), данные холостого хода (I0, ), величина и характер нагрузочного сопротивления (zн, cosнагр) принимаются при этом известными. Вектор тока I2= отложен под углом 2=нагр к вектору напряжения U2 .
Во вторичной обмотке индуктируются э. д. с. E2 (главным потоком) и э. д. с. E2 (потоком рассеяния). Напряжение U2 равно сумме этих э. д. с. за вычетом падения напряжения в активном сопротивлении r2:
Подставляя в это уравнение , получим
.
Пользуясь уравнением , строим вектор э. д. с. E2 .Затем определяем значение и откладываем вектор E1,совпадающий по фазе с вектором E2.
Можно определить амплитуду главного магнитного потока Фm.Откладываем вектор Фm, учитывая, что он опережает по фазе э. д. с. E1и E2 на четверть периода.
Под углом к вектору Фm откладываем вектор тока холостого хода I0.Ток первичной обмотки I1 находим, используя уравнение намагничивающих сил :
Напряжение U1, приложенное к первичной обмотке, определяется из уравнения
.
Из выражения видно, что потребляемый трансформатором ток I1 можно рассматривать как геометрическую сумму двух составляющих: тока холостого хода I0, поддерживающего главный магнитный поток Ф, и нагрузочного тока
-, компенсирующего размагничивающее действие тока вторичной обмотки.
Схема замещения трансформатора и определение параметров замещения.
Расчет трансформатора по векторной диаграмме производится неточный, поэтому трансформаторы рассчитывают по рассматриваемой электрической схеме, то есть трансформатор заменяют электрической схемой.
r1, x1, r2,x2 -активные и индуктивные
сопротивления первой и второй обмоток.
r0, x0 – активное и индуктивное сопротивление сердечника.
При составлении схемы замещения для удобства расчета первичное напряжение приводится ко вторичному, т.Е.
U1=U2/→U2/=kU2
Между схемой замещения и реальным трансформатором должна сохранится полная эквивалентность.
U2I2=U2/I2/ → I2/= I2
I22r2=(I2/)2r2/ → r2/=к2r2 условия эквивалентности.
I22x2=(I2/)2x2/ → x2/=к2x2
I22zн=(I2/)2zН/ → zн/=к2zН
Параметры схемозамещения определяются из паспортных данных трансформатора или из опыта холостого хода и короткого замыкания.
Паспортные данные:
U1н, U2н, Sн
I0y, P0 , Pкн – потери в меди
Uк – напряжение короткого замыкания. Это напряжение при котором I в трансформаторе равен номинальному току (5-10) от номинального.
Опыт холостого хода: I2/=0
Измер. U1Н, U20
I0 , P0- мощность потерь при холостом ходе (мощность стали)
z=√(r1+r0)2+(x1+x0)2=U1Н/I0
r1+r0=P0/I02 обычно r1x1<< r0x0
r0=P0/I02 Z0=U1Н/I0 x0=√z02-r02
k=U1Н/U20 Т.о. из опыта холостого хода определяем параметры сердечника.
Опыт короткого замыкания:
Uk %=Uk/U1Н*100%
I1Н , Pкн
Zk=√(r1+r2/)2+(x1+x2/)2 =Uk/I1Н
r1+r2=Pкн/I1н2 r1+r2/=rk
x1+x2/=xk
Принимают:
rk=Pkн/IН2 Из опыта короткого замыкания определяем параметры
обмоток. XК=√Zk2+rk2
Рисунок (Определение изменения вторичного напряжения трансформатора.)
Изменение вторичного напряжения.
При работе трансформатора под нагрузкой вторичное напряжение падает в зависимости от вида нагрузки.
ΔU2%=U2Н-U2/U2Н*100%→U2=U2Н(1-ΔU2%/100), где ΔU2% - изменение вторичного напряжения.
ΔU2=U2Н-U2/U2Н*к/к=U1Н-U2//U1Н=(I1rk/U1Н) cosφ2+(jI1xk/Uk)sin φ2=│x*I1Н/I1Н│
=I1/I1Н=β – коэффициент нагрузки
U2
U1Н-U2/=ab=ac+cb=I1rk cosφ2+jI1xk sin φ2
I2/I2Н= β=S/SН
I1Нrk/U1Н=Uka=Uk cosφk
(I1Н*xk)/U1Н=Uкр=Uksin φk
ΔU2 %= βUk% (cos φ2- φk)
(I2)
Внешние характеристики трансформатора.
КПД трансформатора.
Коэффициент полезного действия трансформатора η определяют как отношение полезной мощности P2, отдаваемой трансформатором, к мощности P1, потребляемой им из питающей сети при данной нагрузке:
η=P2/P1
Коэффициент полезного действия силовых трансформаторов имеет значение порядка: η=0,95-0,99
Так как К.П.Д. близко к 1, то определим К.П.Д. по формуле: η=P2/P1
может оказаться в пределах погрешности прибора при измерении мощностей.Поэтому η определяем по теоретической формуле.
η=P2/(P2+ΔPМ+ ΔPСТ), где ΔPСТ=P0
ΔPМ=I22rk=│I2Н/I2Н│=β2I2Н2rk= β2PКН
P2=U2I2 cos φ2=│I2Н/I2Н│=U2Н cos φ2=SН cos φ2
I2Н=SН/U2Н
η=(SН cos φ2)/( SН cos φ2+P0+)=(SН cos φ2)/PКН
Рисунок:
опт.=P0/Pкн
опт
Трехфазные трансформаторы.
Для преобразования энергии в системе электроснабжения используются трехфазные трансформаторы.
ABC- начала обмоток высшего напряжения
XYZ - концы обмоток высшего напряжения
abc - начала обмоток низшего напряжения
xyz – концы обмоток низшего напряжения