![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Пример. В однофазном трансформаторе угол сдвига между первичной и вторичной эдс может принимать всего 2 значения: j = 0°Стр 1 из 14Следующая ⇒
В однофазном трансформаторе угол сдвига между первичной В трехфазном трансформаторе угол сдвига между эдс или напряжениями высокой и низкой сторонами может принимать значения от 0° до 360° через 30°. Поэтому сдвиг фаз между одноименными линейными эдс принято выражать группой соединений, для чего принимается ряд чисел от 0 до 11 (рис. 16.3).
Рис. 16.3. К понятию о группах трансформаторов Из 12 групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов в России стандартизированы только две: – группа 11 со сдвигом фаз 330° Y/D – 11, Y0 /D – 11; Y0 / Z – 11; – группа 0 со сдвигом фаз 0° (360°) Y/Y0 – 0. В качестве примера определения группы соединения на рис. 16.4 приведено соединение “звезда – звезда”, а на рис. 16.5 соединение “звезда – треугольник”. Рис. 16.4. Группа соединения обмоток – 0 Рис. 16.5. Группа соединения обмоток – 11 3 Принцип действия ТР. Режим Х.Х. ЭДС обмоток. Равновесие напряжения на зажимах и ЭДС первичной и вторичной обмоток идеализированного ТР. Трансформация напряжения и ЭДС. ВД. Принцип действия трансформатора основан на законе электромаг-нитной индукции. К первичной обмотке трансформатора подключается переменное напряжение u1, по ней потечет переменный ток i1, который создаст магнитодвижущую силу (мдс) i1W1. Мдс в свою очередь создаст переменный магнитный поток, который, u1 ® i1 ® F1=W1i1 ® (Ф0+Фб), где Ф0 – основной магнитный поток, пересекающий обе обмотки; Фб – поток рассеяния, пересекающий только одну обмотку (см. рис. 12.1);
Режимом холостого хода трансформатора называют режим, когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута (Zн®¥, I2 = 0), а на первичную обмотку подается номинальное напряжение U1н. Режим холостого хода осуществляют по схеме, приведенной на Рис. 14.1. Схема опыта холостого хода По результатам опыта имеем параметры холостого хода: - приложенное первичное напряжение U1; - вторичное напряжение U2 = E2; - ток холостого хода I0; - мощность, потребляемая на холостом ходу P0. Полезная мощность трансформатора P2 = 0, но потребляемая мощность P0 расходуется на магнитные потери (потери в стали Рст от перемагничивания сердечника) и электрические потери в первичной обмотке Потери мощности в стали Pст с изменением нагрузки остаются неизменными. Потери холостого хода затрачиваются на потери мощности от вихревых токов, наводимых в магнитопроводе, и от перемагничивания петли гистерезиса. По полученным данным из опыта холостого хода можно рассчитать следующие величины: - коэффициент трансформации - коэффициент мощности холостого хода - ток холостого хода в процентах - полное сопротивление Согласно схемы замещения трансформатора на холостом ходу (рис. 14.2)
где rM и xM – активная и реактивная составляющие сопротивления контура намагничивания. Величины этих составляющих определяются по следующим формулам:
Как видно из рис. 4.2.1, основной магнитный поток Ф, действующий в магнито-проводе трансформатора, сцепляется с витками обмоток и наводит в них ЭДС: Предположим, что магнитный поток Ф является синусоидальной функцией, т.е. Подставим это значение в выражения для ЭДС и, произведя дифференцирование, получим: где Из последних формул видно, что ЭДС е1 и е2 отстают по фазе от потока Ф на угол p/2. Максимальное значение ЭДС: Переходя к действующим значениям, имеем Если Фmах выражено в максвеллах, а Е в вольтах, то Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называется коэффициентом трансформации. Подставив вместо ЭДС Е1 и Е2 их значения, получим:
Мощности обмоток S1 = S2, U1 I1=U2 I2, откуда Таким образом, токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны количеству витков. В реальном трансформаторе полученные соотношения несколько нарушаются. Но силовые трансформаторы имеют очень высокий кпд (h = 98¸ 99 %), у них r1 и r2 малы, xб1 и xб2 также малы. 4 Режим нагрузки. Закон постоянства МП идеального ТР. Уравнение равновесия МДС первичной и вторичной обмоток. Трансформация токов. Токи I1 и I2, протекающие по обмоткам трансформатора, помимо основного потока Ф создают магнитные потоки рассеяния ФР1 и ФР2 (рис. 4.2.1). Каждый из этих потоков сцепляется только с витками собственной обмотки и индуктирует в них реактивные ЭДС рассеяния ЕР1 и ЕР2. Величины этих ЭДС прямо пропорциональны возбуждающим их токам: где x1 и x2 - индуктивные сопротивления рассеяния обмоток. Рассмотрим действие ЭДС в обмотках трансформатора. Величины j I1 x1 и I1 r1 представляют собой падение напряжений в первичной обмотке трансформатора. Обычно j I1 x1 и I1 r1 невелики, а поэтому, с некоторым приближением, можно считать, что подведенное к трансформатору напряжение u1 уравновешивается ЭДС Е1: Во вторичной обмотке Е2 выполняет роль источника тока, поэтому уравнение ЭДС для вторичной обмотки имеет вид: где j I2 x2 и I2 r2 - падение напряжения во вторичной обмотке. где Rм - магнитное сопротивление магнитопровода потоку. Из выражения видно, что основной поток Ф0 не зависит от нагрузки трансформатора, при неизменом напряжении u1. Этот вывод дает право приравнять: Уравнение равновесия МДС F нагр= F 1- F 2 F10=Fнагр I1*w1-I2*w2=I10*w1 Если m®¥, то F10®0, I10®0, т.е. для идеального Мпровода I1w1=I2w2, соответственно I2/I1=w1/w2=kтр 5 Режим нагрузки реального ТР. МП реального ТР. Основное Мпи поток рассеяния, индуктивное сопротивление, уравнение равновесия напряжений и ЭДС по контуру 1 и 2 обмоток. Токи I1 и I2, протекающие по обмоткам трансформатора, помимо основного потока Ф создают магнитные потоки рассеяния ФР1 и ФР2 (рис. 4.2.1). Каждый из этих потоков сцепляется только с витками собственной обмотки и индуктирует в них реактивные ЭДС рассеяния ЕР1 и ЕР2. Величины этих ЭДС прямо пропорциональны возбуждающим их токам: где x1 и x2 - индуктивные сопротивления рассеяния обмоток. Рассмотрим действие ЭДС в обмотках трансформатора. Величины j I1 x1 и I1 r1 представляют собой падение напряжений в первичной обмотке трансформатора. Обычно j I1 x1 и I1 r1 невелики, а поэтому, с некоторым приближением, можно считать, что подведенное к трансформатору напряжение u1 уравновешивается ЭДС Е1: Во вторичной обмотке Е2 выполняет роль источника тока, поэтому уравнение ЭДС для вторичной обмотки имеет вид: где j I2 x2 и I2 r2 - падение напряжения во вторичной обмотке. где Rм - магнитное сопротивление магнитопровода потоку. Из выражения видно, что основной поток Ф0 не зависит от нагрузки трансформатора, при неизменом напряжении u1. Этот вывод дает право приравнять: 6 Уравнение равновесия МДС 1 и 2 обмоток реального ТР. В режиме холостого хода (хх) первичная обмотка трансформатора забирает из сети такой ток Когда во вторичной обмотке потечет ток Таким образом, полную мдс первичной обмотки при работе трансформатора под нагрузкой выразим формулой или, заменив
Разделив (13.6) на
где 7 понятие о приведенном ТР. Пересчет значений вторичных величин к числу витков первичной обмотки на основе инвариантности мощности системы. Уравнение приведенного ТР. Так как в общем случае Чтобы избежать этих затруднений, пользуются способом, при котором обе обмотки трансформатора приводятся к одному числу витков. Обычно приводят вторичную обмотку к первичной, т.е. новое число витков вторичной обмотки приравнивают к первичной
Мощность трансформатора не должна измениться, при этом: – полная мощность
т.е. приведенное значение тока
– активная мощность
– реактивная мощность
и соответственно
Уравнение мдс трансформатора (см. подразд. 13.2):
уравнения эдс трансформатора:
Еще одним средством, облегчающим исследование и расчет трансформаторов, является применение электрической схемы замещения приведенного трансформатора. Уравнения ЭДС и токов для приведенного трансформатора теперь будут иметь вид: 8 Т-образная схема замещения ТР. Физический смысл параметров схемы замещения. Упрощенная схема замещения. ВД. Действительный приведенный трансформатор имеет схему замещения с магнитной связью, которая показана на рис. 13.2. Рис. 13.2. Схема замещения приведенного трансформатора с магнитной связью Согласно этой схеме магнитную связь можно заменить на электрическую. Так как Рис. 13.3. Схема замещения приведенного трансформатора с электрической связью Эта схема удовлетворяет уравнениям эдс и токов приведенного трансформатора [формулы (13.13)–(13.15)].
По схеме замещения и уравнениям приведенного трансформатора можно построить векторную диаграмму (см. подразд. 15.1). Построение векторной диаграммы удобнее начинать с вектора основного потока Ф. Отложим его по оси абсцисс. Вектор I10 опережает его на угол p. Далее строим векторы ЭДС Е1 и Е2', которые отстают от потока Ф на 90°. Для определения угла сдвига фаз между E2' и I2' следует знать характер нагрузки. Предположим, она - активно-индуктивная. Тогда I2' отстает от E2' на угол 2.Получилась так называемая заготовка векторной диаграммы (рис. 4.7.1.). Для того чтобы достроить ее, необходимо воспользоваться тремя основными уравнениями приведенного трансформатора. Воспользуемся вторым основным уравнением: и произведем сложение векторов. Для этого к концу вектора E2' пристроим вектор - j I2' x2', а к его концу - вектор - I2' r2'. Результирующим вектором U2' будет вектор, соединяющий начало координат с концом последнего вектора. Теперь используем третье основное уравнение из которого видно, что вектор тока I1 состоит из геометрической суммы векторов I10 и - I2'. Произведем это суммирование и достроим векторную диаграмму. Теперь вернемся к первому основному уравнению: Чтобы построить вектор - Е1, нужно взять вектор +Е1 и направить его в противоположную сторону. Теперь можно складывать с ним и другие векторы: + j I1 x1 и I1 r1. Первый будет идти перпендикулярно току, а второй - параллельно ему. В результате получим суммарный вектор u1. Построенная векторная диаграмма имеет общий характер. По этой же методике можно осуществить ее построение как для различных режимов, так и для разных характеров нагрузки. 9 Опыты ХХ и КЗ. Номинальное Uкз. Определение параметров схемы замещения. Режимом холостого хода трансформатора называют режим, когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута (Zн®¥, I2 = 0), а на первичную обмотку подается номинальное напряжение U1н. Режим холостого хода осуществляют по схеме, приведенной на Рис. 14.1. Схема опыта холостого хода По результатам опыта имеем параметры холостого хода: - приложенное первичное напряжение U1; - вторичное напряжение U2 = E2; - ток холостого хода I0; - мощность, потребляемая на холостом ходу P0. Полезная мощность трансформатора P2 = 0, но потребляемая мощность P0 расходуется на магнитные потери (потери в стали Рст от перемагничивания сердечника) и электрические потери в первичной обмотке Потери мощности в стали Pст с изменением нагрузки остаются неизменными. Потери холостого хода затрачиваются на потери мощности от вихревых токов, наводимых в магнитопроводе, и от перемагничивания петли гистерезиса. По полученным данным из опыта холостого хода можно рассчитать следующие величины: - коэффициент трансформации - коэффициент мощности холостого хода - ток холостого хода в процентах - полное сопротивление Согласно схемы замещения трансформатора на холостом ходу (рис. 14.2)
где rM и xM – активная и реактивная составляющие сопротивления контура намагничивания. Рис. 14.2. Схема замещения приведенного трансформатора в режиме холостого хода Величины этих составляющих определяются по следующим формулам:
Переход от одной схемы к другой эквивалентной рассматривается в курсе ТОЭ. Активная составляющая тока холостого хода идет на покрытие потерь мощности
Реактивная составляющая тока холостого хода создает основной магнитный поток
или
|