Лекция «Трансформаторы» по Электромеханическим системам (Никаноров В. Б.)

Кирилл Николоев вт, 29.03.2016 22:38

Тема Трансформаторы (электротехника) Устройство трансформатора Трансформатор –электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования одного уровня переменного напряжения в другой уровень напряжения той же частоты.

Трансформаторы применяются в устройствах электроники, автоматики, вычислительной техники, в силовом и информационном каналах электропривода. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции.

При подключении w1 к источнику переменного тока с U1 в обмотке протекает переменный ток i1, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф=Фm·sinωt (Фm – амплитуда потока,  - круговая частота).

Поток сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них ЭДС: в первичной обмотке ЭДС самоиндукции а во вторичной ЭДС взаимоиндукции Понижающий и повышающий трансформаторы Коэффициент трансформации k U1/U2

Полная мощность S1=U1∙I1 S2=U2∙I2 U1/U2=I2/I1 Понижающий трансформатор W1>W2 U2I1 Повышающий трансформатор W2>W1 U1I2 Уравнение токов и напряжений Необходимы для анализа характеристик трансформатора.

Поэтому МДС при холостом ходе (I2=0) F0=I10∙W1 равна МДС при нагрузке Fн= I1∙W1- I2∙W2 (они создают один и тот же поток). I10∙W1= I1∙W1 - I2∙W2 уравнение МДС I1=I10+I2∙W2/W1=I10+I2‘ уравнение токов Часть первичного тока (I10) - на создание Ф, другая часть приведенный ток I2‘) – компенсирует размагничивающее действие вторичного тока.

При изменении тока нагрузки I2 обязательно меняется первичный ток I1 Для вторичной обмотки Схема замещения Определение характеристик по паспортным данным Паспортные данные: полная мощность Sн, коэффициент трансформации k, номинальное первичное U1н и вторичное U2н напряжения (при холостом ходе), номинальные первичный I1н и вторичный I2н токи, частота питания fн, ток х.х. i10%, напряжение короткого замыкания Uk, потери магнитные Рм и электрические Pэ.

Основные эксплуатационные характеристики : внешняя характеристика U2(I2) – изменение напряжения на нагрузке при изменении тока в ней. энергетические характеристики зависимость потерь и кпд от тока (мощности) нагрузки.

При длительной эксплуатации свойства трансформатора меняются, поэтому требуются периодические проверки трансформатора. Для уточнения паспортных параметров и определения величин схемы замещения проводят два опыта:

опыт х.х. и опыт к.з. Опыт холостого хода (х.х.) Условия проведения: к w1приложено номинальное напряжение U1н, вторичная обмотка разомкнута, Измеряемые величины: ток х.х. I10, мощность х.х.P0, напряжение на вторичной обмотке U20.

Схема замещения при х.х. Опыт короткого замыкания (к.з.) Условия проведения: в первичной обмотке устанавливают I1н при пониженном напряжении U1k=(0.050,1)U1н, вторичная обмотка замкнута накоротко. Измеряемые величины: напряжение к.з. U1k, номинальные потери при к.з. Pк.

Схема замещения при к.з. Рассчитывают при опыте к.з.: Внешняя характеристика U2(I2) На практике строят по двум точкам:U20 при I2 = 0 и U2н при I2н. Падение напряжения в трансформаторе при номинальном токе и cos2=1

ΔUн ≈ U1к ≈ (0.050.15)U1н. Чем больше напряжение кз, тем больше номинальное падение напряжения Для выбранного ТР оценивают Uпред. Если Uпред> Uдоп то должен быть выбран трансформатор с меньшим напряжением к.з.

Вид внешней характеристики зависит от характера нагрузки. Энергетические характеристики Трансформатор потребляет из сети мощность P1=m∙U1н∙I1∙cos1=∙Sн∙cos1 m - число фаз, - Sн -полная мощность Электрические потери в первичной и вторичной обмотках

Рэ=m(I12R1+I2’2R2’)=m2I1н2(R1+R2’)= =m2I1н2Rk=2Pkн Рэ - переменные, зависят от нагрузки и тем больше, чем больше потери при к.з. Магнитные потери Рм≡Ф2f1,31,5Р0 постоянны, от нагрузки не зависят и определяются потерями х.х.

Полные потери P=2Ркн+Р0 Активная мощность, поступающая в нагрузку Р2=Р1-Р=mU2нI2cos2=∙Sн∙cos2 Трехфазные трансформаторы На каждом стержне магнитопровода размещают по две обмотки: обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН).

Выводы обмоток размечают в порядке чередования фаз: на стороне ВН: А, В, С - начало обмоток, Х, Y, Z - их концы; на стороне НН - соответственно а, b, c и x, y, z. Обмотки соединяют по схеме звезда (Y) или треугольник (Δ).

Скачать файлы

Похожие документы