Специальные типы трансформаторов
Цель занятия: рассмотреть основные определения, виды, устройство и принцип действия трансформаторов.
Литература:
Основные источники:
1. Касаткин А.С. Электротехника : учеб. для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. - 11-е изд., стер. ; Гриф МО. - М. : Академия, 2007. - 539 с.
2. Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники : учеб. пособие для проф. училищ, лицеев и колледжей / Ю. Г. Синдеев. - Изд. 12-е, доп. и перераб. ; Гриф МО. - Ростов н/Д : Феникс, 2010. - 407 с.
Обеспечение занятия:
Методическое: опорный конспект
Технические средства ПК, интернет-ресурсы
Ответьте на вопросы:
1. Что называется измерением?
2. Что называется степенью?
3. Какие есть методы измерения?
4. Каким прибором измеряют ток?
5. Каким прибором измеряют напряжение?
6. Каким прибором измеряют сопротивление?
7. Каким прибором измеряют мощность?
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Устройство однофазного трансформатора;
2. Принцип действия однофазного трансформатора;
3. Режимы работы трансформатора;
4. Трехфазные трансформаторы;
Специальные типы трансформаторов
Изложение лекции
Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Увеличение напряжения осуществляется с помощью повышающих трансформаторов, а уменьшение − с помощью уменьшающих.
1. Устройство однофазного трансформатора.
|
|
|
Трансформатор состоит из двух или более обмоток, расположенных на общем сердечнике, который для улучшения магнитной связи между обмотками изготавливается из ферромагнитного материала (рис. 1.а). Схема однофазного трансформатора.
а) б)
Рис.1 Устройство однофазного трансформатора (а) и его схема замещения (б).
Трансформатор представляет собой замкнутый магнитный провод, на котором расположено две или несколько обмоток. Для уменьшения потерь на гистерезис магнитопровод изготавливают из магнитомягкого материала – трансформаторной стали, имеющий узкую петлю намагничивания. Для уменьшения потерь на вихревые токи в материал магнитопровода вводят примесь кремния (4-5%), а сам магнитопровод собирают из отдельных листов толщиной 0,35-0,5 мм, изолированных друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой.
Магнитопровод предназначен для создания внутри аппарата магнитного потока Ф.
Обмотки трансформатора изготавливаются из медного провода и располагают на одном и том же или на разных стержнях рядом или одну под другой. Обмотка трансформатора, к которой подводится напряжения имеющей сети, называется первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка, называется вторичной.
|
|
|
2. Принцип действия однофазного трансформатора.
Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции. При подключении первичной обмотки в сеть переменного тока напряжением U1 по обмотке начнет проходить ток I1, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Этот поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней ЭДС (Е2), которую можно использовать для питания нагрузки. Так как, первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, то индуктируемые в них ЭДС определяются по формулам:
,
,
где ω1, ω2 – количество витков.
3. Режимы работы трансформатора.
1. Режим (опыт) холостого хода.
Вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подводится номинальное напряжение. Под действием этого напряжения в обмотке протекает небольшой по величине ток, который называют током холостого хода. Из этого режима определяют коэффициент трансформации, который, пренебрегая падением напряжения в обмотке, определяется по формуле:
.
Из режима холостого хода также определяется мощность потерь стали (Рст).
|
|
|
2. Трансформатор под нагрузкой.
К первичной обмотке подключают нагрузку, под действием чего в ней устанавливается ток, величина и напряжение которого по закону Ленца поддерживает неизменный магнитный поток трансформатора. Из этого режима определяют процентное изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки во всем диапазоне изменения нагрузки (от 0 до номинального).
,
где U2 – напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода; U2ном – номинальное напряжение трансформатора. Из этого режима также строят внешнюю характеристику трансформатора. Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость изменения вторичного напряжения U2 от тока нагрузки I2 при постоянном коэффициенте мощности приемника cos φ = const и номинальном первичном напряжении U1 = Uном.
3. Режим (опыт) короткого замыкания.
Вторичная обмотка заворачивается. Затем в первичную обмотку подводят малое по величине напряжение, под действием которого в первичной и вторичной обмотках устанавливаются номинальные токи. Напряжение, при котором выполняется данный опыт, называется напряжением короткого замыкания. Мощность, определяемая в этом опыте, называют мощность идущую на покрытие потерь в меди – тепловые потери (Ро.ном).
|
|
|
.
Суммарные потери мощности в трансформаторе с учетом первого и третьего опыта определяют по формуле
,
где Кн – коэффициент нагрузки
,
где Р2 – мощность, отдаваемая в нагрузку; cosφ2 – коэффициент мощности нагрузки; Sном – полная номинальная мощность трансформатора
.
Суммарные потери мощности в трансформаторе можно определить по формуле:
,
где Р1 – мощность потребляемая из сети.
КПД трансформатора
или 
.
4. Трехфазные трансформаторы.
В линиях электропередачи используются в основном трехфазные силовые трансформаторы.
Для подключения трансформатора к линиям электропередачи на крышке бака имеются вводы, представляющие собой фарфоровые изоляторы, внутри которых проходят медные стержни. Вводы высшего напряжения обозначают буквами А, В, С, вводы низшего напря 
жения – буквами a, b, c. Ввод нулевого провода располагают слева от ввода а и обозначают 0.
Трехфазный трансформатор.
Принцип работы и электромагнитные процессы в трехфазном трансформаторе аналогичны рассмотренным выше. Особенностью трехфазного трансформатора является зависимость коэффициента трансформации линейных напряжений от способа соединения обмоток.
Применяются главным образом три способа соединения обмоток трехфазного трансформатора:
1. соединение первичных и вторичных обмоток звездой;
2. соединение первичных обмоток звездой, вторичных – треугольником;
3. соединение первичных обмоток треугольником, вторичных – звездой.
Специальные типы трансформаторов
Наиболее часто в электротехнических установках используются следующие специальные типы трансформаторов: автотрансформаторы, многообмоточные и трехфазные трансформаторы.
Автотрансформатором называется такой трансформатор, у которого имеется только одна обмотка, часть которой принадлежит одновременно вторичной и первичной цепям. Схема однофазного трансформатора изображена на рис. 10.9.
Режим холостого хода автотрансформатора, когда I2 = 0, ничем не отличается от режима холостого хода обычного трансформатора.
Подводимое к трансформатору напряжение U1 = UAB равномерно распределяется между витками первичной обмотки.
Рис. 10.9
Вторичное напряжение
где 
коэффициент трансформации.
Автотрансформаторы выгодно использовать в тех случаях, когда коэффициент трансформации близок к единице.
Ответьте на вопрос:
1. Дайте определение трансформатора.
2. Устройство однофазного трансформатора.
3. Принцип действия трансформатора.
4. Какие есть виды трансформаторов?
5. Какие есть режимы работы трансформаторов?
6. Как определить коэффициент трансформации?
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 118; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!