Основные параметры трансформатора

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Рабочие параметры трансформатора могут быть определены при работе под нагрузкой. Однако при этом расходуется много электроэнергии и не обеспечиваются необходимая точность результатов измерений.

Некоторые рабочие параметры могут быть определены по данным опыта холостого хода и короткого замыкания.

При опыте холостого хода измеряются , , и мощность . Определяются:

1) коэффициент трансформации

;

2) потери в стали (потери на гистерезис и вихревые токи) с помощью ваттметра

;

3) сопротивления трансформатора при холостом ходе

При опыте короткого замыкания измеряются напряжение короткого замыкания на первичной обмотке (при этом и ). Мощность , потребляемая трансформатором при опыте короткого замыкания (ваттметром).

Определяются:

1) потери в проводах обмотки (в меди) , так как потери в стали пренебрежимо малы вследствие малости магнитного потока;

2) полное, активное и индуктивное сопротивление короткого замыкания

3) полная отдаваемая мощность (номинальная) указывается в паспорте трансформатора и на щитке

; (1.2.1)

4) полная потребляемая мощность

; (1.2.2)

5) активная потребляемая мощность

. . (1.2.3)

Эффективность передачи энергии через трансформатор характеризуется его КПД, то есть отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку к активной мощности, потребляемой из сети:

. (1.2.4)

В выпрямительных трансформаторах за счет протекания постоянной составляющей тока по вторичным обмоткам . Магнитопровод выпрямительного трансформатора выбирают по типовой (габаритной) мощности:

, (1.2.5)

где N - число обмоток трансформатора.

Из-за постоянного подмагничивания изменение напряженности магнитного поля происходит на нелинейном участке зависимости , что приводит к значительным искажениям H и U₂. Влияние постоянного подмагничивания можно уменьшить, если включить две вторичные обмотки таким образом, чтобы постоянные составляющие протекающих по ним токов имели противоположное направление, в этом случае постоянные магнитные потоки будут компенсировать друг друга.

Коэффициент нагрузки трансформатора – отношение тока при любой нагрузке к номинальному току вторичной обмотки:

. (1.2.6)

Как зависит h от нагрузки?

Активная отдаваемая в нагрузку мощность (полезная):

. (1.2.7)

Потери в меди (обмотках) зависит от тока нагрузки:

, (1.2.8)

где P_k - потери короткого замыкания.

Таким образом, КПД:

. (1.2.9)

, и - известные величины, а h зависит от b и .

Рис.1.1.3. Зависимость КПД и потерь от нагрузки трансформатора

Определим b, при котором h максимальное:

откуда и . Следовательно, наибольший КПД будет при равенстве , то есть при .

КПД трансформатора высок (0,8-0,96). При КПД незначительно снижается. КПД мощных трансформаторов выше.

1.1.3. Специальные типы трансформаторов. Многообмоточные, многофазные и автотрансформаторы

Многообмоточные трансформаторы, то есть с одной первичной и несколькими вторичными обмотками, применяют в РТС при необходимости получения от одного трансформатора нескольких напряжений.
Следует отметить характерное для многообмоточного трансформатора взаимное влияние вторичных обмоток. При изменении тока в одной из вторичных обмоток изменяется I₁, а следовательно, напряжение на других вторичных обмотках. Взаимное влияние вторичных обмоток зависит от их расположения, так как различному расположению соответствуют различные потоки рассеяния.

Также может быть соединение «треугольник – треугольник», а также «треугольник-звезда», «звезда-треугольник» .

Если нужно получить

, обмотки соединяют треугольником.

w₂

w₁

В случае изменения вторичного напряжения в сравнительно узких пределах используются автотрансформаторы. Характерной их особенностью является наличие непосредственной электрической связи между обмотками. Рассмотрим понижающий автотрансформатор. Вторичная обмотка является общей для первичной и вторичной цепей и по ней протекает ток

Энергия из первичной цепи во вторичную частично передается за счет электрического соединения, то есть электрическим путем. Полезная мощность при активной нагрузке:

, (1.3.1)

где - мощность, передаваемая электрическим соединением нагрузки цепи и сети.

- электромагнитная мощность, определяющая необходимый магнитный поток, поперечное сечение и вес стали. Она является расчетной или габаритной мощностью.

В пределе, при вся мощность передается лишь электрическим путем. Поскольку , габариты и вес автотрансформатора меньше, чем у трансформатора той же полезной мощности. Автотрансформаторы применяются только при небольших .

Автотрансформатор имеет малое сопротивление короткого замыкания. Это недостаток. К недостаткам относится также возможность попадания высокого напряжения в цепь низкого напряжения.

Дроссели

Дросселем называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования в качестве регулируемого и нерегулируемого индуктивного сопротивления.

В зависимости от назначения дроссели можно подразделить на дроссели переменного тока (катушки индуктивности или электрические реакторы), регулирующие дроссели (магнитные усилители) и сглаживающие дроссели.

Дроссели переменного тока применяются в качестве токоограничивающих сопротивлений, например, при включении двигателей, а также в импульсных ИВЭП.

Сглаживающие дроссели

Дроссели насыщения используются в стабилизаторах. Они работают в нелинейном режиме.

Сглаживающие дроссели предназначены для ослабления пульсации выпрямленного напряжения. Такой дроссель имеет обычно немагнитный зазор. Дело в том, что в обмотке дросселя протекают как переменные, так и постоянные токи: , где - первая гармоника переменной составляющей.

Высшие гармоники можно не учитывать, так как растет с ростом частоты. , то есть существует постоянное подмагничивание, которое вызывает насыщение сердечника и, как следствие этого, уменьшение m и L дросселя.

Если уменьшается Ф, то уменьшается L. При введении в магнитопровод немагнитного зазора шириной b, имеющего линейную характеристику намагничивания, суммарная кривая намагничивания приближается к линейной, и насыщение наступает при большем токе , чем у дросселя без зазора.

Магнитные усилители

Рис.1.2.2. Зависимость индуктивности дросселя от толщины немагнитного зазора

Магнитные усилители (МУ) или дроссели с подмагничиванием применяются для автоматического регулирования напряжения. МУ представляют собой индуктивную катушку со стальным сердечником, подмагничиваемым постоянным током. Изменение тока подмагничивающей обмотки (тока управления) позволяет менять степень насыщения магнитопровода и тем самым регулировать индуктивное сопротивление рабочей катушки МУ.

Рис.1.2.3. Электрическая схема магнитного усилителя

Обычно в МУ используется трехстержневой сердечник.

На среднем стержне располагается обмотка управления (ОУ). Катушки переменного тока соединяются так, чтобы их потоки в среднем стержне были направлены встречно, тогда в ОУ переменная ЭДС не возникает. Устройство называется усилителем, так как расходуя небольшую мощность в активном сопротивлении обмоток управления, можно управлять значительно большей мощностью в цепи нагрузки (подобно тому, как в транзисторном усилителе, изменяя меньший ток базы, можно управлять большим током коллектора). Основное уравнение МУ токов для средних за полупериод значений токов:

. Зависимость тока от тока управления в установившемся режиме работы называется характеристикой управления.

Обычно ее строят в зависимости от приведенного к рабочей цепи тока управления

. (1.4.1.)

Изменение направления не вызывает изменения магнитного состояния сердечника и характеристика симметрична относительно . Наклон характеристики на линейном участке определяет коэффициент усиления по току:

, (1.4.2)

коэффициент усиления по мощности:

. (1.4.3)

Характеристика управления реального МУ отличается, так как при по нагрузке протекает .

С ростом повышается степень насыщения магнитопровода При сильном насыщении рост тока прекращается, поэтому рабочий участок ограничивается пределами .

Рис.1.2.6. Схема магнитного усилителя с положительной

Для увеличения используют положительную обратную связь, то есть значительная часть энергии, необходимая для создания подмагничивающего потока, подводится из нагрузочной цепи усилителя.

Рис. 1.2.7. Принципиальная схема магнитного усилителя

В этой схеме включается через выпрямитель и дополнительную обмотку ОС. Магнитные потоки в ОУ и ОС совпадают. Так как большая часть суммарного магнитного потока создается обмоткой ОС, то мощность, затрачиваемая в ОУ, может быть значительно меньше, чем в МУ без ОС.

Для МУ с внешней обратной связью основное уравнение: . Через обмотку ОС обычно протекает . Тогда коэффициент МУ с обратной связью:

Рис.1.2.8. Характеристика управления МУ с внешней обратной связью.

, (1.2.4)

где - коэффициент обратной связи.

Достоинством МУ является то, что он изготавливается из неизнашивающихся надежных деталей, имеет высокий КПД, обеспечивает хорошее усиление и очень стабильную характеристику вход – выход, может быть выполнен практически на любую мощность, с любым числом входных обмоток.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 379; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!