Ток холостого хода трансформатора. Опыт холостого хода
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Курс лекция по
«Электрическим машинам»
по специальности «Электроснабжение»
(сокращенная форма обучения)
Содержание
1. Трансформатор. Назначение и область применения трансформаторов 3
1.1. Принцип действия трансформатора. 3
1.2. Устройство трансформатора. 5
1.3. Ток холостого хода трансформатора. Опыт холостого хода. 6
1.4. Напряжение короткого замыкания. Опыт короткого замыкания. 7
1.5. Эквивалентная схема замещения трансформатора. 8
1.6. Изменение вторичного напряжения и внешняя характеристика трансформатора 9
1.7. КПД трансформатора. 11
2. Общие сведения об электрических машинах. 13
3. Машины постоянного тока. 14
3.1. Принцип действия генератора постоянного тока. 14
3.2. Принцип действия двигателя постоянного тока. 15
3.3. Устройство машин постоянного тока. 16
3.4. Ток. Частота вращения. Саморегулирование двигателей постоянного тока. 16
3.5. Способы возбуждения двигателя постоянного тока. 18
3.6. Механические характеристики двигателей постоянного тока. 19
3.7. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока. 22
3.8. КПД двигателя постоянного тока. 22
4. Вращающееся магнитное поле. 23
5. Асинхронные электродвигатели. 25
5.1. Принцип действия и устройство асинхронного двигателя. 25
5.2. Электромагнитный момент асинхронного двигателя. 26
5.3. Механическая характеристика асинхронного электродвигателя. 28
|
|
|
5.4. Влияние напряжения питания и активного сопротивления ротора на механическую характеристику 30
5.5. Коэффициент полезного действия. 31
5.6. Коэффициент мощности. 31
6. Синхронный двигатель. 33
6.1. Принцип действия и устройство синхронного двигателя. 33
6.2. Пуск синхронного двигателя. 35
Трансформатор. Назначение и область применения трансформаторов
Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, которое служит для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты. Это аппарат переменного тока.
Основное место применения трансформатора – это распределение электроэнергии (силовой трансформатор).
Принцип действия трансформатора
Принцип действия основан на явлении взаимоиндукции. Явление взаимоиндукции заключается в наведении ЭДС индукции в данном контуре при изменении тока в другом контуре.
Переменный ток, протекающий по первому контуру, создает переменное магнитное поле с магнитным потоком Ф1, этот магнитный лоток можно разложить на следующие составляющие:
.
Поток Ф пронизывает как первый контур, так и второй, т.е. является общим для обоих контуров, этот поток называется основным магнитным потоком или потоком взаимоиндукции.
|
|
|
Поток Ф (переменный) наводит ЭДС индукции как в первом, так и во втором контуре. e1 – ЭДС самоиндукции первого контура, e2 – ЭДС взаимоиндукции второго контура.
;
.
Часть потока Ф не попадает во второй контур, а связана только с первым контуром. Магнитный поток замыкающийся вокруг только одного контура называется магнитным потоком рассеяния и ЭДС индукции которую он наводит называется ЭДС рассеяния.
Если второй контур замкнут, то под действием ЭДС e2 в нем будет протекать ток i2 и в сопротивлении zн будет выделяться мощность. Эта мощность передана из первого контура электромагнитным путем.
Ток i2 будет учувствовать в создании магнитного потока Ф и создаст свой поток рассеяния связанный только со вторым контуром.
С ростом тока нагрузки возрастает ток вторичной обмотки, что приводит к возрастанию тока первичной обмотки, что в свою очередь приводит к возрастанию Ф1 и Ф2, однако, результирующий магнитный поток Ф останется постоянным и зависящим только от приложенного напряжения. Это происходит потому, что при появлении вторичного магнитного потока при подключении нагрузки суммарный магнитный поток должен уменьшиться, что привело бы к уменьшению E1, которое уравновешивается приложенным напряжением U1. Следовательно, для достижения E1 прежнего значения, из-за тою. что U1 неизменно, ток I1 в первичной обмотке возрастает. Это свойство трансформатора называется способностью саморегулирования.
|
|
|
Роль контуров в трансформаторе играют катушки с определенным числом витков W1 и W2. Катушки располагаются на магнитопроводе, улучшающем магнитную связь между катушками, выполненном из листов электротехнической стали (ферромагнитного материала).
Когда катушки расположены на магнитопроводе основной магнитный поток замыкается по магнитопроводу и магнитное сопротивление для него небольшое. Поток рассеяния замыкается в основном по воздуху и магнитное сопротивление для него большое. Ф >> Фр.
Приложим к первичной катушке напряжение 
. По первичной катушке начинает протекать синусоидальный ток. Этот ток создаст магнитный поток изменяющийся по синусоидальному закону. Этот магнитный поток наведет ЭДС индукции в первичной и вторичной катушках. Действующее значение этих ЭДС E1 и E2. Магнитные потоки первичной и вторичной катушек можно считать одинаковыми.
|
|
|
;
.
Отношение ЭДС первичной катушки к ЭДС индукции вторичной катушки называется коэффициентом трансформации трансформатора:
.
В трансформаторе происходит обратная трансформация токов, т.е. больший ток протекает в цепи с меньшим напряжением и наоборот. Обмотки выполнены из провода разного сечения. Катушки с более высоким напряжением и меньшим током выполнены из провода меньшего сечения.
Наряду с изменением тока и напряжения, трансформатор изменяет сопротивление. Предположим, во вторичной цепи включено сопротивление z2, тогда по отношению к первичной цепи это сопротивление будет иметь величину 
. Этим часто пользуются в электронных устройствах для согласования сопротивлений.
Устройство трансформатора
Основными частями трансформатора являются: катушки (обмотки) и магнитопровод. Бывают двух- и многообмоточные трансформаторы, а также трансформаторы с расщепленной вторичной обмоткой.
Катушки обычно цилиндрические и они располагаются концентрически. Их концентрическое расположение обусловлено уменьшением магнитного потока рассеяния Фрас. Ближе к стержню располагают катушку более низкого напряжения, поскольку ее легче изолировать от стержня. Они изготавливаются из изолированного медного или алюминиевого провода.
Магнитопровод набирается из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. При частоте 50 Гц толщина листа 0,28 - 0,5 мм.
Ток холостого хода трансформатора. Опыт холостого хода
Ток холостого хода трансформатора - это ток в первичной катушке в режиме холостого хода (I2 = 0, I1 = I1х).
.
Ток холостого хода – это ток создающий магнитное поле трансформатора.
В трансформаторе действуют 2 МДС: I1·W1 и I2·W2. МДС первичной катушки направлена согласно с магнитным потоком, т.е. она намагничивает трансформатор. В соответствии с правилом Ленца МДС вторичной катушки направлена против магнитного потока и размагничивает трансформатор. При этом I1·W1 > I2·W2. Избыточная МДС Iх·W1 создает магнитное поле трансформатора. Уравнение МДС трансформатора:
.
При холостом ходе ток по вторичной обмотке не протекает, тогда уравнение МДС трансформатора запишется в следующем виде:
Для силовых трансформаторов величина тока холостого хода нормируется и лежит в пределах 2-5%. Для трансформаторов небольшой мощности эта величина доходит до 30%
Ток холостого хода не учувствует в передаче мощности к нагрузке. Наличие этого тока приводит к увеличению первичного тока при заданном вторичном токе. Поэтому для улучшения технико-экономических характеристик трансформатора этот ток стараются делать меньше.
1.3.1. Пути уменьшения тока холостого хода:
1. Применение материалов с высокой магнитной проницаемостью.
2. Правильный выбор магнитной индукции в магнитопроводе, чтобы магнитная индукция не заходила в область насыщения
3. В магнитопроводе трансформатора не допустимы воздушные зазоры. Даже небольшие зазоры приводят к значительному увеличению тока.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1164; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!