Краткие сведения о трёхфазном трансформаторе, автотрансформаторе и сварочном трансформаторе

Уравнение намагничивающих сил (НС)

В трансформаторе

В режиме холостого хода имеем – ток холостого хода. намагничивающая сила равна .

В режиме нагрузки имеем . Намагничивающая сила трансформатора под нагрузкой равна .

Поскольку магнитные потоки в обоих режимах одинаковы, то одинаковы и возбуждающие их намагничивающие силы:

,

где – приведенный ток вторичной обмотки. Он показывает, какое влияние оказывает ток вторичной обмотки на ток первичной обмотки.

Основные уравнения работы трансформатора:

Приведённый трансформатор

Приведенный трансформатор – это трансформатор, который оказывает на цепь такое же влияние, как реальный трансформатор, но коэффициент трансформации его равен единице.

Приведенный трансформатор имеет приведенные (скорректированные) параметры .

.

Из определения приведенного трансформатора имеем

;

, т.е. ;

т.е. ;

.

Схема замещения трансформатора

Схема замещения необходима для того, чтобы можно было рассчитать цепь, содержащую трансформатор. Схема приведённого трансформатора с идеализированными обмотками приведена на рис. 3.2.

а

Рис. 3.2. Cхема трансформатора (а) и T-образная схема замещения

трансформатора (б)

Поскольку Е₁= , то потенциалы точек а₁и а₂, b₁и b₂ равны и их можно соединить (рис. 3.2, а). В результате получим Т-об-разную схему замещения трансформатора (рис. 3.2, б), где R₀ – X₀– цепь намагничивания, которая учитывает наличие основного магнитного потока и потери мощности в сердечнике.

Вследствие малости тока намагничивания I₀цепью намагниченности можно пренебречь. Тогда получим упрощенную схему замещения (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Упрощенная схема замещения трансформатора

Уравнение электрического равновесия

И векторная диаграмма упрощённой схемы

замещения (рис. 3.4)

По второму закону Кирхгофа для упрощённой схемы замещения имеем

.

Потери напряжения на обмотках

Трансформатора

Потери напряжения для приведенного трансформатора ; напряжение холостого хода ; .

Анализируя векторную диаграмму упрощенной схемы замещения, имеем

, так как мал; ;

; ;

; .

Внешняя характеристика трансформатора

U₂ = f(I₂)

Характеризует трансформатор как источник электрической энергии (рис. 3.5).

На основании выражения

строится зависимость

.

Потери мощности и кпд трансформатора

(рис. 3.6)

Мощность на выходе трансформатора Р₂ отличается от мощности на входе Р₁ на величину потерь DР: ;

Рис. 3.6. К определению КПД трансформатора

где – потери мощности в меди, равные ; – потери мощности в стали, равные .

КПД трансформатора

(до 0,99).

Введем коэффициент загрузки , тогда

;

;

.

Опыты холостого хода и короткого замыкания

В трансформаторе

Служат для определения потерь , параметров схемы замещения R₀, X₀, R_k, X_k, коэффициента трансформации.

Опыт холостого хода (рис. 3.7). С помощью приборов определяем . Так как мал, а , то потери на нагрев обмоток малы, следовательно, .

Опыт короткого замыкания (рис. 3.8) проводится при пониженном напряжении .

По приборам определяем . Так как мало, следовательно, Ф мал и потерями в стали можно пренебречь: .

Для упрощенной схемы замещения имеем

Для Т-образной схемы замещения получаем

.

Краткие сведения о трёхфазном трансформаторе, автотрансформаторе и сварочном трансформаторе

Трёхфазный трансформатор. Схема трехфазного трансформатора, образованного из трех однофазных, приведена на рис. 3.9, а, трехфазного трансформатора на едином сердечнике – на рис. 3.9, б.

В трехфазном трансформаторе выходное напряжение зависит не только от коэффициента трансформации, но и от способа соединения обмоток.

Рис. 3.9. Схема трехфазного трансформатора

Автотрансформатор. Его особенности (рис. 3.10):

1. Вторичная обмотка bc является частью первичной ac.

2. Электрическая энергия во вторичную обмотку передается не только через магнитный поток, но и через электрическую связь между обмотками.

Под нагрузкой по участку bс протекает разность токов .

Выведем уравнение намагничивающих сил автотрансформатора: намагничивающей силы в режиме холостого хода и намагничивающей силы под нагрузкой :

;

;

;

.

Пусть , тогда , как и в обычном трансформаторе.

Преимущества автотрансформатора:

1. При по вторичной обмотке (bc) протекает малый ток, равный , следовательно, эту часть обмотки можно сделать более тонким проводом, в результате чего уменьшатся ее габариты, вес и стоимость.

2. Разные коэффициенты трансформации получаются за счет перемещения скользящего контакта вторичной обмотки.

Недостатком такого трансформатора являетсяналичие гальванической связи, обусловливающей возможность попадания высокого первичного напряжения на вторичную обмотку. Поэтому на большие коэффициенты трансформации эти трансформаторы не делают.

Сварочный трансформатор (рис. 3.11). Всегда понижающий! Обычно U₂₀ = 60 B. Предъявляемые к нему требования:

1. Длительная работа в режиме короткого замыкания.

2. Возможность изменения тока короткого замыкания (сварочного тока).

Рис. 3.11. Схема сварочного трансформатора (а) и его ВАХ (б)

Выполнение указанных требований достигается введением в цепь вторичной обмотки дросселя (рис. 3.11, а) с изменяющимся зазором d. Дроссель имеет большое индуктивное сопротивление Х_Lдр= wL_др, поэтому величину тока короткого замыкания I_к.з уменьшают. Изменяя расстояние d, изменяем индуктивность дросселя, за счет чего меняется и сопротивление всей цепи вторичной обмотки трансформатора, а следовательно, и ток короткого замыкания (сварочный ток).

Асинхронный двигатель

Принцип действия асинхронного двигателя (АД) основан на явлении вращающегося магнитного поля (рис. 3.12).

Рис. 3.12. К получению вращающегося магнитного поля

Для получения вращающегося магнитного поля необходимо использовать систему трех катушек, оси которых сдвинуты в пространстве на угол a = 120°, и подать напряжения, сдвинутые по фазе на такой же угол.

Суммируя магнитные потоки, создаваемые тремя катушками в различные моменты времени, получаем результирующий магнитный поток . Из временной диаграммы видно, что вектор вращается с частотой сети.

Обозначим n₀скорость вращения магнитного поля,

,

где – частота сети; р – число пар полюсов, p = . Число катушек k всегда кратно трем. Чем больше k, тем меньше n₀. При частоте сети f = 50 Гц имеем:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: