Лекция 1 Однофазные трансформаторы

Краткий курс лекций

Основная литература:

1.Электропитание устройств связи: Учебник для вузов /А.А.Бокуняев, В.М. Бушев, А.С. Жерненко и др.; Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь, 1998. – стр. 8-12.

2.В.Е. Китаев, А.А. Бокукняев, М.Ф. Колканов электропитание устройств связи. Под общей ред. В.Е.Китаев – М.: связь, 1975 – стр. 15 - 21.

3.Е.А. Каминский Звезда, треугольник, зигзаг-. М.: Энергия, 1977, стр. 17-21, стр. 39-42, стр. 44-45, стр. 60-61.

Дополнительная литература:

4.М.М. Кацман Электрические машины. М.: Высшая школа, 2001. – стр. 9-17.

Вопросы:

1 Конструкция и принцип действия трансформатора.

2Уравнение ЭДС трансформатора.

3 Конструктивные особенности трансформатора.

4 Опыт холостого хода

5 опыт короткого замыкания

Трансформатором называется электромагнитное устройство, с помощью которого происходит преобразование переменного напряжения одних параметров в переменное напряжение других (частота, напряжение, фазность, форма напряжения и т.д.).

Трансформаторы, в которых преобразуется переменное напряжение (по величине) в напряжение, необходимое для питания той или иной установки, называются силовыми.

Различают трансформаторы по мощности: маломощные, мощные; по конструкции: броневые, стержневые, однофазные, многофазные; по виду охлаждения: с естественным, воздушным и с масляным охлаждением.

В зависимости от типа сердечника различают трансформаторы стержневые и броневые. Материалом сердечников силовых трансформаторов обычно служит листовая электротехническая сталь. Сталь обычно различных марок, толщины, горячей прокатки, холоднокатаная.

Принцип действия трансформатора основан на использовании явления взаимоиндукции и самоиндукции. Трансформатор состоит из сердечника из магнитного материала и двух обмоток. Число обмоток, вид сердечника зависят от конкретного назначения трансформатора, но принцип работы общий для всех. Если к обмотке 1, имеющей число витков W₁подвести переменное напряжение U₁, то по ней потечет переменный ток. Обмотка, к которой подводится напряжение источника электрической энергии, называется первичной.При протекании переменного тока в первичной обмотке возникает переменный магнитный поток. Этот поток будет пронизывать первичную обмотку и, замыкаясь по сердечнику, будет воздействовать и на вторую обмотку 2, имеющую число витков W₂. Та обмотка, к которой подключается потребитель-нагрузка, называется вторичной.

Переменный магнитный поток, пронизывающий первичную и вторичную обмотки, наведет в них соответственно ЭДС Е_} и E₂ Нетрудно видеть, что ЭДС

Е₁ = е • W₁ (1.1)

E_z = е • W₂,, (1.2)

где е — ЭДС, наводимая переменным магнитным потоком в одном витке; а W₁, W₂,— соответственно число витков первичной и вторичной обмоток. Из равенств (1.1) и (1.2) видно, что соотношение между ЭДС первичной и вторичной обмоток зависит от соотношения числа витков т. е.

Е₁/ E_z== е W₁/ е W₂ (1.3)

Это соотношение называется коэффициентом трансформации n. Еслипринебречь падением напряжения на активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток, счита, что U₁ = E₁; U₂ = E₂, то коэффициент трансформации будет равен:

n = W₂/ W₁= U₂/ U₁ (1.4)

В зависимости от типа сердечника различают трансформаторы стержневые, броневые. Материалом сердечников силовых трансформаторов обычно является листовая электротехническая сталь. Сталь бывает различных марок, толщины, горячей прокатки, холоднокатаная. Все виды применяемой стали в зависимости от степени ее легирования кремнием делятся на четыре группы: слаболегированная, среднелегированная, с повышенной легированностью, высоколегированная. Марки стали условно обозначают буквой «Э» с соответствующими цифрами. Для первых двух групп сталь имеет толщину листа, равную 0,5 мм, для третьей и четвертой групп — 0,35 и 0,5 мм соответственно. Феррит обладает широким диапазоном рабочих частот, поэтому широко используется в импульсных трансформаторах.

Обмотки трансформатора изолируют друг от друга. В конструкции трансформатора они размещаются на каркасе и используется межвитковая и межслойная изоляция (лак, волокно, х/б нитки, и т.д.)

Одним из наиболее часто употребляемых на практике способов определения основных параметров трансформаторов являются испытания их в режимах холостого хода и короткого замыкания.

Опыт холостого хода. Условия проведения опыта: на вход подается номинальное напряжение U_1ном, вторичная цепь размыкается, ток в ней равен нулю, а напряжение на выходе U₂ равно наводимой ЭДС Е₂; ток в этом случае течет лишь по первичной обмотке, к которой приложено номинальное напряжение - U₁. Этот ток I₀ называется током холостого хода.

В режиме холостого хода измеряют напряжения первичной и вторичной обмоток, ток холостого хода и потребляемую при этом мощность. По данным опыта определяется коэффициент трансформации, потери в магнитопроводе, которые равны потерям холостого хода, и сопротивление трансформатора в режиме холостого хода.

При опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение U_K , при котором по обмоткам протекают номинальные токи. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания и измеряется оно в % от номинального, т.е. u_к(%)= U_K/ U_1ном·100%≤(5…7)%.

При коротком замыкании измеряют напряжение короткого замыкания, ток в первичной обмотке, который в этом режиме принимается равным номинальному току и мощность, потребляемую трансформатором. По данным опыта определяют потери в проводах обмоток при номинальном токе, сопротивление трансформатора, а также напряжение короткого замыкания и его активную и реактивную составляющие.

Трансформаторы очень широко применяются в самых различных радиотехнических системах и устройствах связи в качестве силовых и согласующих элементов; в системах передачи и распределения электрической энергии, в устройствах регулирования напряжений, пуска в ход двигателей переменного тока и т.д.

Дата добавления: 2014-03-15; просмотров: 680; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!