Закон магнитодвижущих сил Максвелла-Фарадея. Опыт КЗ. Уравнение ЭДС трансформатора.
Date: 2015-10-07; view: 583.
Схема замещения трансформатора.
Конструктивные особенности трансформатора. Схема замещения трансформатора. Система уравнений для схемы замещения трансформатора. Опыт холостого хода.
II. Why is knowledge of other countries' cultures very important in business? (20-25 sentences)
I. Read the text, translate it into Russian and answer the questions below.
CULTURES
II. Why is knowledge of other countries' cultures very important in business? (20-25 sentences)
1. Why is it better to hire a good interpreter when you go to Japan on business?
2. Why should a businessman avoid middlemen?
3. What should you remember about gift giving to Japanese partners?
Однофазные трансформаторы классифицируются по типу магнитопровода на броневые, стрежневые и тороидальные.
Броневые сердечники используются при мощности менее 150В×А и частота до 8 кГц, стрежневые при мощности от 150 до 800 [В×А] и частоте до 8 кГц, тороидальные – при мощности 250 [В×А], частоте свыше 8 кГц.
В броневом сердечнике трансформатора основной магнитный поток раздваивается, что приводит к увеличению потока рассеяния. Расположение обмоток на одном (среднем) стержне трансформатора улучшает их сцепление и защищает обмотки от механических воздействий и электромагнитных помех. Такая конструкция обладает наибольшим рассеиванием основного потока ( 
), поэтому используется при малых мощностях.
В стержневом сердечнике трансформатора для улучшения сцепления обмоток первичную и вторичную обмотки разводят по двум стержням и при намотке чередуют послойно. В такой конструкции поток рассеяния меньше, чем в броневом.
Тороидальная конструкция сердечника трансформатора обладает наименьшим потоком рассеяния, благодаря круговому движения силовой линии основного магнитного потока Ф0 и хорошему сцеплению обмоток (из- за намотки по всему тороиду). Ограничение по мощности связано с плохим охлаждением обмоток и технологическими трудностями изготовления тороида. Поперечное сечение тороида и стержней приближается к округлой форме, что позволяет экономить материал сердечника.
Для упрощения анализа электромагнитных процессов в трансформаторе вводится схема замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической и коэффициент трансформации n
Коэффициент трансформации является и коэффициентом приведения вторичной цепи к первичной. На рисунке показана схема замещения трансформатора:
где введены такие обозначения:
R0 – учитывает потери в магнитопроводе (на вихревые токи и на гистерезис);
X0 – учитывает намагниченность материала сердечника и зависит от марки материала (в идеальном трансформаторе Z0 ® ¥);
R1, R2 – учитывают потери на нагрев обмоток первичной и вторичной цепей;
XS1, XS2 – индуктивности рассеяния основного потока в обмотках первичной и вторичной цепей;
Запишем систему уравнений для схемы замещения:
ОПЫТ ХХ
 |
Условия проведения опыта: на вход подается номинальное напряжение U1ном, вторичная цепь размыкается.
Измеряемыми параметрами являются номинальное напряжение вторичной цепи (U02) и первичной цепи (U01) (их называют напряжением холостого хода), ток первичной цепи (I01 - ток холостого хода), активная мощность или потери в магнитопроводе (P01). Если устанавливаем измеритель коэффициента мощности, то активная мощность рассчитывается из соотношения:
В этом опыте рассчитываются - коэффициент трансформации (n) и значение процентного соотношения тока холостого хода к номинальному току первичной цепи
Это значение нормируется в процентах в зависимости от области использования трансформатора, его мощности, частоты преобразования.
Параметры схемы замещения поперечного плеча рассчитываются по соотношениям:
, 
, 
.
Если из опыта значение тока холостого хода получилось больше 30%, то значит завышено входное напряжение, или при проектировании завышена величина магнитной индукции. Для устранения этого потребуется измененить сечение магнитопровода или перемотать обмотки.
При прохождении основного магнитного потока по сердечнику в первичной цепи возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной цепи ЭДС взаимоиндукции, которые определяются по закону магнитодвижущих сил – закону Максвелла – Фарадея:
где ЭДС – это изменение потока сцепления во времени.
Опыт короткого замыкания
 |
Опыт “короткого” замыкания проводится при пониженном напряжения питания, так как ток в обмотках трансформатора может превысить номинальные значения при повышении напряжения. Необходимо плавно увеличивать напряжение на выходе ЛАТРА до достижения номинальных токов в цепях. Измеряемыми параметрами являются: номинальные токи в цепях IК1, IK2 , напряжение короткого замыкания первичной цепи (UК1) и потери в обмотках. При измерении коэффициента мощности потери определяются из выражения:
Расчетными параметрами является процентное соотношение напряжения короткого замыкания по отношению к номинальному входному напряжению:
Внутреннее сопротивление трансформатора (сопротивление продольного плеча схема замещения) определяется из опыта “короткого” замыкания:
, 
, 
.
При переходе к реальным параметрам трансформатора принимается равенство: 
и 
.
Схема замещения трансформатора в опыте “короткого” замыкания приводится в виде:
При опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение UK , при котором по обмоткам протекают номинальные токи. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания и измеряется оно в % от номинального, т.е. uк(%)= UK/ U1ном·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.
Уравнение ЭДС трансформатора
Рассмотрим его для низкочастотного трансформатора, в котором напряжение питания изменяется по синусоидальному закону: 
При анализе работы однофазного трансформатора используют связь действующего значения ЭДС с конструктивными параметрами трансформатора:
где KФ – коэффициент формы, для низкочастотного трансформатора имеем синусоидальную форму напряжения KФ =1,11, для высокочастотного трансформатора форма напряжения – прямоугольная и KФ =1.
Sмаг.ак = Sмаг. ×Kмаг – активная площадь сердечника. Под активной площадью понимается не геометрическа площадь сечения, чистая площадь магнитного материала. Для борьбы с вихревыми токами сердечник изготавливается в виде пластин или лент с лаковым покрытием. Поэтому коэффициент Kмаг =0,9…0,98 , он учитывает процентное содержание магнитного материала в сечении сердечника.
При работе трансформатора на высокой частоте прямоугольная форма напряжения объясняется использованием магнитомягких материалов, таких как феррит, альсифер, пермаллой, обладающие узкой прямоугольной петлей гистерезиса.
При неправильном проектировании трансформатора (выборе рабочей точки Вх на участке близком к области насыщения) происходит перегрев сердечника магнитопровода, например при понижении частоты напряжения питания или повышении уровня напряжения питания.