Однофазные трансформаторы. Холостой ход однофазного трансформатора

Ток холостого хода

 

При синусоидальном напряжении и потока, как холостого хода имеет несинусоидальную форму, за счет насыщения железа в области амплитуды потока.

 

 

Iм поток намагничивания

 

Отличие: поток от индукции запаздывает, Ф- поток

Рассмотрим какие потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе.

Ф₀ ® E₁, E₂ Ф_S1 ® E_2S

ЭДС рассеяния

e_{1S =} -I_S(dl₀/dt) = -I_S = -I_m wl_S coswt

ЭДС рассеяния в комплексной форме (wl_S = x)

реактивное

 

 

В первой обмотке три ЭДС – , ,

Фаза ЭДС

E₁ = -W₁(dФ/dt) = -W = wW₁Ф_m sin(wt - p/2), (wW₁Ф_m = E_1m)

Действующие значения ЭДС обмотки

E_1max = wW₁Ф_m = 2pf₁W₁Ф_m

E₁ =

E₁ = 4, 44 f₁W₁Ф_m

E₂ = 4, 44 f₁W₂Ф_m

 

E₁/E₂ = k U₁/U₂ = k w –число витков

При x x

U₂ = E₂

U₁ » E₁

 

Потери при холостом ходе трансформатора

 

Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе идет на покрытие в обмотках и стали: P₀ = p _эл1 + P_магн

p_эл1 = 1 ¸ 2% от P₀

Поэтому, мощность при холостом ходе трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).

p_r = s_r(f/100)B^{2гистерезис зависит от степени} легирования стали

Pосн мг

p_b = s_вх(f/100)²B^{2 вихревые токи} зависит от толщины листа

 

p_доб = 15 ¸ 20% Pосн мг Итак P₀ = (1, 15 ¸ 1, 2) P_мго

_{основные потери} на создание потоков рассеивания

 

Схема замещения трансформатора при холостом ходе

_{математическая модель}

 

Исследование работы трансформатора упрощается, если действительный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно, заменить схемой элементы которой, связаны между собой только электрически. Такая схема называется схемой замещения трансформатора. Схема замещения должна удовлетворять основным уравнениям ЭДС и МДС трансформатора.

 

Цепь ab - цепь намагничивания

z_m, r_m, x_m параметры цепи намагничивания.

 

Zm=Xm+Rn-активное R

 

 

1.2.4.Определение параметров экспериментально z_m, x_m, r_m

P₀, МОЩНОСТЬ ХХ U, I₀

z₀ = ; r₀ = ; x₀ =

т. к. r₁ < < r_m x₁ < < x_m, то R1 активное полное

z_m » z_{0 =} ; r_m » r₀ = ; x_m » x₀ =

 

Из опыта холостого хода определяем:

1. параметры цепи намагничивания;

2. потери в стали;

3. определяем коэффициент трансформации.

 

 

Работа однофазного трансформатора под нагрузкой

 

Приведение параметров вторичной обмотки трансформатора к первичной. Так как в общем случае W₁ ¹ W₂, E₁ ¹ E₂, и т.д. соответственно разным W и E соответствуют разные и параметры. Это затрудняет производить количественный анализ процессов происходящих в трансформаторе и построение векторных диаграмм. Обычно приводят параметры вторичной обмотки к числу витков W₁, поэтому E^’₂ = E₁

1) E₂ ® E^¢ ₂; ; w-кол-во витков

E^¢ ₂ = E₂× k

2) I₂ ® I^¢ ₂; E^¢ ₂I^¢ ₂ = E₂I₂; I^¢ ₂= = ; E-ЭДС

I^¢ ₂ = I₂/k

3) r₂ ® r^¢ ₂; ; Исходя из того P=P’ P= const

4) x₂ º L₂ º W₂²; потери в обмотках= const =пропорциональности

5) x^’₂ = x₂× k²; z^’₂ = z₂× k²

тр-р 110/10 коэфициент трансформации-15

Далее в схемах замещения и векторных диаграмм будем использовать приведенные параметры.

 

 

Физические процессы в трансформаторе при нагрузке

При разомкнутом ключе k – xx.

При замыкании k действием E₂ ® I₂

Вторичный ток I₂ по закону Ленца создает поток вторичный потоку Ф₀. Суммарный поток ¯ ум E₁ и из сети будет протекать такой дополнительный ток, который скомпенсирует поток вторичной обмотки и поток будет равен потоку при x.x.

Вторичная обмотка создает н.с. F₂ = I₂W₂

Намагничивающая сила трансформатора при нагрузке

т.е. сохранения неизменности потока необходимо чтобы при нагрузке сумма ампер-витков первичной и вторичной обмоток трансформатора по величине и по фазе была равна ампер- виткам трансформатора при холостом ходе.

Основной поток Ф₀ создается малой маг. силой I₀W₁, но при малом магнитном сопротивлении, достигает большой величины поток рассеяния Ф_S создается большой нам. силой – I₁W₁, но т.к. он проходит в основном по маслу, то величина его мала.

Далее построим векторную диаграмму трансформатора при нагрузке.

 

 

Векторная диаграмма трансформатора при нагрузке

Запишем основные уравнения ЭДС и токов.

 

1)

2)

Ф₀ ®

3)

На основе этих уравнений строится векторная диаграмма.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: