Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 1

Ток холостого хода трансформатора. опыт холостого хода

Постинфарктный кардиосклероз

Постинфарктный кардиосклероз – это одно из проявлений ишемической болезни сердца. Исходя из названия понятно, что данный вид кардиосклероза возник на месте поврежденной ткани миокарда в результате инфаркта. На месте инфаркта образуется воспаление, которое вскоре замещается соединительнотканным рубцом.

Очаг инфаркта может быть различного размера. Мелкоочаговый кардиосклероз образуется при мелкоочаговом инфаркте. Диффузный кардиосклероз характерен при массивном поражении миокарда.

Для диагностики постинфарктного кардиосклероза необходим анамнез с перенесенным инфарктом, симптомы сердечной недостаточности и нарушения ритма.

Прогноз при таком варианте кардиосклероза неблагоприятный, так как зачастую отягощается повторными инфарктами.

4.8.ПОТЕРИ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

В работающем трансформаторе всегда имеются как магнитные, так и электрические
потери. Магнитные потери слагаются из потерь на вихревые токи и гистерезис.

Величина этих потерь зависит от напряжения u1 и магнитной индукции
В. Можно считать, что при U1 = const, рон= В2. Они не зависят от нагрузки,
т.е. являются постоянными. Электрические потери в обмотках, наоборот,
переменные, т.е.:

где ркн — соответствует потерям при коротком замыкании трансформатора.
Если известны потери короткого замыкания при номинальной нагрузке, то
электрические потери можно определить по формуле:

где — коэффициент загрузки трансформатора.
Общие потери в трансформаторе:

КПД представляет собой отношение активной мощности Р2, отбираемой от
трансформатора, к активной модности Р1, подводимой к трансформатору:

Мощность Р2 подсчитывается по формуле:

где — номинальная
мощность, кВт.

Мощность

тогда КПД трансформатора

или

Как видно из последней формулы, величина К.П.Д. зависит от загрузки
трансформатора. Кроме того, К.П.Д. тем больше, чем выше cos f2. Максимальный
КПД соответствует такой загрузке, при которой магнитные потери равны
электрическим потерям:

Отсюда значение коэффициента загрузки, соответствующее максимальному
К.П.Д., равно:

Обычно К.П.Д. имеет максимальное значение при b=
0,5 — 0,6. Тогда h= 0,98 — 0,99.

Про опыт холостого хода

Проведение опыта холостого хода позволяет узнать основные показатели функционирования прибора: теряемый процент мощности, коэффициент трансформации, значение электротока при работе вхолостую. Выполняется опыт с помощью измерительных приборов: ваттметра, амперметра и пары вольтметров, один из которых (превосходящий по внутреннему сопротивлению) подключается к клеммам вторичной обмотки. На первичную – подается номинальное напряжение.

В процессе эксперимента можно найти:

  • электроток холостого хода (замеряется амперметром) – обычно его значение невелико, не больше 0,1 от номинального показателя тока первой обмотки;
  • мощность, теряемую в магнитопроводе прибора;
  • показатель трансформации напряжения – примерно равен значению в первичной цепи, деленному на таковое для вторичной (оба значения – данные вольтметров);
  • по результатам замеров силы тока, мощности и напряжения первичной электроцепи можно высчитать коэффициент мощности: мощность делят на произведение двух других величин.

Методика проведения выглядит так: первичную катушку (или ВН) соединяют с источником питания через три традиционных измерительных прибора (ампер-, ватт,- и вольтметр). У вторичной (НН) закорачивают выводы. Потребляемый электроток будет очень высоким, особенно с учетом низкого показателя обмоточного сопротивления. Для номинального тока замеряют напряжение и мощность. На первичной катушке требуется низкое напряжение. Оно, как и ток для ХХ, имеет очень низкое значение, по сравнению с номинальным, – в районе 0,05

Тем не менее, эта техническая характеристика обладает большой практической важностью – по ней считают вторичное напряжение и узнают, допустимо ли подключать устройства параллельно

Важно! Потери мощности в сердечнике можно не учитывать из-за мизерного напряжения. Показания на ваттметре поэтому принимаются за потери в меди

Рабочее сопротивление обмотки R можно найти так:

R=P/I2,

где:

  • Р – данные вольтметра,
  • I – сила тока.

Общий показатель сопротивления – Z=U/I, реактивный – X = √ (Z² — R²).

Проведение эксперимента короткого замыкания

Ток — холостой ход — асинхронный двигатель

Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 — 40 % от номинального тока статора ( / 0 0 2 — 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 — 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обуслоь-лено наличием воздушного зазора между статором и ротором.

Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 — 40 % от номинального тока статора ( / 0 2 — 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 — 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обусловлено наличием воздушного зазора между статором и ротором.

Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 — 50 %, а у трансформатора 3 — 10 % от номинального тока.

Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 — 50 %, а трансформатора — 3 — 10 % от номинального тока.

Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: вес активной стали статора и магнитные потери в нем-для трехфазного асинхронного двигателя; вес стали статора и ротора и потери в них — для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором.

Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: массу активной стали статора и магнитные потери в нем — для трехфазного асинхронного двигателя; массу стали статора и ротора и потери в них — для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором.

Из-за большого магнитного сопротивления цепи с двумя воздушными зазорами ток холостого хода асинхронного двигателя значителен и является в основном реактивным током.

Сопротивления Rm и Хт намагничивающего контура значительно меньше соответствующих значений для схемы замещения трансформатора, так как ток холостого хода асинхронного двигателя гораздо больше, чем у трансформатора. Если при рассмотрении работы трансформатора часто можно пренебречь намагничивающим контуром, то при рассмотрении работы асинхронного двигателя этого сделать нельзя, так как ошибка может получиться значительной.

Зависимость тока холостого хода асинхронного двигателя от частоты при номинальном напряжении.| Зависимость тока статора асинхронного двигателя от частоты при работе с номинальными напряжением и моментом.

При повышении частоты и номинальном напряжении ток холостого хода и магнитный поток уменьшаются, а следовательно, снижается и вращающий момент. На рисунке 249 приведен график зависимости тока холостого хода асинхронного двигателя от частоты, который показывает, что уменьшение частоты влечет за собой резкое увеличение тока холостого хода.

Ток холостого хода двигателя и потребляемая им реактивная мощность значительно возрастают в случае работы от сети с напряжением выше номинального. Поэтому во время эксплуатации необходимо следить за напряжением цеховых сетей и не допускать отклонения его от номинального. Величина тока холостого хода асинхронного двигателя возрастает также вследствие низкого качества ремонтных работ: неправильное соединение секций обмоток, изменение при перемотке обмоточных данных по сравнению с паспортными и увеличение величины воздушного зазора.

Принцип работы трансформатора в режиме холостого хода

Когда на обмотку прибора подают напряжение синусоиды, в ней возникает слабый ток, как правило, не превышающий 0,05-0,1 от номинального значения (это и есть холостой ток). Его создает обмоточная магнитодвижущая сила, именно из-за ее действия в замкнутом магнитопроводном элементе возникают ведущий магнитный поток (обозначается Ф) и рассеивающийся поток Ф1, замкнутый вокруг обмоточного тела. Значение магнитодвижущей силы равно произведению холостого тока на число обмоточных витков.

Ведущий поток создает в приборе две электродвижущие силы: самоиндукционную у первой обмотки и взаимной индукции – у второй. Ф1 продуцирует у первой катушки ЭДС рассеяния. Она имеет очень небольшую величину, ведь создающий ее поток замыкается, по большей части, по воздушным массам, ведущий поток Ф – по магнитопроводу. Поскольку главный поток имеет гораздо большие масштабы, то и генерируемая им для первичной катушки электродвижущая сила тоже имеет намного большее значение.

Важно! Так как подаваемое напряжение имеет вид синусоиды, такие же характеристики имеют главный поток и создаваемые им обмоточные электродвижущие силы. Но по причине магнитного насыщения имеющийся в приборе поток непропорционален электротоку, создающему намагничивание, так что последний синусоидальным не будет

Практикуется замена его реальной кривой соответствующей ей синусоидой с таким же значением. Искажение тока связано с третьей гармонической составляющей (величина, определяемая вихревыми потоками и магнитопроводным насыщением).

РАСЧЕТ РЕЖИМА ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА

РхtК

§ 4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА МАГНИТОПРОВОДА

FCTFЯНоDВНРис. 4.1. Изоляционные рас стояния до ярма и между об мотками соседних фазlквамма22GCT = c?СFCTН•103 кГ,?С?СкГ/дм3?СкГ1дм3FCTсм2НсмG3ЯG΄΄ЯG’Я = 4?С FСТ МО•10-3 кГ. (4.2)G’Я = 2?С FСТ hЯ •10-3 кГ. (4.3)hЯсмbЯ1 = b1 + 2b2.G’Я = 2?С 10-3 [FСТ hЯ2 + F’СТ (hЯ1 — hЯ2 )] кГ, (4.4)Я1Я2смСТсм2

§ 4.4. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ХОЛОСТОГО ХОДА.

Рхвт/кГммТаблица 4.1

ИндукцияВ, тл Удельные потери ИндукцияВ, тл Удельные потери
р, вт/кГ q, ва/кГ q3, ва/см2 р, вт/кГ q, ва/кГ q3, ва/см2
1,5 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,6 1,611,62 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49 1,51 1,53 1,55 1,58 1,60 1,62 1,641,67 7,75 8,25 8,75 9,3 9,85 10,4 11,05 11,7 12,4 13,1 13,8 14,615,5 1,98 2,05 2,13 2,19 2,26 2,34 2,42 2,50 2,58 2,65 2,74 2,832,92 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,7 1,71 1,72 1,73 1,741,75 1,7 1,73 1,76 1,79 1,82 1,85 1,88 1,91 1,95 1,99 2,03 2,082,14 16,5 17,4 18,4 19,5 20,7 22,0 23,4 25,0 26,8 28,8 31,0 33,536,2 3,01 3,10 3,19 3,28 3,39 3,49 3,60 3,72 3,83 3,97 4,09 4,234,37

Примечания: 1. Значения удельных потерь для стали марок Э320 и ЭЗЗОА могут быть получены умножением данных таблицы на 1,15 и 0,85 соответственно.2. Удельные потери стали толщиной 0,5 мм на 25% выше.3. Значения удельной намагничивающей мощности для стали марки Э320 толщиной 0,36 и 0,5 мм на 20% выше данных таблицы; то же, для стали ЭЗЗОА примерно соответствуют данными таблицы.РхPХ = pСТ GСТ + рЯ GЯ , (4.5)рСТрЯвт/кГGCTGЯкГКДТаблица 4.2

Вид сечения ярма Коэффициент добавочных потерь КД при диаметре D стержня (мм)
до 200 200 — 300 300 — 500 свыше 500
Прямоугольное…..Ступенчатое…….. 1,0 — 1,011,0 1,02—1,051,0 — 1,02 1,05—1,11,03— 1,05 1,1 — 1,151.05—1,07

рСТрятлмммм

§ 4.5 РАСЧЕТ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

i0a=(Px/S)·100 %, Sкваi0a=(Px/10S) %,iopqвар/см2i0P=(qCTGCT+qЯGЯ+nCTqCT.3FCT+ nЯqЯFЯ )/10S %qCTqЯвар/кГGCTGЯкГnCTnЯqCT.3qЯ.3вар /см2Fст.зFЯсм2nСТ nЯqтлРис 4.2. Положение стыков пластин в трехфазном магнитопроводе.ортлтлРис. 4.3. Кривая намагничивающего тока: а — построение кривой по заданной точке насыщения (3); б — разложение несинусоидальной кривой на синусоидальные составляющие первой гармоники (iop1) и третьей гармоники (iор3)

§ 4.8. УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА Э. Д. С. ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ

IU1Fo= Iо?1Е1Е2р1Ep1Ep1 p).Активное падение напряжения Ualв первичной обмотке, имеющей активное сопротивление r1 будет Ual=I r1.

Рис. 4 5 Векторная диаграмма холостого хода трансформатораСогласно второму закону Кирхгофа геометрическая сумма э. д. с. равна сумме падении напряжении в сопротивлении цепи, т.е.Ъ11 + Й p1 = Ъ a1Так как приложенное первичное напряжение Ъ1 должно уравновешиваться имеющимися в цепи э. д. с и падениями напряжения, то уравнение равновесия (баланса) э. д. с. обычно записывается в следующем виде: Ъ 1 = — Й 1 — Й p1 + Ъ a1Э. д. с. Рассеяния — Й р1 можно рассматривать, как реактивное падение напряжения Ъp1, взятое с обратным знаком.Уравнение равновесия наглядно может быть представлено в виде векторной диаграммы холостого хода трансформатора, изображенной на рис. 4.5.На этой диаграмме по вертикальной оси откладываются векторы э. д. с, а по горизонтальной — вектор амплитуды главного магнитного потока Ф. Так как э. д. с. Е1и Е2отстают от потока Ф на четверть периода, то их векторы с положительным значением направлены вниз.На этой же диаграмме изображены векторы тока холостого хода İо и его активной İоаи реактивной İорсоставляющих. Вектор активного падения напряжения Ůа1 совпадает по направлению с вектором İо, а вектор Ůр1реактивного падения опережает вектор İо на четверть периода (90°).Вектор Ů1определится как замыкающий сумму векторов — Ė1, Ůр1 и Ůа1.

Контрольные вопросы


Что такое линейный и фазный коэффициенты трансформации и в каких случаях они имеют разные значения?

От чего зависит величина потерь холостого хода?

Почему потери холостого хода определяются раздельно для стержней и ярм

магнитопровода?

Почему намагничивающий ток у силовых трансформаторов имеет несинусоидальную форму?

Напишите уравнение равновесия э. д. с. при холостом ходе трансформатора.

        5           …  

ГЛАВА IV РАСЧЕТ РЕЖИМА ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА

Расчет КПД трансформатора

Энергетические потери в приборе, происходящие в медных и стальных комплектующих, обусловливают расхождение параметров выходной и потребительской мощности. То, насколько эффективен аппарат, можно узнать, вычислив его КПД: он равен частному выходного и потребляемого значений. Последнее равно сумме первого, потерь для стального сердечника (они узнаются при эксперименте холостого хода) и для медных элементов (вычисляются по замерам короткозамкнутого устройства).

Проведение опытов КЗ и ХХ – надежный способ вычислить эффективность трансформатора. Оно также позволяет определить объемы энергетических потерь и узнать, на какой компонент приходится большая их часть.

Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника трансформатора

Отношение потерь в меди обмоток трансформатора к потерям в стали сердечника в маломощных силовых трансформаторах, работающих приблизительно при номинальных нагрузках, по условиям максимума КПД желательно иметь в пределах:

Отношение веса стали сердечника к весу меди обмотки составляет:

где Bс и j берутся из позиции 2.

Удельные потери в стали сердечника kс при B = 1 Тл и f = 50 Гц, по данным ГОСТ 802-581, в зависимости от марки стали и толщины листа δс, составляют:

– марка стали Э41:

при δс = 0,5 мм – kс = 1,6 Вт/кг при δс = 0,35 мм – kс = 1,35 Вт/кг

– марка стали Э11:

при δс = 0,5 мм – kс = 3,3 Вт/кг

– марки стали Э310 и Э320:

при δс = 0,5 мм – kс = 1,25 Вт/кг; kс = 1,15 Вт/кг при δс = 0,35 мм – kс = 1,00 Вт/кг; kс = 0,9 Вт/кг

Поперечное сечение стержня сердечника трансформатора определяется по следующей формуле:

где P1 = U1 × I1 – потребляемая мощность однофазным трансформатором, ВА;       P1 = √3 × U1 × I1 – потребляемая мощность, трехфазным трансформатором, ВА;       α = Gс / Gм – отношение веса стали к весу меди обмотки, определяемое по предыдущей формуле;       U1 и f – берутся из задания;       I1 – из позиции 1, Bс и j – из позиции 2.

Постоянный коэффициент C в среднем может быть приближенно принят:

для однофазных стержневых трансформаторов ……… для однофазных броневых трансформаторов …………
для трехфазных стержневых трансформаторов ………

С = 0,6С = 0,7С = 0,4

Поперечное сечение ярма трансформатора стержневого типа можно принять:

Sя = (1,0 ÷ 1,2) × Sс .

Поперечное сечение ярма трансформатора броневого типа:

Размер сторон квадратного поперечного сечения стержня (рисунки 2, 3 и 4):

Рисунок 2. Трансформаторы стержневого типа:а – с двумя катушками; б – с одной катушкойРисунок 3. Трансформатор броневого типа
Рисунок 4. Трехфазные трансформаторы с различной штамповкой пластин:а – с Ш-образными пластинами; б – с прямоугольными пластинами

Возможно отступление от квадратной формы поперечного сечения стержня, при этом bс = (1,2 ÷ 2,0) × aс.

Высота ярма (рисунки 2, 3 и 4):

где kз – коэффициент заполнения сечения сердечника сталью, выбираемый из таблицы 1 в зависимости от принятой толщины листа δс. По размерам aс, bс и hя можно выбрать ближайшую стандартную П-образную или Ш-образную пластины сердечника трансформатора из таблицы 2.

Таблица 1

Толщина листа, ммКоэффициент заполнения поперечного сечения стержня стальюИзоляция между листами
0,5 0,35
0,2 0,1
0,92 0,86
0,76 0,65
лак –
– –

Таблица 2

Тип сердечникаРазмеры сердечника, мм 
aсbсhяHb
Ш-10 × 10 Ш-10 × 15
Ш-10 × 20 Ш-12 × 12
Ш-12 × 18 Ш-12 × 24
Ш-14 × 14 Ш-14 × 21
Ш-14 × 28 Ш-16 × 16
Ш-16 × 24 Ш-16 × 32
Ш-18 × 18 Ш-18 × 27
Ш-18 × 36 Ш-20 × 20
Ш-20 × 30 Ш-20 × 40
Ш-24 × 24 Ш-24 × 36
Ш-24 × 48 Ш-30 × 30
Ш-30 × 45 Ш-30 × 60
Ш-40 × 40 Ш-40 × 60
Ш-40 × 80
10 10
10 12
12 12
14 14
14 16
16 16
18 18
18 20
20 20
24 24
24 30
30 30
40 40
40
10 15
20 12
18 24
14 21
28 16
24 32
18 27
36 20
30 40
24 36
48 30
45 60
40 60
80
5 5
5 6
6 6
7 7
7 8
8 8
9 9
9 10
10 10
12 12
12 15
15 15
20 20
20
15 15
15 18
18 18
21 21
21 24
24 24
27 27
27 30
30 30
36 36
36 45
45 45
60 60
60
5 5
5 6
6 6
7 7
7 8
8 8
9 9
9 10
10 10
12 12
12 15
15 15
20 20
20

bс – толщина пакета

В этом случае возможно отступление от квадратной формы поперечного сечения стержня для получения заданного значения сечения Sс; при этом обычно bс ≥ aс.

Что такое режим холостого хода сварочного трансформатора

Трансформаторы являются устройствами, предназначенными для повышения и понижения переменного напряжения. При этом частота тока не меняется, также, как и практически не изменяются его мощностные характеристики.

Каким бы ни был трансформатор (по разным критериям их можно разделить на несколько групп), он имеет ряд сходных характеристик, на которые следует обращать особое внимание, не только во время эксплуатации, но и во время проверки работоспособности устройства

Сварочный трансформатор — устройство, принцип работы и виды

Из всевозможных видов промышленного оборудования самым распространенным является сварочный трансформатор. Такой аппарат состоит из нескольких ключевых узлов и способен создавать ток, дуга которого плавит сталь, и соединяет стороны изделия в единый шов.

Оборудование делится на несколько видов по сложности исполнения конструкции, а также способности выдавать необходимую величину напряжения.

В чем заключается принцип действия сварочного трансформатора и его устройство? Какие физические процессы происходят внутри аппарата? Чем одни изделия могут отличаться от других? Материал статьи и видео сполна осветят эти вопросы.

Выбор индукции в стержне сердечника и плотности тока в проводах обмоток трансформатора

Допустимая величина индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора определяется выбранным значением намагничивающего тока, мощностью, частотой, типом трансформатора, числом стыков в сердечнике и материалом последнего. Для трансформаторов стержневого и броневого типов мощностью несколько десятков или сотен вольампер с сердечником из листовой электротехнической стали марок Э41 и Э11 (ГОСТ 802-581) индукцию в стержне сердечника можно принять в следующих пределах:

Bс = 1,2 – 1,3 Тл.

В случае сердечника трансформатора из холоднокатаной стали марок Э310, Э320 и Э330 эту индукцию можно принять:

Bс = 1,5 – 1,6 Тл.

В трансформаторах повешенной частоты (200 – 400 Гц) величина индукции в стержне определяется величиной потерь и его нагревом. Обычно в этом случае индукция в стержне составляет не более 0,5 – 0,7 Тл.

Допускаемая величина плотности тока в проводах обмоток трансформатора в значительной мере определяет вес и стоимость последнего. Чем выше плотность тока в обмотках, тем меньше их вес меди и соответственно стоимость трансформатора. С другой стороны, с увеличением плотности тока возрастают потери в меди обмоток и нагрев трансформатора.

В трансформаторах мощностью примерно до 100 ВА допускаемая плотность тока в проводах обмоток может составлять:

j = 4,5 – 3,5 А/мм2

В трансформаторах мощностью свыше 100 ВА и до нескольких сотен вольтампер эта плотность обычно составляет:

j = 3,5 – 2,5 А/мм2

Режим холостого хода трансформатора

Холостым ходом (ХХ) называют такое подключение устройства, когда на первичную обмотку подается номинальное переменное напряжение, а цепи всех вторичных – разомкнуты (нагрузки не подключены).

В преобразователе напряжения, деление обмоток (катушек) на первичную и вторичные условно. Любая из них становится первичной, когда на нее поступает исходное переменное напряжение. Прочие, в них наводится ЭДС — становятся, соответственно, вторичными.

Опыт холостого хода проводится по схеме показанной на рисунке

Следовательно, любой трансформатор, соответственно способу подключения, может быть как понижающим, так и повышающим (кроме разделительного – с коэффициентом трансформации, равным единице).

Поскольку цепь вторичной катушки разъединена, тока в ней нет (I2 = 0). В первичной протекает I1, формирующий в магнитопроводе поток вектора магнитной индукции Ф1. Последний меняется по синусоидальному закону, но из-за перемагничивания стали отстает по фазе от I1 на угол B (угол потерь).

Применяют следующую терминологию:

  • I1: ток ХХ трансформатора;
  • Ф1: рабочий магнитный поток.

Под действием Ф1 во всех катушках возникает ЭДС:

  • в первичной – самоиндукции (Е1);
  • во вторичных – взаимоиндукции (Е2).

Зависимость ЭДС от различных параметров определяется формулами:

Е1 = 4,44 * f * W1 * Ф1max *10 -8 ,

Е2 = 4,44 * f * W2 * Ф1max * 10 -8 , где

W1 и W2 — число витков в обмотках;

Ф1max — величина магнитного потока в точке максимума.

Следовательно, числовое значение ЭДС находится в прямой зависимости от числа витков катушки. Из соотношения ЭДС в первичной и вторичной обмотках, определяют главный параметр аппарата— коэффициент трансформации (К): К = Е1 / Е2 = W1 / W2.

Вторичная катушка по сравнению с первичной содержит витков:

  • в повышающем трансформаторе – больше (К меньше единицы);
  • в понижающем – меньше (К больше единицы).

Помимо рабочего (основного), в установке образуется магнитный поток рассеяния Фр1. Это силовые линии, ответвляющиеся от рабочего магнитного потока Ф1 в сердечнике и замыкающиеся по воздуху вокруг витков катушек. Как и Ф1, Фр1 является переменным, а значит, он, согласно закону электромагнитной индукции, наводит в первичной обмотке ЭДС самоиндукции Ер1.

Е1 и Ер1 всегда направлены против приложенного к первичной обмотке напряжения U1. По характеру действия на ток, они подобны резистору, потому и обозначаются термином «индуктивное сопротивление» (Х).

Емкостное и индуктивное сопротивление

Следовательно, создавая I1, напряжение U1 преодолевает активное сопротивление R1 первичной катушки и обе ЭДС самоиндукции. Математически это выглядит так: U1 = I1 * R1 + (-Е1) + (-Ер1).

Запись выполнена в векторной форме, поэтому перед обозначениями ЭДС самоиндукции проставлены значки «-»: они говорят о противоположном направлении этих векторов относительно напряжения U1. Ток холостого хода I1 не является строго синусоидальным.

Он искажается, поскольку имеет в своем составе так называемую третью гармоническую составляющую (ТГС), обусловленную вихревыми токами, гистерезисом и магнитным насыщением магнитопровода. Но с определенной долей приближения, годной для практических расчетов, его можно заменить эквивалентным синусоидальным током с равноценным действующим значением.

Холостой ход трехфазного трансформатора

Характер работы 3-фазного устройства в режиме ХХ зависит от магнитной системы и схемы подключения обмоток:

  1. первичная катушка — «треугольником», вторичная — «звездой» (D/Y): имеет место свободное замыкание ТГС тока I1 по обмоткам устройства. Поэтому магнитный поток и ЭДС являются синусоидальными и нежелательные процессы, описанные выше, не происходят;
  2. схема Y/D: ТГС магнитного потока появляется, но ток от наведенной им дополнительной ЭДС свободно течет по замкнутым в «треугольник» вторичным катушкам. Этот ток создает свой поток вектора магнитной индукции, который гасит вызывающую его третью ГС основного МП. В результате магнитный поток и ЭДС, имеют почти синусоидальную форму;
  3. соединение первичной и вторичной катушек «звездой» (Y/Y).

В последней схеме ТГС тока I1 отсутствует, поскольку для нее нет пути: третьи гармонии каждой из фаз в любой момент времени направлены к нулевой точке или от нее. Из-за этого искажается магнитный поток.

Дальнейшее определяется магнитной системой:

  1. 3-фазный трансформатор в виде группы 1-фазных: ТГС магнитного потока замыкается в каждой фазе по собственному сердечнику и из-за малого магнитного сопротивления последнего, достигает амплитуды в 15% – 20% рабочего магнитного потока. Она создает дополнительную ЭДС, амплитуда которой может достигать уже 45% – 60% от основной ЭДС. Такой рост напряжения может привести к пробою изоляции с последующей поломкой электроустановок;
  2. трансформаторы с бронестержневой магнитной системой: имеют место те же явления (третьи гармонические магнитного потока замыкаются по боковым ярмам магнитопровода);
  3. трехстержневая магнитная система: ТГС пути по магнитопроводу не имеет и замыкается по среде с малой магнитной проницаемостью — воздух, масло, стенки бака. Поэтому она имеет малую величину и значительной дополнительной ЭДС не наводит.

Схема опыта холостого хода трехфазного двухобмоточного трансформатора

Присутствие в схеме 3-фазного трансформатора соединения «треугольник» в значительной степени нейтрализует негативное влияние ТГС магнитного потока и улучшает кривую ЭДС.

В мощных установках для больших напряжений, где требуется соединение обмоток на обеих сторонах «звездой», устанавливают дополнительную нерабочую обмотку (не несет электрической нагрузки), соединенную по схеме «треугольник».

Как проверить трансформатор мультимтером правильно

Не вникая в подробности, которые здесь ни к чему, заметим, что ЭДС, как и напряжение, определяется числом витков обмотки при прочих равных параметрах

Чем больше витков, тем выше значение ЭДС (или напряжения) обмотки. В большинстве случаев мы имеем дело с понижающими трансформаторами. На их первичную обмотку подают высокое напряжение 220 В (230 В по-новому ГОСТу), а со вторичной обмотки снимается низкое напряжение: 9 В, 12 В, 24 В и т.д. Соответственно и число витков также будет разным. В первом случае оно выше, а во втором ниже.

Также, не приводя обоснований, заметим, что мощности обоих обмоток всегда равны:

А так как мощность – это произведение тока i на напряжение u

S = u∙i,

Откуда получаем простое уравнение:

Последнее выражение имеет для нас большой практический интерес, который заключается в следующем. Для сохранения баланса мощностей первичной и вторичной обмоток при увеличении напряжения нужно снижать ток. Поэтому в обмотке с большим напряжением протекает меньший ток и наоборот. Проще говоря, поскольку в первичной обмотке напряжение выше, чем во вторичной, то ток в ней меньше, чем во вторичной. При этом сохраняется пропорция. Например, если напряжение выше в 10 раз, то ток ниже в те же 10 раз.

Отношение числа витков или отношение ЭДС первичной обмотки ко вторичной называют коэффициентом трансформации:

Из приведенного выше, мы можем сделать важнейший вывод, который поможет нам понять, как проверить трансформатор мультиметром.

Вывод заключается в следующем. Поскольку первичная обмотка трансформатора рассчитана на более высокое напряжение (220 В, 230 В) относительно вторичной (12 В, 24 В и т.д.), то она мотается большим числом витков. Но при этом в ней протекает меньший ток, поэтому применяется более тонкий провод большей длины. Отсюда следует, что первичная обмотка понижающего трансформатора обладает большим сопротивлением, чем вторичная.

Поэтому с помощью мультиметра уже можно определить, какие выводы являются выводами первичной обмотки, а какие вторичной, путем измерения и сравнения их сопротивлений.

Как определить обмотки трансформатора

Измерив сопротивление обмоток, мы узнали, как из них рассчитана на более высокое напряжение. Но мы еще не знаем, можно ли на нее подавать 220 В. Ведь более высокое напряжение еще на означает 220 В. Иногда попадаются трансформаторы, рассчитаны на работу от мети переменного тока 110 В и 127 В или меньшее значение. Поэтому если такой трансформатор включить в сеть 220 В, он попросту сгорит.

В таком случае опытные электрики поступают так. Берут лампу накаливания и последовательно соединяют с предполагаемой первичной обмоткой. Далее один вывод обмотки и вывод лампочки подключают в сеть 220 В. Если трансформатор рассчитан на 220 В, то лампа не засветится, так как приложенное напряжение 220 В полностью уравновешивается ЭДС самоиндукции обмотки. ЭДС и приложенное напряжение направлены встречно. Поэтому через лампу накаливания будет протекать небольшой ток – ток холостого хода трансформатора. Величина этого тока недостаточна для разогрева нити лампы накаливания. По этой причине лампа не светится.

Если лампа засветится даже в полнакала, то на такой трансформатор нельзя подавать 220 В; он не рассчитан на такое напряжение.

Очень часто можно встретить трансформатор, имеющий много выводов. Это значит, что он имеет несколько вторичных обмоток. Узнать напряжение каждой из них можно узнать следующим образом.

Раньше мы рассмотрели, как проверить трансформатор мультиметром и определить по отношению сопротивления первичную обмотку. Также с помощью лампы накаливания можно убедится в том, что она рассчитана на 220 В (230 В).

Теперь дело осталось за малым. Подаем на первичную обмотку 220 В и выполняем измерение переменного напряжения на выводах оставшихся обмоток с помощью мультиметра.

Соединение обмоток трансформатора

Вторичные обмотки трансформатора соединяют последовательно и реже параллельно. При последовательном соединении обмотки могут включаться согласно и встречно.

Согласное соединение обмоток трансформатора применяют с целью получения большей величины напряжения, чем дает одна из обмоток. При согласном соединении начало одной обмотки, обозначаемое на чертежах электрических схем точкой или крестиком, соединяется с концом предыдущей. Здесь следует помнить, что максимальный ток всех соединенных обмоток не должен превышать значения той, которая рассчитана на наименьший ток.

Режим — короткое замыкание — трансформатор

Режим короткого замыкания трансформатора при нормальном напряжении иг является аварийным, так как при коротком замыкании вторичной обмотки возникают чрезмерные токи в обеих обмотках. Однако при пониженном первичном напряжении короткое замыкание трансформатора не опасно и на практике используется для определения мощности потерь, о чем будет сказано ниже.

Режим короткого замыкания трансформатора при нормальном напряжении tfl является аварийным, так как при коротком замыкании вторичной обмотки возникают чрезмерные токц в обеих обмотках.

Режим короткого замыкания трансформатора тока является нормальным режимом его работы. Амперметры, последовательные ( токовые) обмотки ваттметров, счетчиков, фазометров и др., включаемые последовательно во вторичную обмотку, имеют небольшие сопротивления и к тому же число их ограничивается допустимым сопротивлением нагрузки вторичной цепи.

Почему в режиме короткого замыкания трансформатора обе его обмотки нагреты, а магнитопровод остается холодным.

Потоки рассеяния и концентрическое расположение обмоток.

Все это справедливо как для нормальной работы, так и для режима короткого замыкания трансформатора.

Угол фк определяет сдвиг фаз между током 1г и напряжением U1K в режиме короткого замыкания трансформатора.

Схема цепи для измерения потерь в меди.

Составьте электрическую цепь по схеме рис. 4.21 и измерьте потери в меди в режиме короткого замыкания трансформатора, установив регулятором напряжения или потенциометром ( три реостата, включенные в каждую фазу первичных обмоток) номинальные токи в первичных обмотках трансформатора.

Угол фк определяет сдвиг фаз между током / х и напряжением 171И в режиме короткого замыкания трансформатора.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен научиться измерять потери в стали в режиме холостого хода трансформатора, потери в меди в режиме короткого замыкания трансформатора; определять коэффициент трансформации и КПД трансформатора при различной нагрузке, аварийный ток короткого замыкания.

Исходные данные системы РЭСТ-2 включают в себя численное описание осевого и радиального строения обмоток, размеры магнитопровода, а также параметры рабочего режима и режима короткого замыкания трансформатора. В зависимости от класса напряжения трансформатора и вида регулирования напряжения исходные данные могут содержать от 100 до 300 параметров.

Суммарное сопротивление амперметра и цепей тока измерительных приборов мало ( обычно меньше 2 Ом), поэтому ТТ работает в условиях, близких к режиму короткого замыкания трансформатора.

Суммарное сопротивление амперметра и цепей тока измерительных приборов мало ( обычно меньше 2 Ом), поэтому ТТ рабогает в условиях, близких к режиму короткого замыкания трансформатора.

Оыл номинальным ( / IK / IH) — Потерями в стали можно пренебречь, так как они обусловлены магнитным потоком, который в режиме короткого замыкания трансформатора очень мал. Действительно, потери в меди определяются при номинальных токах в обмотках трансформатора. При коротком замыкании вторичной обмотки номинальный ток в ней будет создан при напряжении i72K, значительно меньшем номинального напряжения, а значит, и магнитный поток будет значительно меньше номинального магнитного потока, и им можно пренебречь.

Теперь я расскажу о том, как подключаются асинхронные движки.

Статорная обмотка практически любого такого устройства имеет шесть выводов (из них три – начала и три – концы). В зависимости от того, какова питающая сеть мотора, эти выводы соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник». С этой целью корпус каждого мотора имеет коробку, в которой выведены начальные и конечные провода обмоток (они обозначаются, соответственно, С1, С2, С3 и С4, С5, С6).

Сперва разберем тип соединения в звезду.

Подключение асинхронных электродвигателей

Так называют метод соединения обмоток, при котором все три обмотки имеют одну общую точку (нейтраль). Линейное напряжение такого соединения выше фазного в 1,73 раза. Положительным качеством этого вида соединений считают малые токи пуска, хотя мощностные потери при этом довольно значительны.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации