Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Загрузка...

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Режимы работы трансформаторов (хх, кз, нагрузки)




 

Различают следующие режимы работы трансформатора:

- холостого хода;

- нагрузки;

- короткого замыкания.

 

Режим холостого хода.

 

Режим холостого хода соответствует разомкнутой вторичной обмотке, т.е нагрузка к трансформатору не подключена.

При подаче на первичную обмотку напряжения переменного тока U1 с частотой f по ней потечет ток I1 = I × sin wt. Ток создает магнитодвижущую силу F1 = I1 × w1, обуславливает переменный во времени магнитный поток Ф = Фм × sin wt, замыкающийся по магнитопроводу и поток рассеяния Фs1, замыкающийся по воздуху. Из-за большого магнитного сопротивления воздуха Ф >> Фs1.

 
 

 


Рис.3

 

Магнитный поток индуктирует в обмотках w1 и w2 ЭДС (в соответствии с законом электромагнитной индукции). Мгновенные значения, которых равны:

, (6.2)

где Фм – амплитудное значение магнитного потока.

Действующее значение ЭДС:

(6.3)

 

Напряжение на выходе вторичной обмотки U2 = E2. Отношение

. (6.4)

называется коэффициентом трансформации. При К > 1 – трансформатор понижающий, при К < 1 – повышающий.

ЭДС Е1 противодействует изменению тока I1. Чем больше ЭДС Е1, тем меньше ток, и наоборот. Из-за наличия ЭДС в первичной обмотке ток I1 небольшой. Ток I1 в режиме холостого хода называется током холостого хода и обозначается I0.

Физические процессы, протекающие в трансформаторе.

Магнитный поток Ф, изменяющий свое направление с частотой f, вызывает циклическое перемагничивание сердечника, что приводит к его нагреву (потери на гистерезис, т.е. перемагничивание). Кроме того, поток Ф наводит ЭДС в самом сердечнике, что приводит к возникновению вихревых токов. Это так же приводит к нагреву сердечника (потери на вихревые токи). Потери в сердечнике Δ Рс на гистерезис и на вихревые токи ещё называются потерями в стали Рст.

Протекание тока по первичной обмотке приводит к ее нагреву (потери в меди). Но из-за малого тока I1 в режиме холостого хода эти потери неизначальны.

ТО, опыт холостого хода проводится с целью определения магнитных потерь трансформатора (потерями в стали Рс.) Δ Рсхх.

Основной характеристикой режима холостого хода является характеристика холостого хода – зависимость тока I1 от напряжения U1.

 

Рис. 4

При увеличении напряжения U1 увеличиваются I1, Ф, Е1. Вначале ток I1 изменяется линейно. При больших напряжениях U1 поток Ф увеличивается не изначально (т.к. почти все домены установились по направлению магнитного поля – сталь насыщена). Значит и Е1 увеличивается не изначально. Следовательно, противодействие Е1 росту тока I1 уменьшается, и ток I1 начинает быстро увеличиваться.



Вывод: нельзя включать трансформатор на напряжение превышающее номинальное (более 10 –15%).

 

 

Режим нагрузки.

В этом режиме к выводам вторичной обмотки подключена нагрузка Zн.

 
 

 

 


Рис.5

Физические процессы, протекающие в трансформаторе.

Работа трансформатора в этом режиме аналогична работе в режиме холостого хода (до момента подключения нагрузки).

После подключения (увеличения) ЭДС Е2 по вторичной обмотке через нагрузку потечет ток I2. Этот ток создает свою магнитодвижущую силу F2 и свой магнитный поток Ф2, направленный навстречу магнитному потоку первичной обмотки. В результате, результирующий поток, равный разности этих двух потоков, уменьшится. Следовательно, уменьшится Е1 и Е2. Уменьшение Е1 приведет к увеличению тока I1, а значит увеличится и магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой. В результате в магнитопроводе установится единый магнитный поток Ф = Ф1 – Ф2 равный магнитному потоку при холостом ходе. Е1 и Е2 вернутся к прежним значениям. Иногда этот процесс называют саморегулированием трансформатора.

Логическая цепочка:

Zн ↑→ I2↑ → Ф2↓ → E1↓ → U1↑ → I1→ Ф2↑, т.е Ф=const

u1= - е1; u2= е2; Ф = Ф1 – Ф2

ТО, изменение нагрузки трансформатора (I2) приводит к соответствующему изменению тока (I1), следовательно, выполнятся закон сохранения энергии и обеспечивается баланс мощностей (при изменении нагрузки Ф можно считать постоянным).

Ток I1 превышает ток холостого хода в десятки раз. Выходное напряжение U2 меньше величины ЭДС Е2 на величину падения напряжения во вторичной обмотке.

Также как и в режиме холостого хода ток I1, а в режиме нагрузки еще и ток I2, создают свои потоки рассеивания, замыкающиеся по воздуху. Но из-за их малости их можно не учитывать.

Этот режим характеризуется примерно такими же потерями в стали, как и в режиме холостого хода (результирующий поток остается таким же), но значительно большими потерями в меди. Последнее обусловлено наличием тока I2 и увеличением тока I1. Потери пропорциональны квадрату тока Рм » I2.

Основной характеристикой нагрузочного режима является внешняя характеристика – это зависимость выходного напряжения U2 от тока нагрузки I2. при U1=const

 

Рис.6

Незначительное снижение напряжения U2 при увеличении тока I2 связано в основном с увеличением падения напряжения в обмотках трансформатора.

Режим короткого замыкания.

В этомрежиме сопротивление нагрузки равно нулю (Zн = 0), выходное напряжение U2 = 0.

В зависимости от условия возникновения различают эксплуатационное короткое замыкание и испытательное короткое замыкание трансформатора (опыт короткого замыкания).

Эксплуатационное короткое замыкание является аварийным, т.к. оно происходит при U1 = Uном, при этом ток в первичной и вторичной обмотках очень большой. Это приводит к выходу трансформатора из строя.

Опыт короткого замыкания проводит при U1 << Uном, чтобы токи I1 и I2 были номинальными. Так как U1 < Uном, то ток намагничивания будет мал и соответственно будет мал и магнитный поток в сердечнике. Можно считать, что потери в стали минимальны и ими пренебрегают. Отсюда следует, что общие потери в трансформаторе равны потерям на нагрев проводников обмоток. Эти потери называют потерями в меди Рм.

ТО, опыт короткого замыкания проводится с целью определения мощности потерь в первичной и вторичной обмотках трансформатора, т.е на нагрев проводников(потерями в меди Рм..) Δ Рмкз.

Основной характеристикой режима короткого замыкания является характеристика короткого замыкания – зависимость I и Р от U1.

Зависимость I1 от U1 является линейной, т.к. сталь сердечника магнитопровода трансформатора при коротком замыкании не насыщается вследствие малости магнитного потока Ф. Зависимость мощности Р от напряжения представляет собой параболу, т.к. Р = r × I2 ≈ U2.

 
 

 

 





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1028; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:

  1. III вопрос. Полевые работы при теодолитной съемке.
  2. III. Принцип действия и режимы работы синхронной машины
  3. IV. Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформаторов.
  4. Аварийно-спасательные и другие не отложные работы в зонах чрезвычайных ситуаций
  5. Автоматизация работы электростанций
  6. Автоматическая разгрузка трансформаторов
  7. Алгоритмы поиска работы
  8. Анализ параллельной работы вентиляторов установленных на разных стволах (связанных между собою горными выработками)
  9. Анализ параллельной работы двух одинаковых вентиляторов методом суммарных характеристик
  10. Анализ параллельной работы двух разных вентиляторов методом активизированных характеристик сети.
  11. Анализ параллельной работы двух разных вентиляторов методом суммарных характеристик.
  12. Анализ последовательной работы двух одинаковых вентиляторов методом суммарных характеристик.




studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.80.30.49
Генерация страницы за: 0.023 сек.