Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 31
Текст из файла (страница 31)
8.! 1) . Для пояспсция явления фсррарезопанса напряжений будем пренебрегать всеми видами потерь энергии в цепи, а также высшими гармониками папряжеций и тока. Это позволит применить ком>шскспый метод расчета. Напра;хснпе питания мсжду выводами пепи 1 и = (7! + и,. =! л!. (!)! (, 1 а>С (8.18) где напряжспия па иццуктивпом 1! и емкостпам () элсмептах противоположны по фазе (см. рис.
2.44) . Следовательно, цсйствуипцсс значение напряжения питания равно модулю разности действуюшлх значений напряжений па индуктивном и смкостном элсмситах: (8.19) и = ~(71 — и,Н Лля опредслсния модуля этой разпосги построим (рис. 8.12, б) я абшсй сисгсмс координат вольт-ампсрлые характеристики нелинейного ипдуктивпого элсмецта с учетом (8,17): и, (!) = ш!. (!)! = х, (!) ! и липсйного емкостцога элсмепта. (!„. (!) = (1)ь>С )! = х„.!.
и, ииис г=и~ и> иг '~ (>с а) о Рис 8 1> Ю) 2г ! с 2ч 2> Рис 8 13 1, ! 195 На том же рисушсс по (8.19) построена вальт-ампсрпая характеристика (/(! ) всей цепи, поцклн>чсппай к источнику. При малых значениях папрлжсция питания (г ток в цспи ! отствет по фазе от этого напряжения яа чствсрть периода, так как сопротивлслие пепи имеет индуктивный характер (1! ) (! ) При поствоенном повышспии напряжения питания цсйствующие значения тока ! и напри. жспий (! и (/ увсличива>атся.
Наконец, напряженис питания приближается к критическому значению бы определяемому рабочей точ. кай М вЂ” точкой касания прямой, параллельной оси абсцисс, вольтампсрпой характеристики цепи. При дзпьнейшем самом малом увеличении щшряжения пншння (/ ток изменится скачком от значения /, по значения /, (рабочая точка Л'). Оцновременцо скачком изменятся напряжения: нз индуктивном элементе — от 1', до (/ - незначительное увепичсние из-за насьвцения — и резко увспичнтся напряжение пз смкостнолз элементе — от (/С до (/ . При дапьнейшсм увепичснин напряжения питания С2 (/ > (/2 (поспс скачкообразных изменений нзпряжсния и тока) нзбпюдается плавное увепичение тока и нзпряжсний (/ и (/,. Если ппанно уменьцззть напряжение питзния (/ (теоретически до нуля), можно доби2ься резонанса напряжений, т.
е. равенства П. = (/, которому соответствует рабочая точка Р на вопьт-ампсрной характеристике цепи. В действитепыюсти из-за наличия потерь энергии в катушке вопьт-ампернзя характеристика цепи (рис. 8.13) отличается от построенной на рис. 8.)2, б Рабочей точке Р соответствует не напряжение (/ = О, а напряжение (/ > О. При дальнейшем самом мзпом 2 уменьшении напряжения питания (/ ток изменится скачком от /з до /4 (рабочая точка 0). Теперь при уменьшении напряжения цо нуля ток ппавтю уменьшается до нуля (начапо координат) . Напряжение (/2 между вывоцами катушки с насыщенным маг2~итопровоцом мало изменяется при изменении напряжения питания (учзсток (/ > (/, на рис.
8 )2, б). Эта особенность вопьт-амперной характеристики нспопьзуется в феррорезо2гапсных стабилизаторах, у которых напряжение на катушке служит выходным стабилизированным напряжением. Фсррорезонаяс токов может нзбпюдзться при пзраяпепыюм соединении катушки с мзп2итопроводом и концснсатора при питании цепи от источника синусоидзпьного напряжения. Анализ феррорезонзпса токов знапогичен анализу феррорезонзнса напряжений. Оцнако при питании от источника синусоидзпьного напряжения скачкообразных изменений общего тока нет. ГЛАВА ДЕВЯТАЯ ТРАНСФОРМАТОРЫ В.т. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Тра22сфорл2аггзрол2 называется статическое (г.
е. без движу2цихся частей) эпектромз2нип ое устройство, предназначенное ча2це всего дпя преобразования одного переменного напряжения в цру2ое (ипи другие) напряжение той же частоты, Трансформатор имеет не менее цвух обмоток с общим магнитным потоком, которые зпсктрически изолированы друг от друга (за исключением автотрансформзторов) . 19б Для усиления индуктивной связи и снижения влияния вихревых то. ков в большинстве трансформаторов обмотки размещаются на магнитопроводе, собранном иэ листовой электротехнической стали (рис. 9.1) . Магннгопровод отсутствует лишь в воздушных трансформаторах, которые применяются при частотах примерно свыше 20 кГц, при которых магнитопровод все равно практически не намагничивается из-за значительного увеличения вихревых токов. Обмотка трансформатора, присоединенная к источнику питания (сеть электроснабжения, генератор), называется нервичной.
Соответственно первичными именуются все величины, относящиеся к этой обмотке, — число витков, напряжение, ток и т. д. Буквенные обозначения нх снабжаются индексом 1, например и ы и,, 1, (рис. 9,1) Обмотка, к которой подключается приемник 1потребитель электроэнергии), и относящиеся к ней величины называ1отся вторичными 1индекс 2). Различают однофазные (для цепей однофазного тока) и трехфазные гдля трехфазных цепей) трансформаторы. У трехфазного трансформатора первичпои илн вторичной обмоткой принято называть соответственно совокупности трех фазных обмоток одного напряжения. На рис. 9.2 показаны основные условные графические обозначения однофазного 11, 2, 3) и трехфазного 14, 5, 6) трансформаторов.
На щитке трансформатора указываются его номинальные напряже. ния — высшее и низшее, в соответствии с чем следует различать обмотку высшего иапряягения 1ВН) и обмогк> низшего напряяген1сч 1НН) трансформатора. Кроме того, на щитке должны быть указаны его номинальная полная мощность 1В . А или кВ А), токи 1А) при номинальной полной мощности, частота, число фаз, схема соединений, режим работы 1длительный или кратковременный) и способ охлаждения, В зависимости от способа охлаждения трансформаторы делят на сухие и масляные.
В последнем случае выемнвя часть трансформатора погружается в стютьной бак, заполненный маслом. На рис. 9.3 показан трансформатор трехфазный масляный с трубчатым З!С Приемяиь Ряс 91 1Ыс 91 197 баком (в частичнол~ разрезе), ~дс ! — магнитопровод; 2 — обмот. ка НН в разрезе: ннжс псе и на среднем стержне магнитопровода нс. разрезанные катушки обмо1ки ВН вЂ” 3; 4 — выводы обмотки ВН; 5 — выводы обмотки 1!Н: 6 - трубчатый бак для масляного охлаво денна; 7 — кран ш~я заполнения маслом: 8 — выхлопная труба дпя газов; 9 -- газовое реле !О расншригель ш~я масла) !! — кран для спуска масла Если первичное напряжение !71 трансформатора меньше вторичного (Уа, то оп работает с режиме повышающего трансформатора, в противном случае (!! > !/а) —.
в режиме понихгающего грансфор! матора Впервые с техническими целями трансформатор бьш применен П, Н. Яблочковым в 1876 г. для питанил электрических свечей. Но особенно широко трансформаторы стали применяться после того, как М, О Доливо-Добровольским бьша прегцнзжена трехфазная си. стема передачи электроэнергии и разрабошна конструкция перво~о трехфазного трансформатора )1891 г.), 19а г, )з Рабочий процесс однофазного трансформатора практически такой же, как и одной фазы трехфазного трансформатора. Поэтому, чтобы облегчить изложение, сначала рассмотрим работу однофазного двух- обмоточного трансформатора, а затем уже отметим особенности трехфазных трансформаторов, в.а.
принцип двйствин однофазного трянсеорматоря На рис. 9.4, а приведена принципиальная конструкция однофазного трансформатора. Со стороны вторичной обмотки, содержащей ит витков, т. е, для приемника с сопротивлением нагрузки гт, трансформатор является источником электроэнергии, а со стороны первичной обмотки, содержащей ю, витков, — приемником энергии от источника питания, Рассмотрим принцип действия однофазного трансформатора.
Пред. положим сначала, что цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута и при действии истопника напряжения и, = е ток в первичной обмотке равен ~',. Магнитодвижущая сила Пю, возбуждает в магнитопроводе магнитный поток, положительное направление которого определяется правилом буравчика (см. Рнс. 2.1, а), Этот магнитный поток индуктирует в первичной обмотке ЭДС самоиндукции ев, (на рисунке не показана) и во вторичной обмотке — ЭДС взаимной индукции е (на рисунке не показана), После замыкания цепи вторичной обмотки под действием ЭДС ьзаимной индукции е в приемнике с сопротивлением нагрузки гт возникнет ток !т, гт Г ( Идеализиротсеный ~ трансформатор Пяс 94 199 Для указанных на рыс. 9.4 изпрявлення навывки первичной н вторич- ной обмолвок м выбранных положительных направленый токов !| и !г МДС |ги'г возбуждает в ьюгнмтопроводе поток, направленный навстре- чу ьигнытыому потоку от действия МДС |,ю,.
Следовательно, пе)юич- ная ы вторичная обмотки рассматриваемого трансформатора включены встречно, что условно обозначается разметкой выводов обмоток, как рис. 2.49, в. Поэтому суммарная МДС перви вюй и вторичной обмоток равна |,н, — |ги,. Зта МДС возбуждает в магмитопроводе обшый магннтпьй поток Ф.
Крома того, прм анализе работы трансформатора нужно учесть потокосцеплення рассеяния первичной |й, н аторичРсс| нон Ф обмоток которые пропорциональны соответственно тоРас2 кам г', и |г. На рыс. 9.4, б показана схема ззмещення трансформатора с актнв- ньпни сопротивлениями первичной г, и вторичной г обмоток и нх е| в2 индуктивностями рассеяния 2, „= Ф „/|, и т'. „= Ф /|г (подобно рис.
8.2) . Три|сформатор, первичная и вторичная обмотки которого не имеют активных сопротивлений и потокосцепленнй рассеяния, называется идеализированным траисфоргсагором. На рис. 9,4, б идеалызированньй трансформатор вьщелен штриховой линией. Положительные направления ЭДС е, и тока |', в его первичной об- мотке совпадают, как и у катушки с магнитопроводом (рнс. 8,2), в которую превращается трансформатор при разомкнутой цепи вторич- ной об|а|тки, Тэк как ЭДС в первичной е, =-ю,с/Ф/с/г и вторичной е, =-юггтФ/ггг обьютках трансформатора нндуктируются одним н тем же магнитным потоком Ф в магннтопроводе, то положительные направления этих ЭДС относительно одноименных ыыводов обеих обмоток одинаковые. Если в цепи первичной обмотки ЭДС е, и ток |, совпадают по на- правлению (правило правоходового буравчмка для тока, потока и ЭДС), то в цепи вторичной обмотки направление тока |г выбрано противоположным направлению ЭДС ег.
Это способствует физическому представлению о различной ролм ЭДС: в первом случае ЭДС препят- ствует иэмененмю тока, а во втором возбуждает ток. В.З. УРАВНЕНИЯ ИДЕАЛИЗИРОВАННОГО ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА Рассмотрим сначала ндеалиэированньш олнофаэиый трансформатор с мап|итопроводом, выполненным нэ ферромагнитного материала с линейной зависимостью индукции от напряженности магнитного ноля В =д,даН (см.
рис.7.6,в). В э 7З отмечаяось, что магнитное поле в магнитопроводе с площадью поперечного сечения 5 неоднородное. Для упрощенна расчетов не 200 Е~ = -/ !ф =-/ чу = -/' идедоНВ: (9.! а) / с ~1чтф / ~ ~~~~2В~ / с ~®эд доН~ (9.1б) где В и // — ком~шексные значения индукции и напряженности магнитного поля, При комплексных эоках в первичной и вторичной обмотках идеализированного однофазного трансформатора /, и !э напряженность магнитного ноля на срелней линии магнитопровода по (7.2) Н = !,и„/! - уэюэ/! ср ср' (9.2) По определению ЭДС источника Е = (/,, а ЭДС в обмотках идеализированного трансформатора по второму закону Кирхгофа дпя контуров, отмеченных па рис. 9.5 пприховой линией, Е, = — (/, и Ет =- — (/э.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
