iomeldar (1021896), страница 110
Текст из файла (страница 110)
19.19, в, в которой уже нет стального сер!а 1 сг дечника, а его функции выполняют активная д= — '= — — '-' и ре- 1'ю Ф 1р йст активная (индуктивная) Ь = — = —, проводимости, обеспечиУю 11ю вающие одинаковые активную н реактивные мощности, что и в стальном сердечнике. Активная проводимость зависит незначительно от изменения В, так как потери в стали, пропорциональные (приблизительно) В„'„тем самым пропорциональны У~; реактивная же проводимость с ростом В„резко увеличивается, так как при этом еще быстрее увеличивается напряженность магнитного поля Н,„, а с ней и намагничивающая составляющая тока 1„.
Полученная схема называется схемой замещения катушки со стальным сердечником. Параметры схемы могут быть найдены опытным путем по показаниям амперметра, вольтметра и ватт- метра, если дополнительно намотать на сердечник обмотку с известным числом витков; число витков основной обмотки предполагается известным. 048 9 19.7.
Векторная диаграмма и эквивалентная схема трансформатора со стальным сердечником Если снабдить сердечник матушки, рассмотренной в предыдущем параграфе, еще одной обмоткой, то получится простейший трансформатор, изображенный на рис. 19.20, а.
Магнитный поток Ф = Ф в стальном сердечнике теперь будет наводить 1-ис. 19.20 э, д, с. одинаковой частоты в обеих обмотках. В первичной обмотке, присоединенной к источнику энергии с напряжением У„ э. д. с. Е, = — 14,44и,1Ф„„ а во вторичной обмотке, к которой присоединяется приемник энергии, э. д.
с. Е, .= — 1 4,44ы,7Ф,, где ш, н и,— числа витков обмоток. Отсюда получается соотношение Е, 'и, еи ~а характеризующее основное свойство трансформатора преобразовывать напряжение. При разомкнутой вторичной обмотке, трансформатор ничем не отличается от катушки со стальным сердечником, векторная диаграмма которой, таким образом, является векторной диаграммой трансформатора при холостом ходе (к ней следует только добавить вектор Е,'1. Пусть вторичная обмотка замкнута на нагрузочное сопротивление 7„.
Возникший ток 7, обусловит падение напряжения 649 на нагрузке (11, = 1,2„) и активном сопротивлении обмотки (г,1,), а также йапряженне ((соЕ„1,), уравновешивающее э, д. с., наводимую вторичным потоком рассеяния. Сумма этих напряжений и должна равняться э. д. с. Е„наводимой потоком в сердечнике: Полученным значением Е, определяются поток и э. д. с. Первичный ток 1, можно найти из следующих соображении: для создания потока <Ь требуется определенная намагничивающая сила. При нагрузке последняя равна !,со,-~- 1,ш,.
Если такой же поток Ф возбудить при холостом ходе трансформатора (когда трансформатор превращается в катушку со стальным сердечником), то соответствующий ток 1, = 1„+11р в первичной обмотке можно вычислить так же, как и в предыдущем параграфе. После этого можно определить намагничивающую силу 1,со,. Следовательно, 1,и, + !,ш, = !,и>„откуда Ток 1, называют током холостого хода, ток 1,— приведенным вторичным током. Определив 1„нетрудно составить баланс напряжений для первичной обмотки: У,=г,1,+1о1., 1,+ Уз, где Кэ = — Е,. Векторная диаграмма трансформатора (рис, 19.20, б) построена в полном соответствии полученным уравнениям и з той же последовательности.
Нагрузочное сопротивление Я„= г„+1х„ предполагается индуктивным. Схему замещения трансформатора можно получить, если преобразовать последнее уравнение: Из предыдущего параграфа следует, что 1р+И. О„ — — — — й' И Кроме того, й ' Ю, 'Ф, у,ь — и, Ы, Но —. = г, + 1ый„+ Я„представляет собой полное сопротивление лй вторичной цепи.
Таким образом, 1; 1 ! lм иф р+,.„,, ~ ~( ),'+1«1.'„+г„'' ы+ н ~„1 где г„1ыА.. и 2„— приведенные вторичные сопротивления. Окончательно имеем: У', 1 1 —.1=г,+10)1., + —.,=г,+1ы1-ы+ ! 1,+~, я — 1ь+ г,+1и/.„+2„ Полученному выражению соответствует эквивалентная схема, изображенная на рис. !9,20, в. Если отключить сопротивление 2„, то получится Т-образная схема замещения трансформатора.
Полезно заметить, что для многих типов трансформаторов экви- валентная схема получается симметричной, т. е. г, + 1ы1 „= г, + 1ы1.„, что упрощает определение ее параметров опытным путем. В заключение следует обьяснить «механизм» работы трансформатора, заставляющий изменяться амплитуду первичного тока, если изменяется амплитуда вторичного тока (тока нагрузки). Пусть вторичный ток увеличился. Следовательно, увеличилось и размагничивающее действие этого тока, в результате чего поток в стали Ф должен уменьшиться (если допустить, что при увеличении вторичного тока увеличивается поток, то получится абсурдное следствие: Е, увеличится, от этого ток 1, станет еще больше, поток еще больше возрастет и т.
д. до бесконечности). Вместе с потоком уменьшится э. д. с. Е„противодействующая току 1,. Это вызовет увеличение первичного тока. Прйктически йзменения потока в стали в пределах от холостого хода до номинальной нагрузки малы. Поэтому этими изменениями при расчете пренебрегают, и считают, что поток сохраняет то значение, какое он имел при холостом ходе. 651 Однако при перегрузках поток резко уменьшается и при коротком замыкании падает почти до нуля: он как бы «вытесняется» нз сердечника, и остаются при этом только потоки рассеяния.
9 19.8. Утроители частоты Если к зажимам пепи с нелинейным злементом подключить синусоидальное напряжение, то на ее отдельных участках возникают несинусоидальные напряжения. При симметрии характеристик нелинейных злементов Рис. 19.21 обычно наиболее резко выделяется третья гармоника напряжения Зто явление и положено в основу устройства различных типов утроителей частоты. Утроителем частоты называется устройство, в котором частота напря. жекия на выходе в три раза больше частоты напряжения на входе. В схеме простейшего утроителя частоты, генератор синусоидальнога напряжения присоединен к зажимам двух последовательно и согласно включенных первичных обмоток трансформаторов (рис.
19.21, а). В сердечнике первого трансформатора сделан воздушный зазор, что обусловливает практи чески прямолинейную характеристику Ф, (1) (рис. 19.21, 6). Характеристика бз,(!) имеет обычный вид, причем магнитныи гистерезис не учитывается. Вторич- 652 ные обмотки этих трансформаторов также соединены последовательно, но навстречу друг другу. Пусть напряжение, приложенное к входным зажимам, изменяется по закону и = 0 м соз го!. Пренебрегая активными сопротивлениями обмоток и магнитными пото- ками рассеяния, можно записать: НФ, сЮ, и=в, — '-)-в,— ', ' й! й! После интегрирования этого выражения, можно получить: и мп в! вФ1+ в2Ф2 Для простоты дальнейших выкладок и рассуждений следует принять равными числа витков трех обмоток: в1 аза — ва — в.
Тогда, для суммы мгновенных значений магнитных потоков легко получнтщ Ф1+ Фз — — — 3!и Ог, 0 вв т. е. этв сумма изменяется во времени, по сннусоидальному закону, лричем амплитуда колебания, равная †, показана на рис. 19.21, б слева от осей и е1в' координат Ф вЂ” !. Здесь также показано суммирование ординат кривых Ф,(!) и Ф,(!) и получена кривая (Ф,+Ф,)=1(!).
По этой кривой и синусоиде (Ф, (-Ф,) =! (га!) можно построить третью кривую: ! = ! (в!). 4 (у б' Магнитная система первого трансформатора (имеющего воздушный завар) иенасыщеиа, и магнитный поток Ф, (!а!) совпадает по фазе с током ! (в!), имея такую же форму кривой. Кривая магнитного потока Ф,(Ы) получается путем вычитания ординат кривой Ф,(в!) из ординат кривой (Ф, +Ф,) ((а!). Искажение кривых этих маг- Ф нитных потоков обусловлено дей- ) ка, !д.гг станем, главным образом, третьей гармоники магнитного потока.
В кривой Ф,(в!) третья гармоника начинается с отрицательной полу- волны, а в кривой Ф,(в!) — с положительной, что можно показать путем разложения этих кривых. При изменении магнитных потоков основной частоты н частоты третьей гармоники, во вторичных обмотках обоих трансформаторов индуктируются соответстнующие э. д. с. тех же частот. Можно так подобрать число витков в„что э. д. с.
основной частоты будут одинаковыми по амплитуде и, вследствие астре !ного включения вторичных обмоток полностью компенсн. руются. При этом между выходными зажимами утроителя будет суммарная э. д. с. утроенной частоты: 3!. )Тр)/гой тип утроителя частоты представляет собой трн одинаковых одиофазных трансформатора с ферромагнитными сердечниками, первичные обмотки которых соединены звездой, а вторичные — в незамкнутый (аоткрытый») треугольник (рис. 19.22), 653 э. д. с., причем сумма э.
д. с. основной частоты, представляющих симметричную трехфазную систему, очевидно равна нулю, а сумма э. д. с. третьих гармоник дает утроенное значение, так как онн представляют собой систему нулевой последовательности. Таким образом, частота напряжения между зажимами вторичной нели будет в три раза больше частоты напряжений, п иложенных к пе вичным обмо кам. В А Р Р Т Р с. 19.23 Прн нагрузке утроителя существенных изменений в описанный процесс не вносится.
Утроение частоты можно получить, не прибегая к трансформированию напряжений. Пусть к четырехпроводной трехфазиой цепи присоединены три одинаковые катушки, соединенные звездой, при условии, что сердечники их насыщены (рис. 19.23). Так как нейтрального привода в схеме этих катушек нет, то токи в иих практически синусондальны, нбо отсутствуют гармоники тока, кратные трем. Прн этом в кривой магнитного потока каждой катушки н в кривой напряжения содержатся третьи гармоники. Для напряжений третьей гармоники смещение нейтрали О„ы (3) пе равно нулю, а амплитуда этого напряжения тем больше, чеч больше магнитное насыщение стали сердечников катушек.
Такой же эффект получается в случае включения по той же схеме нелинейныч емкостей. Мостовая схема с дв) мя одннаковымн линейными конденсаторами, включенными в двух несмежных плечах, и двумя одинаковыми нелинейными конденсаторами, включеннымн в двух других плечах, является также примером утроителя частоты (рис. 19.24, а) Известно, что характеристикой линейных конденсаторов является прямая линия (4л=Си ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
