Иванов-Цыганов 6-37 (775182), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В броневом трансформат верхность магнитопровода, 'с которой отдается теплота в окруж среду, больше, чем у стержневого и кольцевого трансформаторов т размера. Но у стержневого и' кольцевого 'трансформаторов больше тая поверхность катушек.-Тйк как в катушках трансформатора за много изолирующих материалов с относительно плохой теплопровод то при прочих равных условиях стержневая конструкция обесп лучшие условия охлаждения. Однако броневой трансформатор нес дешевле в изготовлении. Наборные магнитопроводы трансформ (рис.
1.14, б, д) собирают, вкладывая в готовую катушку лист за Витые магнитопроводы выполняют разрезными (рис. 1.14, а, кольцевыми (рис. 1.14, г). Первые вкладывают в готовую катушку скрепляют. На кольцевые магнитопроводы обмотку: наносят с помощью челнока. Магнитопровод трехфазного трансформатора состоит из трех4фазных стержней, на которых размещают катушки с обмотками, и двух шин, замыкающих магнитный поток и называемых ярмом (рис.
1.14, д).."Обмотку трансформатора, которая подключена .к источнику электрической энергии, называют первичной, а .обмотки, подключенные к потребителям,— вторичными. Дифференциальные уравнения, позволяющие определить токи первичной и вторичной обмоток двухобмоточного трансформатора' (рйс. 1 15, а), могут быть записаны следующим образом: ДФО ДФ.
е — ы,— — ы,— = г,г,; с дФ дФ, ,— ы~ — ' — в~ — "= г~г,+ ьЯ,+— ~а ~,Ю, О ~1~1~о дф где члены — а~, — а~ — определяют ЭДС, наводимые основным Ю' сИ магнитным потоком Фр в первичной и вторичной обмотках, а члены с1Ф„дФ, — в1 —, — э2 — — ЭДС„наводимые в соответствующих обмотках по- Ю ' Ю Ф токами рассеяния Ф,~ и Ф,~., ~~г~ и бг2 — падения напряжения на активных сопротивлениях проводов первичной и вторичной обмоток. Два'последних члена в правой части второго уравнения (1.40) характеризуют пздение на- пряжения на нагрузке 22, которая для конкретности представлена последо- вательным соединением активного сопротивления Р2 и емкости С2.
При записи этих уравнений пришлось ввести новое неизвестное— основной магнитный поток. Для того чтобы система (1.40) стала полной, необходимо третье уравнение. В качестве такого уравнения удобно запи- сать условйя намагничивания магнитопровода трансформатора. Суммарная намагничивающая сила двух обмоток создает поток Фо и, следовательно, должна быть равна намагннчивающей силе, создаваемой током намагни- чивания 1„и током, покрывающим потери в магнитопроводе 1„т. е.
то- 20 Решения данной системы уравнений определяют в явном виде токи 1~ и 1~ и напряжение Е~, затрачиваемое на преодоление ЭДС, наводимой,:' основным магнитным потоком в первичной с4мотке. Так, для тока А ре~ шение получают в виде 1, = ф, +1,г,т )У(Л, + К,т~, (1 4) где т=и1/в~ — величина, обратная коэффициенту трансформации; Ж= = ~аА, + г1 — собственное сопротивление первичной обмотки; 22= 1/(~жС~+ + %+ 1вЬ,|+ г2) — полное сопротивление вторичной цепи. Если Выделить из тока 1~ ту часть, которая: трансформируется во вторичную обмотку (назовем ее рабочим током первичной обмотки 11~), то, следуя определению, запишем 1„=1,—.1;, ...., (1.45) 1„= Й,/(К,+ т'К~, (1.46) где Е,"=Е,— АЕ~ — ЭДС, меньшая ЭДС сети из-за падения напряжения, создаваемого током холостого хода 10 на собственном сопротивлении первичной обмотки 71. Выражение для тока 1~р можно истолковать так: ток, трансформируемый из первичной цепи во вторичную, является результатом действия ЭДС Е,' в цепи, содержащей два сопротивления, одно из которых есть собственное сопротивление первичной обмотки, а второе — пересчитанное в первичную цепь полное сопротивление вторичной цепи.
Ток вторичной цепи 1,= — тй ~(г,+ т'К,) = — т1„, (1.47) т. ю. я Вля ется тра ~$сф Ор м и р Ова нн ы м тОкОм 1 1 р. Помножив числитель и знаменатель правой части (1.4?) на а':= ы4/э1~, получим несколько иное выражение ~,= — ай,~(п'К, + Г,), ~1А8) допускающее иную трактовку. Трансформированная во. вторичную обмотку ЭДС Й, деленная на сумму полного сопротивления вторичной цепи и трансформированного во вторичную цепь сопротивления первичной обмотки, дает ток вторичной обмотки.
Согласно (1.43), К= й,т'Х,((г,+ т'Л,). (1.49) Напря~~ние Й~ есть падение напряжения на трансформированном в первичную цепь полном сопротивлении вторичной цепи:. Представив каждый из членов уравнений системы (1.43) вектором, построим векторную диаграмму трансформатора (рис. 1.15, б). Многоугольник, образованный векторами Е~, Р„У,~ = г А и 0,~ = =~еЕ,.~А, соответствует первому уравйению системы.
Многоугольник, состоящий из векторов — Е2, б~ — — 1~ Яр+1/(~ьС) ~, У,~=гА и б,2=1шЕ.А, соответствует второму уравнению, а параллелограмм, построенный из векторов 12п, А и 1о,— третьему уравнению системы. В окно, имеющее площадь Яо, можно заложить провода общей площадью.5„, заметно меньшей 5О. Коэффициент заполнения окна медью зависит от толщины изоляции провода и межслоевых прокладок; он колеблется в пределах 0,15 — 0,4. С учетом этого коэффициента запишем формулу для мощности в окончательном виде: ~лтр = 2~ф~4Я!~Опт.~О. Потери мощности в магнитопроводе и обмотках трансформатора не позволяют выбрать большими амплитуду индукции В и плотность тока 1, что и ограничивает мощность, передаваемую в нагрузку трансформатором с заданными размерами.
Габаритная мощность трансформатора пропорциональна произведению площади его окна на площадь сечения магнитопровода. Это свидетельствует о том„что при увеличении линейного размера трансформатора в т раз его габаритная мощность возрастает в т' раз, а масса и объем — только в и~ раз. Поэтому удельные массовые и объемные показатели трансформаторов улучшаются с увеличением его габаритной мощности. Именно по этой причине отдают предпочтение одному многообмоточному трансформатору перед несколькими двухобмоточными.
Зависимоеть габаритной мощности от частоты показывает, что при повышении частоты тока сети общая масса трансформаторов, питающих нагрузки заданной мощности, снижается. Этот фактор всегда учитывают' при выборе частоты автономного источника переменного напряжения.
Его частоту берут как можно выше. Следует лишь отметить, что с ростом частоты возрастают потери в магнитопроводе и поэтому приходится снижать амплитуду магнитной индукции В, что несколько уменьшает - эффект, даваемый повышением частоты. При выборе частоты переменного тока автономной сети, содержащей трансформаторы, необходимо учитывать и дискретность ряда нормализованных магнитопроводов.
Из-за непостоянного шага этой дискретизации может оказаться, что несколько трансформаторов меньшей мощности имеют массу, меньшую массы одного трансформатора на ту же суммарную мощность. Кроме того, частоту тока сети с трансформаторами меньшей мощности можно выбрать заметно большей, чем при одном мощном трансформаторе.
Это иногда увеличивает преимущества применения нескольких трансформаторов вместо одного, особенно при частоте сети 10— 100 кГц. Формула (1.59) позволяет спроектировать на одну габаритную мощность трансформаторы с различными сечениями окна и магнитопровода. В трансформатор с большим окном и тонким магнитопроводом нужно заложить относительно много меди, а в трансформатор с малым окнсий и большим сердечником — относительно много стали.
Наиболее удачными получаются трансформаторы с примерно равными площадями магнито- 3. Согласно (1.59), произведение площади окна на площадь сечения магнитопровода трансформатора ~А ° 10~ 2~1 й оХВ 50,5 ° 1О~ 2 ° 50 ° 1,11 . 09. 03 ° 27 ° 1,3 =48,5 см . Рис. 1.17 4.':Выберем типовой броневой магнитопровод с произведением 5,5,.>48,5 см4. Ближайшие значения к рассчитанным имеет магнитопровод ШЛ20 Х 32, у которого 5,5о —— 61 см' (рис. 1.17). Зтот магнитопровод имеет массу 735 г, сечение стали его среднего стержня равно 5,7 см'.
5.: Потери мощности в стали магнитопровода трансформатора Р,, = Р„,б = =3*735=2,2 Вт. 6. Реактивная мощность, идущая на намагничивание магнитопровода: а= а,6=30.0,735=22 В ° А. 7. Активная составляющая тока холостого хода 1а = Рч/Е~ =2,2/220=0,01А. 8. Ток намагничивания 1„= Я/Е~ =22/220=0,1 А. 9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
