Электротехника Касаткин (967630), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Анализ феррорезонанса токов аналогичен анализу феррорезонанса напряжений. Однако прн питании от источника синусоидального напряжения скачкообразных изменений общего тока нет. ГИАВА РеВЯтАЯ ТРАНСФОРМАТОРЫ в.т. ОБщие сведения 2)!ансформагорол! называется статическое (т. е. без движу!цихся частей) электроммнитнос устройство, предназначенное чаше всего дпя преобразования одного переменного напряжении в другое (или другие) напряжение той же частоты, Трансформатор имеет не менее двух обмоток с общим магнитным потоком, которью электрически изолированы друг от друга (за исключением автотрансформатороа), !96 Для усиления индуктивной связи и снижения влияния вихревых токов в большинстве трансформаторов обмотки размещаются на магнитопроводе, собранном из листовой электротехнической стали (рис.
9,1) . Магнитопровод отсутствует лишь в воздушных трансформаторах, которые применшотся 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 первичной. Соответственно первичными именуются все величины, относящиеся к этой обмотке, — число витков, напряжение, ток и т.
д. Буквенные обозначения их снабжаются индексом 1, например ю,, иы 1~ (рис. 9.!). Об. мотка, к которой подключается приемник (потребитель злектрознер. гии), и относящиеся к ией величины называются вторичными (индекс 2). Различают однофаэные (для цепей однофазного тока) и трехфазные (для трехфазных цепей) трансформаторы. У трехфазного трансформатора первичной или вторичной обмоткой принято называть соответственно совокупности трех фазных обмоток одного напряжения.
На рис. 9.2 показаны основные условные графические обозначения одно. фазного (1, 2, 3) и трехфазного (4, 5, б) трансформаторов. На щитке трансформатора указываются его номинальные напряжения — высшее н низшее, в соответствии с чем следует различать обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН) трансформатора. Кроме того, на щитке должны быть указаны его номинальная полная мощность (В Л или кВ Л), токи (Л) при Иоминалышй полной мощности, частота, число фаз, схема соединений, режим работы (длительный или кратковременный) и способ охлаждения.
В зависимости от способа охлажцения трансформаторы делят на сухие и масляные, В последнем случае выемная часть трансформатора погружается в стальной бак, заполненный маслом. На рнс. 9,3 показан трансформатор трехфазный масляный с трубчатым Пригмнии Рис. 9.! Рис. 9.2 з97 баком (в частичном разрезе), ~де 1 — магиитопровод; 2 — обмотка НН в разрезе; ниже нее и на среднем стержне магнитопровода неразрезанные катушки обмотки ВН вЂ” 3; 4 — выводы обмотки ВН; 5 — выводы обмотки НН: 6 — трубчатый бак для масляного охлаждения; 7 — кран для заполнения маслом; 8 - выхлопная труба для газов; 9 — газовое реле; 10 -- расширитель для масла; 11 — кран для спуска масла. Если первичное напряжение Ц трансформатора меньше вторич.
ного (1з, то он работаег в режиме повышающего гранорормагора, в противном случае (У > 11т) — в режиме лолижаюигеги гралсфор! ма гора, Впервые с техническими целями трансформатор бьш применен П. Н. Яблочковым в )876 г, для питания электрических свечей, Но особенно широко трансформаторы стали применяться после того, как М. О. 1)(оливе-Добровольским бьша предложена трехфазная система передачи электроэнергии и разработана конструкция первого трехфазного трансформатора () 891 г,), Рабочий процесс одиофазного трансформатора практически такой же, как и одной фазы трехфазного трансформатора.
Поэтому, чтобы облегчить нзиожение, сначала рассмотрим работу однофазного двух- обмоточного трансформатора, а затем уже отметим особенности трехфазных трансформаторов. вл. принцип дпяствин однондзного тпднсвоаматоал На рис. 9.4, а приведена принципиальная конструкция однофазпого трансформатора. Со стороны вторичной обмотки, содержащей ввв витков, т. е, для приемника с сопротивлением нагрузки гв, трансформатор является источником электроэнергии, а со стороны первичной обмотки, содержащей ю1 витков, — приемником энергии от источника питания.
Рассмотрим принцип действия однофазного трансформатора. Предположим сначала, что цепь вторичной обмотки трансформатора разомк. нута и лри действии источника напряжения н, = е ток в первичной обмотке равен г,. Магнитодвижущая сила 1, ю~ возбуждает в магнитопроводе магнитный поток, положительное направление которого определяется правилом буравчика (см. рнс, 2.1, а). Этот магнитный поток иидуктирует в первнчнои обмотке ЭДС самоинлукции е, (на рисунке не показана) и ао вторичной обмотке — ЭДС взаимной индукции е (на рисунке не локазана). После замыкания цепи вторичной обмотки под действием ЭДС взаимной индукции е в приемнике ссопротивлением нагрузки гв возникнет ток (а. 1 Иевавиварвесввыа 1 мраисфврмаввор Рав.
9Л 199 Для указанных лэ рис. 9.4 нэвравлемвй навивки первичной н вторичной обмоток и вмбраннмх пололапельных направлений токов 1, и 1в МЖ 1зю, возбуждает в вюпипонроваде ноток, направленный иавстрь чу ыапщпюму поюку от действия МДС 1,н,. Следовательно, первачная н вторичная обввопсм рвссмвтриваеьюго трансформатщвв включены встречно, по условно обозпачаетсп рэзмепсой вьюодов обмоток, как рис. 2.49, в. Поэтому суммарная МДС первичной и вторюиюй обвмпок равна ню, — Опт„Эта МДС возбухпиет п мапппопроводе обпшп магнитный поток Ф.
Кроме того, прн мюлмзе работы трансформатора нумно учесть потокосцеплення рассеямпя первичной ф „, н вторнчнон Ф з обмоток, которые пропорщюнальны соответственно токам 1в н 12. На рис. 9.4, б показана схема замещения трансформатора с активными сопротивленмамн первичной г и вторичной г обмоток н их (подобно рнс. 8.2) . Трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого не ямеют активных сопротявленпй н потокосцепленнн рассеяния, называется идеализировеилвш траисфориогсром. На рис. 9.4, б идеализированный трансформатор выделен штриховой линией. Поможительиые направления ЭДС е, н тока г', в его первичной обмотке совпадают, как и у катушки с мвгиитопроводом (рис.
8.2), в которую превращается трансформатор при разомкнутой цепи вторичном обмзтки. Так как ЭДС в первичной е1 =-и,НФ/г1т я вторичной ез =-мозг/Ф/~1г обвютках трансформатора ипдуктируютса одним и тем же магнитным потоком Ф в мэгннтопроводе, то положительные направления этих ЭДС относительно одноименных щыводов обеих обмоток одинаковые. Если в лепи первнююй обмотки ЭДС е, и ток 1г совпадают по направлению (правило правоходового буравчика для тока, потока и ЭДС), то в цепи вторичной обмотки направление тока 1в выбрано противоположным папрааленшо ЭДС ев. Это способствует физическому представлению о различной роли ЭДС: в первом случае ЭДС препятствует изменению тока, а по втором возбуждает ток.
Э,З. УРАВНЕНИЯ ИАЕАПИЗИРОВАННОГО ОАНОПДЗНОГО тэлнспОРвьвтОРд Рассмотрим сначала идеализированный однофазньщ трансформатор с магнмтопроводом, выполненным нз ферромагнитного материала с линейной зависимостью индукции от напряжещюстн магнитного поля В =д, деН (см. Рнс. 7.6, е). й 3 7.3 отмечалось, что магннпюе поле в магнитопроводе с площадью поперечного сечення Ю неоднородное. Для упрощения расчетов не 200 Е, = -/,Ф = -/,ВЯ = — у.
р, рейЯ: (9Ла) Е, = -УьзнЧФ = -/с нЧВЯ = — ушюзр,реНЯ, (9.1б) где В и Н вЂ” комплексные значения индукции и напряженности магнитного поля. Прл комплексных токах в первичной и вторичной обмотках идеализированного однофазного трансформатора у~ и уз напряженность магнитного поля на средней линии магнитопровода по (7.2) Н = у~ю1/ус - Узжз/!с„.
(9,2) По определению ЭДС источника Е = (У,, а ЭДС в обмотках идеализированного трансформатора по второму'закону Кирхгофа для контуров, отмеченных на рнс. 9.5 штриховой линией, Е ~ = -(У и Ез = -(Уз. Поэтому с учетом (93) и (9.2) (у1 =ушю,Ф =/сс%р,роЯ(Аю~/! „- узюз/ус>)' и, = д,у. = у .Ф. (9.3а) (9.36) В частности, в режиме холостого хода трансформатора (цепь вторичной обмотки разомкнута и ток Уз =О) и,=у' р р Я(У, /! ), (9.3в) где у, — ток холостого хода, нли ламагяичнаающий ток. 20! будем учитывать неоднородность поля и примем, что индукция и напряжеяность определяются их значениями на средней магнитной линии длиной ! сп' Электрическая цепь трансформатора с таким магиитопроводом линейная.
Следовательно, для ее анализа можно пользоваться комплексным методом, На рис. 9.5 приведена. схема включения идеализированного однофазного трансформатора между источником ЭДС Е и приемником с комплексным сопротивлением нагрузки же =. з у- Рз. Запишем значения ЭДС Е, и Ез, индуктируемых в первичной и вторичной обмотках идеализированного трансформатора магнитным потоком Ф в магннтопроводе. По закону электромагнитной индукции в комплексной форме (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
