Фото и видео

Новости (архив)


Контакты

contact@forca.ru

Содержание материала

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. В простейшем случае трансформатор состоит из двух обмоток, связанных магнитопроводом. Одну из обмоток — первичную — включают в сеть переменного напряжения, другую—вторичную — к приемнику.
При подаче к первичной обмотке напряжения Ux по ее виткам потечет ток, он создаст в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток Ф. В каждом витке первичной и вторичной обмоток этот поток индуктирует одинаковые э. д. с., следовательно, э. д. с. обмоток будет пропорциональны своим числам витков.
Численные значения э. д. с. обмоток трансформатора подсчитываются по формулам:
э. д. с. первичной обмотки Ε1=4,44fW1Φ,
э. д. с. вторичной обмотки Е2 = 4,44fW2Ф,
где W1 и W2 — число витков первичной и вторичной обмоток. Магнитный поток трансформатора определяют формулой:
Ф = Bmакс - S,
где Вмакс — максимальная индукция в стержне, которую принимают в пределах 1,2 -:- 1,6 вб/м;
S — поперечное сечение стержня в м2, исключая изоляционные промежутки между листами стали, то есть S — активное сечение, через которое проходит магнитный поток.

Отношение э. д. с. первичной обмотки к э. д. с. вторичной называют коэффициентом трансформации трансформатора:

Если вторичную обмотку замкнуть на сопротивление потребителя, то возникнет ток  и на обмотке установится напряжение , чуть меньше э. д. с. Е2. Во вторичную обмотку мощность Р2 = U2 -I2 электромагнитным путем передается из первичной, куда она поступает из сети переменного тока.

Холостой ход и короткое замыкание.

В однофазных и трехфазных трансформаторах режимы холостого хода и короткого замыкания одинаковы.
Холостой ход — такой режим, когда вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подводится обычно номинальное напряжение. По первичной обмотке протекает ток холостого хода, он создает намагничивающую силу (Н. С.)

Намагничивающая сила холостого хода создает в трансформаторе магнитный поток, большая часть его замыкается по магнитопроводу и называется основным Ф (см. рис. 60). Меньшая часть потока замыкается через воздух вокруг витков первичной обмотки и называется потоком рассеяния первичной обмотки Фр1.

Рис 60. Холостой ход однофазного трансформатора: а — схема опыта холостого хода; б — магнитные потоки при холостом ходе

Основной магнитный поток индуктирует в первичной обмотке Ех и во вторичной — Ег. Э. д. с. Ех направлена против приложенного напряжения Ux и называется противо э. д. с. Поток рассеяния Фр1 индуктирует в первичной обмотке э. д. с. рассеяния Ер1, она равна и противоположна падению напряжения в индуктивном сопротивлении первичной обмотки Х1 где Х1 — индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки. Материал первичной обмотки обладает активным сопротивлением, ток холостого хода вызывает падение напряжения в нем.

Подводимое к трансформатору напряжение расходуют на уравновешивание противодействующей э. д. с. Е1 и на покрытие падений напряжений в активном и индуктивном сопротивлениях первичной обмотки.
Ток холостого хода трансформатора составляет незначительную величину, обычно меньше 10% номинального тока. Процентное значение тока холостого хода уменьшается с увеличением номинальной мощности трансформатора. Ток холостого хода трансформатора сильно отстает от напряжения, коэффициент мощности холостого хода (cos φ0) обычно меньше 0,2.
Потребляемая при холостом ходе мощность трансформатора расходуется на потери в стали магнитопровода и электрические потери в первичной обмотке. Но ток холостого хода — величина малая. Электрическими потерями пренебрегают и полагают, что мощность холостого хода затрачивается на потери в стали.
Основной магнитный поток во вторичной обмотке трансформатора индуктирует э. д. с. Е2, которая при холостом ходе равна напряжению вторичной стороны U20 = Е2· При холостом ходе падения напряжения в первичной обмотке трансформатора представляют очень малые величины. Поэтому можно считать, что U1=E1/ Следовательно, коэффициент трансформации будет равен:

Кроме этого, из опыта холостого хода можно определить процентное значение тока и мощности холостого хода трансформатора и коэффициент мощности

Короткое замыкание трансформатора представляет такой режим работы, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной подведено напряжение.
Короткое замыкание трансформатора может быть в условиях эксплуатации, если вторичная обмотки при полном напряжении на первичной внезапно замыкается накоротко. Это будет аварийный режим короткого замыкания, при котором ток трансформатора раз в двадцать превышает номинальный, что сопровождается сильным нагревом изоляции и большими динамическими усилиями в обмотках. Такой режим трансформатора допустим, по очень кратковременно.
Для безопасности трансформатора проводят опыт короткого замыкания (рис. 61). Одна из обмоток (обычно низшего напряжения) замыкается накоротко, а к другой подводят такое пониженное напряжение UK стандартной частоты, чтобы по обмоткам протекали номинальные токи.
Номинальное напряжение короткого замыкания трансформатора — напряжение, при подаче которого на одну из обмоток при короткозамкнутой другой в них протекают номинальные токи при условии, что температура обмоток равна 348° К, или 75° С. Напряжение короткого замыкания — очень важная величина трансформатора (указывается в паспортной табличке). Оно выражается в процентах от номинального напряжения:
Численные значения Uк разные для различных трансформаторов. Они увеличиваются с ростом номинальной мощности и высшего напряжения трансформатора. Порядок численного значения UK = 4 — 16%.

6
Рис. 61. Короткое замыкание однофазного трансформатора: a —схема опыта; б — магнитные потоки.

Величина напряжения короткого замыкания оказывает влияние на эксплуатационные свойства трансформатора. Чем больше UK, тем меньше ток внезапного короткого замыкания и тем устойчивее трансформатор в этом режиме. При большем UK напряжение вторичной стороны сильнее изменяется при изменении нагрузки трансформатора.

В опыте короткого замыкания основной магнитный поток очень мал (несколько процентов) по сравнению с его значением при номинальном напряжении. В опыте короткого замыкания потребляемая мощность расходуется на покрытие электрических потерь в обмотках

Параметры короткого замыкания трансформатора через показания приборов определяют по формулам:
полное сопротивление короткого замыкания

активное сопротивление короткого замыкания

индуктивное сопротивление короткого замыкания  коэффициент мощности при коротком замыкании

Напряжение короткого замыкания трансформатора имеет две составляющие активную UKa, совпадающую с током, и реактивную Uкр, опережающую ток на 90 градусов.