Трансформатор

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, преобразующий электрическую энергию переменного тока с одними параметрами в электрическую энергию переменного тока с иными параметрами (током, числом фаз, формой кривой напряжения).

Однофазный трансформатор:

КПД ≈ 98-99%

Принцип действия трансформатора основан на электромагнитном взаимодействии двух (или более) электрически несвязанных м/ду собой контуров (обмоток). Обмотка подключённая к источнику переменного тока – первичная (I), а обмотка, к которой подключается нагрузка – вторичная (II). Для улучшения магнитной связи между I и II обмотками и для придания определённой конфигурации магнитному потоку, обмотки размещают на сердечнике (магнитопроводе), изготовленном из ферромагнитного материала.

Если к зажимам первичной обмотки трансформатора W₁ подвести переменное напряжение U₁, то протекающий по ней ток I₁ создаёт магнитный поток поток Q. Этот поток вызывает ЭДС самоиндукции в первичной обмотке и ЭДС во вторичной. При замыкании вторичной обмотки на сопротивление Z_н по ней течёт ток I₂. Магнитный поток Q состоит из основного магнитного потока Ф₀, который замыкается в сердечнике трансформатора и потоков рассеяния первичной Фs₁ и вторичной Фs₂ обмоток трансформатора. Основной магнитный поток индуктирует в первичной и вторичной обмотках ЭДС Е₁ и Е₂, которые уменьшают напряжение указанных обмоток.

Коэффициент трансформации: отношение эдс, наводимых основным магнитным потоком в первичной и вторичной обмотках электрического трансформатора.

Классификация: в зависимости от числа фаз (однофазные и многофазные); в завис. от схемы (однообмоточные, двухобмоточные и многообмоточные); по наивысшему напряжению одной из обмоток (низковольтные и высоковольтные); по типу констр. сердечников (броневые, стержневые и тороидальные) и т.д.

Режим ХХ:

U_1хх=U_1ном; I_xx I_1ном; Е₂=Е_2ном

При проведении опыта ХХ к первичной обмотке подводится номинальное напряжение, измеряемое вольтметром. Амперметр в первичной цепи даёт определить ток ХХ I₀. При ХХ потери во вторичной обмотке отсутствуют, а в первичной относительно малы вследствие небольшого значения тока ХХ, тогда как потери в стали при ХХ остаются практически равными потерям в стали при номинальной нагрузке. Следовательно, потери в обмотках при ХХ меньше потерь в стали.

Режим КЗ: - испытание трансформатора при замкнутой вторичной обмотке.

I_1к=I_1ном; P_1к=P_m.

При опыте КЗ вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной подводится пониженное напряжение, при котором по обмоткам протекают номинальные токи. Это напряжение КЗ. При малом напряжении магнитный поток будет незначителен, значит будет мал и намагничивающий ток.

21 Преобразователи постоянного напряжения: принцип действия, классификация, основные параметры. Однотактные преобразователи напряжения типа ПН.

Преобразователем напряжения называют устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в электрическую энергию постоянного тока другого уровня напряжения или имеющую гальваническую развязку выходного напряжения от источника энергии.

По принципу действия различают однотактные и двухтактные преобразователи постоянного напряжения. В однотактных преобразователях подключение элементов преобразователя и нагрузки к источнику энергии постоянного тока осуществляется один раз за период с помощью одного устройства. В двухтактных преобразователях подключение к источнику энергии осуществляется два раза за период с помощью как минимум двух переключающих устройств.

УМ- усилитель мощности.

При переводе схемой управления (СУ) силового транзистора VT в режим насыщения к обмотке дросселя L будет приложено напряжение, равное разности напряжений источника энергии U0 и напряжения на нагрузке Uн. Под действием этого напряжения дроссель L будет запасать энергию, а ток дросселя i_L, равный току стока транзистора VT, будет нарастать практически по линейному закону.

Диод VD на этом временном интервале закрыт и находится под напряжением, равным напряжению источника энергии U0. При запирании транзистора VT ЭДС на зажимах обмотки дросселя меняет свой знак и обеспечивает открытие диода VD, в результате чего ранее запасённая дросселем энергия будет через этот диод передаваться в нагрузку подзаряжать конденсатор С. На этом интервале времени к обмотке дросселя будет L будет приложено напряжение, равное напряжению на нагрузке, так что ток дросселя будет спадать от максимального к минимальному.

4 Эквивалентная схема замещения трансформатора:

Схема замещения трансформатора представляет собой сочетание двух схем замещения — первичной и вторичной обмоток, которые соединены между собой в точках а и б. В цепи первичной обмотки включены сопротивления R₁ и Х₁, а в цепи вторичной обмотки — сопротивления R'₂ в Х'₂. Участок схемы замещения между точками а и б, по которому проходит ток I₀, называют намагничивающим контуром. На вход схемы замещения подают напряжение Ú₁, к выходу ее подключают переменное сопротивление нагрузки Z'_н, к которому приложено напряжение — Ú'₂.Сопротивления Z'_н, называют соответственно сопротивлениями вторичной обмотки и нагрузки, приведенными к первичной обмотке.

При составлении эквивалентной схемы руководствуются следующим:

1) полная мощность реальной и эквивалентной должны совпадать;

2) потери мощности в реальном и приведённом трансформаторах должны быть равны;

3) фазовые сдвиги м/ду напряжениями и токами в цепях реального и приведённого трансформатора должны быть одинаковыми.

КПД трансформатора представляет собой отношение активной мощности, выделяемой в нагрузке P₂, к активной мощности, потребляемой от источника энергии P₁:

, P_ст – потери в магнитопроводе (в стали), P_об – потери в обмотках (потери в меди).

Для определения КПД предполагаемый ток ХХ=0, т.е. I₀=0.

Амплитуда основного магнитного потока не зависит от значений и характера тока нагрузки.

Анализ выражения позволяет построить график: зависимость КПД от нагрузки.

Max КПД происходит, когда β²·P_к=P₀;

Следовательно, КПД достигает максимального значения при равенстве постоянных и переменных потерь. Постоянные потери – потери в проводах обмоток, пропорциональные квадрату магнитной индукции (β²·P_к- потери в обмотках), P₀- потери в магнитопроводе. Переменные – потери в проводах обмоток, пропорциональные квадрату плотности тока.

Однотактные преобразователи напряжения типа ПИ (поляризованный инвентор) и типа ПВ. Однотактные преобразователи напряжения с гальванической развязкой. Принцип работы, основные параметры.

Преобразователем напряжения называют устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в электрическую энергию постоянного тока другого уровня напряжения или имеющую гальваническую развязку выходного напряжения от источника энергии.

Принцип работы: при переводе схемой управления (СУ) транзистора VT в режим насыщения дроссель L оказывается подключенным параллельно источнику энергии U0. На каком-то интервале импульса к обмотке дросселя приложено напряжение U0, под действием которого он запасает энергию, а ток дросселя нарастает по линейному закону. Диод VD на этом временном интервале закрыт и находится под напряжением. Передача энергии в нагрузку от источника отсутствует. Ток нагрузки поддерживается за счет разряда С. При запирании транзистора ЭДС на зажимах обмотки дросселя меняет свой знак и обеспечивает включение диода VD. На интервале паузы, когда транзистор закрыт, ранее запасенная энергия дросселем передается в нагрузку и обеспечивает подзаряд конденсатора. Ток дросселя при этом спадает.

Однотактные преобразователи напряжения типа ПВ (повышен).

Принцип работы:

На интервале импульса, когда транзистор VT находится в режиме насыщения, дроссель оказывается подключённым к источнику энергии U0 и запасает энергию. Ток дросселя, равный на этом временном интервале току транзистора будет нарастать. При этом передача энергии от источника в нагрузку отсутствует. Ток нагрузки поддерживается только за счёт заряда конденсатора С. Диод VD закрыт и находится под напряжением, равным напряжению нагрузки Uн. При запирании транзистора, когда напряжении на нём превысит напряжение на нагрузке, т.е. когда ЭДС самоиндукции обмотки дросселя превысит величину, равную разности напряжений нагрузки Uн и U0, открывается диод VD и запасённая дросселем энергия с энергией источника U0 будут обеспечивать питание нагрузки и подзаряд конденсатора С.

Дата добавления: 2015-08-27