Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Физические условия работы, векторные и энергетические диаграммы трансформатора

Читайте также:
  1. Excel диаграммы
  2. FEO диаграммы
  3. I. УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ХОРОШИХ ОТНОШЕНИЙ
  4. II. Условия договора
  5. II. Условия оказания материальной помощи
  6. II. Условия развития экономики в период до 2023 года
  7. III. Порядок и условия школьной работы

При анализе работы трансформатора под нагрузкой будем иметь в виду однофазный трансформатор или трехфазный трансформатор с симметричной нагрузкой, когда можно рассматривать одну фазу трансформатора. Работа трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке будет рассмотрена отдельно. Будем полагать, что первичное напряжение Ux = const и частота / = const.

Физические условия работы трансформатора. На основании схемы замещения рис. 14-5 можно написать следующие уравнения напряжения трансформатора:

Особенностью работы трансформатора является то, что ввиду относительной малости гх и дгх падение напряжения г + jxj 1г в диапазоне нормальных нагрузок относительно мало, вследствие чего, согласно первому уравнению (15-2), Ег л; Ux. В свою очередь э. д. с. Ei на основании выражения (12-3) пропорциональна потоку сердечника Фс. Поэтому величина потока определяется в основном первичным напряжением:

и при Vi — const также Фс «const.

При холостом ходе трансформатор потребляет из сети такой ток /0 = 1и который нужен для создания потока необходимой при данном их величины.

Величина потока Фс всегда такова, что индуктируемая им э. д. с. £х вместе с падением напряжения Z1/l в соответствии с уравнениями (15-2) уравновешивают приложенное напряжение.

Когда к вторичной обмотке подключается нагрузка, в этой обмотке возникает ток /2. Вторичная н. с. wj2 — wj'^ стремится создать в сердечнике свой поток и изменить, таким образом, поток, существовавший в режиме холостого хода. Однако, как было указано выше, при £/х = const этот поток существенным образом измениться не может. Поэтому первичная обмотка будет потреблять из сети, кроме намагничивающего тока /м, дополнительный ток /{ такой величины, что создаваемая им н. с. wxt[ уравновесит н. с, w2/3. Таким образом,

Ток 1{, уравновешивающий в магнитном отношении вторичный ток /2, назовем нагрузочной составляющей первичного тока.

Полный первичный ток состоит из намагничивающей /м и нагрузочной Г[ составляющих:

На основании изложенного можно отметить следующее. Поток сердечника трансформатора создается суммой н. с. первичного и вторичного токов или н. с. намагничивающей составляющей первичного тока /м. Так как с изменением нагрузки /х и Zjx изменяются, то при Ux = const, согласно выражениям (15-2) и (12-3), несколько изменяются также Ег и Фс. Соответственно этому при изменении нагрузки несколько изменяется также намагничивающая составляющая первичного тока /„,

Векторные диаграммы трансформатора позволяют проанализировать работу трансформатора и высказанные выше положения более полно. Векторные диаграммы можно построить на основе схемы замещения рис. 14-5 или уравнений (15-2).

На рис. 15-1, а изображена векторная диаграмма трансформатора для случая смешанной активно-индуктивной нагрузки. Э. д. с, Ёг = Ё'ч отстает от потока сердечника Фс на 90°. Ток /, отстает от Ё'ъ на некоторый угол ty2, величина которого определяется характе-

Рис. 15-1. Векторные диаграммы трансформатора при смешанной активно-индуктивной (а) и активно-емкостной (б) нагрузке

ром нагрузки. Вычитая из Ё'г падения напряжения /#£/, (перпендикулярно /д) и r'J'i (параллельно /£), получим вектор вторичного напряжения 0%.

Реактивная составляющая намагничивающего тока /мг совпадает по фазе с Фс, а его активная составляющая /ма опережает Фс на 90°. Поэтому намагничивающий ток /„ = /ма + 1ЯГ несколько опережает Фс (рис. 15-1, а). Прибавив к /м вектор /,' = — 1'г, находим вектор первичного тока Д. Для получения вектора первичного напряжения (]х необходимо построить вектор — £lt равный по величине и обратный по направлению вектору Еи и прибавить к нему падения напряжения rjx и fait. При активно-индуктивной нагрузке щ > ф2.

На рис. 15-1, б аналогичным образом построена векторная диаграмма для случая смешанной активно-емкостной нагрузки, когда

Рис. 15-2. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора при смешанной активно-индуктивной нагрузке

вектор тока i\ опережает векторы Ё'г и 0^ соответственно на углы ф2 и ф2. Отметим, что для ясности диаграмм величины /ма, 1иг и падений напряжения изображены непропорционально большими.

Из диаграммы рис. 15-1, а можно заключить, что при Ux = const и ip2 = const или ф2 = const увеличение нагрузки !'г вызывает некоторое уменьшение Et — E'% и U'%, а следовательно, также некоторое уменьшение Фс и /м. Из диаграммы 15-1,6 при тех же условиях следует, что в случае увеличения активно-емкостной нагрузки величины Е± = E'it U'^, Фс и /м при достаточно большом значении |г|)2| или |ф2| могут даже увеличиться'.

Упрощенная векторная диаграмма соответствует упрощенной схеме замещения трансформатора (см. рис. 14-6), в которой намагничивающий ток принят равным нулю. Если при этом изменить положительные направления О'% и /д на обратные, повернув их векторы на 180°, то получим в соответствии со схемой рис. 14-6 диаграмму, изображенную на рис. 15-2. Если

Uг = const и Г2 = const, а угол сдвига фаз ф2 изменяется, то конец вектора O't будет перемещаться по окружности с радиусом гк/а и центром в конце вектора Olt как изображено на рис. 15-2 штриховой линией. Из такой диаграммы можно легко вывести заключение о влиянии характера нагрузки или величины ф2 на напряжение О'г. Энергетические диаграммы трансформатора. Преобразование активной мощности трансформатора происходит согласно диаграмме рис. 15-3, а, соответствующей схемам замещения рис. 14-4 и 14-5 и векторным диаграммам рис. 15-1.

Первичная обмотка потребляет из питающей сети мощность

Рис. 15-3. Преобразование активной (а) и реактивной (б) мощности в трансформаторе

Часть этой мощности теряется на электрические потери в первичной обмотке:

Другая часть мощности расходуется на магнитные потери в сердечнике:

Электромагнитная мощность

Р = Pi - р,я1 - Рмг = mExI'i cos ij)a

передается магнитным полем во вторичную обмотку. В этой обмотке теряется мощность

Рвла = rnl\r2 — тГ% г^.

Остаток мощности Р2 представляет собой полезную мощность, передаваемую потребителям:

Ps = Рт — Р»л2 = mU2l% cos ф2 = mU'%r% cos q>2.

Преобразование реактивной мощности происходит согласно диаграмме рис. 15-3, б. Из первичной реактивной мощности

QxmUJx sin q>! мощность

расходуется на создание первичного магнитного поля рассеяния и мощность

— на создание магнитного поля или перемагничивание сердечника. Во вторичной обмотке теряется реактивная мощность

<?2= m/|x2 —m/j!.Vg и оставшаяся реактивная мощность

Qi = Qi — Я\ — I*? — Яг = fnU2I2 sin ф2 = mi/j/j sin ф2

передается потребителю.

При активно-емкостной нагрузке ф2 < 0, а также Q2 < 0. Изменение знака Q2 означает изменение направления передачи реактивной мощности или энергии. Если при этом также

Qi = Q2 +?2 + <?..r + <7i<0.

то реактивная мощность передается из вторичной обмотки в первичную. Если же Q2 < 0 и Qt > 0, то реактивная мощность потребляется как из первичной, так и из вторичной обмотки и расходуется на намагничивание трансформатора.


Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 135 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Глава двенадцатая ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ | Виды магнитопроводов. | Обмотки трансформаторов | Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов | Явления, возникающие при намагничивании сердечников трансформаторов | Расчет магнитной цепи трансформатора | Индуктивности обмоток трансформатора и электромагнитное рассеяние | Уравнения напряжения трансформатора | Схемы замещения двухобмоточного трансформатора | Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора| Изменение напряжения трансформатора

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.01 сек.)