Идеализированный трансформатор. Магнитодвижущая сила и ЭДС
У идеализированного трансформатора отсутствует активное R обмоток i1w1-i2-МДС; i1w1+12w2—уровн. МДС, имеют линейную х-ку; B=f(H)
ток Х.Х Приведение I.U. идеализированного транс.
Условие проведения опыта ХХ UIном, вторичная обмотка разомкнута I1o=3...10% от I1ном n=w2/w1=E2o/E1o=U2o/U1o. U2o=E1o. U2o. Po=Pэх+Рном+Рвих
6. Режим и опыт х.х. однофазного тр-ра. Хар-ка х.х.
Коэффициент трансформации можно определить опытным путем, проведя опыт холостого хода Обмотку низшего напряжения подключают к устройству (потенциал - регулятор), позволяющему изменять напряжение, подводимое к трансформатору, в широких пределах, а обмотку высшего напряжения размыкают. С целью определения коэффициента трансформации к обмотке низшего напряжения достаточно подвести напряжение 0,1 Uи для трансформаторов малой мощности и 0,3 -0,5Ua для трансформаторов большой мощности. Падение напряжения в первичной обмотке весьма мало. С допустимой точностью можно принять, что E1 = U2 и E2=U2, так как ток во вторичной обмотке практически равен нулю.
Из опыта холостого хода трансформатора определяют также зависимости тока холостого хода 1%, потребляемой мощности Рх и коэффициента мощности coscp от величины подводимого напряжения U, при разомкнутой вторичной обмотке, то есть при /2=0. Ток холостого хода силовых трансформаторов составляет от 10% (для маломощных трансформаторов)" до 2% (для мощных трансформаторов) номинального. При снятии характеристик холостого хода подводимое напряжение изменяют в пределах от 0,6 до 1,2 Ua таким образом, чтобы получить 6-7 показаний.
Имеется зависимость хара-ки внешней.
7. Режим к.з. однофазного тр-ра обмотке низшего напряжения подводят напряжение, при котором в обмотке высшего напряжения, замкнутой накоротко, протекает номинальный ток. Это напряжение называют напряжением короткого замыкания ек%; его значение приводят в паспорте трансформатора в процентах от номинального. Так как в этом опыте из-за малого напряжения, подведенного к обмотке низшего напряжения, магнитный поток в сердечнике весьма незначителен и сердечник не нагревается, то считают, что вся потребляемая трансформатором при опыте короткого замыкания мощность затрачивается на электрические потери в проводниках обмоток. Характеристики короткого замыкания представляют собой зависимости потребляемого тока /к, мощности Рк и коэффициента мощности cosфиK от подведенного напряжения при замкнутой вторичной обмотке. Значение подводимого Напряжения находится в пределах 5-10% номинального.
Коэффициент мощности cos(p определяют так:
Напряжение к.з. - важная характеристика тран-ра. По этой величине делают вывод о возможности параллельной работы транс-ров, по ней и ее составляющим определяют изменения вторичного напряжения транс-ра при изменении нагрузки. Используя эту величину, находят токи ко.з. в условиях эксплуатации.
8.Внешние хар-ки тр-ра. Существует несколько видов тр-ров: 1.Процетное изменение U тр-ра т.е. определяют на сколько изменилось U тр-ра.
2.внешние хар-ки зависимость от характера нагрузки:
9.КПД. и потери тр-рах. Полная мощность определ. Формулой:
где Р - активная мощ. Q - реактивная P=S*cos? - коэфиц. Мощности. Реактивная - является нежелательной мощность по скольку она на работу не влияет но реактивная мощ. Тр-ра заложена теоритически.
КПД тр-ра определяется:
Данная формула расчета КПД применяется к ранее реднко т.к. коэф. Тр-ра очень высокий составляет около 1. кроме того эта формула не учитывается хар-ру нагрузки и не учитывает нагрузку тр-ра.
Где В - коэф. Загрузки S - полная мощность Pк - мощность к.з. Рх - мощность потерь х.х
Оптимальный коэф. Загрузки определ.:
Опт. Коэф. Загрузки состовляет 0,5-0,7 при таких коэф. Кпд макс. Чем меньше коэф. Мощности тем меньше КПД. Ркн - потери короткого замыкания при номинальном токе и температуре обмоток 75°С.
Рх - потери в стали, равные мощности холостого хода трансформатора при номинальном напряжении. Потери в стали при номинальной нагрузке практически остаются равными той же величине, так как индукция в сердечнике изменяется незначительно. Коэффициент полезного действия максимален, когда постоянные потери трансформатора равны переменным. Но так как в практике транс-ры не всегда загружены полностью, полагают при их расчете, что средняя их нагрузка равна 50-70% номинальной, и принимают отношение Рх/Ркн=0,25- 0,5. В этом случае коэффициент загрузки, при котором к.п.д. максимальный:
10. Трехфазные т-ры и их особенности. Существует группа соед. Обмоток: Для условного обозначения здвига фаз вторичного U по отношению первичного приято деление тр-ров по группам соединения. При определ. Группы соед. Первичной U считается высшим U а вторичное низшим U. Для трансформирования трехфазного тока можно использовать группу, составленную ив трех однофазных трансф-ров или один трехфазный транс-р Трехфазная группа однофазных тран-ров имеет ряд существенных недостатков: громоздкость, большая масса, высокая стоимость. Поэтому такой способ трансформации применяют только при очень больших мощностях (свыше 10 тыс. кВ'А), когда конструкция трехфазного трансформатора получается излишне громоздкой.
Сердечник трехфазного трансформатора состоит из трех вертикальных стержней, которые по концам замкнуты стальными ярмами. На каждом из сердечников помещают первичную вторичную обмотки одной из трех фаз.
11. Группы соединений тр-ров. 11-группа соединения - звезда\треугольн. 12-группа - звезда\звезда 0градуссов. Группой соединения называют комбинацию схем соединения обмоток высшего и низшего напряжений. Группа соединения показывает (по аналогии с взаимным расположением стрелок на часах - часовой и минутной) взаимное расположение векторов линейного низшего U по отношению к векторам линейного высшего U в каждой фазе. Вектор высшего U принимают за минутную стрелку и устанавливают против цифры 12, а вектор низшего напряжения принимают за часовую стрелку. Из всех возможных способов соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансф-ров наибольшее распространение нашли схемы соединения звезда-звезда нуль (понизительные - потребительские) звезда\треугол. И звезда\нуль треугол. - (повысительные).
12.Условия параллельной работы тр-ров При переменном графике нагрузки экономически выгодной может оказаться установка на подстанции д (реже - более двух) трансформаторов, которые работают на общую сеть. При небольшой нагрузке в сеть включают один трансформатор, а при возрастании нагрузки - и другой. Параллельная работа трансф-ров возможно если соблюдены следующие требования: 1) номинальные первичные и вторичные напряжения равны,
2) транс-ры имеют одинаковые группы соединения обмоток; 3) напряжения короткого замыкания тран-ров равны; 4) отношение номинальных мощностей транс-ров не превышает 3:1.
При несоблюдении первого и второго требований в цепи вторичных обмоток появляются большие уравнительные токи, которые вызывают ненужный нагрев и потери При несоблюдении третьего и четвертого требований трансформаторы будут неравномерно (непропорционально) нагружаться; следовательно, параллельная работа будет невозможной. При установке тран-ра для параллельной работы с другим его фазируют, то есть определяют одноименные фазы на низшем напряжении, включив в сеть его обмотку высшего напряжения. Сначала попарно определяют концы обмоток низшего напряжения, между которыми нет разницы в напряжении. Затем измеряют напряжение между каждым из концов одной фазируемой стороны и двумя разноименными конками другой стороны (всего шесть измерений).
13.Автотрансформаторы и их основные хар-ки. Применяются для электроснабжение асихроных двигателей. Также для регулирование частоты вращения асивых вентиляторов.
Автотрансформатором называют такой трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки объединены в общую электрическую цепь. Следовательно, число обмоток автотран-ра вдвое меньше,- чем число обмоток трансф-ра: в однофазном автотра-торе- одна, а в трехфазном - три (на каждую фазу по одной). Таким образом добиваются уменьшения массы, размеров и стоимости автотрансформатора. Основное преимущество автотран-ров перед трансф-рами - меньший расход меди и стали. Уменьшаются также тепловые потери в железе и меди. Однако автотран-рам свойственны и существенные недостатки. Изоляция их рассчитывается на наибольшее напряжение, так как обмотки соединены между собой, и поэтому стоимость ее высока. Трехфазные автотр-торы часто вводят в схемы пуска мощных двигателей переменного тока при пониженных токах. Сеть присоединяют к зажимам А, В, С, а двигатель в момент пуска - к зажимам а, е, с. После того как двигатель разовьет достаточную скорость вращения, его быстро переключают на сеть, а автотрансформатор отключают.
14.Многообмоточные тр-ры и их применение. Имеют одну первичную обмотку и несколько вторичной обмотки рассчитаны на разное U. В основном применяются в радио бытовой электронике.
15.Конструкция магнитопровода и обмоток тр-ров. Сердечники и ярма трансформаторов набирают из отдельных листов специальной электротехнической стали, хорошо проводящей магнитные потоки. Листы стали изолируют друг от друга. Это уменьшает вихревые токи в сердечнике, снижает тепловые потери энергии в нем, а поэтому увеличивается коэффициент полезного действия трансформатора. Обозначение транс-тора расшифровывают так: первая буква Т - трехфазный и трехобмоточный, О - однофазный; вторая М - с естественным масляным охлаждением, Д - с масляным охлаждением и дутьем, Ц - с циркуляцией масла через воздушные (Д) или водяные (В) охладители, Н - с регулированием напряжения под нагрузкой, С - сухой. Цифры в числителе дроби- это номинальная мощность (кВ-А), в знаменателе- линейное напряжение обмотки высшего напряжения (кВ)
16.Нагревание и охлаждение транс-ров. По способу охлаждения классификация такова: трансформаторы с воздушным (мощностью до 10 кВ-А), масляным, а также с масляным и
принудительным воздушным охлаждением.
17.Измерительные тр-ры (тр.тока, тр. U). Трансформаторы тока применяют также для расширения пределов измерения счетчиков, амперметров и других приборов в установках низкого напряжения с большими токами. Большинство этих приборов рассчитано на ток не более 5 А. При измерении токов, превышающих 5 А, прибегают к посредству трансформаторов тока, первичную цепь включают в рассечку силовой цепи, а приборы включают во вторичную цепь. Особенностью эксплуатации трансформаторов тока является необходимость замыкать вторичную обмотку через обмотки измерительных приборов или замыкать накоротко, если измерительные приборы отсутствуют. По сколько намагничивается обмотка первичная и может перегреться в следствие на вторичную обмотку будет доходить напряжение до 15кВ. опасно для приборов и обслуживающего персонала. Поэтому, если приборы отключены, вторичная цепь трансформаторов тока должна быть замкнута. Обозначениях трансформаторов тока буквенные символы означают: Т - трансформатор тока, Ф - с фарфоровой изоляцией между обмотками, П - проходной, Ш - шинный, Д - с сердечником для дифференциальной защиты, 3 - с сердечником для защиты от замыканий на землю, ТК - 20, ТК-40, ТКЛ - 10(5\200А) ТПЛ-10 (5-300А), ТКЛУ и ТПЛУ-10 т.д.
Измерительные трансф-ры U используют для понижения напряжения при питании устройств релейной защиты и автоматики, измерительных приборов и установок контроля изоляции. обозначения тран-ров U расшифровывают: НОС - трансформатор U однофазный сухой (с воздушным охлаждением); НТС - трехфазный сухой; НОМ -однофазный масляный; НТМИ - пятистержневой трехфазный. и.д. Вторичное номинальное напряжение у трансформаторов напряжения равно 100В. Каждый из трансформаторов характеризуется предельно допустимой мощностью включаемых во вторичную обмотку приборов. При превышении мощности вторичной нагрузки изменяется коэффициент трансформации и приборы (вольтметры или счетчики) будут давать неверные показания. Выпускают эти трансформаторы четырех классов точности: для точных измерений - 0,2, для включения расчетных счетчиков-0,5, для обычных измерений мощности и энергии-1,0, для вольтметров и реле-3,0.
18.Устро-во машин постоянного тока. Способ возбуждения. Состоит из якоря с обмоткой и ярма с обмоткой возбуждения. На якоре расположен коллектор со четками различают 2 режима работы машин постоян. Тока: Генераторный и дви-ный. Существует 3 способа: паралльлейное последовательное и смещаное возбужд. Конструктивно машина постоянного тока состоит из Неподвижной части - статора, обычно предназначенного для создания магнитного потока, и вращающейся расти -ротор а, в котором индуктируется э.д. с, если машина работает как генератор. Кроме основных полюсов индуктора, на статоре устанавливают также добавочные полюса, назначение которых - уменьшать искрение щеток на коллекторе. Сердечники полюсов статора - индуктора набирают отдельных листов электротехнической стали. Их прикрепляют болтами к станине статора, по которой замыкается магнитный поток полюсов. Т.к. магнитный поток здесь практически постоянен по величине станину выполняют литой. Сердечник ротора - якоря набирают также из листов электротехнической стали.
19.Выпримительное св-во щеточного токосъема машин постоян. тока В режиме генератора служит щеточные токосъем для выпрямление переменного в постоянный ток. В проводе вращающейся рамки, пересекающем силовые линии магнитного поля неподвижных полюсов N и S, наводится э. д. с, направление которой можно определить по правилу правой руки. Вместо колец, которые были у простейшего генератора переменного однофазного тока здесь применен коллектор. Он состоит из двух полуколец. Верхняя щетка А все время соединяется с той стороной витка, которая в данный момент находится под северным полюсом, а нижняя щетка Б - со стороной витка, расположенной над южным полюсом. Переключение щетки с одной коллекторной пластины на другую происходит в момент прохождения рамки через нейтральную (горизонтальную) плоскость.
Следовательно,, напряжение на> щетках, хотя и изменяется но величине, остается постоянным по направлению.
21.ЭДС и электромагн. Момент машин постоян.тока. ЭДС индуктируемая на обмотки якоря зависит от ЭДС Р - число пар полюсов N - число активных провод. 1 обмотки якоря а - число активных провод. В одной секции якоря n - частота вращения якоря (об\мин) Ф-магнитный поток
22.Реакция якоря машин постоян.тока и способы его ослабления. Наз-ся воздействие тока якоря на магнит.поле машин. В большенстве случаев реакция якоря не желательно т.к. искажает главный магнит.поле и ухудшается условие работы. Поэтому на уравне конструкций провода предусматривается те или иные условие меры по улушению.
При не вращающем якоре геометрич. Нейтраль П П. физически нетраль Mn совпадают магнит. В результате появление мертвых зон где нету магн. На оботке якоря возникает размыкание потенциала Эл.достигает 20-50Вольт.
Для снижение реакции якоря завода изгот. Предумастиривают несколько способов: 1.увеличение магн.сопротив. на пути потока якоря за счет увелечение МДС главных полюсов. 2.обеспечивает Маш.постоян. дополнительными полюсами. Устанавливают допол. Полюса на неподвижные части магнит.поля. 3.компесация реакции якоря за счет размещения в позах якоря в компесионой обмотки. Условием копесаций якоря является равенством Cp=-Ck
24. Генератор с независимой возбужд. И регулировочная хар-ка имеет несколько хар-к: 1.хар-ка холостого хода. 2.внешняя хар-ка. 3.регулировочная хар-ка. Для снятие хар-ки х.х. цепь обмотки якоря размыкают и за счет изменение тока возбуждения снимает показания тока якоря. 2ой хар-кой является внешней хар-кой Зависимость U от тока U=f(Iя) Снимается хар-ка при неизменной частоты Iв=const n=cosnt/
У генераторов без компенсации обмоток составляет 5-15%. Регулировочная хар-ка: наз-ся зависимость тока якоря от тока возбуждения Iя=f(Iв) Хаар-ку снимает при постоянном U и при частоте вращения якоря. При увеличения тока якоря Iя пропорционально необходимо увеличить Eя. Целью сохранение U на постоян.уравне. Пропорцион. Увелечение ЭДС якоря за счет повышение магнит.потока обмотки возбуждения.
25.Самовозбуждение ген-ра постоянного.тока. У вращающего якоря за счет остаточной магн.индукции станины - ярмо появляется небольшая ЭДС циркулируя по замкнутому кругу возникает небольшой ток в обмотки возбуждения. В результате магнит.поток возрастает и появляется ЭДС якоря таким образом появляется паралл.возбуждения генератора.
26.Ген-ры с парал. последов. и смещаным возбуждением Последовательность:
Хаар-ка х.х такого генератора отсутствует и отсутсвует регулировочная хар-ка. В результате насыщение магнитопровода якоря ЭДС генератора не возрастает в тоже время нагрузка уменьшается и таким образом происходит колебание U на выходе. Отсюда следует вывод что: Такие ген-ры на производстве не используются. Возможное использ. В качестве датчиков (на каком то отрезке).
Смешанное.возбужд.: Зависимость достигается за счет уменьшение числа витков послед. соединение. обмотки возбужд. (ОВ) Внешняя хар-ка является самой лучшей их всех падение U не падает.
27.Параллейная работа ген-ра постоян.тока с паралл.возбуждением. Для запуска 2-го ген-ра и вывода 1-го ген-ра на ремотные работы необходимо соблюдать следующие требования: 1.необходимо раскрутить якорь 2-го ген-ра с помощью первичного двигателя до заданной частоты вращения а затем за счет увеличение тока возбуждения устанавливается ЭДС этого ген-ра равный U-сети. Проверяется палярность ген-ра и сети и только после этого ген-р. Подключается к сети. При этом ЭДС якоря всегда должен быть выше U-сети.. 2.Вывод 2-го ген-ра в ремонт осуществляется за счет уменьшение главного возбуждения тока и увеличение тока возбужд. Вводного ген-ра. Чтобы ток ген-ра не изменил знак +или - для предотвращения аварий применятся реле обратного тока автомат. Отключающимся ген-ром при изменение направление тока.
28.Режим дв-лся Маш.постоян.тока. Реверсирование дв-ля. Частота вращения дв-ля пост.тока может изменться в зависимости - от U-сети. И напреж. Тока якоря и магнитного потока. Потери мощности дв-ля постоян.тока в обмотках якоря магнитопровода на обмотки возбуждения и мех-ческие потери мощности (подшибниках) щетках в коллекторе, и в обдуве. Особенности пуска дв-ля: Момент пуска дв-ля постоян.тока ЭДС Eякоря равно =0 U=Eя+Iя*Rя.
Eя=Ее*n*Ф тогда ток якоря возрастает мгновенно 25-40 от номинального. Это явление может привести обрыв обмотки якоря. Поэтому для ограничение тока момента пуска последов. Обмотки якоря устанавливается пусковой реостат.
Реверсирование дв-ля: осуществляется только изменение цепи полюсов якоря.