Трансформаторы: уравнение обмотки, рабочие режимы, холостой ход, конструкция, магнитные материалы, электрические провода и изоляция

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”

Кафедра защиты информации

РЕФЕРАТ

на тему:

«Трансформаторы: уравнение обмотки, рабочие режимы, холостой ход, конструкция, магнитные материалы, электрические провода и изоляция»

МИНСК, 2009

Формула трансформатора. ЭДС. Уравнение равновесия для первичной обмотки

Рисунок 1 - Трансформатор

U₁ (t)= U_1m sin(ω₁ t) (1)

ω₁ =2πf (2)

Считаем, вторичная обмотка разомкнута (нет нагрузки). На первичную действует U₁ (t). В цепи возникает ток:

U₁ (t)=U₁ => i₁₀ => F₁₀ = i₁₀ * W₁ => H₁₀ =F₁₀ /l_ср => В₁₀ =μ* H₁₀ (электромагнитная индукция). => Q_c * В₁₀ = Ф₁₀ => ψ= W₁ * Ф₁₀ => Ф_{10 S} => ψ=W₁ * Ф₁₀ , где Ф₁₀ – магнитный поток; Ф_{10 S} – поток рассеивания.

Изменяющийся во времени магнитный поток приводит к возникновению ЭДС

=> = -W₁ * = e₁₀ (t) (3)

=>-W₁ *= e₁₀ (t): (4)

должны уравновешиваться.

Пока не будет уравновешено, этот процесс будет продолжаться. Приведенная зависимость электрических и магнитных процессов соответствует линейному режиму работы магнитопровода. В реальных трансформаторах такой режим является лишь приближением к реальности. В реальных трансформаторах необходимо считаться с неравенством «0» падения напряжения на сопротивлении проводов. В первичной обмотке трансформатора при i₁₀ падение напряжения = r₁ *i₁₀ . В установившемся режиме для цепи первичной обмотки трансформатора справедливо уравнение равновесия:

U₁ (t) + e₁₀ (t) + e_10S (t)= i₁₀ (t)*r₁ (5)

U₁ (t)= -e₁₀ (t) - e_10S (t) + i₁₀ (t)*r₁ (6)

Этому уравнению можно поставит в соответствие:

(7)

Рассмотрим режим, соответствующий отсутствию тока во вторичной обмотке. В этом случае все магнитные процессы определяются только электрическими процессами в первичной обмотке => e₂₀ (t) – в режиме ХХ.

(8)

(9)

n – коэффициент трансформации.

Т.к. U₁ (t) – синусоидально, то и отклик в виде ЭДС, и падение напряжения, и Ф₁₀ также изменются по гармоническому закону.

Ф₁₀ (t)= Ф_{10 m} *sin(ωt) (10)

=-W₁ Ф_{10 m} (2πf)cos(ωt)=

=|cos(ωt)=-sin(ωt-π/2)|=2πfW₁ Ф_{10 m} sin(ωt-π/2) (11)

E_10m =2πfW₁ Ф_10m (12)

E₁₀ = E_10m / (13)

E₁₀ =√2*πfW₁ Ф_10m (14)

E₁₀ =4,44*f*W₁ * Ф_10m (15)

Формула трансформатора ЭДС

U₁ (t)≈-e₁₀ (t) (16)

n= E₁₀ / E₂₀ ≈ U₁ / U₂ (17)

Режим ХХ трансформатора

Режим ХХ трансформатора рассмотрим на практическом режиме отключения нагрузки. В этом режиме путем проведения специальных измерений (опыт ХХ) могут быть оценены важные технико-эксплуатационные параметры трансформатора. Анализ режима ХХ позволяет выявить основные физические процессы в трансформаторе, знание которых важно для других режимов.

Рисунок 2 – Электрическая схема трансформатора

U₁ (t)_хх = -е₁₀ (t)- е_{10 S} (t)+ i₁₀ (t)*r₁ (18)

В режиме ХХ трансформатор подключается под номинальное напряжение, то напряжение, при котором предусматривается работа трансформатора:

(19)

Для дальнейшего рассмотрения и составления электрической модели трансформатора удобно ЭДС E_{10 S} за счет рассеяния трактовать как падение напряжения на чисто реактивном сопротивлении индуктивности рассеяния в цепи первичной обмотки jI₁₀ X₀ .Тогда:

(20)

Для построения векторной диаграммы за точку отправления возьмем направление вектора магнитного потока

Рисунок 3 – Пример векторной диаграммы

При действии в магнитном проводнике переменного магнитного потока совершается работа по перемагничиванию реального магнитного материала (явление гистерезиса) и расходуется энергия на нагревание сердечника, возникающее в нем из-за появления вихревых токов (токов Фуко). В этой связи I_{10 xx} имеет две составляющих:

- активную (отражает потери на гистерезис и вихревые токи)

- составляющую в виде тока намагничивания I_μ , которую создает основной магнитный поток.

Пользуясь представленным выше уравнением (20) и поясняющей его векторной диаграммой трансформатора на ХХ (Рисунок 3), можно поставить в соответствие следующую его схему замещения (эквивалентную схему, электрическую

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать