Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Передавання електроенергії в колах з взаємною індуктивністю за допомогою трансформаторів.

4.1. Як відомо, в електротехнічних системах широко застосовується передача електроенергії з одного контуру в інший за рахунок електромагнітної індукції, що здійснюється за допомогою спеціальних електромагнітних апаратів, які називаються трансформаторами.

Перші трансформатори були створені видатними російськими вченими: однофазний - П.М. Яблочковим у 1876р., а трифазний – М.О. Доліво–Добровольським у 1890р.

Трансформатор являє собою електромагнітний апарат, що складається в загальному випадку із двох магніто- зв’язаних, але електрично роз’єднаних обмоток, первинної та вторинної, за допомогою яких здійснюється перетворення параметрів електроенергії змінного струму та її безконтактна передача від одного контуру до іншого при постійній частоті.

Первинна обмотка, до якої підводиться електроенергія, першого контуру, має кількість витків, а вторинна, до якої під’єднується споживач іншого контуру, має кількість витків. Магнітний зв'язок первинної та вторинної обмоток здійснюється за допомогою магнітного потоку , що створюється в первинній обмотці при проходженні по ній змінного струму першого контуру.

Цей магнітний потік, як було показано вище, дорівнює:

де МРС первинної обмотки.

Як видно, магнітний потік залежить від магнітного опору середовища . Для зменшення магнітного опору застосовують спеціальні магнітопроводи із феромагнітних матеріалів (електротехнічних сталей) в силових трансформаторах. Малопотужні трансформатори зв’язку виконуються без магнітопроводу (без осердя), а магнітний потік в них передається через повітря, тому вони називаються повітряними трансформаторами.

4.2. Принцип дії трансформатора.

Принцип дії трансформатора полягає на використанні явища взаємної електромагнітної індукції магніто-зв’язаних обмоток, при якому змінний струм первинної обмотки створює змінний магнітний потік , що впливає на обидві обмотки та індукується ЕРС: взаємоіндукції у вторинній, а самоіндукції у первинній обмотках, причому величини цих ЕРС прямо пропорційно залежать від кількості витків обмоток, співвідношення яких визначає коефіцієнт трансформації.

Згідно цьому принципу змінний магнітний потік , що створюється в первинній обмотці, є засобом передачі електроенергії від первинної до вторинної обмотки, в яких індукується ЕРС самоіндукції та взаємоіндукції, що дорівнюють:

(4.1)

де - діючі значення ЕРС і напруг.

Враховуючи, що потужність енергії передається без втрат, тобто існує баланс потужностей маємо наступне рівняння: тоді коефіцієнт трансформації буде дорівнювати:

(4.2)

Із рівняння (3.2) очевидно, що якщо трансформатор підвищує напругу, то при цьому він знижує величину струму (і навпаки), забезпечити баланс потужностей при передачі електроенергії від одного контуру до іншого.

4.3. Розрахунок повітряного трансформатора.

4.3.1. Розглянемо розрахункову схему повітряного трансформатора, як електричне коло з індуктивно зв’язаними елементами.

Рис. 4.1. Розрахункова схема повітряного трансформатора.

4.3.2. Запишемо рівняння згідно 2 закону Кірхгофа:

для 1 обмотки:

для 2 обмотки: (4.3)

Перепишемо це рівняння в комплексній формі:

(4.4)

Приймаючи початкову фазу струму побудуємо векторну діаграму трансформатора:

Рис. 4.2. Векторна діаграма повітряного трансформатора.

4.4. Схема заміщення трансформатора.

Схема заміщення трансформатора являє собою електричну схему, яка об’єднує в одній схемі дві схеми: первинної та вторинної обмоток при умові приведення значень параметрів вторинної обмотки і навантаження до первинної обмотки з урахуванням коефіцієнта трансформації Первинні параметри позначаються штрихом і дорівнюють:

В схемі між вузлами і ввімкнуте коло намагнічування, параметри якого та визначаються в досвіді холостого ходу.

Рис. 4.3. Схема заміщення трансформатора.

Схема заміщення використовується для розрахунку трансформатора, при якому визначається за даною напругою величина струму первинної обмотки, та через коефіцієнт трансформації решта параметрів.

, а (4.5)

Схема заміщення трансформатора значно спрощує процес аналізу його роботи є невід’ємною частиною методики розрахунку.

Контрольні запитання

1. Які елементи називаються індуктивно зв’язаними?

2. Що таке ЕРС взаємної індукції?

3.Що таке коефіцієнт зв’язку індуктивно зв’язаних елементів?

4.Що таке згідне і зустрічне зєднання індуктивно зв’язаних елементів та їх розрахункові схеми в комплексній формі?

5.Як визначається еквівалентна індуктивність призгідному та зустрічному послідовному зєднаннях індуктивно зв’язаних елементів?

6.Як визначається повний опір кола при згідному і зустрічному паралельних зєднаннях індуктивно зв’язаних елементів?

7. Що таке повітряний трансформатор напруги?

8. Як складається розрахункова схема повітряного трансформатора?

9. Як складається рівняння первинного та вторинного контурів повітряного трансформатора?

10. Побудуйте векторну діаграму повітряного трансформатора.

⇐ Предыдущая 1 23