Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Устройство и принцип работы трансформатора
Трансформатор – это электрическая машина (статический электромагнитный аппарат), служащая для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока иного напряжения при неизменной частоте. Трансформатор состоит из 2-х основных частей: магнитопровода (сердечника) и обмоток.
Простейший трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток – первичной и вторичной. Если к первичной обмотке трансформатора подвести переменное напряжение U1, то в ней появится некоторый ток i1, который создает в сердечнике магнитный поток Φо. Этот поток наведёт в обеих обмотках ЭДС индукции e1 и e2: Если приложенное напряжение U1 = Um1∙ sinωt, то в идеальном трансформаторе (без потерь) его первичная обмотка будет представлять собой чистую индуктивность, и ток будет отставать по фазе от напряжения на угол 90˚. i1 = I1m ∙ sin(ωt – π/2), а магнитный поток будет совпадать по фазе с создающем его током: Φ1о = Φm ∙ sin(ωt – π/2) = - Φm ∙ cosωt. Тогда ЭДС e1 и e2 будут равны:
e1 = - w1 = - w1∙ω∙Φm∙sinωt = - Em1∙sinωt e2 = - w2 = - w2∙ω∙Φm∙sinωt = - Em2∙sinωt. Для идеального трансформатора в соответствии со вторым законом Кирхгофа: u1 = -e1 и u2 = e2, то (7.5) где k – коэффициент трансформации. Отношение напряжений на вторичной и первичной обмотках трансформатора равно отношению чисел витков в этих обмотках.
Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями. Трансформатор не имеет движущихся частей, поэтому механические потери отсутствуют. Имеющиеся потери обусловлены явлениями гистерезиса, вихревыми токами рассеяния магнитного поля и активным сопротивлением обмоток. Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при перемагничивании, сердечники собирают из тонких пластин толщиной 0,3 – 0,5 мм трансформаторной стали. Пластины изолируют друг от друга, покрывая их изолирующей плёнкой. В ферромагнетике, подвергаемом циклическому перемагничиванию, магнитный поток связан с током зависимостью, выражаемой петлей гистерезиса. При каждом перемагничивании затрачивается работа, пропорциональная площади петли гистерезиса. Эта работа вследствие внутреннего трения доменов идёт на нагревание сердечника. Вихревые токи, или токи Фуко, возникающие в проводниках, находящихся в переменных магнитных полях, создаются в сердечнике трансформатора. Замыкаясь в толще сердечника, эти токи нагревают его и приводят к потерям энергии. Для уменьшения этих потерь сердечник набирают из тонких, изолированных друг от друга пластин. Потоки рассеяния создаются той частью магнитного потока, которая замыкается не через магнитопровод, а через воздух в непосредственной близости от витков. Они составляют около 1% от основного магнитного потока трансформатора. Активное сопротивление обмоток создаёт потери за счёт токов, нагревающих обмотки.
Билет 15. Вопрос 2.Векторные диаграммы и основные уравнения для цепей статора и ротора АМ Предположим, как это чаще и бывает, что величины вторичной обмотки приводятся к обмотке первичной. Приведенное значение ЭДС вторичной обмотки в таком случае совпадает со значением ЭДС первичной обмотки, поскольку эти ЭДС наводятся одним и тем же потоком, а данные обмоток условно считаются одинаковыми. Тогда (162) Где - эдс обмотки ротора, приведенная к обмотке статора. Приведенная величина тока получается след образом. Подставляя в формулу выражение амплитудных значений намагничивающих сил, записываемых на основании уравнения бегущей волны, получаем Или деля обе части равенства на имеем (163) Выражение - является приведенной величиной тока вторичной обмотки I2’, то есть (164) ток ротора приведенный к обмотке статора. Здесь коэффициент трансформации токов. Исходя, как и в трансформаторах, из условия одинакового значения джоулевых потерь в обмотках ротора действительной и приведенной, и сохранения того же соотношения между активным и индуктивным сопротивлениями, находят сопротивления обмотки ротора, приведенные к обмотке статора: m2I22r2=m1I2’2r2’ откуда получают: (165) где k=kekiкоэфф-т приведения сопротивлений вторичной цепи к первичной. отсюда с учетом (165) получают Теперь уравнения напряжений и токов АМ с приведенной вторичной обмоткой могут быть записаны: 0= На основе этих уравнений может быть построена векторная диаграмма трехфазного асинхронного двигателя в режиме нагрузки. Она аналогична векторной диаграмме трансформатора, работающего на чисто активную нагрузку. К первичной обмотке (статора) подведено напряжение U1. На зажимах приведенной вторичной обмотки (ротора) получается напряжение
коэффициент мощности — оставался близким к своему номинальному значению, нагрузка асинхронного двигателя в эксплуатации не должна заметно отличаться от номинальной. Диаграмма на рисунке 140 отчетливо показывает и то, что асинхронный двигатель в любом режиме работает при cosφ1≠l, то есть загружая подводящую сеть отстающим реактивным током. Это следствие того принципиального положения, что асинхронная машина получает намагничивающую (реактивную) мощность из сети, через эту составляющую тока статора. Из векторных диаграмм также видно, что по мере увеличения нагрузки при сохранении неизменной величины напряжения сети U1 будут расти падения напряжения в статоре I1r1 и I1x1 и несколько уменьшаться ЭДС Е1. Поскольку Е1≡ Ф, магнитный поток двигателя при увеличении нагрузки будет постепенно уменьшаться. Однако в пределах номинальной нагрузки изменение потока невелико и составляет лишь несколько процентов. Из векторной диаграммы, приведенной на рисунке 139, можно получить выражение электромагнитной мощности Р12, передаваемой вращающимся полем от статора ротору. Для этого спроектируем векторы напряжений обмотки статора на направление вектора тока I1. Получим U1cosφ1=E1cosβ+I1r1 Умножив обе части на m1I1 запишем m1I1U1cosφ1= m1 E1 I1 cosφ1+ m1I12r1 Проектируя на направление ЭДС E1 диаграмму токов, имеем I1cosβ=I2’cosφ2+I0sinα Подставляя значение I1cosβ в предыдущее выражение, получаем m1I1U1cosφ1= m1 E1 I2’cosφ2+ m1 E1 I0sinα+ m1I12r1 или P1= m1 E1 I2’cosφ2+Pc1+Рэ1 Где Pc1= m1E1I0sinα – потери в стали статора Рэ1= m1I12r1 – электрические потери в обмотке статора. Отсюдаm1E1I2’cosφ2=P1-Pc1-Pэ1=P12
Билет 16. Вопрос 1.Методы регулирования частоты вращения трехфазного АД. (Вольдек, с.573-583). |
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 265. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |