Основы электротехники Методические указания Основы электроники Курсовая работа Лабораторные работы Основы теории цепей

Лабораторные работы по электротехнике

Схема замещения трансформатора

 Электрические цепи с трансформаторами сложно рассчитывать из-за магнитной связи между обмотками. Поэтому трансформатор представляют схемой замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической цепью. С этой целью обе обмотки «приводят» к одному числу витков, обычно к числу витков первичной обмотки. Приведенные параметры вторичной цепи обозначают буквами со штрихом.

  Применение схемы замещения трансформатора предполагает, что мощности:

передаваемая во вторичную цепь

  (9.8) 

отдаваемая приемнику

  (9.9) 

затрачиваемая на нагрев обмотки

  (9.10)

не изменяются, а углы сдвига  и  и соотношение между индуктивными и активными сопротивлениями обмоток

 . (9.11)

Так как , то

.  (9.12)

Из (9.8) и (9.12) следует

.  (9.13)

Совместное решение (9.10, 9.11, 9.12) дает

.  (9.14)

Равенство ЭДС первичной и вторичной обмоток позволяет объединить их электрические цепи в одну цепь (рис. 9.6). Этот участок цепи называют ветвью намагничивания. В ней  – активное сопротивление, учитывающее

 


Рис. 9.6

 потери мощности в стали, – реактивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком. В силу равенства  на векторной диаграмме (рис. 9.7) показаны не МДС, а токи

  . (9.15)

Если пренебречь током холостого хода  и удалить из схемы (рис. 9.6) ветвь намагничивания, то получим упрощенную схему замещения (рис. 9.8 а), а с учетом   и  – схему (рис. 9.8 б).


Упрощенной схеме замещения соответствует векторная диаграмма на рис. 9.9. Такую схему используют при нагрузке, близкой к номинальной.

Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора

  Параметры схемы замещения можно определить по опытам холостого хода и короткого замыкания.

 При опыте холостого хода (рис. 9.10 а) вторичная обмотка разомкнута, а к первичной обмотке подводится номинальное напряжение. В первичной цепи измеряют напряжение ,ток , мощность . Так как ток холостого хода мал, то потерями мощности в обмотках можно пренебречь и считать показание ваттметра равным потерям в магнитной цепи.

По данным опыта определяют полное, активное и индуктивное сопротивление холостого хода

   

 

 .

 


а) б)

Рис. 9.10

 При этом сопротивления холостого хода, примерно, равны сопротивлениям намагничивающей ветви

.

 При опыте короткого замыкания (рис. 9.10 б) вторичная обмотка замкнута накоротко через амперметр, к первичной подводится такое напряжение, чтобы во вторичной обмотке протекал номинальный ток. В первичной цепи измеряются напряжение , ток , мощность . Подводимое напряжение мало, поэтому мал и магнитный поток. Значит, магнитными потерями можно пренебречь и считать показание ваттметра равным электрическим потерям в обмотках. Так как  и , ветвь намагничивания можно не учитывать и использовать упрощенную схему замещения (рис. 9.8 б).

 По данным опыта короткого замыкания определяют параметры

Считают, что

 Опыт короткого замыкания позволяет определить важный параметр трансформатора – напряжение короткого замыкания. Это выраженное в процентах напряжение на первичной обмотке, при котором в накоротко замкнутой вторичной обмотке протекает номинальный ток

.  (9.16)

Для силовых трансформаторов напряжение Uк = 5…8%.

 Согласно схеме замещения (рис. 9.8)

напряжение короткого замыкания

  (9.17)

активная составляющая напряжения короткого замыкания

  (9.18)

реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

  (9.19)

Эти напряжений , ,  связаны между собой соотношением

.  (9.20)

Известно, что в линейных электрические цепях ток изменяется по синусоидальному закону, если по этому же закону изменяется питающее напряжение.

По условию

Вектор тока опережает вектор сетевого напряжения на угол fi, следовательно, закон изменения тока в цепи по рисунку 2.10 можно написать так:

Определим численное значение угла fi:

«Минус» свидетельствует о том, что вектор напряжения является отстающим по фазе. Это равнозначно утверждению: вектор тока является опережающим по фазе. Поэтому в формулу закона изменения тока величина угла войдет со знаком «плюс».


На главный раздел сайта: Выполнение курсовой по электротехнике