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

Лабораторные работы по электротехнике

Параллельная работа трансформаторов

 Параллельное включение силовых трансформаторов применяют для увеличения суммарной мощности и более рационального сочетания мощностей источников питания и потребителей, а также повышения надежности электроснабжения. При параллельной работе к первичным обмоткам трансформаторов подводится одно и то же напряжение, а вторичные обмотки подключаются к общим шинам, от которых питаются потребители (рис. 9.12). Параметры трансформаторов, включаемые на параллельную работу, должны удовлетворять следующим условиям: 1) равенство коэффициентов трансформации; 2) равенство напряжений короткого замыкания; 3) одна и та же группа соединений (для трехфазных трансформаторов).

 При несоблюдении первого условия под действием разности  ЭДС в обмотках трансформаторов протекают уравнительные токи, минуя цепь нагрузки. Они геометрически суммируются с током нагрузки, обуславливая неравномерное распределение  суммарных токов между трансформаторами. При несоблюдении второго условия внешние характеристики трансформаторов имеют разный наклон, что обуславливает неравномерное распределение токов нагрузки между трансформаторами. Трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания перегружается, с большим – недогружается. При несоблюдении третьего условия между одноименными выводами вторичных обмоток возникает разность ЭДС, обуславливающая большой уравнительный ток, часто являющийся аварийным.

 

 

 

 

Специальные трансформаторы

Автотрансформаторы

  Автотрансформаторы – это трансформаторы, у которых наряду с магнитной связью между обмотками имеется электрическая связь.

 На рис. 9.13 показаны понижающий и повышающий автотрансформаторы. В общей части обмотки протекает разность токов первичной и вторичной цепей

,

где  – коэффициент трансформации.


Рис. 9.13

 Это позволяет выполнить общую часть обмотки проводом меньшего сечения. Чем ближе коэффициент трансформации к единице, тем автотрансформатор выгоднее. Обычно автотрансформаторы применяются при .

Измерительные трансформаторы тока и напряжений

 Измерительные трансформаторы применяются для передачи измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления. Применяют измерительные трансформаторы тока и напряжения.

 Схема включения и векторная диаграмма трансформатора тока показаны на рис. 9.14. Первичная обмотка Л1–Л2 включается последовательно в измерительную цепь, а к вторичной обмотке И1–И2 подключают измерительные приборы (амперметры, токовые цепи счетчиков и ваттметров), имеющие малое внутреннее сопротивление. Поэтому трансформатор тока работает в режиме, близком к короткому замыканию, и его магнитная система ненасыщена. Если пренебречь намагничивающим током, то соотношение между первичным и вторичным токами будет иметь вид

,

где  – коэффициент трансформации, .

 В рабочем режиме нельзя размыкать вторичную цепь трансформатора тока, так как размагничивающее действие вторичного тока исчезает, а оставшийся ток обуславливает увеличение магнитного потока в десятки и сотни раз. На вторичной обмотке возникает опасное для жизни напряжение, а сам трансформатор может выйти из строя вследствие пробоя изоляции или чрезмерного нагрева магнитопровода.

К измерительному трансформатору напряжения (рис. 9.15) подключают вольтметры, цепи напряжения счетчиков и ваттметры, а также защитную аппаратуру, сопротивление которых во много раз превышает сопротивление обмоток трансформатора. Поэтому он работает в режиме, близком к холостому ходу.

 9.10.3. Сварочные трансформаторы

Источники для дуговой сварки должны иметь крутопадающую внешнюю (вольтамперную) характеристику (кривая 1 на рис. 9.16) с тем, чтобы она пересекалась с вольтамперной характеристикой дуги (кривая 2) в двух точках  и . Между этими точками напряжение источника больше напряжения на дуге, а за их пределами – меньше. Зажигание дуги происходит в точке , а устойчивое горение – в точке .

Рис. 9.16

 Для получения крутопадающей характеристики можно использовать катушку (дроссель), сопротивление которой намного больше индуктивного сопротивления обмоток трансформатора. Она представляет собой магнитопровод с обмоткой и включается последовательно во вторичную цепь трансформатора (рис. 9.17). При разомкнутой цепи сварки напряжение между электродом и объектом равно напряжению холостого хода = 60…70 В. При касании объекта электродом в цепи возникает ток короткого замыкания, зажигается дуга и рабочий режим сварки определяется точкой  (рис. 9.16). Плавным регулированием воздушного зазора d магнитопровода регулируют ток сварки (рис. 9.18). Если пренебречь сопротивлениями трансформатора, то схема замещения цепи сварки принимает вид, изображенный на рис. 9.19, а уравнение электрического равновесия определяется выражением

.  (9.26)

Рис. 9.18


Между составляющими напряжений  и  всегда сохраняется угол сдвига 90°. Поэтому геометрическим местом конца вектора  (точка М) является окружность с диаметром  (рис. 9.19 б). В режиме холостого хода точка М совпадает с концом вектора , в режиме короткого замыкания – с началом вектора .

 

Напряжение дуги

  (9.27)

или

 (9.28)

где  – относительное значение напряжения дуги

;

  – относительное значение тока сварки, , где  – ток короткого замыкания.

 По (9.27) и (9.28) можно рассчитать внешние характеристики дуги.

 Для обеспечения требуемых пределов регулирования сварочного тока катушка (дроссель) должна иметь сопротивления:

в режиме максимального тока ,

в режиме минимального тока .

Индуктивные катушки и конденсаторы оказывают сопротивление протекающим по ним переменным токам. В этих сопротивлениях не происходит превращения электрической энергии в тепловую. Поэтому в отличие от активных сопротивлений их называют реактивными.  Реактивное сопротивление индуктивной катушки называется индуктивным сопротивлением, обозначается XL, и вычисляется по формуле:

где L - индуктивность катушки, Г(генри).

Реактивное сопротивление конденсатора называется емкостным сопротивлением, обозначается Хс и вычисляется по формуле:

где С - емкость конденсатора в фарадах.


На главный раздел сайта: Выполнение курсовой по электротехнике