- •Исследование работы однофазного трансформатора
- •2.1. Общие сведения о трансформаторах
- •2.2. Теория рабочего процесса трансформатора
- •2.3. Приведенный трансформатор
- •2.4. Схема замещения приведенного трансформатора
- •2.5. Векторная диаграмма трансформатора
- •2.6. Энергодиаграмма трансформатора
- •2.7. Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора
- •2.8. Изменение вторичного напряжения
- •2.9. Коэффициент полезного действия (кпд) трансформатора
- •4.1. Подготовка к работе
- •4.2. Экспериментальная часть работы
2.5. Векторная диаграмма трансформатора
Векторная диаграмма трансформатора является графическим изображением его основных уравнений. Цель построения векторной диаграммы: по заданным параметрам нагрузки (ток I2, напряжение U2, характер нагрузки сos2) при известных сопротивлениях схемы замещения трансформатора определить напряжение, приложенное к первичной обмотке U1, ток I1, потребляемый из сети, и его фазу, обеспечивающие заданные параметры нагрузки.
Построим векторную диаграмму для случая активно-индуктивной нагрузки, когда ток отстает по фазе от напряжения на нагрузкена некоторый угол2 (рис. 12). Отложим горизонтально вектор амплитудного значения основного магнитного потока . Под углом (угол магнитного запаздывания) к вектору проводим вектор тока холостого хода, реактивная составляющая которогосовпадает по фазе с потоком.
|
Рис. 12. Векторная диаграмма трансформатора при активно-индуктивной нагрузке |
Векторы ЭДС и(для приведенного трансформатора они равны) отстают по фазе от потока на 90. По углом 2 к направлению вектора проведем вектор, причем2 = arctg( + )/( + ), где и- приведенные значения активного и индуктивного сопротивлений нагрузки. Под углом2 к вектору тока отложим вектор напряжения на нагрузке. Векторполучим из уравнения (29), прибавив геометрически к векторувекторы () и (). Для этого из конца векторапроводим прямую, параллельнуюи на ней откладываем вектор. Из конца векторапроводим перпендикуляр ки на нем откладываем вектор. Построив вектор, получим треугольник падений напряжения на вторичной обмотке.
Далее по уравнению токов (17) определим вектор тока , для чего проводим из конца векторавектор -противоположно вектору. Затем в соответствии с уравнением (28) определим вектор.
Для упрощенной схемы замещения (рис. 11) векторная диаграмма при активно-индуктивной нагрузке будет иметь вид, показанный на рис. 13.
Рис. 13. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора при активно-индуктивной нагрузке |
2.6. Энергодиаграмма трансформатора
Рассмотрим векторную диаграмму трансформатора на рис. 12. Мощность, передаваемая в трансформаторе (подведенная к первичной обмотке), равна:
(30)
где Pэм1 = I1E1cos1 - электромагнитная мощность первичной обмотки;
- потери мощности в первичной обмотке.
Выражение, определяющее электромагнитную мощность первичной обмотки Pэм1, можно преобразовать следующим образом:
(31)
где Рс = Е1I0сos0 - потери в стали;
Pэм2 = сos2 - электромагнитная мощность вторичной обмотки, которую можно представить в следующем виде:
(32)
где P2 = сos2 - полезная мощность трансформатора, снимаемая со вторичной обмотки;
Pм2 = - потери мощности во вторичной обмотке.
Говоря о потерях мощности в обмотках трансформатора (Рм1 и Рм2), точнее будет говорить о потерях в металле обмоток. Обмотки трансформатора выполняются из меди либо из алюминия. Однако принято эти потери называть потерями в меди или электрическими потерями.
Таким образом, энергодиаграмма трансформатора с учетом (30), (31), (32) может быть представлена в виде, изображенном на рис. 14.
|
|
Рис. 14. Энергодиаграмма трансформатора
Потери в обмотках (в меди) трансформатора Pм1 и Pм2 зависят от нагрузки трансформатора и называются поэтому переменными.
Потери в стали трансформатора Pс не зависят от нагрузки трансформатора и называются постоянными ().