- •2.2.Конденсаторы
- •2.2.1. Классификация и конструкции конденсаторов.
- •2.2.2.Параметры конденсаторов.
- •2.2.3.Система обозначений и маркировка конденсаторов.
- •2.2.4.0Сновные разновидности конденсаторов.
- •2.1. Резисторы
- •2.1.1.Классификация и конструкции резисторов.
- •2.1.2. Параметры резисторов
- •2.1.3.Система обозначений и маркировка резисторов.
- •2.1.4.Конструктивно-технологические разновидности резисторов.
- •2.1.5. Специальные резисторы.
- •Устройство
- •Свойства катушки индуктивности
- •Характеристики катушки индуктивности Индуктивность
- •Сопротивление потерь
- •Потери в проводах
- •Температурный коэффициент индуктивности (тки)
- •Разновидности катушек индуктивности
- •Применение катушек индуктивности
- •2.3.Катушки индуктивности
- •2.3.1.Физическая природа индуктивности.
- •2.3.2.Конструкции катушек индуктивности.
- •2.3.3. Индуктивность и собственная емкость катушек индуктивности.
- •2.3.4. Потери в катушках индуктивности.
- •2.3.5.Разновидности катушек индуктивности.
- •Виды трансформаторов Силовой трансформатор
- •Автотрансформатор
- •Трансформатор тока
- •Трансформатор напряжения
- •Импульсный трансформатор
- •Разделительный трансформатор
- •Сдвоенный дроссель
- •Трансфлюксор
- •Основные части конструкции трансформатора
- •Магнитная система (магнитопровод)
- •Обмотки
- •Схемы и группы соединения обмоток трёхфазных двухобмоточных трансформаторов
- •Базовые принципы действия трансформатора
- •Режим холостого хода
- •Режим короткого замыкания
- •Режим с нагрузкой
- •Закон Фарадея
- •Уравнения идеального трансформатора
- •Обозначение на схемах
- •Применение трансформаторов Применение в электросетях
- •Применение в источниках электропитания
- •Другие применения трансформатора
- •Теория трансформаторов Уравнения линейного трансформатора.
- •Потери в трансформаторах
- •Режимы работы трансформатора
- •Технический срок службы Работа в параллельном режиме
- •Частота
- •Регулирование напряжения трансформатора
- •Перенапряжения трансформатора Виды перенапряжений
- •Способность трансформатора выдерживать перенапряжения
Теория трансформаторов Уравнения линейного трансформатора.
Пусть i1, i2 — мгновенные значения тока в первичной и вторичной обмотке соответственно, u1 — мгновенное напряжение на первичной обмотке, RH — сопротивление нагрузки. Тогда
Здесь L1, R1— индуктивность и активное сопротивление первичной обмотки, L2, R2— то же самое для вторичной обмотки, L12— взаимная индуктивность обмоток. Если магнитный поток первичной обмотки полностью пронизывает вторичную, то есть если отсутствует поле рассеяния, то . Индуктивности обмоток в первом приближении пропорциональны квадрату количества витков в них.
Мы получили систему линейных дифференциальных уравнений для токов в обмотках. Можно преобразовать эти дифференциальные уравнения в обычные алгебраические, если воспользоваться методом комплексных амплитуд.
Для этого рассмотрим отклик системы на синусоидальный сигнал u1=U1 e-jω t (ω=2π f, где f — частота сигнала, j — мнимая единица). Тогда i1=I1 e-jω t и т. д., сокращая экспоненциальные множители получим
U1=-jωL1 I1 -jωL12 I2+I1 R1
-jωL2 I2 -jω L12 I1+I2 R2 =-I2 Zн
Метод комплексных амплитуд позволяет исследовать не только чисто активную, но и произвольную нагрузку, при этом достаточно заменить сопротивление нагрузки Rн её импедансом Zн. Из полученных линейных уравнений можно легко выразить ток через нагрузку, воспользовавшись законом Ома— напряжение на нагрузке, и т. п.
Т-образная схема замещения трансформатора.
На рисунке показана эквивалентная схема трансформатора с подключенной нагрузкой, как он видится со стороны первичной обмотки.
Здесь T — коэффициент трансформации, L12 — «полезная» индуктивность первичной обмотки, L1п, L2п — индуктивности первичной и вторичной обмотки связанные с рассеянием,R1п, R2п — активные сопротивления первичной и вторичной обмотки соответственно, Zн — импеданс нагрузки.
Потери в трансформаторах
Степень потерь (и снижения КПД) в трансформаторе зависит, главным образом, от качества, конструкции и материала «трансформаторного железа» (электротехническая сталь). Потери в стали состоят в основном из потерь на нагрев сердечника, на гистерезис и вихревые токи. Потери в трансформаторе, где «железо» монолитное, значительно больше, чем в трансформаторе, где оно составлено из многих секций (так как в этом случае уменьшается количество вихревых токов). На практике монолитные сердечники не применяются. Для снижения потерь в магнитопроводе трансформатора магнитопровод может изготавливаться из специальных сортов трансформаторной стали с добавлением кремния, который повышает удельное сопротивление железа электрическому току, а сами пластины лакируются для изоляции друг от друга.
Режимы работы трансформатора
1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в стали.
2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора.
3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.
] Габаритная мощность
Габаритная мощность трансформатора описывается следующей формулой:
Pгаб=(P1 + P2)/2=(U1I1 + U2I2)/2
-
1 — первичной обмотки
-
2 — вторичной обмотки
Однако, это конечный результат. Или академическое определение. Изначально габаритная мощность, как следует из названия, определяется габаритами сердечника и материалом, его магнитными и частотными свойствами.
КПД трансформатора
КПД трансформатора находится по следующей формуле:
где
P0 — потери холостого хода (кВт) при номинальном напряжении
PL — нагрузочные потери (кВт) при номинальном токе
P2 — активная мощность (кВт), подаваемая на нагрузку
n — относительная степень нагружения (при номинальном токе n=1).
Эксплуатация
Срок службы
Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории: