16.Определение намагничивающего тока

Намагничивающая составляющая тока катушки определяется по второму закону Кирхгофа для магнитных цепей. Для применения второго закона необходимо знать напряженность магнитного поля. Как было упомянуто выше, магнитный поток зависит от приложенного напряжения т.е:

. ( 4.37)

Это выражение можно переписать для модулей:

, ( 4.38)

где S – площадь поперечного сечения магнитопровода.

Определив величину В_ом, по кривой намагничивания, находят значение Н_ом. В воздушном зазоре напряженность определяется по зависимости В = μ_оН .

Значение индукции как и раньше принимается равным его значению в магнитопроводе. Тогда

. ( 4.39)

Активная составляющая тока находится исходя из мощности потерь в сердечнике Р_ст, определяемой в свою очередь по справочным данным для данного сорта стали на единицу веса:

. ( 4.40)

Полный ток определяется по теореме Пифагора исходя из векторной диаграммы

. ( 4.41)

17.Трансформатор со стальным сердечником

Трансформатор представляет собой статическое устройство, служащее для преобразования уровней напряжения и тока, а в некоторых случаях просто для гальванической развязки электрических цепей.

Трансформатор обычно состоит из двух обмоток и магнитопровода. Последний служит для увеличения магнитного потока, что соответствует усилению магнитной связи между обмотками. Та обмотка, которая подсоединяется к источнику, называется первичной, та которая к потребителю – вторичной. Чаще всего обмотки располагаются на одной стороне магнитопровода. На рис. 4.34 изображена схема трансформатора, на которой для наглядности обмотки расположены на разных сторонах (стержнях).

Так же как в катушке со стальным сердечником ток первичной обмотки создает магнитное поле в сердечнике (основной магнитный поток Ф₀) и поток рассеяния Ф_S . Основной магнитный поток пронизывает вторичную обмотку и наводит в ней э.д.с. Если вторичную обмотку замкнуть на сопротивление нагрузки, то по ней потечет ток. Этот ток в свою очередь создает свой магнитный поток, который суммируется с основным магнитным потоком, а также свой поток рассеяния. Независимо от действия вторичной обмотки суммарный основной магнитный поток остается неизменным, так как он напрямую зависит от напряжения источника.

Активные сопротивления обмоток и их индуктивные сопротивления можно вынести за пределы магнитопровода ввиду их линейного характера. Тогда получается схема для составления основных уравнений трансформатора со стальным сердечником (рис. 4.35).

, ( 4.42)

. ( 4.43)

У правильно сконструированного трансформатора первые два слагаемых достаточно малы, и ими можно пренебречь:

, ( 4.44)

. ( 4.45)

Поделив первое уравнение на второе, получим для действующих значений

, ( 4.46)

где К – коэффициент трансформации.

Из последнего уравнения следует, что напряжения на обмотках пропорциональны числам витков.

Основной магнитный поток создается под суммарным воздействием обеих обмоток и остается неизменным. Поэтому

, ( 4.47)

где I₀ – намагничивающий ток, если I₂ = 0, то I₀ – ток холостого хода.

Поделим последнее уравнение на w₁ :

. ( 4.48)

Откуда появляется понятие приведенного тока

. ( 4.48)

У правильно сконструированного трансформатора намагничивающий ток достаточно мал, и в режиме нагрузки им можно пренебречь. Тогда для действующих значений

, ( 4.49)

. ( 4.50)

Токи в трансформаторе обратно пропорциональны числам витков.

Для удобства расчетов используется так называемый приведенный трансформатор, у которого вторичное напряжение приводится к уровню первичной обмотки с учетом коэффициента трансформации. При этом

, , .

Расчетная схема замещения приведенного трансформатора представлена на рис. 4.36.

Векторная диаграмма (рис. 4.37) строится в соответствии с выбранными направлениями токов на схеме замещения. Вектора первичной стороны строятся так же как для катушки со стальным сердечником. Вектор тока I₂ отстает от вектора напряжения нагрузки на угол φ₂ . Величина вектора Е складывается из векторов падений напряжений на параметрах вторичной обмотки нагрузки. Ток первичной обмотки складывается из тока холостого тока (намагничивающего тока) и тока вторичной обмотки, взятой с обратным знаком.