Реле часу (стр. 1 из 4)

Лабораторна робота

Стислі теоретичні відомості

Трансформатори

Трансформатором називається статичний електромагнітний пристрій, який має дві (або більше) обмотки, які зв`язані між собою індуктивно, і призначений для перетворення первинних у вторинні параметри змінного струму. В загальному випадку вторинні параметри змінного струму можуть відрізнятися від первинних значенням напруги, струму, числом фаз, формою кривої напруги (струму). За системою змінного струму трансформатори поділяють на трифазні рис. 21.1а та однофазні рис. 21.1б.

За призначенням трансформатори поділяються на силові та спеціальні. Силові трансформатори використовуються в колах автоматики, телемеханіки, зв`язку, апаратури живлення та електропобутових пристроях.

Спеціальні трансформатори – це перетворювальні, технологічні, вимірні пік та інші.

Аналіз роботи трансформатора проведемо на прикладі однофазного понижувального трансформатора з двома обмотками (рис. 21.3).

Трансформатор складається зі стального осердя зібраного з тонких листів електротехнічної сталі, що ізольовані одне від одного для зменшення магнітних втрат.

На стержнях однофазного трансформатора (рис. 21.3) розміщені дві обмотки

число витків первинної число витків вторинної обмотки які виконані з ізольованого проводу. До первинної обмотки підводиться напруга живлення , а з вторинної знімається напруга , що підводиться до споживача електричної енергії.

Струм первинної обмотки трансформатора

збуджує змінний магнітний потік

частина якого замикається в осерді - решту розсіюється поза магнітопроводом

Магнітний потік

змінюється засинусоїдним законом , зчіплений з витками первинної і вторинної обмоток трансформатора індукує електрорушійні сили самоіндукції і взаємоіндукції.

Індуковані електрорушійні сили

,

де

а діюче значення . Індуковані електрорушійні сили самоіндукції та взаємоіндукції індукції в трансформаторі відстають від магнітного потоку на кут .

Струм первинної обмотки трансформатора без навантаження є струмом холостого ходу, намагнічуючим струмом. Нехтуючи впливом насичення, несинусоїдний струм можна замінити еквівалентним синусоїдним.

де

-кут магнітних втрат (кут фазового зсуву між струмом і магнітним потоком), зумовлений втратами потужності в магнітопроводі трансформатора. Значення кута для сучасних електротехнічних сталей, як правило, невелике і складає 4-6 град.

За другим законом Кірхгофа рівняння електричного стану для первинної та вторинної обмоток мають вигляд:

, \ ,

де -

активні та - індуктивні опори первинної та вторинної обмоток (індуктивні опори зумовлені потоками розсіювання). При ненасиченій магнітній системі діючі значення електрорушійних сил, що наводяться в первинній і вторинній обмотках трансформатора, визначаються за формулами:

, ,

де

- частота змінного струму, - амплітуда магнітного потоку трансформатора, - число витків первинної і вторинної обмоток трансформатора. Відношення електрорушійної сили первинної обмотки трансформатора до електрорушійної сили вторинної обмотки, що дорівнює також відношенню відповідних чисел витків обмоток, називається коефіцієнтом трансформації трансформатора: . В електротехніці коефіцієнтом трансформації . Якщо , то трансформатор є підвищувальним, якщо ж , то понижувальним.

На відміну від режиму холостого ходу, що виникає в процесі експлуатації трансформатора, при дослідженні трансформатора є необхідність проведення досліду холостого ходу. Дослід холостого ходу проводиться для визначення коефіцієнту трансформації

, магнітного потоку , а також магнітних втрат потужності в осерді магнітопроводу трансформатора в номінальному режимі.

В досліді холостого ходу до первинної обмотки трансформатора підводиться номінальна напруга

. Вторинна обмотка трансформатора при цьому розімкнена і струм у вторинній обмотці буде рівним нулю ( ). В первинній обмотці трансформатора буде протікати струм холостого ходу , значення якого невелике і складає в середньому від номінального значення струму в первинній обмотці .

Скориставшись другим законом Кірхгофа для первинного та вторинного кола трансформатора в режимі холостого ходу, маємо рівняння електричного стану:

,

, .

Враховуючи, що

, тобто нехтуючи впливом падіння напруги в первинній обмотці, отримаємо наближено , що дорівнює добутку струму холостого ходу на опір первинної обмотки (із-за його невеликого значення у порівнянні з ). Рівнянню електричного стану відповідає векторна діаграма трансформатора для режиму холостого ходу (рис. 21.4).

Коефіцієнт трансформації

. Одержаний вираз дає змогу визначити магнітний потік та магнітну індукцію, якщо відомо поперечний переріз осердя магнітопроводу : .