Материал: 2100

4.

Сформулируйте закон Ома, первый и второй законы Кирх-

гофа для магнитной цепи.

5.

Что называют кривой первоначального намагничивания?

6.

Какая часть кривой намагничивания называется областью

технического насыщения?

7.

Какими параметрами характеризуется предельная статиче-

ская петля гистерезиса?

8.

формулируйте прямую задачу расчёта неразветвлённой

магнитной цепи

порядок её решения.

9.

формул руйте обратную задачу расчёта неразветвлённой

цепи

магнитной цепи

порядок её решения.

С10. Что называют вебер-амперной характеристикой магнитной

?

11. В каком

месте магнитопровода рассчитанной цепи будет

б

наибольшая ндукц я?

12.

В каком месте магнитопровода рассчитанной цепи будет

наибольшая напряженность магнитного поля?

13.

Целесоо разно ли увеличивать воздушный зазор магнито-

провода и почему?

А

14.

Как определить максимально возможный магнитный поток

магнитопровода в пределах технического насыщения материала?

Д

И

Сердечник трансформатора собирают из тонких штампованных

листов электротехнической стали (до 0,5 мм), покрытых изоляцион-

ным лаком. По способу сочленения стержней с ярмами различают

стыковые и шихтованные конструкции, где стержни и ярма собира-

ют вместе, причём стыки в соседних слоях пакета располагают в раз-

ных местах (рис. 5.1, б). Такая конструкция существенно усложняет

технологию сборки трансформатора, однако при этом уменьшается

магнитное сопротивление и соответственно намагничивающий ток.

Кроме того,

ш хтованная конструкция значительно жёстче и не тре-

бует сложных креплен й ярем и стержней [4, 5].

Трансформатор обычно имеет одну первичную и одну или не-

сколько втор чных обмоток, выполненных из алюминиевого или

С

медного

зол рованных проводов. Обмотки трансформатора связаны

только

ндукт вно

не имеют гальванической связи. Обмотка, под-

ключаемая к сети с олее высоким напряжением, называется обмот-

кой высшего напряжен я (ВН), а вторая – обмоткой низшего напря-

(НН) (р с. 5.1, в). Если число витков вторичной обмотки

жения

меньше ч сла в тков первичной, то такой трансформатор называется

понижающ м, а в прот вном случае – повышающим [4, 5].

У трансформатора стержневого типа (см. рис. 5.1, в) обмотки

хорошо видны, но они скрывают за

стержни магнитной системы

собой

сердечника. Видно только верхнее и нижнее ярма сердечника. Одно-

фазный

трансформатор

роневой

конструкции

имеет

внутренние

стержни с обмотками и развитые ярма, охватывающие обмотки снару-

жи, подобно «броне» (рис. 5.1, г) [4, 5].

А

Принцип действия однофазного трансформатора состоит в сле-

дующем: к первичной обмотке A–X подводится питающее напряжение

U1 с частотой f1. Со вторичной обмотки a–x снимается напряжение U2,

которое подводится к потребителю электрической энергии (рис. 5.2).

Д

S

А

I∙1

l

I∙2

а

∙

∙

w1

w2

∙

∙

R1 Z1

~e

U1

E1

Z2 R2 ИE2 U2 ZH

X1

X2

Х

∙

∙

х

F1

∙

F2

Ф0

Рис. 5.2. Электромагнитная схема однофазного трансформатора

93

Каждая обмотка характеризуется количеством витков (w1

у пер-

вичной и w2 у вторичной), активным Ri, реактивным индуктивным Xi

и полным Zi сопротивлениями [4, 5].

На рис. 5.2 указаны условно положительные направления токов,

МДС и магнитного потока трансформатора с учётом правила Ленца

С

при заданных направлениях навивки и расположений обмоток.

Под действием напряжения, приложенного к первичной обмотке,

в ней протекает ток I1, произведение I1w1

является МДС первичной

обмотки F1, а про зведение I2w2 – МДС вторичной обмотки F2.

Результ рующая МДС F0

определяет величину основного переменного

магнитного

потока

Ф0, замыкающегося по магнитопроводу [4, 5].

F

= F

− F

= I w − I

w ;

(5.1)

0

1

2

1

1

2

2

F

µ

S

б

0

a

Ф0 =

RM

=

l

F0 ;

(5.2)

Ф0 = Ф0 max sin ωt ,

(5.3)

Основной переменный магнитный поток Ф0

наводит ЭДС

самоиндукции в первичной обмотке Е1 и Э С взаимоиндукции Е2

– во

вторичной. По отношениюАк нагрузке вторичная обмотка трансформа-

тора является источником электрической энергии с Э С Е2.

Мгновенные и действующие значения Э С обмоток [4, 5]:

e = −w

dФ0

;

(5.4)

1

1

Дdt

e = −w

dФ0

;

(5.5)

dt

2

2

E1 = ωw1 Ф0max

= 4,44 fw1 Ф0max ;

(5.6)

2

E2 = ωw2 Ф0max

И

2

= 4,44 fw2 Ф0max .

(5.7)

Коэффициент трансформации трансформатора находится как

отношение действующего значения ЭДС обмотки высшего напряже-

С

ния к действующему значению ЭДС обмотки низшего напряжения

или как отношение числа витков обмоток [4, 5]:

k =

E1

=

w1

.

(5.8)

E2

w2

состоянияЭДС само ндукц Е1 создает индукционный ток, направлен-

На основан второго закона Кирхгофа можно записать уравне-

ния электр ческого

первичной и вторичной обмотки [4, 5]:

U

1

= E

+ Z

1

I ;

(5.9)

1

1

на величину падения на-

на вторичнойобмоткеU2 меньше ЭДС Е2

U

2

= E

2

− Z

2

I .

(5.10)

2

ный, согласно прав лу Ленца, против тока первичной обмотки, т.е.

препятствует

зменен ю тока I1. ЭДС Е1 совместно с падением на-

пряжения Z1I1

уравновешивает питающее напряжение U1. Напряжение

пряжения Z2I2

на этой о мотке [4, 5].

Основными ра очими параметрами трансформатора являются [5]:

Д

• номинальные первичное и вторичное напряжения U1Н и U2Н;

• номинальнаяАполная мощность SН;

• ток и потери холостого хода I10 (IХХ) и P10 (PХХ);

• напряжение и потери короткого замыкания uk% и P1K (PКЗ);

•

коэффициент трансформации k;

• схема и группа соединений обмоток;

• коэффициент нагрузки трансформатора β;

•

коэффициент полезного действия (КПД) η.