Основы начертательной геометрии Метрические задачи Электротехника Математика Информатика

Курсовая работа Расчет электрической цепи постоянного и переменного тока

В реальных трансформаторах между первичной и вторичной обмотками существует магнитная связь. При расчетах режимов работы и характеристик трансформаторов удобно эту связь между обмотками заменить электрической. В этом случае исследование работы упрощается и сводится к расчетам относительно простой электрической цепи. Электрическая схема, в которой магнитная связь между обмотками трансформатора заменена электрической, носит название схемы замещения трансформатора.

Структуру этой схемы (рисунок 5.2) выбирают таким образом, чтобы ей соответствовали уравнения системы (5.12), описывающие рабочий процесс в трансформаторе.

Рисунок 5.2 – Схема замещения трансформатора Электрические цепи переменного тока Основные понятия об однофазном переменном токе.

На схеме замещения с помощью параметров r1, x1, r2’ и x2’ учитывают сопротивления обмоток приведенного трансформатора, а с помощью r0, x0 –параметры намагничивающей ветви, причем r1 = r2’ << r0 и x1 = x2’ << x0.

Сопротивление r0 представляет собой некоторое фиктивное сопротивление, посредством которого учитывают потери в стали трансформатора, т. е. .

Параллельная работа трансформаторов Параллельное включение силовых трансформаторов применяют для увеличения суммарной мощности и более рационального сочетания мощностей источников питания и потребителей, а также повышения надежности электроснабжения. При параллельной работе к первичным обмоткам трансформаторов подводится одно и то же напряжение, а вторичные обмотки подключаются к общим шинам, от которых питаются потребители

Величина  зависит от марки, толщины листа электротехнической стали, из которой набран магнитопровод, а также от значений магнитной индукции в сердечнике и частоты перемагничивания (частоты тока первичной обмотки).

Сопротивление x0 называется индуктивным сопротивлением взаимной индукции обмоток трансформатора. Это сопротивление обусловлено главным магнитным потоком, который замыкается по магнитопроводу трансформатора.

Комплексные сопротивления первичной обмотки z1 = r1 + jx1 и вторичной обмотки являются постоянными. Они практически не зависят от токов и напряжения U1. Значения z1и  примерно одинаковы, а их индуктивные составляющие x1 и  для силовых трансформаторов обычно больше активных сопротивлений r1 и .

Сопротивления r0 и x0 существенно зависят от подведенного напряжения U1. Связано это с тем, что с увеличением U1 возрастает ЭДС E1 и, следовательно, магнитный поток Фm, а начиная с некоторого значения магнитного потока происходит насыщение магнитопровода и намагничивающий ток растёт быстрее, чем U1. Таким образом, с ростом U1 сопротивления r0 и x0 уменьшаются.

Обычно исследуется работа трансформатора при U1 = const. В этом случае можно принимать z0 = const.

В трехфазном трансформаторе схема замещения, приведенная на рисунке 5.2, справедлива для одной фазы.

При расчетах режимов работы трансформаторов с использованием схемы замещения её параметры должны быть известны. Задаваясь сопротивлением нагрузки, находим токи, напряжения, потери мощности и другие величины.

Параметры схемы замещения могут быть найдены расчетным или опытным путём.

При упрощенном анализе процессов в трансформаторе намагничивающую ветвь на схеме замещения можно исключить. Это возможно на основании того, что сопротивление намагничивающей ветви z0 велико, а ток в ней I0 очень мал и им можно пренебречь. В этом случае имеем упрощенную схему замещения (рисунок 5.3), состоящую из последовательно соединенных сопротивлений rк и xк, где , а .

Сопротивления rк и xк являются сопротивлениями короткого замыкания: активным – rк и индуктивным – xк.

 

Рисунок 5.3 – Упрощенная схема замещения трансформатора

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Переменное напряжение в подведенное к первичной обмотке трансформатора, вызывают в ней ток i1, который возбуждает в сердечнике, являющимся магнитопроводом, переменный магнитный поток Ф. Часть потока замыкается вокруг первичной обмотки по сердечнику и по воздуху, образуя поле рассеяния.

Основной магнитный поток Ф наводит в обмотках э.д.с.

Э.д.с. e2 имеет такое же направление по отношению к началу вторичной обмотки, как в э.д.с. е1, по отношению к первичной обмотке (на рис. 4.1 начала обмоток обозначены точками).

Для гармонически изменяющегося магнитного потока

где Ф и Фт - мгновенное и амплитудное значения потока. С учетом выражения магнитного потока формулы (4.3) примут следующий вид:

Действующие значения первичной и вторичной э.д.с.

Отношение э.д.с. первичной обмотки к э.д.с. вторичной обмотки, рапное отношению чисел витков этих обмоток, называется коэффициентом трансформации трансформатора

Таким образом, для повышения напряжения генератора необходимо выполнить условие ω2 > ω1. Трансформатор с таким соотношением витков называют повышающим. Если трансформатор понижающий, то для него ω1 > ω2.


На главную