Электротехника конспекты и примеры решения задач

Электротехника, физика
Лабораторная работа
Задачи по физике
Задачи курсового расчета
Атомная энергетика
Ядерные реакторы
  • Ядерная реакция
  • Авария  на ЧАЭС
  • Антуан Беккерель
  • Ядерный топливный цикл
  • Степень опасности РАО
  • Лазерная трансмутация
  • География транспортировки ядерных
    отходов в России
  • Новоуральск и ядерные отходы
  • СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
    АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
  • ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ
  • Атомные электростанции (АЭС)
  • Главным сооружением АЭС
    является энергоблок
    .
  • Физика атомного ядра
  • Радиоактивное излучение
  • Выделение энергии при делении
    тяжёлых ядер
    .
  • Зал управления Ленинградской АЭС
  • Математика
    Примеры решения типовых задач
    Начертательная геометрия
    Лекции и конспекты
    Виды проецирования
    АКСОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРОЕКЦИИ
    Типовые задачи и методика решений.
    Информационные сети
  • Канальный уровень управления передачей
  • Физический уровень управления передачей
  • Мейнфреймы
  • Серверы рабочих групп
  • Характеристики и протоколы
    транспортной сети ИВС.
  • Стек TCP/IP
  • Защита вычислительных сетей.
  • Стандарт  криптозащиты
  • Стандарт Fast Ethernet.
  • Многосегментные локальные сети
  • Мосты и коммутаторы
  • Фиксированная маршрутизация
  • Изысканное искусство
    Курс лекций по истории искусства
    Декоративные цветы
  • Декоративные цветы из ткани
    для украшения интерьера
  • Технология изготовления цветов
  • Изготовление тычинок и пестика
  • Гофрирование деталей
  • Выкройки и сборка цветов
  • Ромашка
  • Космея
  • Колокольчик делают из крепдешина
    или тонкого шелка
  • Шиповник
  • Лилия
  • Тюльпан
  • Орхидея
  • Ирисы – прекраснейшие цветы.
  • Гвоздика персидская (махровая)
  • Фиалки лучше делать из шелка
  • Анютины глазки
  • Душистый горошек
  • Ветка цветущей яблони
  • Жасмин махровый
  • Декоративная листва
  • Отделочные цветы из ткани
    для украшения одежды
  • Цветы из капрона на проволочном
    каркасе
  • Материалы и инструменты
  • Бумажные цветы
  • Замыкание вторичной обмотки трансформатора накоротко в процессе эксплуатации приводит к тому, что при номинальном напряжении, подводимом к первичной обмотке, в обмотках трансформатора возникают весьма значительные токи, которые могут вывести трансформатор из строя.

    При проведении опыта короткого замыкания трансформатора к первичной обмотке трансформатора подводится такое напряжение, при котором в его обмотках возникают токи, равные соответствующим номинальным их значениям.

    Для этого достаточно к первичной обмотке трансформатора подвести напряжение , сниженное в 10–20 раз по сравнению с соответствующим номинальным значением напряжения . Так как при опыте короткого замыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке мало и равно , то магнитный поток трансформатора , а, следовательно, и магнитная индукция трансформатора будут также малы. Это означает, что магнитные потери мощности в магнитопроводе , которые, как известно, пропорциональны квадрату магнитной индукции, при опыте короткого замыкания ничтожно малы и ими можно пренебречь ().

    Таким образом, можно считать, что при опыте короткого замыкания вся мощность , потребляемая трансформатором, идет на нагрев обмоток трансформатора, т. е. равна электрическим потерям  в проводах обмоток трансформатора:

     В выражение для  входят  и , т. е. номинальные значения токов соответственно в первичной и вторичной обмотках трансформатора, так как опыт короткого замыкания проводится при номинальном значении тока. Поэтому с учетом того, что , мощность , т. е. равна электрическим потерям мощности в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке.

    Измерив, напряжение, ток и активную мощность при опыте короткого замыкания (), можно определить параметры упрощенной схемы замещения трансформатора (рисунке 1.4) при коротком замыкании

    ,

    где - соответственно активное, реактивное, индуктивное и полные сопротивления короткого замыкания трансформатора.

     


    Рисунок 1.4 – Упрощенная схема замещения трансформатора

    К нагрузочным характеристикам трансформатора относятся зависимости вторичного напряжения , коэффициента мощности  и КПД  от тока нагрузки  потребителя электроэнергии при .

    Характер этих зависимостей представлен на рисунках 1.5 и 1.6. Зависимость  напряжения на зажимах вторичной обмотки от тока нагрузки является внешней характеристикой трансформатора.

    Вторичная обмотка трансформатора по отношению к потребителю электроэнергии является источником, поэтому ток во вторичной обмотке (рисунок 1.1) совпадает с направлением ЭДС  в этой обмотке. На основании второго правила Кирхгофа для вторичной цепи трансформатора можно составить уравнение электрического равновесия для этой цепи, записав которое относительно напряжения вторичной обмотки получим уравнение для внешней характеристики трансформатора в векторной форме:

    .

    Из полученного выражения следует, что изменение тока нагрузки трансформатора приводит к изменению напряжения на зажимах его вторичной обмотки. Это происходит не только за счет увеличения падения напряжения на вторичной обмотке, т. е. увеличения произведения , но также и за счет уменьшения ЭДС  в реальных условиях вследствие некоторого уменьшения магнитного потока при увеличении тока нагрузки трансформатора.

    Внешняя характеристика трансформатора при различных характерах нагрузки и  имеет вид, представленный на рисунке 1.5. Из векторной диаграммы нагруженного трансформатора можно установить, что падение напряжения на его вторичной обмотке тем больше, чем больше угол сдвига по фазе между ЭДС  и током нагрузки .

     


    Рисунок 1.5 – Зависимость напряжения вторичной обмотки

    трансформатора при емкостном (1), при чисто активном (2), при индуктивном (3) характерах нагрузки

    Таким образом, чем больше выражен индуктивный характер нагрузки трансформатора, тем значительнее уменьшается напряжение на его вторичной обмотке с ростом тока нагрузки (кривая 3, рисунок 1.5). Можно показать, что при чисто активной нагрузке внешняя характеристика трансформатора будет более жесткой (кривая 2, рисунок 1.5). При емкостном характере нагрузки с увеличением тока нагрузки происходит возрастание напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора (кривая 1, рисунок 1.5).

    На рисунке 1.6 представлена внешняя характеристика трансформатора при активно-индуктивном характере нагрузки.

     


     

    Рисунок 1.6 – Внешняя характеристика трансформатора при активно-индуктивном характере нагрузки

    Характер изменения коэффициента мощности относительно питающей сети, т. е.  (рисунок 1.6) объясняется так. В режиме холостого хода трансформатора, при отсутствии нагрузки во вторичной цепи, трансформатор потребляет активную мощность, равную мощности холостого хода:

    .

    Так как мощность, ток и напряжение в режиме холостого хода не равны нулю, то не может быть равным нулю и  при .

    Таким образом, зависимость  выходит не из начала координат, а из точки с ординатой, равной . С увеличением нагрузки, эта зависимость сначала резко возрастает, достигает максимального своего значения при некотором значении тока , а затем несколько уменьшается. При дальнейшем увеличении тока нагрузки , что можно видеть из векторной диаграммы нагруженного трансформатора, одновременно происходит увеличение и тока первичной обмотки трансформатора . Так как коэффициент мощности потребителя , то наряду с увеличением вектора тока , происходит его смещение в сторону вектора . Угол  при этом уменьшается, а  соответственно увеличивается. 

    Однако возрастание  происходит только до определенного предела, равного , так как дальнейшее увеличение , а, следовательно  и , приводит к значительному возрастанию вектора реактивного падения напряжения на первичной обмотке . При этом возрастание угла за счет увеличения вектора  не может быть скомпенсировано уменьшением этого угла за счет увеличения тока , так как , ток  только в пределе может совпадать с линией вектора тока , занимающего жестко фиксированное положение на векторной диаграмме относительно вектора ЭДС . В результате этого при дальнейшем увеличении тока нагрузки происходит уменьшение коэффициента мощности .

    Несколько другой характер имеет зависимость  коэффициента полезного действия в функции тока нагрузки (рисунок 1.6). Коэффициент полезного действия трансформатора представляет собой отношение полезной мощности к мощности, потребляемой им из сети:

    ,

    где – потери в магнитопроводе трансформатора (находят из опыта холостого хода); – электрические потери в обмотках трансформатора (определяют при номинальной нагрузке из опыта короткого замыкания);  – отношение тока нагрузки к номинальному его значению;  – коэффициент мощности потребителя электроэнергии.

    При отсутствии нагрузки, когда мощность не потребляется, КПД оказывается равным нулю, поэтому зависимость  будет выходить из начала координат.

    Из формулы КПД видно, что при малых значениях нагрузки, когда электрическими значениями мощности в обмотках трансформатора вследствие небольшого значения тока нагрузки можно пренебречь и когда потери мощности в магнитопроводе оказываются соизмеримыми с полезной мощностью, значение КПД трансформатора оказывается небольшим. С увеличением тока нагрузки КПД трансформатора растет.

    Потери мощности в магнитопроводе трансформатора не зависят от нагрузки, в то время как с увеличением нагрузки электрические потери мощности в обмотках трансформатора растут пропорционально квадрату тока.

    С учетом этого анализ приведенной формулы показывает, что КПД трансформатора имеет наибольшее значение при равенстве электрических потерь мощности в обмотках и потерь мощности в магнитопроводе трансформатора.

    При дальнейшем возрастании нагрузки трансформатора потерями в магнитопроводе можно пренебречь из-за их относительно небольшого значения по сравнению с довольно большими электрическими потерями мощности в обмотках трансформатора. Анализ показывает, что при этих условиях КПД трансформатора с увеличением тока нагрузки выше номинального, хотя и незначительно, будет снижаться, что видно из рисунка 6. КПД современных трансформаторов весьма высок. С увеличением номинальной мощности трансформатора КПД растет, причем для мощных трансформаторов он достигает значений порядка (98 − 99) %.

    Покупка в интернет магазине товара со скидкой