Практическое занятие №7 Тема: "Расчет однофазного трансформатора". Цель: произвести расчет однофазного трансформатора. Оборудование: Н.Ю. Морозова. Электротехника и электроника. – М: Издательский центр «Академия», 2014. – 288 с. Теория. Рассмотрим схему однофазного трансформатора на рисунке 1: Рис. 1 Общие сведения и описание установки Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Простейший трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода 3 рис.1 и двух изолированных друг от друга обмоток 1и 2 рис. 1. Магнитопровод из электротехнической стали служит для усиления электромагнитной связи обмоток. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод набирается из отдельных листов, покрытых тонкой пленкой изоляционного лака. Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции и заключается в следующем. Если одну из обмоток трансформатора подключить к источнику переменного напряжения, то по этой обмотке, называемой первичной, потечет переменный ток, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток, изменяющийся с частотой приложенного к обмотке напряжения. Переменный магнитный поток индуктирует в первичной обмотке ЭДС самоиндукции, а во вторичной – ЭДС взаимоиндукции. Величины ЭДС определяются магнитным потоком и количеством витков обмоток. При подключении на зажимы вторичной обмотки приемника электрической энергии по цепи этой обмотки потечет переменный ток той же частоты, но отличающийся от тока первичной обмотки величиной и напряжением. Уравнения электромагнитного равновесия трансформатора расчитываются на основе закона Кирхгофа Режимы работы трансформатора Холостым ходом называется такой режим, при котором трансформатор работает с разомкнутой вторичной обмоткой, т.е. при отключенных приемниках электроэнергии. В режиме холостого хода первичная обмотка трансформатора потребляет от источника небольшой, чисто реактивный ток, создающий основной магнитный поток трансформатора. Величина тока холостого хода составляет Мощность, потребляемая трансформатором в этом режиме, практически равна магнитным потерям, т.е. потерям в стали сердечника на перемагничивание (гистерезис) рг, и вихревые токи pн. Электрическими потерями на нагревание обмоток при этом можно пренебречь, так как во вторичной обмотке они отсутствуют, а в первичной – пренебрежимо малы. Так как при холостом ходе частота тока постоянна, то U1=kBm и рст=k1Bm2 или рст=k2U12, т.е. потери в стали пропорциональны квадрату напряжения первичной обмотки. При U1=const P0=pст=const. Коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода cosj10=P0/(U1I10)= 0,15…0,08. Поскольку при холостом ходе трансформатора U1≈E1 и U20=E2, то из этого режима можно определить коэффициент трансформации k, а при известном числе витков обмотки и магнитный поток. Для выявления свойств магнитной цепи трансформатора определяются характеристики холостого хода, которыми называется зависимость величин I10, P0, cosj10 от напряжения U1 при zн=∞. Параметры z0, R0, x0 обычно вычисляются при номинальном напряжении U1. Нагрузочный режим является основным рабочим режимом трансформатора. Вследствие относительно небольшой величины падения напряжения в первичной обмотке I1z1=(2…5)%U1 можно считать, что U1≈E1=4,44fw1Ф0m и U1=const, Ф0m=const, т.е. амплитуда основного магнитного потока, а, следовательно, намагничивающий ток и потери в стали сердечника практически постоянны и не зависят от нагрузки трансформатора. Важнейшей эксплуатационной характеристикой нагруженного трансформатора является внешняя характеристика: U2=f(I2) при U1=U1н=const и cosj2=const. Вид внешних характеристик определяется характером нагрузки, т.е. параметрами приемников электроэнергии, от которых зависят величина и фаза вторичного тока. Внешние характеристики трансформатора при активной, индуктивной и емкостной нагрузках обмоток равны: I1н = Sн /Uн Задача 1: однофазный трансформатор ОМ-6667/35 работает как понижающий. Пользуясь его техническими данными, приведенными в таблице 1, рассчитать: коэффициент трансформации; номинальные токи первичной, вторичной обмоток. Таблица 1: Тип трансформатора Sн, кВА U1н, кВ U2н, кВ ОМ-6667/35 6667 35 10 Решение: коэффициентом трансформации называется отношение высшего напряжения к низшему в режиме холостого хода: . Номинальные токи первичной и вторичной обмоток определим из формулы номинальной мощности трансформатора: ; ; . Ход занятия. 1. Однофазный трансформатор работает как понижающий. Его технические данные: U1н = 220 B, U2н = 12 B, I1н =0,5 А. Найти: I2н , n , Sн . Вывод. Контрольные вопросы: 1. Что называют коэффициентом трансформации трансформатора? 2. Почему на сердечнике трансформатора обмотки высшего и низшего напряжений размещают на общем стержне? Литература. 1. Н.Ю. Морозова. Электротехника и электроника. – М: Издательский центр «Академия», 2014. – 288 с. 2. Немцов М.В., Немцова М.Л.Электротехника и электроника –М: ОИЦ «Академия», 2014 ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ принцип его работы. вторичной обмотках трансформатора основным магнитным потоком. ную диаграмму режима холостого хода. эффициентом трансформации трансформатора? напряжений размещают на общем стержне? смысл составляющих первичного тока. рассеяния обмоток? для первичной и вторичной обмоток и объясните смысл каждого из членов этих уравнений. его чисто активным и активно-индуктивным сопротивлениями. кие величины определяются в этом опыте. Выполнение работы Для получения зачета необходимо оформить отчет: 1. Изучить методическую разработку 2. Выполнить конспект 3 Проверить техническую документацию. 4 Сделать вывод о проделанной работе. Преподаватель Казетов С.Н. Скачано с www.znanio.ru
