Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Если первичное напряжение U1 трансформатора меньше (больше) вторичного U2, то трансформатор называется повышающим (понижающим). По значению напряжения различают обмотку высшего напряжения (BH) и обмотку низшего напряжения (HH).
Различают однофазные (для цепей однофазного тока) и трехфазные (для трехфазных цепей) трансформаторы. У трехфазного
Приемник
Рис. 7.1
152
?1С
Рис. 7.2 Рис. 7.3
трансформатора первичной или вторичной обмоткой называют соответственно совокупности трех фазных обмоток одного напряжения. На рис. 7.2 показаны условные графические обозначения однофазного, а на рис. 7.3 — трехфазного трансформаторов.
На щитке трансформатора указаны номинальные значения* полной мощности, напряжений — высшего и низшего, токов, частоты, а также число фаз и схема их соединения. Для трансформаторов большой мощности могут быть указаны дополнительные характеристики режима работы (длительный или кратковременный), способ охлаждения и др.
Трансформаторы мощностью до 1 ООО В ¦ А используются в устройствах промышленной электроники для питания электрически изолированных частей цепи. Трансформаторы мощностью более 10 кВ • А называются силовыми. Их применяют в электроэнергетике для экономичной передачи электрической энергии от трехфазных генераторов с линейным напряжением 6,3—38,5 кВ по линиям электропередачи с линейным напряжением до 750 кВ и распределения между приемниками с линейным напряжением от 11 кВ и ниже. Чем выше напряжение линий передачи, тем меньше ток в ее проводах при той же полной мощности S= Ul и, следовательно, потери энергии.
Рабочий процесс однофазного трансформатора практически такой же, как и одной фазы трехфазного трансформатора. Поэтому сначала рассмотрим работу однофазного двухобмоточного трансформатора, а затем отметим особенности трехфазных трансформаторов.
7.2. Принцип действия однофазного трансформатора
На рис. 7.4, а приведена схема включения однофазного трансформатора. Со стороны вторичной обмотки, содержащей W2 вит-
* Номинальными называются значения электрических величин, при которых электротехническое устройство (трансформатор, двигатель, генератор и т.п.) может работать неопределенное время без недопустимых последствий (перегрев, пробой изоляции и т.п.) с экономически эффективным КПД.
153
ф
а
Идеализированный
б
Рис. 7.4
ков, т.е. для приемника с сопротивлением нагрузки R2, трансформатор является источником энергии, а со стороны первичной обмотки, содержащей Wx витков, — приемником энергии от источника питания.
Рассмотрим принцип действия однофазного трансформатора. Предположим, что цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута и при действии источника напряжения Ux = е ток в первичной обмотке равен Магнитодвижущая сила ixwx возбуждает в магнитопроводе магнитный поток, положительное направление которого определяется правилом буравчика (см. рис. 3.23, а). Этот магнитный поток индуцирует в первичной обмотке ЭДС самоиндукции eLX (на рисунке не показана) и во вторичной обмотке — ЭДС взаимной индукции еш (на рисунке не показана).
После замыкания цепи вторичной обмотки под действием ЭДС взаимной индукции ем2 в приемнике с сопротивлением нагрузки R2 возникнет ток i2.
Для указанных на рис. 7.4 направлений намотки первичной и вторичной обмоток и выбранных положительных направлений токов /, и I2 МДС, равная Z2If2, возбуждает в магнитопроводе поток, направленный навстречу магнитному потоку от действия МДС, равной I1IfI.
Следовательно, первичная и вторичная обмотки рассматриваемого трансформатора включены встречно, что условно обозначается разметкой выводов обмоток (см. рис. 3.25, в). Суммарная МДС первичной и вторичной обмоток равна ixwx - i2w2. Эта МДС
154
возбуждает в магнитопроводе общий магнитный поток Ф. Кроме того, при анализе работы трансформатора нужно учесть потокосцепления рассеяния первичной 4^, и вторичной 4Pp3112 обмоток, которые пропорциональны соответственно токам I1 и I1.
На рис. 7.4, б показана схема замещения трансформатора с активными сопротивлениями первичной /?в1 и вторичной Rn2 обмоток и их индуктивностями рассеяния Lpacl = 4^1//1 и Lpac2 = Ч1^/^.
Трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого не имеют активных сопротивлений и потокосцеплений рассеяния, называется идеализированным трансформатором. На рис. 7.4, б идеализированный трансформатор выделен штриховой линией.
Положительные направления ЭДС еу и тока /, в его первичной обмотке совпадают, как и у катушки (см. рис. 3.23, а), в которую превращается трансформатор при разомкнутой цепи вторичной обмотки.
Так как ЭДС в первичной et = -іи^Ф/йї и вторичной е2 = = -w2uO/dt обмотках трансформатора индуцируются одним и тем же магнитным потоком Ф в магнитопроводе, то положительные направления этих ЭДС относительно одноименных выводов обеих обмоток одинаковые.
Если в цепи первичной обмотки ЭДС ех и ток Z1 совпадают по направлению (правило правоходового буравчика (см. рис. 3.23) для тока, потока и ЭДС), то в цепи вторичной обмотки направление тока I2 выбрано противоположным направлению ЭДС е2. Это соответствует физическому представлению о различной роли ЭДС: в первом случае ЭДС препятствует изменению тока, а во втором — возбуждает ток.
