Презентация на тему: Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода

Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Принцип работы трансформатора
Режим холостого хода
ток холостого хода
э.д.с. в режиме холостого хода
напряжения в режиме холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Работа трансформатора при нагрузке
Дифференциальные уравнения трансформатора
Уравнения м.д.с. и токов трансформатора
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Приведённые параметры схемы
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Изменение напряжение трансформатора
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода
1/29
Средняя оценка: 4.1/5 (всего оценок: 43)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1269 Кб)
1

Первый слайд презентации: Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода

Изображение слайда
2

Слайд 2

Трансформатор (ГОСТ 16110) – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Принципиальная схема трансформатора На замкнутом ферромагнитном сердечнике расположены обмотки. Обмотки, получающие мощность из сети, называются первичными. Обмотки, отдающие энергию в сеть или в нагрузку, называются вторичными. Существует рабочий магнитный поток (Ф) и потоки рассеяния (Ф σ 1 и Ф σ 2 ). 2

Изображение слайда
3

Слайд 3: Принцип работы трансформатора

1) под действием переменного напряжения по первичной обмотке трансформатора начинает протекать переменный ток; 2) вокруг витков обмотки с током возникает переменное магнитное поле, большая часть которого ( > 99%) концентрируется в сердечнике ( магнитопроводе ), а также есть потоки рассеяния, замыкающиеся по воздуху; 3) переменный магнитный поток наводит в обмотках переменную э.д.с. в соответствии с законом электромагнитной индукции; 4) э.д.с. в первичной обмотке уравновешивает напряжение, э.д.с. во вторичной обмотке является источником напряжения. 3

Изображение слайда
4

Слайд 4: Режим холостого хода

Режим холостого хода трансформатора (ГОСТ 16110) – режим работы при питании одной из обмоток от источника с переменным напряжением и других обмотках, не замкнутых на внешние цепи. В режиме х.х. ток во вторичных обмотках отсутствует, а в первичной обмотке протекает ток холостого хода I 0. Переменный ток холостого хода I 0 наводит в сердечнике ( магнитопроводе ) магнитный поток Ф кривая намагничивания трансформатора нелинейная из-за насыщения сердечника (зависимость для действующих значений Ф от I 0 ) 4

Изображение слайда
5

Слайд 5: ток холостого хода

5 Кривая намагничивания трансформатора Кривая намагничивания трансформатора – это зависимость действующего значения рабочего магнитного потока (Ф) от тока в первичной обмотке в режиме х.х. ( I 0 ). Эта зависимость нелинейная из-за насыщения сердечника. Ток х.х. можно разложить на 2 составляющие: I 0а ≤ 0,1 I 0 – активная составляющая, соответствующая потерям х.х.; I 0р – намагничивающий реактивный ток ( ≈ I 0 ) совпадает по фазе с Ф.

Изображение слайда
6

Слайд 6: э.д.с. в режиме холостого хода

6 э.д.с. в режиме холостого хода В витках обмоток трансформатора наводится трансформаторная э.д.с. в соответствии с выражением: где - потокосцепление, w – число витков (последовательных) в обмотке, L – индуктивность обмотки по отношению к потоку Ф ( t ), « ̶ » – правило Ленца. Э.д.с. самоиндукции в первичной обмотке: Э.д.с. взаимоиндукции во вторичной обмотке: L 12 – взаимная индуктивность двух обмоток.

Изображение слайда
7

Слайд 7: напряжения в режиме холостого хода

7 напряжения в режиме холостого хода 1) В первичной обмотке под действием переменного напряжения протекает переменный ток по обмотке и в итоге возникает э.д.с. ( противо-э.д.с.): (знак «-» необходим, т.к. э.д.с. и напряжение в первичной обмотке находятся в противофазе) 2) Во вторичной обмотке э.д.с. является источником напряжения: (в режиме х.х. I 2 = 0 )

Изображение слайда
8

Слайд 8

8 Система переменного тока первичной обмотки трансформатора аналогична системе переменного тока дросселя и близка катушке индуктивности:

Изображение слайда
9

Слайд 9: Работа трансформатора при нагрузке

9 Работа трансформатора при нагрузке Уравнения (полные) электрического равновесия трансформатора при нагрузке: Пренебрегая полями рассеяния и потерями в первичной обмотке, можно записать:

Изображение слайда
10

Слайд 10: Дифференциальные уравнения трансформатора

10 В рабочем режиме в первичной обмотке наводится э.д.с. от переменного магнитного потока Ф( t ), от тока i 1 ( t ), а также от взаимоиндукции тока i 2 ( t ) : Во вторичной обмотке наводится э.д.с. от переменного магнитного потока Ф( t ), от тока i 2 ( t ), а также от взаимоиндукции тока i 1 ( t ) : L 12 = L 21 = M – взаимная индуктивность двух обмоток, тогда:

Изображение слайда
11

Слайд 11: Уравнения м.д.с. и токов трансформатора

При работе трансформатора с нагрузкой рабочий поток Ф образуется действием м.д.с. обмоток таким образом, что не зависит от них. - м.д.с. холостого хода Для 2-обмоточного трансформатора: / w 1 - операция приведения к первичной обмотке - ток во вторичной обмотке, приведённый к первичной обмотке – приведённый ток I 2

Изображение слайда
12

Слайд 12

- ток холостого хода Комплексная диаграмма токов При изменении значения (уровня) нагрузки и токов во вторичной и в первичной обмотках фаза тока I 1 будет меняться таким образом, что значение (уровень) тока I 0 будет сохраняться неизменным. Уравнения 1) и 2) - это уравнения м.д.с., а уравнения 3) и 4) - уравнения токов 2-обмоточного трансформатора. 12

Изображение слайда
13

Слайд 13

Схема замещения трансформатора Уравнениям токов трансформатора, а также уравнениям напряжений (см. ранее) соответствует Т-образная схема замещения (фазы) 2-обмоточного трансформатора: Т-образная схема замещения Ветвь с параметрами r 0 и x 0 называется ветвью намагничивания. Ветвь намагничивания может быть также представлена параллельным замещением: 13

Изображение слайда
14

Слайд 14: Приведённые параметры схемы

14 Определим приведённый параметры: r ` 2, x ` σ 2, Z ` н, Е ` 2 и U ` 2н. из схемы замещения Е 1 = Е ` 2, значит аналогично приведённые сопротивления определяются из равенства реальных и приведённых мощностей: аналогично

Изображение слайда
15

Слайд 15

15 Мощности трансформатора P 1 = mU 1 ф I 1 ф cos φ 1 – активная мощность первичной обмотки (потребляемая) – мощность электрических потерь в первичной обмотке – мощность магнитных потерь в сердечнике на гистерезис и вихревые токи – мощность электрических потерь во вторичной обмотке P 2 = mU 2 ф I 2 ф cos φ 2 – активная мощность вторичной обмотки (отдаваемая)

Изображение слайда
16

Слайд 16

16 Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора. Характеристики х.х. и к.з. 1. Опыт и характеристики холостого хода трансформатора. а б Схемы опытов х.х. однофазного (а) и трёхфазного (б) трансформаторов. Характеристики х.х. отражают, главным образом, два явления: намагничивание сердечника и магнитные потери.

Изображение слайда
17

Слайд 17

17 потери холостого хода (магнитные) кроме по схеме замещения, их можно определить по формуле: т.е. потери х.х. пропорциональны В 2 ; а в соответствии с законом ЭМ-индукции B ~ U, следовательно: Р 0 ~ B 2 ~ U 2. 2) зависимость тока х.х. от напряжения соответствует кривой намагничивания ( U ~ B ~ Ф, I ~ Н ) – при проектировании выбирают номинальное напряжение, соответствующее точке перегиба кривой намагничивания. Характеристики х.х. трансформатора 3) - после насыщения ток растёт быстрее напряжения, поэтому к-т мощности уменьшается

Изображение слайда
18

Слайд 18

18 Опыт холостого хода позволяет определить следующие параметры: потери холостого хода (магнитные номинальные) P 0, Вт, ток холостого хода в процентах от номинального параметры ветви намагничивания схемы замещения: r 1 << r 0 x σ 1 << x 0

Изображение слайда
19

Слайд 19

19 2. Опыт и характеристики короткого замыкания трансформатора. а б Схемы опытов х.х. однофазного (а) и трёхфазного (б) трансформаторов. Схема замещения при опыте к.з.:

Изображение слайда
20

Слайд 20

20 потери короткого замыкания (электрические) 2) зависимость тока к.з. от напряжения соответствует начальному участку кривой намагничивания ( U к < 0,1 U ном ); 3) Опыт короткого замыкания позволяет определить следующие параметры: потери короткого замыкания (электрические номинальные) P к, Вт, напряжение короткого замыкания в процентах от номинального: сопротивления обмоток по схеме замещения. Характеристики опыта к.з. трансформатора

Изображение слайда
21

Слайд 21

21 Зависимость к.п.д. трансформатора от нагрузки η = P 2 / P 1 = 0,95 – 0,995 - к-т полезного действия трансформаторов Введём обозначение: β = I 2 / I 2 ном – коэффициент нагрузки, тогда при х.х. β = 0, а при номинальной нагрузке β = 1. Определим зависимость η = f ( β ) при заданных cos φ 2, P 0, P к, S ном. 1) Магнитные потери на зависят от нагрузки и равны потерям холостого хода: Δ р м = Р 0 2) Электрические потери зависят от нагрузки:

Изображение слайда
22

Слайд 22

22 С учётом выводов 1) – 3) получим формулу для определения к.п.д. трансформатора в зависимости от коэффициента нагрузки и номинальных параметров: 3) Электрическая мощность на выходе определяется по формуле: Полученной формуле соответствует зависимость η = f ( β ) : при η max : при η max : Δ p эл. = P х

Изображение слайда
23

Слайд 23

23 Внешние характеристики трансформатора Уравнения напряжений при нагрузке: Напряжение u 2 ( t ) будет меняться в зависимости от уровня и фазы тока i 2 ( t ).

Изображение слайда
24

Слайд 24: Изменение напряжение трансформатора

24 Схема замещения трансформатора при нагрузке ( ~ номинальной) ( Z к << Z 0 ) : Уравнение напряжений для режима нагрузки:

Изображение слайда
25

Слайд 25

25 Активно-индуктивный характер тока I 2 Активно-ёмкостной характер тока I 2 Т.к. U 1 = const, то с ростом акт.-инд. тока I 2 напряжение U 2 уменьшатся, с ростом акт.- ёмк. тока I 2 напряжение U 2 увеличивается.

Изображение слайда
26

Слайд 26

26 Регулирование напряжения трансформатора В общепромышленных сетях допускается отклонение напряжения от номинального от -10% до +5%, т.е. 0,9 U ном < U 2 < 1,05 U ном. Для силовых трансформаторов предусмотрены 2 типа переключающих (регулирующих) устройств: а) ПБВ – переключение без возбуждения после отключения трансформатора от напряжения, б) РПН – регулирование под нагрузкой без отключения от напряжения, при протекании тока. Переключение осуществляется между отводами от обмотки ВН, т.к. в ней больше витков и меньше ток.

Изображение слайда
27

Слайд 27

27 Трансформаторы с ПБВ обезпечивают регулирование напряжения относительно номинального на ±5% с шагом 2,5%, т.е.: -1,05 U ном, -1,025 U ном, U ном, +1,025 U ном, +1,05 U ном. В целях уменьшения электродинамических усилий при к.з. переключаемые витки выносят в отдельную катушку последовательно с основной, установленной концентрически. Если обмотка 3-фазная и соединяется в Y, то переключающиеся отводы располагаются ближе к нейтрали, переключающее устройство проще изолировать.

Изображение слайда
28

Слайд 28

28 Трансформаторы с РПН могут иметь 6, 8 или 9 ступеней регулирования, обезпечивая диапазон регулирования до ±12 % U ном. а) трансформатор работает на ответвлении Х 1, ток проходит через намотанные встречно 2 части инд. катушки (реактора Р), б) размыкается контактор К2, затем отключается переключатель П2 (переключатели П1 и П2 коммутируются при отсутствии тока),

Изображение слайда
29

Последний слайд презентации: Трансформаторы Принцип работы трансформатора Режим холостого хода

29 а) трансформатор работает на ответвлении Х 1, ток проходит через встречно намотанные половины инд. катушки (реактора Р), б) размыкается контактор К2, затем отключается переключатель П2 (переключатели П1 и П2 коммутируются при отсутствии тока), в) переключатель П2 соединяется с ответвлением Х 2 и замыкается контактор К2 – между отводами X1 и X2 начинает протекать уравнительный ток, который ограничивается противо-э.д.с. реактора Р, г) контактор К1 размыкается, переключатель П1 отключается от X 1 и подключается к Х 2 (д).

Изображение слайда