Проводниковые материалы Электропроводность полупроводников

Опыт холостого хода трансформатора.

Опыт холостого хода трансформатора служит для определения коэффициента трансформации, потерь мощности в сердечнике и определения параметров намагничивающей цепи в схеме замещения. При проведении опыта первичная обмотка трансформатора ставится под номинальное напряжение, а к зажимам вторичной обмотки подключается вольтметр.

Т. к. ток холостого хода трансформатора мал, то можно считать, что U10 ≈ E1. Тогда:

Т.к. в опыте холостого ходе ток в первичной обмотке трансформатора мал, то и потери малы, а ваттметр в цепи первичной обмотки показывает потери в сердечнике. Данные опыта холостого хода заносятся в паспорт трансформатора. Ток холостого хода записывается в процентах от номинального.

 (2.16)

2.4. намагничивающие силы в трансформаторе.

Падение напряжения в первичной обмотке трансформатора мало, следовательно, можно считать, что напряжение на зажимах идеализированной катушки u* равно приложенному первичному напряжению u1. Тогда:

,

т. к. U1m = const, то и Фm осн = const.

Напряженность поля в сердечнике, работающего трансформатора можно определить на основании закона полного тока:

 (2.17)

При постоянной амплитуде основного потока, амплитуда напряженности поля также будет постоянной и не будет зависеть от величины нагрузки.

На холостом ходу вторичный ток равен нулю i2 = 0, а i1 = i10, а напряженность поля:

т. к. напряженность поля на зависит от нагрузки можно записать:

 или  (2.18)

Уравнение 2.18 носит название уравнения намагничивающих сил. Поделив обе части на w1 и переходя к действующим значениям, получим уравнение первичного тока:

 (2.19)

При увеличении вторичного тока I2, магнитный поток которого по принципу Ленца направлен навстречу потоку, создаваемого первичным током, поток в сердечнике будет уменьшаться. Но т. к.  уменьшение потока вызовет уменьшение ЭДС Е1, но:

и уменьшение ЭДС приведет к увеличению первичного тока, в результате чего магнитный поток останется неизменным.

Таким образом, составляющая первичного тока , называемая приведенным вторичным током, компенсирует размагничивающее действие вторичного тока. Другая его составляющая  создает поток в сердечнике.

2.5. Короткое замыкание трансформатора.

Короткое замыкание трансформатора при эксплуатации это тяжелая авария, которая, в случае отказа защиты, может привести к его разрушению. Процессы, протекающие в трансформаторе при коротком замыкании, удобно рассматривать на его модели, состоящей из двух линейных и двух идеализированных катушек (рис.2.5).

Запишем уравнение второго закона Кирхгофа для контура вторичной обмотки в рабочем режиме:

e2 = i2 · R2 + i2 · Xp2 + i2 · Z2 (3.20)

При коротком замыкании сопротивление между зажимами вторичной обмотки станет равной нулю и уравнение (3.20) примет вид:

e2 = i2 · R2  + i2 · Xp2 (3.21)

Следовательно, короткое замыкание сопровождается уменьшением ЭДС вторичной обмотки. Т. к. , то е1к= k12· е2к и, следовательно, короткое замыкание сопровождается уменьшением ЭДС первичной обмотки. Поскольку поток в сердечнике пропорциональна ЭДС, то при коротком замыкании поток в сердечнике будет уменьшатся, а трансформатор размагничиваться. Ранее в параграфе 2.2. отмечено, что ЭДС Е1 уравновешивает приложенное напряжение, следовательно при уменьшении Е1 равновесие нарушится, что приведет в резкому всплеску тока.


Магнитные цепи