Меню

Что такое приведенный ток вторичной обмотки

Что такое приведённый трансформатор

В некоторых ситуациях в электротехнике используют понятие «приведённого трансформатора». Приведённым называют трансформатор, не предусматривающий изменения характеристик напряжения и тока. Он влияет на электрическую цепь аналогичным образом, что и обычный агрегат, но коэффициент трансформации такого трансформатора равен 1. Рассмотрим особенности использования такого агрегата и необходимость ввода данного понятия.

  1. Конструкция и принцип действия
  2. Классификация
  3. Сферы применения и особенности
  4. Математическое описание приведённого трансформатора

Конструкция и принцип действия

Конструкция трансформатора предусматривает наличие следующих составных частей:

Принцип работы трансформатора

  • сердечника,
  • первичной и вторичной обмоток.

Принцип работы трансформатора

В зависимости от особенностей конструктивного устройства, работу трансформаторов обеспечивает наличие автоматических блоков, управляющих агрегатом, коммутационных узлов для подключения питания, масляных ёмкостей для охлаждения и пр.

При подаче напряжения на первичную катушку, образуется магнитное поле и возникает электродвижущая сила (ЭЛС), наводящая напряжение на вторичном контуре. Трансформация характеристик напряжения и тока достигается путём разного количества витков на входном и выходном контурах. У приведённого трансформатора число витков на входе и выходе условно принято равным, что обеспечивает указанное выше значение коэффициента трансформации, при сохранении количества фаз и других характеристик сети без изменения.

Классификация

Схема приведённого трансформатора может быть построена в результате условного преобразования следующих разновидностей агрегатов:

    силовых – широко применяемых в промышленной сфере для преобразования энергетических параметров,

силовой

Силовой трансформатор
автотрансформаторов – при соединении обмоток гальваническим способом, применяемых на пусковых системах мощных агрегатов, в защитных модулях,

Однофазный(слева) и трёхфазный(справа) Однофазный(слева) и трёхфазный(справа) – ЛАТРы
измерительных(трансформатор тока и напряжения) – используемых в контрольных приборах (счётчиках, вольтметрах и пр.), Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа) Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

трансформатор напряжения

Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)
импульсных – для изготовления сердечника которых применяются ферромагнитные сплавы, обеспечивающие возможность импульсной работы (в вычислительной технике, радиолокационных системах и пр.).

Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор

Каждый из перечисленных видов отличается своими особенностями. Выпускаются различные модели перечисленных разновидностей устройств, для расчёта которых используется приведённый трансформатор.

Сферы применения и особенности

Приведённый трансформатор – не реальный агрегат, а умозрительное понятие. Его ввод связан с необходимостью облегчения расчётов по физическим процессам, протекающим в обычном трансформаторе.

При высоких показателях коэффициента трансформации расчёт характеристик агрегата представляет серьёзную проблему, усложняя расчётные операции и построение векторных диаграмм, отображающих протекание физических процессов.

Если условно принять коэффициент трансформации равным 1, это преобразование позволит существенно упростить математическое описание процессов, протекающих в агрегате.

Подобный метод облегчает расчётные действия, позволяя выполнить:

схемы

  • построение схемы замещения,
  • определение опытных параметров указанной схемы,
  • расчёт потерь и КПД агрегата.

Данная методика не означает, что приведённый трансформатор может применяться физически. Это исключительно условное понятие. Но такое умозрительное преобразование позволяет получить необходимые расчётные данные, необходимые для проектирования реальных агрегатов.

Вводя различные нагрузочные параметры при указанной схеме можно получить модель поведения реального трансформатора при режиме от холостого хода до короткого замыкания. Процесс можно алгоритмизировать для использования в расчёте вычислительной техники.

Источник

16. Приведенный трансформатор. Пересчет параметров вторичной обмотки к числу витков первичной.

Для упрощения анализа и расчета режимов работы трансформатора пользуются способом, при котором одна из его обмоток приводится к другой. Смысл приведения состоит в том, чтобы сделать ЭДС первичной и вторичной обмоток одинаковыми, электромагнитную связь между обмотками заменить электрической связью и получить единую электрическую схему замещения трансформатора, построить другую, более простую и наглядную векторную диаграмму. Чаще всего вторичную обмотку приводят к первичной. Для этого условно заменяют реальную вторичную обмотку некоторой фиктивной обмоткой с числом витков:

Для этого условно заменяют реальную вторичную обмотку некоторой фиктивной обмоткой с числом витков

т.е. увеличивают число ее витков в k раз. Таким образом, коэффициент приведения вторичной обмотки к первичной равен коэффициенту трансформации. Все параметры приведенной обмотки обозначают со штрихами:

Читайте также:  Определите эквивалентное сопротивление цепи постоянного тока r1 5ом r2

и т.д. В приведенной обмотке в соответствии с новым числом витков увеличиваются все ЭДС, напряжения и падения напряжения, т.е.:

Важным условием приведения является то, чтобы мощности и потери энергии во вторичной обмотке не изменялись. Для этого должны выполняться равенства:

из которых получаются соотношения для тока и активного сопротивления приведенной вторичной обмотки:

Аналогично последнему соотношению изменяются индуктивное сопротивление рассеяния приведенной вторичной обмотки и параметры нагрузки:

Для полных сопротивлений справедливы соотношения:

Если таким образом изменить (условно конечно) все электрические величины вторичной обмотки, то энергетические соотношения в реальном и приведенном трансформаторе сохраняются без изменений и поэтому приведение правомерно. При этом необходимо помнить, что приведение — это чисто аналитический прием, позволяющий упростить расчеты и анализ физических процессов в реальном трансформаторе.

17. Т- образная схема замещения трансформатора.

Одним из средств изучения работы трансформатора является эквивалентная схема замещения, в которой магнитная связь между обмотками трансформатора замещена электрической связью, а параметры вторичной обмотки приведены к числу витков первичной.

Так как в приведенном трансформаторе k=1, то и –E1=E2. В результате точки a1 и a2, b1 и b2 имеют одинаковый потенциал, поэтому на схеме их можно соединить, получив тем самым Т-образную схему замещения трансформатора.

Параметры r1, x1 – активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки, соответственно.

r2, x2 – приведенные значения активного и индуктивного сопротивлений вторичной обмотки, соответственно.

Zн – полное сопротивление нагрузки.

Магнитный поток не зависит от нагрузки, поэтому его представляют, как индуктивное сопротивление xm, активное сопротивление rm, которое обусловлено магнитными потерями и протекающий через них ток холостого хода I. Эти параметры определяются в опыте холостого хода трансформатора.

Изменяя Zн на схеме замещения, можно получить любой режим работы трансформатора. Например, при разомкнутой вторичной обмотке Zн= ∞, что соответствует режиму холостого хода трансформатора, а при Zн= 0 – режиму короткого замыкания. При любых других значениях Zн – режим работы под нагрузкой. Режимы работы необходимы для определения параметров схемы замещения.

При практических расчетах, током холостого хода пренебрегают, тогда схема сводится к упрощенной.

Источник

Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной.

Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной.

Первичные и вто­ричные токи, напряжения и другие величины имеют одинаковый порядок, если первичной и вторичной обмоток число витков оди­наково. Рассмотрим поэтому вместо реального трансформатора эквивалентный ему так называемый приведенный трансформатор, первичные и вторичные обмотки которого имеют одинаковое число витков.

Представим себе, что реальная вторичная обмотка трансформа­тора с числом витков заменена воображаемой, или приведенной, обмоткой с числом витков . При этом число витков вторичной обмотки изменится в раз.

Величина k называется коэффициентом приведе­ния или трансформации.

В результате такой замены, или приведения, э. д. с. , и напря­жение приведенной обмотки также изменяются в k раз по сравне­нию с величинами и реальной вторичной обмотки:

; ;

Чтобы мощности приведенной н реальной обмоток при всех режимах работы были равны, необходимо изменить вторичный ток в к раз.

Намагничивающие силы приведенной и реальной обмоток равны:

Для того чтобы электромагнитные процессы в реальном и при­веденном трансформаторах протекали одинаково, приведенная и реальная вторичные обмотки должны создавать одинаковые магнит­ные поля. Для этого), необхо­димо, чтобы приведенная вторичная обмотка имела те же геометри­ческие размеры и конфигурацию и была расположена в окне магнитопровода трансформатора так же, как и реальная вторичная об­мотка. Поэтому суммарное сечение всех витков приведенной обмотки должно быть таким же, как и у реальной обмотки, а сечение каждого витка приведенной обмотки должно уменьшиться в к раз. Но поскольку приведенная обмотка имеет в k раз больше витков, то в итоге активное сопротивление при­веденной обмотки в к2 раз больше, чем реальной:

Читайте также:  Любой металл бьет током

Так как при одинаковых геометрических размерах и одинаковом расположении катушек их индуктивности и индуктивные сопротив­ления пропорциональны квадратам чисел витков, то между индук­тивными сопротивлениями приведенной обмотки и реальной существует такое же соотношение:

Потери в приведенной н реальной обмотках оди­наковы:

Одинаковы также относительные падения напряжения во вто­ричных обмотках приведенного и реального трансформаторов:

; ;

Таким образом, все энергетические и электромагнитные соот­ношения в приведенном и реальном трансформаторах одинаковы, что и позволяет производить указанное приведение.

Опыт холостого хода.

Схемы опытов холостого хода однофазного (m = 1) и трехфазного (m = 3) двухобмоточных трансформаторов приведены на рис. 14.3.

Первичная обмотка трансформатора подключается к синусоидальному напряжению, а вторичная обмотка разомкнута. Измеряются первичные напряжения , ток и мощность , а также вторичное напряжение .

На основе данных опыта для однофазного трансформатора определяются полное, активное и индуктивное сопротивления холостого хода:

; ;

а также коэффициент трансформации

и коэффициент мощности при холостом ходе

Для трехфазного трансформатора по показаниям трех амперметров и вольтметров определяются средние значения линейного тока и линейного напряжения а по показаниям ваттметров — мощность холостого хода трех фаз, . Физический смысл имеют только значения сопротивлений, рассчитанные для фазы обмотки, поэтому необходимо принимать во внимание схему соединения обмотки. В случае соединения первичной обмотки в «звезду•

; ;

а при соединении ее в «треугольник•

; ;

Коэффициент мощности при холостом ходе

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора может рассчитываться по фазным напряжениям (k) или линейным напряжениям (kл)· Для теории трансформатора имеет значение первое из указанных значений коэффициента трансформации.

Из рассмотрения схемы замещения трансформатора при следует, что параметры холостого хода z0, r0, х0 представляют собой суммы следующих сопротивлений:

; ;

Мощность холостого хода с весьма большей точностью соответствует магнитным потерям в сердечнике трансформатора.

При холостом ходе, согласно схеме замещения,

Опыт короткого замыкания.

Производится по схемам, приведенным на рис. 14.6

.

Вторичные обмотки замыкаются накоротко, а к первичным обмоткам во избежание перегрева и повреждения трансформатора подводится пониженное напряжение с таким расчетом, чтобы ток находился в пределах номинального.

Полное zк, активное rк и реактивное хк сопротивления короткого замыкания рассчитываются по формулам, аналогичным для случая холостого хода. Для однофазного трансформатора

; ;

В случае трехфазного трансформатора по показаниям приборов определяются средние значения линейного напряжения , линейного тока и мощности короткого замыкания трех фаз Рк. При соединении первичной обмотки в •звезду• параметры короткого замыкания на фазу будут следующими:

; ;

а при соединении первичной обмотки треугольником:

; ;

Коэффициент мощности при коротком замыкании определяется по формулам, аналогичным при ХХ.

Согласно схеме замещения

; ;

Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной.

Первичные и вто­ричные токи, напряжения и другие величины имеют одинаковый порядок, если первичной и вторичной обмоток число витков оди­наково. Рассмотрим поэтому вместо реального трансформатора эквивалентный ему так называемый приведенный трансформатор, первичные и вторичные обмотки которого имеют одинаковое число витков.

Представим себе, что реальная вторичная обмотка трансформа­тора с числом витков заменена воображаемой, или приведенной, обмоткой с числом витков . При этом число витков вторичной обмотки изменится в раз.

Величина k называется коэффициентом приведе­ния или трансформации.

В результате такой замены, или приведения, э. д. с. , и напря­жение приведенной обмотки также изменяются в k раз по сравне­нию с величинами и реальной вторичной обмотки:

; ;

Чтобы мощности приведенной н реальной обмоток при всех режимах работы были равны, необходимо изменить вторичный ток в к раз.

Намагничивающие силы приведенной и реальной обмоток равны:

Читайте также:  Ток который безопасен для человека

Для того чтобы электромагнитные процессы в реальном и при­веденном трансформаторах протекали одинаково, приведенная и реальная вторичные обмотки должны создавать одинаковые магнит­ные поля. Для этого), необхо­димо, чтобы приведенная вторичная обмотка имела те же геометри­ческие размеры и конфигурацию и была расположена в окне магнитопровода трансформатора так же, как и реальная вторичная об­мотка. Поэтому суммарное сечение всех витков приведенной обмотки должно быть таким же, как и у реальной обмотки, а сечение каждого витка приведенной обмотки должно уменьшиться в к раз. Но поскольку приведенная обмотка имеет в k раз больше витков, то в итоге активное сопротивление при­веденной обмотки в к2 раз больше, чем реальной:

Так как при одинаковых геометрических размерах и одинаковом расположении катушек их индуктивности и индуктивные сопротив­ления пропорциональны квадратам чисел витков, то между индук­тивными сопротивлениями приведенной обмотки и реальной существует такое же соотношение:

Потери в приведенной н реальной обмотках оди­наковы:

Одинаковы также относительные падения напряжения во вто­ричных обмотках приведенного и реального трансформаторов:

; ;

Таким образом, все энергетические и электромагнитные соот­ношения в приведенном и реальном трансформаторах одинаковы, что и позволяет производить указанное приведение.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник



ЛЕКЦИЯ 15. Параметры приведенной вторичной обмотки и схема замещения трансформатора

Параметры приведенной вторичной обмотки и схема замещения трансформатора. Приведенный трансформатор

Неравенство витков первичной и вторичной обмоток усложняет расчет электрических цепей, элементами которых является трансформатор, т. к.:

-трансформаторы соединяют разные участки электрических цепей электромагнитным путем, электрически эти участки не связаны, т. к. w1не равно w2, то и не равны Е1 и Е2. Если в электрической цепи n трансформаторов, то n раз приходится изменять по значению ток и напряжение ;

— при передаче электрической энергии имеются потери напряжения в 1-ой и 2-ой обмотках . Эти потери отличаются друг от друга в десятки раз, т. к. в десятки раз отличаются токи обмоток, а также не равны и сопротивления. Поэтому для упрощения расчетов обе обмотки трансформатора приводят к одному и тому же числу витков.

Магнитная связь между обмотками усложняет анализ трансформаторов. Для его упрощения составляют эквивалентную электрическую схему, в которой магнитная связь заменяется гальванической. Получил распространение способ приведения вторичной обмотки трансформатора к первичной.

Приведенная вторичная обмотка содержит то же количество витков, что и первичная, т. е. w = w1. Поскольку ЭДС обмоток после приведения становятся одинаковыми

то можно считать, что напряжение во вторичную цепь передается непосредственно с первичной обмотки . На этом рисунке X1 = ωL1s, X2 = ωL2s – реактивные сопротивления рассеяния обмоток.

Операция приведения увеличивает ЭДС E2 в n раз.

Для сохранения мощностей всех элементов вторичной цепи ее параметры нужно пересчитать так, чтобы ток I2 уменьшился в n раз, т. е. = 2/n. Это означает, что входное сопротивление вторичной цепи

должно увеличиться в n 2 раз. Тогда для получения приведенных сопротивлений сопротивления всех элементов вторичной цепи нужно увеличить в n 2 раз:

Таким образом следует, что ток ветви с элементами X, R равен намагничивающему току İ (эту ветвь называют намагничивающей). Сопротивление R введено с целью учета тепловых потерь в сердечнике за счет гистерезиса и вихревых токов. Параметры X, R определяются экспериментально, из опыта холостого хода.

Источник