Transzformátor teljesítmény, feszültség, áram
[Adsense_id = »1" ]
Kedvezményes használata vett teljesítmény transzformátorok az elektromos készülékek. átalakító AC feszültség állandó frekvenciával. Transformers átalakítás nem csak a váltakozó feszültség, hanem a frekvencia, a fázisok száma, stb úgynevezett transzformátor, speciális eszközök.
Erőátviteli transzformátorok széles körben használják az erőátvitel a villamos energia fogyasztók, valamint a különböző elektromos feszültség, így a kívánt értéket.
Ebben a fejezetben azt vizsgáljuk, a hálózati transzformátorok (az egyszerűség kedvéért meg kell hívni a transzformátorok) kisteljesítményű (nem többet, mint néhány kV-amper) kaptak a legnagyobb alkalmazás blokkolja teljesítmény vezérlő berendezések, számítástechnikai berendezések, mérőeszközök, kommunikáció.
Transformers megoszlanak, attól függően, hogy:
- mennyiségek fázis feszültség átalakító egyfázisú és többfázisú (általában három-fázisú);
- a menetszám tartozó egyik fázis a feszültség transzformáló dvohobmotochni és multiplex;
- hűtési eljárásnál száraz (léghűtéses) és az olaj (elmerül a fémolvadék mennyisége töltve transzformátor olaj).
Ris.2.1.1. Elektromágneses diagramja egyfázisú transzformátor dvohobmotochnogo
Tekintsük az egyfázisú két tekercselés transzformátor. Működési elve azon alapul jelenség elektromágneses indukció. Váltakozó két tekercselés transzformátor áll egy zárt mágneses mag és két tekercs. Az egyik a tekercsek - elsődleges - van kötve a forrás AC feszültség U 1, és az f frekvencia (ris.2.1.1). A váltakozó áram folyik át a tekercsek ennek tekercselés, létrehoz IFA, ami a mágneses áramkör a transzformátort váltakozó mágneses fluxus a járom Lezárt F. Ezt az áramot és érintkezésben van a tekercsek a transzformátor tekercsek, és az indukált illetőleg az elsődleges w 1 és w 2 szekunder tekerccsel EMF:
E 1 = W 1 DF / dt; (2.1.1)
E 2 = W 2 DF / dt. (2.1.2)
Ha a mágneses fluxus a transzformátor - szinuszos időfüggvény F = F max sinwt, hogy megváltoztatja a körfrekvencia w = 2PF, majd behelyettesítése után be (2.1.1) és (2.1.2), differenciálódás és az átalakulás, megkapjuk a valódi értékét az EMF az elsődleges és szekunder tekercsek:
E 1 = 4,44 FW 1 F max; (2.1.3)
E 2 = 4,44 fw 2 F max. (2.1.4)
Készenléti transzformátor terhelés módban, amikor az áram a szekunder tekercs nincs jelen (a nyitott tekercs), a feszültség a kapcsokon a szekunder tekercs egyenlő az EMF a szekunder tekercs E 2 = U 20, és elektromotoros erő a primer tekercs, így kissé eltér a primer feszültséget, hogy ez a különbség lehet elhanyagolni: E 1 »U 1.
[Adsense_id = »1" ]
Az arány a magasabb EMF feszültség tekercselés (WH) a EMF kisfeszültségű tekercselés (LV) nevezzük transzformációs arányt k. Tétlen transzformátor aránya az említett elektromotoros erő lényegében egyenlő arányban stressz:
k = E 1 / E 2 = W 1 / W 2 »U 1 / U 20. (2.1.5)
Ha W 2w 1 és U 2> U 1, a transzformátor nevezzük step-up. Egy és ugyanazon transzformátor attól függően, melyik a tekercsek szállított feszültséget csökkenteni lehet vagy dombornyomásos.
Ha a vizsgálat eredményeit a transzformátor szekunder tekercsének terhelő impedancia Z N, a kanyargós terhelési áram jelenik I 2. A kimenő transzformátor határozza meg a termék a szekunder feszültség U 2. terhelési áram I 2. Némi közelítés lehet fogadni az áramot a bemeneti és kimeneti transzformátor azonos, azaz 1 I 1 U »U 2 I 2. Ebből az következik, hogy az arány a áramok a transzformátor tekercsek fordítottan relatív feszültségek:
I 1 / I 2 »U 2 / U 1" 1 / k. (2.1.6)
Így a jelenlegi a kisfeszültségű tekercselés több áram a tekercsben a nagyfeszültségű k-szor.
2 & 1 R n ¢ »ÉS 2 R n (2.1.7)
meghatározzák terhelő ellenállás mért primer tekercs következtetéseket:
n ¢ r »r n 2 2 / I február 1» r n a k 2, (2.1.8)
azaz ő változni k 2-szer képest az ellenállás r n.
Ez a tulajdonság a transzformátorok interstage transzformátorok megfelelő bemeneti impedanciája színpad (blokk), a kimeneti ellenállása az előző szakaszban (a blokk).
A transzformátor egy AC készüléket.
Ha a primer tekercs a transzformátor szerepel a DC hálózaton. A mágneses fluxus a mágneses körben a transzformátor lesz állandó mind nagysága és iránya, azaz dF / dt = 0. Ezt az áramot nem indukál EMF a tekercsek a transzformátor kikapcsol az átviteli teljesítmény az elsődleges, hogy a másodlagos hálózathoz. Továbbá, a feszültség hiánya a primer tekercs a transzformátor ad okot a jelenlegi abban elfogadhatatlanul nagy mennyiségben, így az a tény, hogy a transzformátor.
[Adsense_id = »1" ]
Transformers. Elveszett és transzformátor hatékonyság
Működés közben, része a transzformátor terhelés alatt hatásos teljesítmény P 1 táplálunk a primer tekercs egy hálózati transzformátor disszipálódik veszteségek a bevonatban. Ennek eredményeként a hatásos teljesítmény P 2 áramlik a terhelés kisebb, mint a teljesítmény P 1, az összeg a teljes veszteség a transzformátor AR:
A transzformátor kétféle veszteségek - mágneses és elektromos.
Mágneses veszteség P m egy acél mágneses körben, amelyen keresztül a mágneses fluxus bezárja F max. Főleg a kiadások gizterezis P g F Rin örvényáramok:
P g = P G + P Rin. (2.1.23)
Mágneses veszteségek pedig egyenesen arányos a tömeg és a tér a mágneses fluxussűrűség ott. Azt is függ az acél tulajdonságaira, amely készült mágneses. Veszteségmérséklés gizterezis megkönnyíti az előállítást mágneses ferromágneses anyagok (mágnesacél) gazdaság kis koertsetivnoyu teljesítmény (keskeny hurok gizterezisu). Ahhoz, hogy a veszteségek csökkentése miatt örvényáramok mágneses lamellákra (vékony acéllemezek szigetelve egymástól egy vékony réteg lakk vagy oxid film), vagy egy tekercselt acélszalag. Mágneses veszteség is függ a hálózati frekvencián egyre gyakrabban f megnövekedett mágneses veszteségek miatt veszteséget gizterezis P G és P Rin légörvény.
Korábban azt találtuk, hogy a fő mágneses fluxus a mágneses körben a transzformátor független terhelés [lásd. (2.1.17)] úgy, hogy a mágneses veszteségek gyakorlatilag változatlanok maradnak, ha a terhelés változik.
Teljesítményveszteség - a veszteség a tekercselés transzformátor miatt a fűtési tekercs áramok rajtuk áthaladó.
Teljesítmény veszteség változó, mint a nagysága arányos a tér a jelenlegi a tekercsek. Teljesítményveszteség bármikor aktuális terhelés és transzformátor 2, W,
P e = P e. Nom b 2 (2.1.25)
e.nom ahol P - teljesítmény veszteség a névleges terhelési áram; b = I 2 / I 2nom - terhelési tényező jellemzi a terhelés a transzformátor.
A hatékonyság (COP) a transzformátor az aránya aktív teljesítmény a kimeneti F 2 és a bemenet P 1:
h = P 2 / P 1 = P 2 / (P 2 + P m + P e). (2.1.26)
Aktív teljesítmény a transzformátor kimenet, W
P 2 = S nom b cos j 2 (2.1.27)
ahol S SG - névleges teljesítménye a transzformátor, V × A; cos j 2 - terhelési teljesítmény tényező.
Használata (2.1.25), (2.1.26) és (2.1.27), megkapjuk képletű transzformátor hatékonyságot, kényelmes gyakorlati számítások:
h = (S nom cos j b 2) / (S SG b cos j 2 + P m + P e.nom b 2). (2.1.28)
Ris.2.1.4. A függőség h = f (b) a cosj 2 = 1 (1. ábra) és a 2 cosj
Így a hatékonysága transzformátorok a terheléstől függően b annak jellegétől és cos j 2. Grafikailag, ez a kapcsolat látható a ris.2.1.4. Maximális hatékonyság értéke H max megfelel a terhelés b ¢, ahol az elektromos veszteség mágnesesek (P e.nom b ¢ 2 = P m).
[Adsense_id = »1" ]
A névleges értéke h nom hatásfoka nagyobb, minél nagyobb a névleges teljesítmény a transzformátor S nom.
0,70 SG h = 0,85 át ¸ £ S SG 100 V × A
0,90 SG h = 0,95 ¸ £ 10 SG S k × A.
Egy erősebb transzformátorok hatékonysága elérheti SG h = 0,98 ¸ 0.99.
2.1.5. A tanulói terhelés és rövidzárlat
alapjárati vizsgálatot az alábbiak szerint: a primer tekercs tartalmaz egy forrás a névleges feszültség, és a szekunder tekercs nyitva marad. Amikor ez a primer áram I 0, és a szekunder tekercs I 2 = 0 (ris.2.1.5, a).
Ris.2.1.5. Stratégiák beépíteni egyfázisú transzformátorok kísérletekben
Készenléti (a) és a rövidzár (B)
A árammérő A a primer áramkört kell meghatározni a üresjárati áram I 0, amely általában százalékában mértük a névleges áram és a primer tekercs 1nom:
és 0 = (I 0 / I 1nom) 100. (2.1.29)
A transzformátorok és nagy átlagos teljesítményű és 0 = (2 ¸ 10)%, és az alacsony teljesítményű transzformátorok (kevesebb, mint 200-300 A × B) elérheti a 40% vagy több.
Nem folyó I terhelőáram a 0 reaktív komponenssel. ami a járom fő mágneses fluxus egy aktív komponenst és egy 0 a miatt a mágneses veszteségek a mágneses körben a transzformátor. Segítségével minőségi elektromos acélból készült kis fajlagos veszteség csökkenti a hatóanyag a üresjárati áram olyan értékre, amely nem haladja meg a 10% -ot, azaz És 0a £ 0,1 és 0. A kapott terhelőáram, A.
Ha az üresjárati áram I 0 kapott kísérlet, sokkal magasabb, mint a megadott érték a könyvtárban a vizsgált típusú transzformátor, az azt jelzi, meghibásodását a transzformátor: jelenléte zárlatos felváltva a tekercsek, károsodott közötti villamos szigetelés egyes lemezek (csíkok) a mágneses kör.
Amikor alapjárati vizsgálat U 20 = E 2 és U 1 »E 1, azonban használva mutatók voltméterek V 1 és V 2, meg tudjuk határozni a szükséges pontossággal a transzformálási arány k = U 1 / U 20.
Teljesítménymérő W a primer körben a transzformátor mért teljesítmény P 0, a használt transzformátor egy alapjárati üzemmódban. A hálózati transzformátorokban 200-300 × A az elektromos veszteségeket a primer tekercs miatt egy kis aktuális értéke I 0 kicsi, így a kapacitás vállalnak egyenlő alapjárat mágneses veszteségek, azaz a P 0 = P m (div.2.1.4).
Vizsgálata a rövidzár a következők szerint végezzük. A szekunder tekercs a transzformátor rövidnadrág (ris.2.1.5, b), és juttatunk a primer tekercs egy csökkentett rövidzárlati feszültség U 1 = U k, amelyek esetében a rövidzárlati áram a primer tekercs egyenlő a névleges értéket, ott 1k = U 1nom. Rövidzárlati feszültség általában százalékában kifejezve a névleges feszültség U 1nom:
hogy u = (U a / U 1nom) 100 (2.1.31)
Jellemzően u k = (5 ¸ 12)%.
Mágneses fluxus F max arányos a feszültség U 1 [lásd. (2.1.18)], de mivel a rövidzárlati feszültség nem haladja meg a 5-12% U 1nom majd, hogy a fő mágneses fluxus van szükség, mivel a kis értéke a mágnesező áram, amely lehet elhanyagolható, ha a rövidzárlat kísérletben. Ennek megfelelően, a feltételezett mágneses veszteség tapasztalatok rövidzárlat nulla, és a zárlati teljesítmény használt P egyenlő a teljesítmény az elektromos veszteségek a transzformátor (div.2.1.4) névleges terhelés a transzformátor (P K = P e.nom).
Teljesítmény tényező tapasztalat rövidzárlat
cos J-K = P / (U ÉS 1nom). (2.1.32)
Így, a tanulmány a alapjárati és a rövidzárlatot lehetővé kísérletileg meghatározni számos fontos paraméterek a transzformátor: I 0, P 0 = P m, u K, P k = P e.nom alkalmazásával, hogy a (2.1.28), hogy meghatározzuk a hatékonyságot a transzformátor.