2.2.3. Конструювання контурного конспекту за темою

В контурному конспекті повинні утримуватися тільки ключові положення нової основної інформації, виражені за допомогою таблиць, графіків, абревіатури, різного роду позначень, акцентів.

За способом представлення інформації конспекти діляться на плани-конспекти і конспекти-схеми. План-конспект коротко представляє зміст кожного з пунктів плану. Конспект-схема - це ієрархія понять теми, впорядкованих відповідно до плану і доповнених основними відомостями.

Контурний конспект уроку з теми «Перехідні електромагнітні процеси в трансформаторах»

1. Включення трансформатора під напругу на неодруженому ходу

Впочатку розглянемо включення однофазного трансформатора в мережу із синусоїдальною напругою на неодруженому ходу, коли вторинна обмотка розімкнута (мал. 25.1 ).

Рис. 1. Схема включення трансформатора під напругу на неодруженому ходу

Ненасичений трансформатор. Допустимо спочатку, що сердечник трансформатора не насичений і тому індуктивність обмотки . Виникаючий при включенні перехідний електромагнітний процес описується рівнянням

Закономірність зміни струму у перехідному процесі визначається з рішення цього рівняння при відомих початкових умовах. З фізичних міркувань струм зручно представити у вигляді суми двох складових:

з яких перша

Де

являє собою сталий, іди змушений, синусоїдальний струм, обумовлений дією прикладеної напруги , а друга складова

є так званий вільний аперіодичний струм, що загасає до нуля з постійної часу

Початкове значення вільного струму завжди дорівнює по величині й назад за знаком початковому значенню сталого струму. Якщо включення відбувається з такою початковою фазою напруги , що , те і в ланцюзі відразу виникає сталий режим (мал. 2, а). Якщо ж , те досягає максимально можливого значення, рівного при амплітуді змінного струму (мал. 2, б).

Рис. 25.2. Струм включення в ненасиченому трансформаторі

Таким чином, вільний струм являє собою реакцію інерційною, що володіє індуктивністю ланцюга на імпульс, що прагне змінити її режим. Цей вільний струм “згладжує” перехід до нового режиму, не допускаючи миттєвих кінцевих за значенням змін струму, які в інерційному ланцюзі неможливі.

Максимальне миттєве значення струму досягається приблизно через полуперіод після включення й при досить великому дорівнює .

Насичений трансформатор. У реальному трансформаторі магнітний ланцюг є нелінійною через насичення. Із цієї причини й , а отже, ЕДС самоіндукції в (25.1), необхідно записувати у вигляді

де - потокощеплення потоку с первинною обмоткою.

Рівняння перехідного процесу зручніше записати щодо потоку , думаючи, що

Тоді замість вираження одержимо:

Інтегрування цього рівняння досить утрудняється тим, що тут і визначається нелінійним зв'язком , тобто магнітною характеристикою трансформатора. Однак через малість спадання напруги у порівнянні з ЕДС самоіндукції можна приблизно прийняти . При такому допущенні рішення вираження за аналогією з рішенням можна представити у вигляді

Де

являє собою сталий або змушений потік у сердечнику, обумовлений прикладеною напругою,

Вільний аперіодичний потік у сердечнику дорівнює

де - постійна інтегрування, обумовлена початковими умовами. У момент включення сердечник може мати деякий потік залишкового намагнічування. Тому, приймаючи надалі для моменту часу одержимо:

Звідки

і отже,

Поєднуючи вираження для і , остаточно запишемо:

Найбільш сприятливий випадок включення має місце, коли (напруга в момент включення переходить через максимум) і . Тоді

тобто відразу встановлюється нормальний режим із синусоїдально змінюющимся потоком, і перехідний електромагнітний процес відсутній.

Найменш сприятливий випадок, коли або (напруга в момент включення переходить через нуль), а потік Фост у момент спрямований зустрічно потоку . У цьому випадку,

Вид кривій для даного випадку показаний на мал. 25.3.

Рис. З. Зміна магнітного потоку при несприятливому моменті включення трансформатора під напругу

Максимальне значення досягається приблизно через полупериод після включення, тобто при . При цьому

тому що звичайно . Тому на підставі вираження

Таким чином, більш ніж у два рази перевищує нормальне значення робочого потоку, і, отже, сердечник надзвичайно сильно насичується. Це, у свою чергу, приводить до виникнення досить більших струмів, що намагнічують.

Якщо магнітна характеристика трансформатора (правий верхній квадрант на мал. 4) і крива зміни потоку (ліва частина мал. 4), відомі, то можна побудувати криву зміни струму включення (нижня частина мал. 4).

Практика показує, що в багатьох випадках максимальні значення струму включення можуть перевищувати амплітуду сталого струму холостого ходу в 100 ... 150 разів й, відповідно, у кілька разів - амплітуду номінального струму. Такі кидки струму включення викликають ускладнення при конструюванні й настроюванні захисних струмових реле трансформаторів, тому що можуть викликати помилкове спрацьовування цих реле при включенні трансформатора на неодруженому ходу.

Рис. 4. Побудова кривій струму включення