3.6.Вопросы для самоконтроля по теме 3

1. Какие преимущества многофазных электрических сетей по сравнению с однофазными?

2. Какой пространственный сдвиг между обмотками статора в синхронном генераторе трехфазного напряжения?

3. В каких случаях используются трехпроводные, а в каких четырехпроводные трехфазные системы?

4.Какой вид имеет векторная диаграмма для электродвижущих сил действующих в трехфазной систем?

5.В каких случаях используется соединение потребителей энергии по схеме «звезда», а в каких по схеме «треугольника»?

6.Как связаны между собой линейные и фазные напряжения и токи при равномерных нагрузках в фазах?

7. Какие приборы используются для измерения мощности в трехфазной цепи?

8. Как осуществляется компенсация реактивной мощности в трехфазных электрических сетях?

9. Как включаются ваттметры для измерения мощности в трехпроводных трехфазных электрических системах?

10. Напишите аналитические формулы для полной ,активной и реактивной мощностей в трехфазной системе?

3.7.Тест по теме 3

1.Определить линейные напряжения, если величины фазных напряжений в трехфазной системе равны 127 В.

Ответы, один из которых правильный:220В; 380В; 127В; 660 В,

2.Определить максимальное напряжение в фазе «А», если величина действующего напряжения равна 220В.

Ответы, один из которых правильный: 308В; 290В; 380 В; 127В.

3.Определить ток в нейтральном проводе трехфазной системы, если фазное напряжение равно 127 В, а нагрузки в всех фаза одинаковы и равны 1кОм.

Ответы, один из которых правильный: 0 А; 1А; 4А; 5А,

4.Определить мощность, потребляемую трехпроводной трехфазной системой, если показания одного ваттметра равно 300Вт, а второго 220 Вт.

Ответы, один из которых правильный: 520вт; 80Вт; 380Вт; 400Вт,

5.Определить величину тока в фазе «А», если эффективное напряжение трехфазного генератора равно 127В, а сопротивление нагрузки равно 1000 Ом

Ответы, один из которых правильный: 127мА; 220мА; 500мА; 440мА,

Тема.4 . Трансформаторы

4.1. Однофазные трансформаторы

Трансформатором называется статическое (т.е. без движущихся элементов) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования величины одного переменного напряжения в напряжение другой величины той же частоты.

Преобразование величины напряжения осуществляется благодаря явлению электромагнитной индукции. Обмотка трансформатора, соединенная с источником переменного напряжения, называется первичной. Обмотка, к которой присоединяется приемник электроэнергии, называется вторичной.

Обмотки трансформатора не соединены между собой по постоянному току, поэтому напряжение на вторичной обмотке трансформатора появляется только при изменении величины напряжения в первичной обмотке. Это свойство трансформаторов позволяет использовать их для разделения постоянной и переменной составляющих напряжения. В частности трансформаторы используются для изоляции части электрической цепи по постоянному току от высокого переменного напряжения электрической сети.

Обмотки мощных трансформаторов для электротехнических систем обычно наматываются в пазах замкнутого (сердечника), набираемого из отдельных, изолированных друг от друга слоем лака, листов электротехнической стали. Относительная магнитная проницаемость электротехнической стали достигает 10000…20000. Обычно в пазах магнитопровода размещаются несколько катушек с обмотками.

Принципиальная схема трансформатора приведена на рис.4.1.

Рис.4.1.Принципиальная схема трансформатора с измерительными приборами.

На рисунке изображен двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения U₁ .Напряжение подается через два предохранителя и рубильник К₁.При включении рубильника напряжениеU₁ подается на первичную обмотку трансформатора. При этом на вторичной обмотке трансформатора появляется напряжениеU₂. Во входной цепи трансформатора включены: вольтметр (V), амперметр(A) и ваттметр(W). Параллельно вторичной обмотке трансформатора включен вольтметр, измеряющий напряжениеU₂ и амперметр, измеряющий ток, протекающий через сопротивление нагрузкиΖн. При выкюченном рубильнике К2 выходная цепь трансформатора разомкнута и ток через сопротивление нагрузки не протекает ( режим холостого хода трансформатора).

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

На щитках мощных трансформаторов обычно указываются:

1.Номинальные высшее и низшее напряжения, на которые рассчитан трансформатор в[ В].

2.Номинальная полная мощность в [В*А].

3.Токи,протекающие в обмотках при номинальной полной мощности [A].

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

-Режим повышающего трансформатора, когда U2 больше U1.

-Режим понижающего трансформатора, когда U2 меньше U1.

-Режим номинальный при номинальных значения[ напряжений и токов в первичной обмотке.

-Режим рабочий -при номинальном напряжении в первичной обмотке.

-Режим холостого хода, когда ток во вторичной обмотке равен нулю.

-Режим короткого замыкания, когда напряжение вторичной обмотки рано нулю.

Отношение э.д.с. первичной обмотки к э.д.с. во вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации.

, (4.1)

где -число витков первичной обмотки.

-число витков вторичной обмотки.

Приближенно коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения в первичной обмотке к напряжению вторичной обмотки при опыте холостого хода.

Маломощные трансформаторы могут использоваться как повышающие и как понижающие, поэтому в паспорте трансформатора коэффициент трансформации обозначается как отношение высшего напряжения к низшему напряжению.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Коэффициент полезного действия силовых электротехнических трансформаторов очень высок и обычно равен в номинальном режиме 0,98….0,99. Потери энергии в трансформаторах складываются из потерь в сердечнике и потерь в обмотках. Потери в сердечнике в свою очередь складываются из потерь на вихревые токи и потерь, связанных с явлением гистерезиса - нелинейной и неоднозначной зависимостью магнитной индукции В от напряженности Н магнитного поля.Для уменьшения потерь на вихревые токи 'сердечники трансформаторов набираются из тонких, и изолированных слоем лака стальных листов.

Потери из-за гистерезиса зависят от качества (сорта) электротехнической стали, а также от частоты колебаний переменного напряжения и напряженности магнитного поля в сердечнике. Экспериментально потери в стали определяются из опыта холостого хода трансформатора, когда ток I₂= 0, а токI₁имеет небольшую величину (единицы процентов от номинальной величины). При этом практически вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на покрытие потерь в сердечнике трансформатора Р₀= Р_ст. Потери в медных проводах определяются из опыта короткого замыкания, при ко­тором токи в обеих обмотках имеют номинальное значение, а напряжение, подводимое к первичной обмотке, равно 1.2 процента от номинальной.