Сила тока холостого хода в первичной обмотке трансформатора: Сила тока холостого хода в первичной обмотке трансформатора, питаемой от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В,

Содержание

что такое и как рассчитать?

Трансформаторы представляют собой сложное оборудование, которое предназначено для изменения параметров тока в цепи. Они могут повышать или понижать мощность, напряжение электричества в соответствии с требованиями потребителей.

В оборудовании при работе определяются некоторые потери мощности. Поэтому не вся электроэнергия, которая поступила на первичную обмотку, доходит к потребителю. При этом греется трансформатор (магнитопривод, обмотки и прочие детали). В различных конструкциях этот показатель неодинаков.

Холостой ход трансформатора позволяет определить токовые потери. Эта методика применяется в сочетании с определением напряжения в режиме короткого замыкания трансформатора. Этот процесс называется опытом агрегата. Он выполняется по определенной схеме.

Общее устройство и виды

Чтобы понять, что такое опыт холостого хода различных трансформаторов, необходимо рассмотреть, что собой представляет подобное оборудование.

Основные типы

Трансформаторами называются машины неподвижного типа, которые работают благодаря  электрическому току. Они меняют входное напряжение. Существует несколько видов подобных аппаратов:

  1. Силовые.
  2. Измерительные.
  3. Разделительные.
  4. Согласующие.

Чаще всего в энергетическую цепь требуется подключение силового трансформатора. Они могут иметь две или более обмоток. Аппарат может быть однофазный (бытовая сеть) или многофазный (промышленная сеть).

Особенности установок

Отдельно выделяются автотрансформаторы. В них есть только одна совмещенная обмотка. Также бывает сварочный аппарат. Они имеют определенную сферу применения.

В однофазном и многофазном оборудовании может устанавливаться различная номинальная мощность. Она может определяться в диапазоне от 10 до 1000 кВА и более. Маломощные однофазные и многофазные приборы могут быть в диапазоне до 10 кВА. Средние разновидности будут иметь мощность 20 кВА, 250 кВА, 400 кВА, 630 кВА и т. д. Если же этот показатель больше 1000 кВА, это установка высокой мощности.

Методология проведения опыта

Потери холостого хода трансформатора определяются при создании определенного режима. Для этого прекращается снабжение током всех обмоток. Они остаются разомкнутыми. После этого производится снабжение цепей электричеством. Оно определяется только на первом контуре. Аппаратура должна работать под напряжением, которое устанавливается при его производстве производителем.

Через первичный контур силовой, сварочной или прочей установки протекают токи, которые носят название ХХ. Их величина равняется не более 3-9% от заданного производителем показателя. При этом на обмотке вторичного контура электричество отсутствует. На первичном контуре ток производит магнитный поток. Он пересекает витки обеих обмоток. При этом возникает ЭДС самоиндукции на контуре первичном и взаимоиндукции – на обмотке вторичного типа.

Например, напряжение холостого хода сварочного трансформатора небольшой и средней мощности представляет собой ЭДС взаимоиндукции.

Подход к проведению измерений

Замер потерь холостого хода может производиться в двух аспектах. Их называют потерями в стали и меди. Второй показатель говорит о рассеивании тепла в обмотках (они начинают греться). В процессе проведения опыта этот показатель очень мал. Поэтому им пренебрегают.

Данные о потере тока холостого хода трансформатора представляются в виде таблицы. В ней рассчитаны параметры для стали определенных сортов и толщины. Ток холостого хода трансформатора рассматривается в аспекте мощности, которая создается в магнитом потоке и именуется потерей в стали. Она затрачивается на нагрев листов из специального сплава. Они изолируются друг от друга лаковым покрытием. При создании таких магнитоприводов не используется метод сварки.

Суть измерения

Если по какой-то причине нарушается изоляционный слой между пластинами магнитопривода, между ними возрастают вихревые токи. При этом система начинает нагреваться. Лаковый слой постепенно разрушается. Потери при работе установки возрастают, его эксплуатационные характеристики ухудшаются.

В таком случае потери мощности в стали увеличиваются. При проведении расчетов этих характеристик в режиме холостого хода можно выявить возникшие нарушения в работе агрегата. Именно по этой причине производится соответствующий расчет.

Коэффициент трансформации

При определении работы установки применяется такое понятие, как коэффициент трансформации. Его формула представлена далее:

К = Е1/Е2 = W1/W2

Отсюда следует, что напряжение на вторичном контуре будет определяться соотношением количества витков. Чтобы иметь возможность регулировать выходное электричество, в конструкцию установки вмонтирован специальный прибор. Он переключает число витков на первичном контуре. Это анцапфа.

Для проведения опыта на холостом ходу регулятор ставится в среднее положение. При этом измеряется коэффициент.

Однофазные приборы

Для проведения представленного опыта, при использовании понижающего или повышающего бытового агрегата, в расчет берется представленный коэффициент. При этом используют два вольтметра. Первый прибор подключается к первичной обмотке. Соответственно второй вольтметр подсоединяется к вторичному контуру.

Входное сопротивление измерительных приборов должно соответствовать номинальным характеристикам установки. Она может работать в понижающем или повышающем режиме. Поэтому при необходимости провести ремонтные работы, на нем измеряют не только подачу низкого, но и высокого напряжения.

Трехфазные приборы

Для трехфазных агрегатов в ходе проведения опыта исследуются показатели на всех контурах. При этом потребуется применять сразу 6 вольтметров. Можно использовать один прибор, который будет подключаться поочередно ко всем точкам измерения.

Если установленное производителем значение на первичной обмотке превышает 6 кВ, на нее подают ток 380 В. При измерении в высоковольтном режиме нельзя определить показатели с требуемым  классом точности. Поэтому замер производят в режиме низкого напряжения. Это безопасно.

Применение коэффициента

В процессе проведения измерения анцапфу перемещают во все установленные производителем положения. При этом замеряют коэффициент трансформации. Это позволяет определить наличие в витках замыкания.

Если показания по фазам будут иметь разброс при замерах больше, чем 2%, а также их снижение в сравнении с предыдущими данными, это говорит об отклонениях в работе агрегата. В первом случае в системе определяется короткое замыкание, а во втором – нарушение изоляции обмоток. Агрегат не может при этом работать правильно.

Такие факты требуют подтверждения. Например, это может быть измерение сопротивления. Влиять на увеличение разброса показателей коэффициента могут возрастание сопротивления между контактами анцапфы. При частом переключении возникает такая ситуация.

Измерение тока

При опытном измерении тока холостого хода мастер применяет амперметры. Их необходимо подсоединять к первичной обмотке последовательно. Напряжение в контуре должно равняться номинальному значению.

Если проводится исследование работы трехфазного промышленного агрегата, замер выполняет для всех фаз одновременно или последовательно. При этом испытания производятся только для установок от 1000 кВА.

Измерение потерь

Потери в магнитоприводе замеряют исключительно при использовании мощной установки. При этом можно брать для расчетов пониженное напряжение, которое подключено к первичному контуру через ваттметр. Это прямой метод измерения.

При учете показателей вольтметра или амперметра потребуется умножить их мощности друг на друга. Это косвенный метод. При этом результат имеет определенную погрешность. Искажение происходит из-за невозможности учесть при таком расчете коэффициент мощности. Это конус угла, который образуется в векторной схеме между напряжением и током. В режиме холостого хода между ними появляется угол 90º.

Применение ваттметра

Ваттметр позволяет произвести замер с учетом коэффициента мощности. Это дает возможность получить более точный результат. Расчет выполняется по следующей формуле:

Cos φ = P1/U1*L0

Далее необходимо создать на основе полученного результата векторную диаграмму. По каждой фазе учитываются установленные потери. Для этого чаще всего строится таблица. При этом используется схема, которая изначально применялась производителем при создании оборудования.

Полученный результат не подлежит сравнению с нормативами. Показатели сравнивают только с характеристиками предыдущих проверок. Если потери с течением времени только возрастают, это говорит о нарушении изоляции пластин магнитопривода или появлении иных нарушений. Обратить этот процесс невозможно.

Проведение замеров холостого хода позволяет оценить состояние аппаратуры, а также определить потребность в необходимости планового или аварийного ремонта. Поэтому регулярные испытания позволяют правильно спланировать работу установки, предотвратить ее непредвиденное отключение.

Интересное видео: Описание основ работы трансформатора.

Уравнения напряжений и токов трансформатора.

Токи и помимо основного магнитного потока создают поток рассеивания. Каждый поток рассеи­вания связан только с витками собст­венной обмотки, и индуцирует в ней ЭДС рассеивания. Потоки рассеива­ния не участвуют в передаче энергии.

ЭДС рассеивания в первой в пер­вой обмотке можно найти по фор­муле: , ЭДС рассеива­ния во второй обмотке опре­деляется аналогично: , где — индуктив­ность рассеивания. Тогда: ; , где — индуктивные сопротивления рас­сеивания.

Таким образом, в каждой обмотке трансформатора индуцируется по две ЭДС: от основного потока и от по­тока рассеивания.

Со стороны первичной обмотки трансформатор является потребите­лем энергии, поэтому ток в первич­ной обмотке создаётся совместным действием входного напряжения и двух ЭДС: , где — активное сопротивление первичной обмотки. Тогда: ; ; — уравнение напряжения для первичной обмотки.

Со стороны вторичной обмотки трансформатор является источником энергии, поэтому ток во вторичной обмотке, замкнутой на сопротивление , обусловлен действием двух ЭДС: , где — активное со­противление вторичной нагрузки. То­гда: ; — уравнение напряжений для вторичной обмотки.

Уравнения магнитодвижущих сил и токов.

Предположим, что трансформатор работает в режиме холостого хода, то есть к зажимам первичной обмотки подведено напряжение , а вторичная обмотка разомкнута. При этом по первичной обмотке протекает ток , называемый током холостого хода, который обычно составляет от двух до десяти процентов от номинального тока . Этим током создаётся магнитодвижущаяся сила, которая равна произведению тока и числа витков в первичной обмотке. Положительное направление МДС совпадает с движением острия правого винта, если его вращать по направлению тока в обмотке. МДС наводит в магпитопроводе основной магнитный поток , где — магнитное сопротивление магнитопровода.

Если вторичную обмотку замкнуть на нагрузку , то по ней потечёт ток . При этом ток в первичной обмотке увеличивается до значения в соответствии с законом сохранения энергии. Трансформатор отдаёт энергию нагрузке, поэтому требуется соответствующий приток энергии от сети. Теперь магнитный поток создаётся совместным действием МДС обеих обмоток.

Опыт и расчёт показывают, что если первичное напряжение постоянно, то есть , то при изменении нагрузки от нуля (режим холостого хода) до номинальной (номинальный режим) максимальный магнитный поток остаётся практически постоянным, то есть .

Уравнение МДС: .Тогда: ; ; , где — ток нагрузки, приведённый к числу витков первичной обмотки.

Уравнение токов трансформатора: .

; ; .

Так как ток то можно приблизительно считать, что , то есть коэффициент трансформации приближённо можно найти по формуле: .

Из-за наличия потерь ток холостого хода опережает по фазе магнитный поток в стальном сердечнике на угол , который называется углом магнитных потерь.

.

Активная составляющая тока холостого хода идёт на преодоление потерь в стали, а реактивная составляющая тока холостого хода идёт на создание магнитного потока в сердечнике. Поэтому ток холостого хода в основном является намагничивающим током.

Приведение параметров вторичной обмотки и

схема замещения приведённого трансформатора.

Для электрического расчёта трансформатора необходима электрическая схема замещения. Трансформатор представляет собой систему двух магнитно-связанных между собой цепей, поэтому требуется предварительное привидение первичной и вторичной цепи к одному уровню напряжений. Обычно, действительная цепь вторичной обмотки с заменяется расчётной электрически эквивалентной цепью. При этом электромагнитная мощность вторичной обмотки реального трансформатора должна быть равна электромагнитной мощности вторичной обмотки приведённого трансформатора, то есть , где . Так как , то .

Из условия равенства потерь в активном сопротивлении вторичной обмотки можно получить следующее равенство: , следовательно, .

Из условия равенства реактивных мощностей можно получить аналогичные выражения: , следовательно, и .

Таким образом, вместо реального трансформатора мы получаем энергетически эквивалентный трансформатор с коэффициентом трансформации равным единице, который называется приведённым.

;

;

.

Приведённым уравнения соответствует Т-образная электрическая схема замещения.

В этой схеме магнитная связь между первичной и вторичной обмоткой заменена электрической, а именно ветвью намагничивания с параметрами и , которые определяются током холостого хода .

Все параметры, кроме , являются постоянными для данного трансформатора, и могут быть определены с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания.

Построим векторную диаграмму следующих уравнений: ; ; . Такая диаграмма называется диаграммой привидения трансформатора для активно-реактивной нагрузки.

Для построения вектора необходимо знать характер нагрузки (в нашем случае нагрузка носит активно-реактивный характер).

;

.

Все параметры в схеме замещения, кроме , являются постоянными для данного трансформатора, и могут быть определены из опытов холостого хода и короткого замыкания.

Опыт холостого хода.

;

.

При холостом ходе сопротивление нагрузки очень велико, то есть , поэтому ток через вторичную цепь не течёт, то есть .

По данным опыта холостого хода можно определить коэффициент трансформации . Ток холостого хода в процентах от номинального определяется по формуле: .

Схема замещения для опыта холостого хода.

Так как сопротивление много меньше сопротивления , то модуль сопротивления можно найти по формуле: , тогда , следовательно, .

;

.

Опыт короткого замыкания:

При опыте короткого замыкания сопротивление нагрузки равно нулю, то есть , поэтому напряжение на зажимах вторичной обмотки также равно нулю, то есть . При эксплуатации трансформатора, режим при котором входное напряжение равно номинальному считается аварийным. При проведении опыта короткого замыкания входное напряжение снижают до нуля и только потом закорачивают проводником вторичную обмотку, а затем постепенно увеличивают входное напряжение до значения, при котором токи в обмотках станут равными номинальным. Такое напряжение называется номинальным напряжением короткого замыкания, и выражается в процентах от номинального напряжения: . Для силовых трансформаторов это пять-десять процентов, так как магнитны поток в магнитопроводе пропорционален напряжению на зажимах первичной обмотки , а величина мала, следовательно, магнитный поток тоже мал и для его создания требуется малый намагничивающий ток, поэтому ток считают равным нулю.

Схема замещения для опыта короткого замыкания.

;

.

Пользуясь этой схемой определяют параметры обмоток. По закону Ома: .

;

;

.

Приближённо можно считать, что и .

Расчетные формулы основных параметров трансформаторов

Представляю вашему вниманию таблицу с расчетными формулами для определения основных параметров силовых трансформаторов, а также таблицу коэффициента изменения потерь kн.п. в трансформаторах.

Таблица 1 – Расчетные формулы для определения основных параметров трансформаторов

Наименование величинФормулыОбозначение
Токи обмоток

I1, I2 — токи первичной и вторичной обмоток, А;
U1, U2 — то же линейное напряжение, В;
Коэффициент трансформации

w1, w2 – числа витков одной фазы обмоток
Приведение величин вторичной обмотки к первичной

Приведенные величины обозначают штрихом
Сопротивление короткого замыкания

rк, хк, zк – активные, реактивные и полное сопротивления КЗ фазы трансформатора
Активные потери мощности в трансформаторе при нагрузке

∆Рх – активные потери холостого хода, кВт;
∆Рк – активные нагрузочные потери в обмотках при номинальном токе, кВт;
kз – коэффициент загрузки;
Sт.ном. – номинальная мощность трансформатора.
Приведенные активные потери мощности в трансформаторе при нагрузке

S – фактическая нагрузка трансформатора;
kи.п. – коэффициент изменения потерь, кВт/квар;
∆Qх – реактивные потери мощности холостого хода;
∆Qк – реактивные потери мощности КЗ;
Значения kи.п. даны ниже.
Напряжение КЗ

Uк – напряжение КЗ, В или %;
Uк.а, Uк.х – активная и реактивная составляющие напряжения КЗ, В или %.
Мощность и ток КЗ трансформатора

Sк –мощность КЗ, кВА
Число витков первичной обмотки

U1ф – фазное напряжение первичной обмотки, В
Ф – фазный поток;
Ф = Вст*Qст мкс;
Вст –индукция в стержне;
Вст = 13 – 14,5 103 Гс;
Qст – активное сечение стержня, см2
Активное и реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора, Ом

Падение напряжения в обмотках трансформатора при нагрузке

Если нагрузка смешанная (активная и индуктивная), то вторым членом можно пренебречь
Потери напряжения при пуске асинхронного короткозамкнутого двигателя (приближенно)

∆U – потеря напряжения, %;
Sдв. – номинальная мощность двигателя, кВА;
S2 – мощность других потребителей, присоединенных к шинам трансформаторов, кВА;
Ki – кратность пускового тока относительно номинального.
КПД трансформатора

Исходные данные, которые приводятся в паспорте (шильдике) на трансформатор:

  • Потери холостого хода ∆Рх, кВт;
  • Потери короткого замыкания ∆Pк, кВт;
  • Напряжения короткого замыкания Uк, %;
  • Ток холостого хода Iхх,%.

Таблица 2 – Коэффициент изменения потерь в трансформаторах

Литература:

1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.

коэффициент трансформации, мощность и ток кз трансформатора, напряжение кз, сопротивление короткого замыкания

Поделиться в социальных сетях

Благодарность:

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding».

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

расчет и ток в первичной и вторичной обмотке

На чтение 19 мин. Просмотров 3.5k. Опубликовано Обновлено

Современному человеку тяжело представить себе создание и возведение металлических конструкций без использования сварки. Данный метод позволяет качественно и надежно соединять между собой металлические детали.

В результате технология сварки получила широкое распространение и в промышленности, и в быту. Сердцем сварочного аппарата является трансформатор. Его задача заключается в преобразовании электричества сети до необходимого значения.

Роль трансформатора в сварке

Сварочные трансформаторы переменного тока используются в ручной дуговой сварке с применением штучных электродов, в механизированной сварке с использованием флюса и в аргонодуговой для соединения деталей из алюминиевых сплавов.

Назначение заключается в формировании необходимого для сварки значения напряжения, определенных постоянных внешних характеристик и в регулировке сварочного тока.

Требования, предъявляемые к внешним параметрам, определяются на основе таких показателей:

  • тип электрода – это может быть плавящийся или неплавящийся стержень;
  • характер рабочей среды – открытая дуга, дуга под флюсом, в защитном газе;
  • степень автоматизации сварочного процесса – ручная, автоматическая, полуавтоматическая;
  • способ регулирования механизма горения – саморегулирование, автоматическое.

Ручная дуговая сварка стержнями с покрытием, аргонодуговая с неплавящимся вольфрамовым электродом, механизированная под флюсом на автоматах с контролем скорости подачи присадочной проволоки в зависимости от величины напряжения дуги – методы соединения металлических деталей, в которых применяется падающая вольтамперная характеристика.

Виды сварочных трансформаторов.

Падающая вольтамперная характеристика подразумевает работу аппарата в режиме регулятора сварочного тока. Исходя из технологических и экономических соображений используется плавно-ступенчатое регулирование.

Такой тип управления предполагает две и более ступени регулирования, сочетающиеся с плавным изменением величины тока в каждой ступени.

Жесткая вольтамперная характеристика используется в автоматической сварке под флюсом при постоянной скорости подачи присадочной проволоки, независимо от напряжения дуги.

Источник питания в таком случае работает в качестве регулятора напряжения.

Изменение величины напряжения может быть:

  • плавным;
  • ступенчатым;
  • смешанным.
[box type=”fact”]Величина сварочного тока зависит от скорости, с которой подается электродная проволока. Источник питания, в свою очередь, устанавливает напряжение дуги и обеспечивает саморегулирование ее длины.[/box]

В зависимости от количества фаз выделяют:

  1. Однофазный сварочный трансформатор – модель, работающая только при напряжении 220 В.
    Предназначен для бытовых нужд.
  2. Трехфазный трансформатор – работает при напряжении сети 380 В.
    Такие модели способны обеспечить на выходе большую силу тока, что делает возможным соединение металлических деталей большой толщины.

Устройство трансформатора

Данное устройство является основным прибором, обеспечивающим питание сварочного процесса. Обычно в нем используется понижающий принцип действия. Это связано с тем, что напряжение сети слишком велико и его необходимо понизить до нужной величины.

Естественно, каждый процесс сваривания в зависимости от особенностей материалов требует определенные параметры трансформатора. В результате это отображается в принципе действия и особенностях конструкции трансформатора.

Изменения касаются регулировки параметров. В каждом конкретном случае требуется определенный подход. Например, работа с тонкими металлическими изделиями предполагает точную настройку параметров, чтобы исключить возможность перепалить детали.

Многие модели характеризуются практически одинаковым набором функций и состоят из одних и тех же узлов, а главное отличие между ними заключается в размерах.

В результате становится возможным изготовление однотипных приборов, имеющих различные диапазоны регулировки по максимальному току и напряжению, что, в свою очередь, будет определять и диаметры электродов, с которыми можно работать.

Также в трансформаторе может находиться и . Его главной задачей является преобразование переменного тока сети в постоянный. В результате сварку можно будет выполнять более качественно. В таком случае схема устройства будет включать еще один элемент.

В других случаях устройство трансформаторов может существенно отличаться из-за принципа регулировки напряжения, несмотря на выполнение одних и тех же функций их строение различно.

Устройство сварочного трансформатора.

Существует несколько основных вариантов регулировки:

  • изменением расстояния между первичной и вторичной обмоткой;
  • за счет подвижного шунта, изменяющего расстояние зазора;
  • благодаря секционной обмотке.

Что касается простых пользователей, то для них, вне зависимости от варианта устройства, все сводится к простому повороту ручки.

Кроме перечисленных выше особенностей устройства данного прибора, в нем могут быть реализованы и дополнительные элементы, такие как: вентиляция, система автоотключения, средства для перемещения и транспортировки. Тем не менее указанные элементы влияют на комфорт использования прибора, а не на его принцип работы.

Чтобы лучше понять устройство сварочного трансформатора, его лучше рассматривать на примере конкретной модели. Одним из вариантов является сварочный трансформатор ТДМ, выпускаемый в широком модельном ряду.

Данное оборудование применяется для понижения напряжения сети до необходимого значения. Конечно же, для различных режимов и холостого хода необходимо различное напряжение, в связи с чем в этом аппарате имеется возможность регулировки параметров, что позволяет добиться нужных характеристик.

Устройство и обслуживание сварочного трансформатора ТДМ такое же, как и у многих других моделей. По сути данный аппарат является регулируемым источником питания сварочного процесса.

Он позволяет осуществлять сварку тонкого металла и более толстых деталей, в зависимости от параметров техники и режимов. Данный аппарат может быть классифицирован по следующим признакам.

Тип подключения:

  • возможность подключения к обычной бытовой сети с обыкновенной розеткой, что делает возможным его использование в домашних условиях;
  • трехфазные аппараты являются более сложными в подключении и применяются в основном в промышленных целях, кроме того такие устройства отличаются более высокой мощностью.
Первичная и вторичная обмотка трансформатора.

В зависимости от назначения выделяют:

  • бытовые аппараты, предназначенные для простых вариантов ручной дуговой сварки, осуществляемой обыкновенными электродами с покрытием;
  • промышленные – устройства способные питать сразу несколько рабочих мест одновременно.

Кроме того, существуют и отличия в принципе регулировки напряжения. Выделяют устройства с нормальным рассеиванием магнитного поля, обычно это тиристорные трансформаторы. Такие аппараты применяются в сварке с использованием флюса.

С увеличенным рассеянием существует большее количество моделей, к которым относятся аппараты с подвижным шунтом, подвижной катушкой, а также устройства с секционной обмоткой.

Обычно трансформатор переменного тока имеет следующее устройство:

  • первичная обмотка, на которую подается ток из сети;
  • вторичная обмотка;
  • подвижный элемент замкнутого магнитопровода;
  • система подвеса аппарата;
  • движущийся винт, позволяющий регулировать воздушный зазор между обмотками;
  • рукоять винта управления.

Естественно, приведенное выше устройство не является единственным вариантом исполнения. Это всего лишь один из наиболее распространенных и популярных вариантов трансформатора с подвижными обмотками.

Если необходимо сделать самодельный сварочный трансформатор, тогда нужно, чтобы в нем были реализованы следующие элементы:

  1. Центральная часть – магнитопровод, изготавливаемый из нескольких пластин, гальванически разъединенных между собой.
    Самодельные сердечники делают из электротехнической стали, которую можно взять из «донорской» техники.
  2. Обмотки из изолированного провода размещаются на сердечнике.
    Длина провода, его сечение и количество витков непосредственно влияет на характеристики аппарата.
  3. Регулировку тока можно осуществлять, используя различные решения, приведенные ранее.
    Речь идет про подвижный шунт, обмотки и т.д.
  4. В целях защиты устройства его помещают в корпус.
  5. Не стоит забывать и про дополнительные элементы, такие как: вентиляция, ручки для более комфортной транспортировки и т.д.

Можно также соединить два трансформатора своими руками с разделением первичной обмотки на две.

Принцип работы

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в снижении напряжения сети до необходимого значения в 60-80 В и повышении силы тока до 40-500 А. Чаще всего такие устройства поддерживают переменный ток. Тем не менее существуют и другие варианты, выдающие постоянный ток. Их называют выпрямителями.

Конструкция трансформатора для сварки.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора основаны на едином принципе. После подключения к сети по первичному контуру проходит переменный ток, создающий магнитный поток. В обмотках индуцируется ЭДС, зависящая от количества витков провода.

Так, если намотать на первую обмотку сто витков, а на вторую – 5, то коэффициент трансформации в таком случае будет равен двадцати. В результате после подключения прибора в обычную бытовую сеть, он на выходе будет выдавать одиннадцать вольт, т.е. значение в двадцать раз меньшее, чем в сети.

Изменить нагрузку можно путем изменения зазора магнитопровода. Если зазор будет больше, сила тока уменьшится и наоборот. Количество витков будет определять напряжение вторичной обмотки. Таким образом, такая характеристика сварочного трансформатора, как количество витков, является очень важной.

Работа на холостом ходу

Выше было описано устройство и назначение сварочного трансформатора. Теперь настало время поговорить о таком функционировании агрегата, как холостой ход.

Во время формирования шва, между металлической деталью и электродом, замыкается вторичная обмотка. Под действием электричества металл плавится, в результате чего части заготовки надежно соединяются между собой. После окончания работы вторичная цепь размыкается. Сварка закончена и аппарат переходит в режим холостого хода.

Электродвижущая сила вначале появляется благодаря магнитному полю. Затем ЭДС поддерживается за счет рассеивания.

[box type=”fact”]Электродвижущая сила замыкается между витками катушки в воздушном пространстве и образует показатели холостого напряжения. Холостой ход ограничен величиной в 48 В и считается безопасным для жизни рабочего. Однако в некоторых моделях устройств это значение может быть увеличено и до 70 В.[/box]

Если параметры холостого хода пр

проверка на межвитковое замыкание и восстановление работоспособности

Трансформаторы получили широкое применение в радиоэлектронике. Они являются преобразователями переменного напряжения и, в отличие от других радиоэлементов, выходят из строя редко. Для определения их исправности нужно знать, как проверить трансформатор мультиметром. Этот способ достаточно простой, и необходимо понять принцип работы трансформатора и его основные характеристики.

Основные сведения о трансформаторах

Для преобразования номиналов переменного напряжения применяются специальные электрические машины — трансформаторы.

Трансформатор — это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одной величины в переменный ток и напряжение другой величины.

Устройство и принцип действия

Используется во всех схемах питания потребителей, а также для осуществления передачи электроэнергии на значительные расстояния. Устройство трансформатора достаточно примитивно:

  1. Ферромагнитный сердечник выполнен из ферромагнетика и называется магнитопроводом. Ферромагнетики — это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, параметры (атомы обладают постоянным спиновым или орбитальным магнитными моментами) сильно изменяются благодаря магнитному полю и температуре.
  2. Обмотки: первичная (подключается сетевое напряжение) и вторичная (питание потребителя или группы потребителей). Вторичных обмоток может быть больше 2-х.
  3. Дополнительные составляющие применяются для силовых трансформаторов: охладители, газовое реле, индикаторы температуры, поглотители влаги, трансформаторы тока, системы защиты и непрерывной регенерации масла.

Принцип действия основан на нахождении проводника в переменном электрическом поле. При движении проводника, например, соленоида (катушка с сердечником), на его выводах можно снять напряжение, которое зависит прямо пропорционально от количества витков. В трансформаторе реализован этот подход, но осуществляет движение не проводник, а электрическое поле, образованное переменным током. Он движется по магнитопроводу, выполненному из ферромагнетика. Ферромагнетик — это специальный сплав, идеально подходящий для изготовления трансформаторов. Основные материалы для сердечников:

  1. Электротехническая сталь содержит большую массовую долю кремния (Si) и соединяется под действием высокой температуры с углеродом, массовая доля которого не более 1%. Ферромагнитные свойства нечетко выражаются, и происходят потери на вихревые токи (токи Фуко). Потери прямо пропорционально растут с увеличением частоты. Для решения этой проблемы и происходит добавление Si в углеродистую сталь (Э42, Э43, Э320, Э330, Э340, Э350, Э360). Расшифровывается аббревиатура Э42: Э — электротехническая сталь, содержащая 4% — Si с 2% магнитных потерь.
  2. Пермаллой — вид сплава, и его составляющими частями являются никель и железо. Этот вид характеризуется высоким значением магнитной проницаемости. Применяется в маломощных трансформаторах.

При протекании тока по первичной обмотке (I) в ее витках образуется магнитный поток Ф, который распространяется по магнитопроводу на II обмотку, вследствие чего в ней образуется ЭДС (электродвижущая сила). Устройство может работать в 2-х режимах: нагрузки и холостого хода.

Коэффициент трансформации и его расчет

Коэффициент трансформации (k) является очень важной характеристикой. Благодаря ему можно выявить неисправности. Коэффициент трансформации — это величина, показывающая отношение количества витков I обмотки к числу витков II обмотке. По k трансформаторы бывают:

  1. Понижающими (k > 1).
  2. Повышающими (k < 1).

Найти его просто, и для этого необходимо узнать отношение напряжений каждой из обмоток. При наличии более 2-х обмоток расчет производится для каждой из них. Для точного определения k нужно пользоваться 2-мя вольтметрами, так как напряжение сети может изменяться, и эти изменения нужно отслеживать. Подавать нужно только напряжение, указанное в характеристиках. Определяется k несколькими способами:

По паспорту, в котором указаны все параметры устройства (напряжение питания, коэффициент трансформации, сечение провода на обмотках, количество витков, тип магнитопровода, габариты).

  1. Расчетный метод.
  2. При помощи моста Шеринга.
  3. При помощи специальной аппаратуры (например, УИКТ-3).

Рассчитать k несложно, и существует ряд формул, позволяющих сделать это. Нет необходимости учитывать потери магнитопровода, применяемые при изготовлении на заводе. Исследования показали взаимосвязь магнитопровода (железняк) и k. Для улучшения КПД трансформатора нужно уменьшить магнитные потери:

  1. Использование специальных сплавов для магнитопровода (уменьшение толщины и спецобработка).
  2. Уменьшение количества витков при использовании толстого провода, а на высоких частотах большое сечение является пространством для создания вихревых токов.

Для этих целей применяют аморфную сталь. Но и она обладает ограничением, называемым магнитострикцией (изменение геометрических размеров материала под действием электромагнитного поля). При использовании этой технологии удается получать листы для железняка толщиной в сотые доли миллиметров.

Расчетные формулы

При отсутствии соответствующей документации нужно производить расчеты самостоятельно. В каждом конкретном случае способы расчета различны. Основные формулы расчета k:

  1. Без учета возможных погрешностей: k = U1 / U2 = n1 / n2, где U1 и U2 — U на I и II обмотках, n1 и n2 — количество витков на I и II обмотках.
  2. При учете погрешностей: k = U1 / U2 = (e *n1 + I1 * R1) / (e * n2 + I2 * R2), где U1 и U2 — напряжения на I и II обмотках; n1 и n2 — кол-во витков на I и II обмотках; е — ЭДС (электродвижущая сила) в каждом из витков обмоток; I1 и I2 — силы токов I и II обмоток; R1 и R2 — сопротивления для I и II.
  3. По известным мощностям при параллельном подключении обмоток: kz = Z1 / Z2 = ku * ku, где kz — k по мощности, Z1 и Z2 — мощности на первичной и вторичной обмотках, ku — k по напряжению (k = U1 / U2).
  4. По токам при последовательном подключении обмоток: k = I1 / I2 = n2 / n1. При учете результирующего тока холостого хода (ток потерь Io): I1 * n1 = I2 * n2 + Io.

Проверка исправности

В основном трансформаторы применяются в блоках питания. Намотка и изготовление самого трансформатора с нуля — сложная задача и под силу не каждому. Поэтому за основу берется уже готовый и модернизируется путем изменения количества витков вторичной обмотки. Основные неисправности трансформатора:

  1. Обрыв выводов.
  2. Повреждение магнитопровода.
  3. Нарушение изоляции.
  4. Сгорание при КЗ.

Диагностика начинается с визуального осмотра. Первоначальная диагностика включает в себя осмотр выводов трансформатора, его катушек на предмет обугливаний, целостность магнитопровода.

При изношенных выводах необходимо зачистить их, а в некоторых случаях при обрыве — разобрать трансформатор, припаять их и прозвонить тестером.

При поврежденном магнитопроводе нужно его заменить или узнать из справочников об аналогичном для конкретной модели, так как он ремонту не подлежит. Можно заменить отдельные пластины.

При КЗ необходимо провести диагностику на работоспособность при помощи измерительных приборов (проверка трансформатора мультиметром).

При пробитой изоляции происходит контакт между витками обмоток или на корпус. Определить эту неисправность достаточно сложно. Для этого необходимо произвести следующие действия:

  1. Включить прибор в режим измерения сопротивления.
  2. Один щуп должен быть на корпусе, а другой нужно присоединить к каждому выводу трансформатора поочередно.
  3. Прибор должен во всех случаях прозвонок показывать бесконечность, что свидетельствует об отсутствии КЗ на корпус.
  4. При любых показаниях прибора пробой на корпус существует, и нужно полностью разбирать трансформатор и даже разматывать его обмотки для выяснения причины.

Для поиска короткозамкнутых витков нужно определить, где I обмотка (вход), а где II (выход) у неизвестного трансформатора. Для этого стоит воспользоваться следующим алгоритмом:

  1. Выяснить сопротивление первичной обмотки трансформатора 220 вольт при помощи измерений мультиметра в режиме «сопротивления». Необходимо записать показания прибора. Выбрать обмотку с наибольшим сопротивлением.
  2. Взять лампочку на 50 Вт и подключить ее последовательно с этой обмоткой.
  3. Включить в сеть на 5−7 секунд.

После этого отключить и проверить обмотки на нагрев. Если заметного превышения температуры нет, то приступить к поиску короткозамкнутых витков. Как проверить трансформатор на межвитковое замыкание: необходимо воспользоваться мегаомметром при напряжении 1000 В. При измерении пробоя изоляции необходимо прозванивать корпус и выводы обмоток, а также независимые между собой обмотки, например, вывод I и II.

Нужно определить коэффициент трансформации и сравнить его с документом. Если они совпадают — трансформатор исправен.

Существуют еще два метода проверки:

  1. Прямой — подразумевает проверку под нагрузкой. Для его осуществления необходимо собрать цепь питания I и II обмоток. Путем измерения значений тока в обмотках, а затем по формулам (4) определить k и сравнить его с паспортными данными.
  2. Косвенные методы. Включают в себя: проверку полярности выводов обмоток, определение характеристик намагничивания (используется редко). Полярность находится при помощи вольтметра или амперметра магнитоэлектрического исполнения с определением полярности на выходе. При отклонении стрелки вправо — полярности совпадают.

Проверка импульсного трансформатора достаточна сложная, и ее может произвести только опытный радиолюбитель. Существует много способов проверки исправности импульсников.

Таким образом, трансформатор можно легко проверить мультиметром, зная основные особенности и алгоритм проверки. Для этого нужно выяснить тип трансформатора, найти документацию по нему и рассчитать коэффициент трансформации. Кроме того, необходимо произвести визуальный осмотр прибора.

Originally posted 2018-04-06 09:10:07.

Трансформатор

в режиме холостого хода — его векторная диаграмма

Когда трансформатор работает без нагрузки, вторичная обмотка разомкнута, что означает, что на вторичной стороне трансформатора нет нагрузки и, следовательно, ток во вторичной обмотке будет нулевым. В то время как первичная обмотка несет небольшой ток I 0 , называемый током холостого хода, который составляет от 2 до 10% от номинального тока .

Этот ток обеспечивает потери в стали (гистерезисные и потери на вихревые токи) в сердечнике и очень малую величину потерь в меди в первичной обмотке.Угол запаздывания зависит от потерь в трансформаторе. Коэффициент мощности очень низкий и варьируется от 0,1 до 0,15.

Ток холостого хода состоит из двух составляющих:

  • Реактивный или намагничивающий компонент I м
    (Он находится в квадратуре с приложенным напряжением V 1 . Он создает поток в сердечнике и не потребляет никакой энергии).
  • Активный или силовой компонент I w , также известный как рабочий компонент
    (Он находится в фазе с приложенным напряжением V 1 .Он компенсирует потери в стали и небольшие потери в первичной меди).

Для построения векторной диаграммы приведены следующие шаги:

  1. Функция намагничивающего компонента — создавать намагничивающий поток, и, таким образом, он будет синфазным с потоком.
  2. Наведенная ЭДС в первичной и вторичной обмотках отстает от потока ϕ на 90 градусов.
  3. Потери в первичной медной цепи не учитываются, а потери вторичного тока равны нулю, так как
    I 2 = 0.
    Следовательно, ток I 0 отстает от вектора напряжения V 1 на угол ϕ 0 , который называется углом коэффициента мощности без нагрузки и показан на векторной диаграмме выше.
  4. Приложенное напряжение V 1 показано равным и противоположным наведенной ЭДС E 1 , потому что разница между ними без нагрузки незначительна.
  5. Активный компонент I w включен по фазе с приложенным напряжением V 1 .
  6. Сумма векторов тока намагничивания I m и рабочего тока I w дает ток холостого хода I 0 .Из приведенной векторной диаграммы сделаны следующие выводы

Это все о трансформаторе без нагрузки.

Трансформатор в состоянии нагрузки — фазовая диаграмма при различной нагрузке

Когда трансформатор находится в нагруженном состоянии, вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке. Нагрузка может быть резистивной, индуктивной или емкостной. Ток I 2 протекает через вторичную обмотку трансформатора. Величина вторичного тока зависит от напряжения на клеммах V 2 и полного сопротивления нагрузки.Фазовый угол между вторичным током и напряжением зависит от характера нагрузки.

Состав:

Работа трансформатора под нагрузкой

Работа трансформатора под нагрузкой объясняется ниже:

  • Когда вторичная обмотка трансформатора остается разомкнутой, она потребляет ток холостого хода из основного источника питания. Ток холостого хода индуцирует магнитодвижущую силу N 0 I 0 , и эта сила устанавливает магнитный поток Φ в сердечнике трансформатора.Схема трансформатора без нагрузки показана на рисунке ниже:
  • Разность фаз между V 1 и I 1 дает угол коэффициента мощности ϕ 1 первичной обмотки трансформатора.
  • Коэффициент мощности вторичной обмотки зависит от типа нагрузки, подключенной к трансформатору.
  • Если нагрузка является индуктивной, как показано на приведенной выше векторной диаграмме, коэффициент мощности будет отстающим, а если нагрузка емкостная, коэффициент мощности будет опережающим.Полный первичный ток I 1 является векторной суммой токов I 0 и I 1 ’. т.е.

Фазорная диаграмма трансформатора на индуктивной нагрузке

Векторная диаграмма реального трансформатора при индуктивной нагрузке показана ниже:

Фазорная схема трансформатора на индуктивной нагрузке

Этапы построения векторной диаграммы

  • Взять флюс ϕ, эталон
  • Индуцирует ЭДС E 1 и E 2 отстает от потока на 90 градусов.
  • Составляющая приложенного напряжения к первичной обмотке, равная и противоположная наведенной ЭДС в первичной обмотке. E 1 представлен как V 1 ’.
  • Ток I 0 отстает от напряжения V 1 ’на 90 градусов.
  • Отстает коэффициент мощности нагрузки. Следовательно, ток I 2 протягивается с отставанием от E 2 на угол ϕ 2 .
  • Сопротивление и реактивное сопротивление утечки обмоток приводят к падению напряжения, и, следовательно, напряжение на вторичных клеммах V 2 является разностью фаз E 2 и падением напряжения.

В 2 = E 2 — падение напряжения
I 2 R 2 находится в фазе с I 2 и I 2 X 2 находится в квадратуре с I 2 .

  • Полный ток, протекающий в первичной обмотке, равен векторной сумме I 1 ’и I 0 .
  • Приложенное первичное напряжение V 1 представляет собой векторную сумму V 1 ’и падения напряжения в первичной обмотке.
  • Ток I 1 ’отображается равным и противоположным току I 2

В 1 = В 1 ’+ падение напряжения
I 1 R 1 находится в фазе с I 1 и I 1 X I находится в квадратуре с I 1 .

  • Разность векторов между V 1 и I 1 дает угол коэффициента мощности ϕ 1 первичной обмотки трансформатора.
  • Коэффициент мощности вторичной обмотки зависит от типа нагрузки, подключенной к трансформатору.
  • Если нагрузка является индуктивной, как показано на приведенной выше векторной диаграмме, коэффициент мощности будет отстающим, а если нагрузка емкостная, коэффициент мощности будет опережающим. Где I 1 R 1 — падение сопротивления в первичной обмотке
    I 2 X 2 — падение сопротивления во вторичной обмотке

Аналогично

Фазор-схема трансформатора на емкостной нагрузке

Трансформатор на емкостной нагрузке (нагрузка с опережающим коэффициентом мощности) показан ниже на векторной диаграмме.

Векторная диаграмма трансформатора на емкостной нагрузке

Этапы построения векторной диаграммы при емкостной нагрузке

  • Взять флюс ϕ эталон
  • Индуцирует ЭДС E 1 и E 2 отстает от потока на 90 градусов.
  • Составляющая приложенного напряжения к первичной обмотке, равная и противоположная наведенной ЭДС в первичной обмотке. E 1 представлен как V 1 ’.
  • Ток I 0 отстает от напряжения V 1 ’на 90 градусов.
  • Коэффициент мощности нагрузки опережающий. Поэтому ток I 2 идет впереди E 2
  • Сопротивление и реактивное сопротивление утечки обмоток приводят к падению напряжения, и, следовательно, напряжение на вторичных клеммах V 2 является разностью векторов E 2 и падением напряжения.

В 2 = E 2 — падение напряжения
I 2 R 2 находится в фазе с I 2 и I 2 X 2 находится в квадратуре с I 2 .

  • Ток I 1 ’отображается равным и противоположным току I 2
  • Полный ток I 1 , протекающий в первичной обмотке, равен векторной сумме I 1 ’и I 0 .
  • Приложенное первичное напряжение V 1 представляет собой векторную сумму V 1 ’и падения напряжения в первичной обмотке.

В 1 = В 1 ’+ падение напряжения
I 1 R 1 находится в фазе с I 1 и I 1 X I находится в квадратуре с I 1 .

  • Разность векторов между V 1 и I 1 дает угол коэффициента мощности ϕ 1 первичной обмотки трансформатора.
  • Коэффициент мощности вторичной обмотки зависит от типа нагрузки, подключенной к трансформатору.

Это все о векторной диаграмме при различных нагрузках.

Схема эквивалента

трансформатора? Ссылка на первичную и вторичную стороны

Эквивалентная принципиальная схема любого устройства может быть весьма полезна при предварительном определении поведения устройства в различных условиях работы.Это просто схематическое представление уравнения, описывающего производительность устройства.

Нарисована упрощенная эквивалентная схема трансформатора, представляющая все параметры трансформатора либо на вторичной стороне, либо на первичной стороне. Эквивалентная схема трансформатора приведена ниже:

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРА

Состав:

Пусть эквивалентная схема трансформатора с коэффициентом трансформации K = E 2 / E 1

Индуцированная ЭДС E 1 равна приложенному первичному напряжению V 1 минус падение первичного напряжения.Это напряжение вызывает ток без нагрузки I 0 в первичной обмотке трансформатора. Значение тока холостого хода очень мало, поэтому им пренебрегают.

Следовательно, I 1 = I 1 ’. Ток холостого хода далее делится на две составляющие, называемые током намагничивания (I m ) и рабочим током (I w ).

Эти две составляющие тока холостого хода обусловлены током, потребляемым неиндуктивным сопротивлением R 0 , и чистым реактивным сопротивлением X 0 , имеющим напряжение E 1 или (V 1 — падение первичного напряжения).

Вторичный ток I 2

Напряжение на клеммах V 2 на нагрузке равно наведенной ЭДС E 2 во вторичной обмотке за вычетом падения напряжения во вторичной обмотке.

Эквивалентная цепь, когда все величины относятся к первичной стороне

В этом случае, чтобы нарисовать эквивалентную схему трансформатора, все величины должны относиться к первичной обмотке, как показано на рисунке ниже:

Принципиальная схема трансформатора, когда все вторичные величины относятся к первичной стороне

Ниже приведены значения сопротивления и реактивного сопротивления, указанные ниже

.

Сопротивление вторичной обмотки относительно первичной стороны определяется как:

.

Эквивалентное сопротивление первичной обмотки:

Вторичное реактивное сопротивление по отношению к первичной стороне определяется как:

Эквивалентное реактивное сопротивление первичной обмотки определяется как:

Эквивалентная цепь, когда все величины относятся к вторичной стороне

Эквивалентная принципиальная схема трансформатора показана ниже, когда все величины относятся к вторичной обмотке.

Принципиальная схема трансформатора, когда все первичные величины относятся к вторичной стороне

Ниже приведены значения сопротивления и реактивного сопротивления, указанные ниже

.

Первичное сопротивление, относящееся к вторичной стороне, определяется как

Эквивалентное сопротивление вторичной обмотки составляет

.

Первичное реактивное сопротивление относительно вторичной стороны равно

.

Эквивалентное реактивное сопротивление, относящееся к вторичной стороне, равно

Ток холостого хода I 0 вряд ли от 3 до 5% номинального тока полной нагрузки, параллельная ветвь, состоящая из сопротивления R 0 и реактивного сопротивления X 0 , может быть опущена без внесения каких-либо заметных ошибок в поведение трансформатора в нагруженном состоянии.

Дальнейшее упрощение эквивалентной схемы трансформатора можно сделать, пренебрегая параллельной ветвью, состоящей из R 0 и X 0 .

Упрощенная принципиальная схема трансформатора представлена ​​ниже:

Упрощенная эквивалентная принципиальная схема трансформатора

Это все об эквивалентной схеме трансформатора.

Реализация трехфазный двухобмоточный трансформатор с настраиваемым подключением обмоток и геометрия сердечника

Тип матрицы индуктивности трехфазного трансформатора (две обмотки) является трехфазным трансформатор с трехполюсным сердечником и двумя обмотками на фазу.В отличие от блока Three-Phase Transformer (Two Windings), который моделируется тремя отдельными однофазные трансформаторы, этот блок учитывает муфты между обмотками разные фазы. Сердечник и обмотки трансформатора показаны на следующем рисунке.

Эта геометрия сердечника подразумевает, что фазная обмотка 1 соединена со всеми другими фазными обмотками (2 до 6), тогда как в блоке трехфазного трансформатора (две обмотки) (трехфазный трансформатор, использующий три независимых сердечника) обмотка 1 соединяется только с обмоткой 4.

Модель трансформатора

Блок трехфазного трансформатора с матрицей индуктивности (две обмотки) реализует следующие матричные отношения:

R 1 до R 6 представляют собой сопротивления обмоток. В члены самоиндукции L ii и взаимная индуктивность члены L ij вычисляются из отношений напряжений, индуктивная составляющая токов возбуждения без нагрузки и реактивных сопротивлений короткого замыкания при номинальная частота.Два набора значений в прямой и нулевой последовательности позволяют расчет 6 диагональных членов и 15 недиагональных членов симметричной индуктивности матрица.

Если для параметра Тип сердечника установлено значение Три однофазные жилы , в модели используются две независимые цепи с (3×3) R и L матрицы. В этом состоянии параметры прямой и нулевой последовательности идентичны. и вы указываете только значения прямой последовательности.

Собственные и взаимные члены матрицы (6×6) L получены из токов возбуждения (один трехфазная обмотка возбуждается, а другая трехфазная обмотка остается разомкнутой) и от реактивные сопротивления короткого замыкания прямой и нулевой последовательности X1 12 и X0 12 измерено с трехфазным обмотка 1 возбуждена, а трехфазная обмотка 2 замкнута накоротко.

При следующих параметрах прямой последовательности:

Q1 1 = Трехфазная реактивная мощность, потребляемая обмотка 1 без нагрузки, когда обмотка 1 возбуждается напряжением прямой последовательности Vnom 1 с разомкнутой обмоткой 2

Q1 2 = Трехфазная реактивная мощность, потребляемая обмотка 2 без нагрузки, когда обмотка 2 возбуждается напряжением прямой последовательности Vном 2 с разомкнутой обмоткой 1

X1 12 = Прямая последовательность реактивное сопротивление короткого замыкания со стороны обмотки 1
, когда обмотка 2 короткозамкнутый

Вном 1 , Vном 2 = Номинальные линейные напряжения обмоток 1 и 2

. Собственные и взаимные реактивные сопротивления прямой последовательности определяются как:

. Самореактивные сопротивления нулевой последовательности X 0 (1,1), X 0 (2,2), и взаимное реактивное сопротивление Х 0 (1,2) = X 0 (2,1) также вычисляются с использованием аналогичных уравнений.

Расширение следующих двух (2×2) матриц реактивного сопротивления в прямой последовательности и в нулевой последовательности

в матрицу (6×6), выполняется заменой каждого из четырех [ X 1 X 0 ] пар по подматрице (3×3) вида:

, где собственные и взаимные члены задаются как:

X s = ( Х 0 + 2 X 1 ) / 3
X м = ( Х 0 X 1 ) / 3

Для моделирования потерь в сердечнике (активная мощность P1 и P0 в положительных и нулевой последовательности), дополнительные шунтирующие сопротивления также подключаются к клеммам одного из трехфазные обмотки.Если выбрана обмотка 1, сопротивления вычисляются как:

Блок учитывает выбранный вами тип подключения, и значок блока выглядит следующим образом: автоматически обновляется. Входной порт с меткой N добавляется к блоку, если вы выберите соединение Y с доступной нейтралью для обмотки 1. Если вы просите доступную нейтраль на обмотке 2, создается дополнительный выходной порт с меткой n2 .

Ток возбуждения в нулевой последовательности

Часто ток возбуждения нулевой последовательности трансформатора с сердечником из трех ветвей предоставляется производителем.В таком случае можно угадать разумную стоимость, как объяснено ниже.

На следующем рисунке показан трехфазный сердечник с одной трехфазной обмоткой. Только фаза B возбуждается, и напряжение измеряется на фазе A и фазе C. Поток Φ, создаваемый фаза B делится поровну между фазой A и фазой C, так что Φ / 2 течет в конечности A и в лимба C. Следовательно, в данном конкретном случае, если индуктивность рассеяния обмотки B будет равна нулю, напряжение, индуцированное на фазах A и C, будет -к.V B = -V B /2 . Фактически, из-за индуктивности рассеяния трех обмоток среднее значение индуцированной отношение напряжений к при последовательном возбуждении обмоток A, B и C должно быть немного ниже 0,5.

Предположим:

Z s = среднее значение трех собственное сопротивление
Z м = среднее значение взаимного сопротивления между фазами
Z 1 = прямая последовательность импеданс трехфазной обмотки
Z 0 = полное сопротивление нулевой последовательности трехфазная обмотка
I 1 = ток возбуждения прямой последовательности
I 0 = возбуждение нулевой последовательности ток

, где кОм = коэффициент индуцированного напряжения (с кОм чуть ниже 0.5)

Следовательно, I 0 / I 1 соотношение можно вывести из k :

Очевидно, что k не может быть точно 0,5, потому что это приведет к бесконечный ток нулевой последовательности. Также, когда три обмотки возбуждаются нулевой последовательностью напряжение, путь потока должен вернуться через воздух и резервуар, окружающий железный сердечник. В высокое сопротивление пути потока нулевой последовательности приводит к высокому току нулевой последовательности.

Допустим, I 1 = 0,5%. Разумная стоимость для I 0 может быть 100%. Следовательно I 0 / I 1 = 200. Согласно уравнению для I 0 / I 1 Из приведенных выше данных можно вывести значение k . k = (200-1) / (2 * 200 + 1) = 199/401 = 0,496 .

Потери нулевой последовательности также должны быть выше потерь прямой последовательности из-за дополнительные потери на вихревые токи в резервуаре.

Наконец, значение тока возбуждения нулевой последовательности и значение тока потери нулевой последовательности не критичны, если трансформатор имеет обмотку, соединенную треугольником. потому что эта обмотка действует как короткое замыкание для нулевой последовательности.

Подключение обмоток

Трехфазные обмотки трансформатора могут быть подключены следующим образом: способ:

  • Y

  • Y с доступной нейтралью

  • Заземленный Y

  • Дельта (D1), запаздывание по Y на 30 градусов

  • Дельта (D11), опережение по Y на 30 градусы

Примечание

Обозначения D1 и D11 относятся к следующему условному обозначению часов.Предполагается, что У опорного напряжения Фазор в полдень (12) на дисплее часов. D1 и D11 относятся соответственно до 1 PM (дельта-напряжение, отставание от напряжения Y на 30 градусов) и 11 AM (дельта-напряжение, опережающее Y напряжения на 30 градусов).

Реализация многообмоточного трансформатора с ответвлениями

Количество обмоток с левой стороны

Задает количество обмоток на первичной стороне (с левой стороны) трансформатора. По умолчанию 1 .

Количество обмоток на правой стороне

Задает количество обмоток на вторичной стороне (правой стороне) трансформатора. По умолчанию 3 .

Обмотка с резьбой

Выберите без отводов (по умолчанию), если вы не хотите добавлять отводы к трансформатор. Выберите отводы на верхней левой обмотке , чтобы добавить отводы к первая обмотка первичной обмотки трансформатора.Выберите кран на верхнем правая обмотка , чтобы добавить отводы к вторичной обмотке с правой стороны трансформатор. Количество ответвлений определяется числом (равно интервал) параметр.

Количество отводов (равномерно разнесенных)

Этот параметр не активен, если параметр Обмотка с отводом установлен на без отводов . По умолчанию 2 .

Если для параметра Обмотка с отводом задано значение отводов на верхняя левая обмотка , вы указываете количество отводов, которое нужно добавить к первому обмотка с левой стороны.

Если для параметра Обмотка с отводом задано значение отводов на верхняя правая обмотка , вы указываете количество отводов для добавления к первому обмотка с правой стороны.

Насыщаемый сердечник

Если выбрано, реализует насыщаемый трансформатор. См. Также параметр Saturation характеристика на вкладке Parameters. По умолчанию очищено.

Имитация гистерезиса

Выберите для моделирования характеристики насыщения гистерезиса вместо однозначной кривая насыщения.Этот параметр включен, только если Saturable core параметр выбран. По умолчанию очищено.

Файл матрицы гистерезиса

Параметр Файл матрицы гистерезиса включен, только если Имитация гистерезиса Выбран параметр .

Укажите файл .mat , содержащий данные, которые будут использоваться для модель гистерезиса. Когда вы открываете Hysteresis Design Tool из Powergui, петля гистерезиса по умолчанию и параметры, сохраненные в гистерезис.mat файл. Используйте нагрузку нажмите кнопку «Дизайн гистерезиса», чтобы загрузить еще один файл .mat . Использовать Сохранить в инструменте проектирования гистерезиса, чтобы сохранить модель в новом .mat файл.

Измерения

Выберите Напряжение обмотки , чтобы измерить напряжение на клеммы обмотки блока Saturable Transformer.

Выберите Токи обмотки , чтобы измерить протекающий ток через обмотки блока Saturable Transformer.

Выберите Flux и ток возбуждения (Im + IRm) для измерения потока связь, в вольт-секундах (В.с), и полный ток возбуждения, включая потери в стали модель Rm.

Выберите Магнитный поток и ток намагничивания (Im) для измерения потокосцепление в вольт-секундах (В.с) и ток намагничивания в амперах (А), а не включая потери в стали, моделируемые Rm.

Выберите Все измерения (V, I, Flux) для измерения обмотки напряжения, токи, токи намагничивания и потокосцепление.

По умолчанию Нет .

Поместите блок мультиметра в вашу модель, чтобы отображать выбранные измерения во время моделирование.

В поле списка Доступные измерения Блок мультиметра, измерения обозначаются меткой, за которой следует имя блока.

трехфазный трансформатор

связи и геометрия сердечника

Тип матрицы индуктивности трехфазного трансформатора (три обмотки) является трехфазным трансформатор с трехполюсным сердечником и тремя обмотками на фазу.В отличие от блока Three-Phase Transformer (Three Windings), который моделируется тремя отдельными однофазные трансформаторы, этот блок учитывает муфты между обмотками разные фазы. Сердечник и обмотки трансформатора показаны на следующем рисунке.

Эта геометрия сердечника подразумевает, что фазная обмотка 1 соединена со всеми другими фазными обмотками (2 по 9), тогда как в блоке трехфазного трансформатора (три обмотки) (трехфазный трансформатор с использованием трех независимых жил) обмотка 1 соединяется только с обмотками 4 и 7.

Модель трансформатора

Блок трехфазного трансформатора с матрицей индуктивности (трехобмоточный) реализует следующие матричные отношения:

R 1 к R 9 представляют собой сопротивления обмоток. В члены самоиндукции L ii и взаимная индуктивность члены L ij вычисляются из отношений напряжений, индуктивная составляющая токов возбуждения без нагрузки и реактивных сопротивлений короткого замыкания при номинальная частота.Два набора значений в прямой и нулевой последовательности позволяют расчет 9 диагональных членов и 36 недиагональных членов симметричной индуктивности матрица.

Если для параметра Тип сердечника установлено значение Три однофазные жилы , в модели используются три независимые цепи с (3×3) R и L матрицы. В этом состоянии параметры прямой и нулевой последовательности идентичны. и вам нужно только указать значения прямой последовательности.

Собственные и взаимные члены матрицы (9×9) L получены из токов возбуждения (один трехфазная обмотка возбуждается, а две другие трехфазные обмотки остаются открытыми) и от реактивные сопротивления короткого замыкания.

В параметрах маски указаны следующие реактивные сопротивления короткого замыкания:

X 1 12 , X 0 12 — положительный- и Реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные при возбуждении трехфазной обмотки 1 и трехфазной обмотки 2 короткозамкнутый

X 1 13 , X 0 13 — положительный- и Реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные при возбуждении трехфазной обмотки 1 и трехфазной обмотки 3 короткозамкнутый

X 1 23 , X 0 23 — положительный- и Реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные при возбуждении трехфазной обмотки 2 и трехфазной обмотки 3 короткое замыкание

Предполагая следующие параметры прямой последовательности для трехфазных обмоток i и j (где i = 1, 2 или 3 и j = 1, 2 или 3):

Q 1i = Трехфазная реактивная мощность, потребляемая обмотка i без нагрузки, когда обмотка i возбуждается напряжением прямой последовательности Vnom i с разомкнутой обмоткой j

Q 1j = Трехфазная реактивная мощность, потребляемая обмотка j без нагрузки, когда обмотка j возбуждается напряжением прямой последовательности Vnom j с разомкнутой обмоткой i

X 1ij = короткое замыкание прямой последовательности реактивное сопротивление обмотки i
при коротком замыкании обмотки j

Vном i , Vном j = номинальное линейное напряжение обмоток i и j .

Собственные и взаимные реактивные сопротивления прямой последовательности определяются по формуле:

Самореактивные сопротивления нулевой последовательности Х 0 (я, я), X 0 (j, j), и взаимное реактивное сопротивление Х 0 (i, j) = X 0 (j, i) также вычисляются используя аналогичные уравнения.

Расширение следующих двух (3×3) матриц реактивного сопротивления в прямой последовательности и в нулевой последовательности

в матрицу (9×9), выполняется заменой каждого из девяти [X 1 X 0 ] пар подматрицей (3×3) вида:

, где собственные и взаимные члены задаются следующим образом:

X s = ( Х 0 + 2 X 1 ) / 3
X м = ( Х 0 X 1 ) / 3

Для моделирования потерь в сердечнике (активная мощность P1 и P0 в положительных и нулевой последовательности), дополнительные шунтирующие сопротивления также подключаются к клеммам одного из трехфазные обмотки.Если выбрана обмотка i, сопротивления рассчитываются как:

Блок учитывает выбранный вами тип подключения, и значок блока выглядит следующим образом: автоматически обновляется. Входной порт с меткой N добавляется к блоку, если вы выберите соединение Y с доступной нейтралью для обмотки 1. Если вы просите доступную нейтраль на трехфазной обмотке 2 или 3, дополнительный выходной порт с маркировкой n2 или n3 сгенерировано.

Ток возбуждения в нулевой последовательности

Часто ток возбуждения нулевой последовательности трансформатора с сердечником из трех ветвей предоставляется производителем.В таком случае можно угадать разумную стоимость, как объяснено ниже.

На следующем рисунке показан трехфазный сердечник с одной трехфазной обмоткой. Только фаза B возбуждается, и напряжение измеряется на фазе A и фазе C. Поток Φ, создаваемый фаза B делится поровну между фазой A и фазой C, так что Φ / 2 течет в конечности A и в лимба C. Следовательно, в данном конкретном случае, если индуктивность рассеяния обмотки B будет равна нулю, напряжение, индуцированное на фазах A и C, будет -к.V B = -V B /2 . Фактически, из-за индуктивности рассеяния трех обмоток среднее значение индуцированной отношение напряжений к при последовательном возбуждении обмоток A, B и C должно быть немного ниже 0,5

Предположим:

Z с = среднее значение трех собственное сопротивление
Z м = среднее значение взаимного сопротивления между фазами
Z 1 = прямая последовательность импеданс трехфазной обмотки
Z 0 = полное сопротивление нулевой последовательности трехфазная обмотка
I 1 = ток возбуждения прямой последовательности
I 0 = возбуждение нулевой последовательности ток

, где кОм = коэффициент индуцированного напряжения (с кОм чуть ниже 0.5)

Следовательно, I 0 / I 1 Соотношение можно вывести из k :

Очевидно, что k не может быть точно 0,5, потому что это приведет к бесконечный ток нулевой последовательности. Также, когда три обмотки возбуждаются нулевой последовательностью Напряжение, проистекающее из потока, возвращается через воздух и резервуар, окружающий железный сердечник. Высота реактивность пути потока нулевой последовательности приводит к высокому току нулевой последовательности.

Допустим, I 1 = 0,5%. Разумная стоимость для I 0 может быть 100%. Следовательно I 0 / I 1 = 200. Согласно уравнению для I 0 / I 1 Из приведенных выше данных можно вывести значение k . k = (200−1) / (2 * 200 + 1) = 199/401 = 0,496 .

Потери нулевой последовательности также выше, чем потери прямой последовательности из-за дополнительные вихревые потери в баке.

Наконец, значение тока возбуждения нулевой последовательности и значение тока потери нулевой последовательности не критичны, если трансформатор имеет обмотку, соединенную треугольником. потому что эта обмотка действует как короткое замыкание для нулевой последовательности.

Соединения обмоток

Трехфазные обмотки могут быть сконфигурированы следующим образом:

  • Y

  • Y с доступной нейтралью

  • Заземленный Y

  • Дельта (D1), запаздывание по треугольнику Y на 30 градусов

  • Дельта (D11), разность опережения Y на 30 градусов

Примечание

Обозначения D1 и D11 относятся к следующему условному обозначению часов.Предполагается, что У опорного напряжения Фазор в полдень (12) на дисплее часов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.

Измерение

Наклейка

Напряжение обмотки

U_Left32_Winding_11: U_RightWinding_1:

Токи обмоток

I_LeftWinding_1:
I_TapWinding_2.1: I_RightWinding 960532 9609 9609

Ток намагничивания

Imag:

Потоковая связь

Flux: