Контрольная работа по Физика на тему Электрическое и магнитное поле, постоянный электрический ток, переменный электрический ток ...

Задача 8.
Трехфазный трансформатор, тип которого указан в таблице вариантов, питает активную нагрузку Р2 при коэффициенте мощности .
Определить:
1) номинальные токи I Н1 и IН2 в обмотках;
2) коэффициент нагрузки трансформатора ;
3) токи в обмотках при фактической нагрузке;
4) суммарные потери в трансформаторе ∑P при номинальной нагрузке;
5) КПД трансформатора при фактической нагрузке.
Данные для своего варианта принять по таблице 8. Недостающие величины принять из таблицы 9. Опишите принцип работы однофазного трансформатора.

Дано:
ТМ-100





Рст = 0,33 кВт
Рm = 0,27 кВт
________________________
;
Решение:
1. Номинальные токи:
;
2. Полная мощность трансформатора при фактической нагрузке:

3. Токи в обмотках при фактической нагрузке:


4. Суммарные потери мощности:

5. КПД трансформатора при фактической нагрузке ( ):

6. Принцип работы однофазного трансформатора.
Простейший однофазный силовой трансформатор состоит из магнитопровода и двух обмоток. Одна из обмоток, называемая первичной, подключена к источнику переменного тока на напряжение U1. К другой обмотке, называемой вторичной, подключена нагрузка ZH.Первичная и вторичная обмотки силового трансформатора не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем.
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока частоты f в витках этой обмотки протекает переменный ток i1, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф1. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками и индуктирует в первичной обмотке ЭДС самоиндукции:
,
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:
,
где - w1 и w2 число витков в первичной и вторичной обмотках.
При подключении нагрузки ZH к клеммам вторичной обмотки под действием ЭДС e2 в витках этой обмотки создается ток i2 , а на клеммах вторичной обмотки устанавливается напряжение U2. У повышающего трансформатора U2 > U1, а у понижающего U2 < U1.
При протекании тока в витках вторичной обмотки в магнитопроводе создается второй переменный магнитный поток Ф2 . Направление этого потока зависит от характера нагрузки трансформатора и может быть встречным или согласным потоку первичной обмотки. Кроме того, появление тока во вторичной обмотке вызывает изменение тока в первичной обмотке, но результирующий магнитный поток Ф в магнитопроводе не меняется и зависит только от величины и частоты напряжения первичной обмотки. Таким образом, можно принять, что результирующий поток Ф равен потоку Ф1.
Современные силовые трансформаторы имеют одинаковую конструктивную схему, состоящую из четырех основных систем:
1. Замкнутая магнитная система – магнитопровод;
2. Электрическая система – две или более обмоток;
3.Охлаждающая система – воздушная, масляная, водяная или комбинированная;
4. Механическая система - обеспечивает механическую прочность всей конструкции, возможность перемещения трансформатора.
Магнитопровод служит для усиления индуктивной связи между обмотками, он образует магнитную цепь, по которой замыкается результирующий магнитный поток трансформатора. Магнитопровод изготовлен из листовой электротехнической стали с изоляцией листов друг от друга лаковой или оксидной пленкой. Такая конструкция
магнитопровода позволяет ослабить вихревые токи, наводимые в нем переменным магнитным потоком, и уменьшить потери энергии в трансформаторе.
Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводом трех типов: стержневого, броневого, бронестержневого.
Магнитопровод стержневого типа однофазного трансформатора (рис.6,а) состоит из четырех участков: двух стержней (С) и двух ярм (Я). Стержень – часть магнитопровода, которую охватывают витки обмоток, ярмо – часть магнитопровода, соединяющая стержни в замкнутый магнитопровод.

Рис.6

В однофазном двухобмоточном стержневом трансформаторе каждая из двух обмоток состоит из двух частей, расположенных на двух стержнях и соединяемых либо последовательно, либо параллельно. Такое расположение обмоток приводит к увеличению индуктивной связи.
Поперечное сечение стержня представляет собой ступенчатую фигуру, вписанную в окружность. Ярмо имеет поперечное сечение с меньшим числом ступеней и четырьмя углами, выходящими за пределы окружности. Сечение ярма больше сечения стержня, что позволяет, в частности, улучшить параметры холостого хода трансформатора.