Как найти номинальный ток однофазного трансформатора

Задача
1.
Однофазный трансформатор ОМ-6667/35 работает
как понижающий. Пользуясь его техническими
данными приведенными в таблице 6.1,
рассчитать: коэффициент трансформации;
номинальные токи первичной вторичной
обмоток; напряжение на вторичной обмотке
U₂
при активно-индуктивной нагрузке,
составляющей 50% (β=0,5) от номинальной и
cosφ₂=0,8;
к.п.д. при cosφ₂–0,9
и нагрузке, составляющей 75% (β=0,75)от
номинальной.

Таблица
6.1

Тип транс- форматора	Sн, кВА	U1н, кВ	U2н, кВ	Р0, кВт	Рк, кВт	Uк, %	I0, %
ОМ-6667/35	6667	35	10	17	53,5	8	3
ТС-180/10	180	10	0,525	1,6	3	5,5	4

Решение.
Коэффициентом трансформации называется
отношение высшего напряжения к низшему
в режиме холостого хода независимо от
того, является ли трансформатор повышающим
или понижающим:

.

Номинальные
токи первичной и вторичной обмоток
определим из формулы номинальной
мощности трансформатора:

;

;

.

Активно-индуктивная
нагрузка трансформатора приводит к
снижению напряжения на его вторичной
обмотке U₂,
которое можно найти из формулы процентного
изменения напряжения

,

где:
ΔU – процентное изменение напряжения
(в трансформаторах ΔU не превышает
1÷6%);
–
коэффициент нагрузки;
U_a
и U_р
– активная и реактивная составляющие
напряжения короткого замыкания,
выраженные в процентах (;

).

Следовательно,

.

К.п.д.
трансформатора

где:
Р₀
– мощность потерь при холостом ходе,
равная сумме потерь в стали на гистерезис
и вихревые токи;
Р_к
– мощность потерь в обмотках при коротком
замыкании (при нагрузке, отличной от
номинальной, мощность потерь в обмотках
P_β = β² P_к.

В
современных трансформаторах, особенно
мощных, при номинальной нагрузке ρ равно
98 – 99%.

6.1.3. Расчет основных параметров трехфазного трансформатора

Задача
2.
Трехфазный трансформатор ТС-180/10 включен
в сеть напряжением 10000 В. Пользуясь
данными, указанными в паспорте (см.
таблицу 6.1 к задаче 1), рассчитать: фазные
напряжения, если группа соединения
трансформатора Y / Δ — 11; фазный
и линейный коэффициенты трансформации;
номинальные токи первичной и вторичной
обмоток; активные сопротивления обмоток,
если при коротком замыкании трансформатора
мощности первичной и вторичной обмоток
равны; напряжение вторичной обмотки
при активно-индуктивной нагрузке,
составляющей 75% от номинальной (β=0,75) и
cosφ₂=0,9;
к.п.д. при нагрузке, составляющей 50%
(β=0,5) от номинальной и cosφ₂=0,8.

Решение.
У трансформатора ТС-180/10 первичная
обмотка соединена в звезду, а вторичная
– в треугольник, поэтому фазные напряжения
равны:

Фазный
и линейный коэффициенты трансформации
соответственно равны:

;

.

Номинальные
токи первичной и вторичной обмоток
определим из формулы номинальной
мощности трансформатора:

.

Откуда

;

.

Находим
активные сопротивления обмоток R₁
и R₂,
с учетом того, что в каждой обмотке
трансформатора по три фазы и ток короткого
замыкания I_к
равен номинальному току I_1н:

;

,

где:

.

Напряжение
на вторичной обмотке нагруженного
трехфазного трансформатора определяют
так же как в задаче 1:

где:

;

.

В
свою очередь S_н
– это мощность всех трех фаз, а Р_к
– мощности потерь в тех фазах, указанные
в паспорте.

Следовательно,

К.п.д.
трансформатора

• 

Номинальный ток трансформатора

Номинальный ток трансформатора — значения тока в обмотках, указанные в заводском паспорте, при которых допускается нормальная длительная работа прибора.

Некоторые характеристики показателя.

Номинальные токи на обмотках высшего напряжения (ВН) и обмотках низшего напряжения (НН) относятся к основным параметрам данного вида оборудования.

Обозначается ток символом I, единица измерения – Ампер (А).

Вычисление значений номинального тока.

Для однофазного трансформатора, мощность которого определяется по формуле S = UI, номинальные токи будут следующими:

Iном.ВН= (Sном.)/(Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(Uном.НН)

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Iном.ВН= (Sном.)/(√3*Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(√3*Uном.НН)

Iном.ВН= (Sном.)/(Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(Uном.НН)

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Iном.ВН= (Sном.)/(√3*Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(√3*Uном.НН)

Таким образом, по значениям мощности (Sном.) и напря¬жений обмоток ВН и НН (Uном.), указанным в паспорте объекта, можно рассчитать показатели номинальных токов трансформатора (Iном.).

Во время работы величина рабочих токов в обмотках не должна превышать номинальную, т.е. трансформатор не должен перегружаться. Лишь изредка допускаются кратковременные перегрузки в определенных пределах значений.

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

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

Поделиться в социальных сетях

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» и «PayPal» .

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.

Разобравшись в предыдущей статье с принципом действия и конструкцией УЗО. Теперь перейдем.

В предыдущей статье мы рассмотрели условия выбора плавких предохранителей. В этой же статье, речь.

В данном примере требуется выбрать сечение проводов (по нагреву, по току и по потере напряжения) для.

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится.

Потеря напряжения в трехфазной линии с несколькими нагрузками вдоль линии определяется как сумма потерь.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Трансформатор

Слово «трансформатор» образуется от английского слова «transform» — преобразовывать, изменяться. Но дело в том, что сам трансформатор не может как-либо измениться либо поменять форму и так далее. Он обладает еще более удивительный свойством — преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Ну разве это не чудо? В этой статье мы будем рассматривать именно трансформаторы напряжения.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения можно отнести больше к электротехнике, чем к электронике. Самый обыкновенный однофазный трансформатор напряжения выглядит вот так.

Если откинуть верхнюю защиту трансформатора, то мы можем четко увидеть, то он состоит из какого-то железного каркаса, который собран из металлических пластин, а также из двух катушек, которые намотаны на этот железный каркас. Здесь мы видим, что из одной катушки выходит два черных провода

а с другой катушки два красных провода

Эти обе катушки одеваются на сердечник трансформатора. То есть в результате мы получаем что-то типа этого

Ничего сложного, правда ведь?

Но дальше самое интересное. Если подать на одну из этих катушек переменное напряжение, то в другой катушке тоже появляется переменное напряжение. Но как же так возможно? Ведь эти обмотки абсолютно не касаются друг друга и они изолированы друг от друга. Во чудеса! Все дело, в так называемой электромагнитной индукции.

Если объяснить простым языком, то когда на первичную обмотку подают переменное напряжение, то в сердечнике возникнет переменное магнитное поле с такой же частой. Вторая катушка улавливает это переменное магнитное поле и уже выдает переменное напряжение на своих концах.

Обмотки трансформатора

Эти самые катушки с проводом в трансформаторе называются обмотками. В основном обмотки состоят из медного лакированного провода. Такой провод находится в лаковой изоляции, поэтому, провод в обмотке не коротит друг с другом. Выглядит такой обмоточный трансформаторный провод примерно вот так.

Он может быть разного диаметра. Все зависит от того, на какую нагрузку рассчитан тот или иной трансформатор.

У самого простого однофазного трансформатора можно увидеть две такие обмотки.

Обмотка, на которую подают напряжение называется первичной. В народе ее еще называют «первичка». Обмотка, с которой уже снимают напряжение называется вторичной или «вторичка».

Для того, чтобы узнать, где первичная обмотка, а где вторичная, достаточно посмотреть на шильдик трансформатора.

I/P: 220М50Hz (RED-RED) — это говорит нам о том, что два красных провода — это первичная обмотка трансформатора, на которую мы подаем сетевое напряжение 220 Вольт. Почему я думаю, что это первичка? I/P — значит InPut, что в переводе «входной».

O/P: 12V 0,4A (BLACK, BLACK) — вторичная обмотка трансформатора с выходным напряжением в 12 Вольт (OutPut). Максимальная сила тока, которую может выдать в нагрузку этот трансформатор — это 0,4 Ампера или 400 мА.

Как работает трансформатор

Чтобы разобраться с принципом работы, давайте рассмотрим рисунок.

Здесь мы видим простую модель трансформатора. Подавая на вход переменное напряжение U₁ в первичной обмотке возникает ток I₁ . Так как первичная обмотка намотана на замкнутый магнитопровод, то в нем начинает возникать магнитный поток, который возбуждает во вторичной обмотке напряжение U₂ и ток I₂ . Как вы можете заметить, между первичной и вторичной обмотками трансформатора нет электрического контакта. В электронике это называется гальванически развязаны.

Формула трансформатора

Главная формула трансформатора выглядит так.

U₂ — напряжение на вторичной обмотке

U₁ — напряжение на первичной обмотке

N₁ — количество витков первичной обмотки

N₂ — количество витков вторичной обмотки

k — коэффициент трансформации

В трансформаторе соблюдается также закон сохранения энергии, то есть какая мощность заходит в трансформатор, такая мощность выходит из трансформатора:

Эта формула справедлива для идеального трансформатора. Реальный же трансформатор будет выдавать на выходе чуть меньше мощности, чем на его входе. КПД трансформаторов очень высок и порой составляет даже 98%.

Типы трансформаторов по конструкции

Однофазные трансформаторы

Это трансформаторы, которые преобразуют однофазное переменное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение другого значения.

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а со вторичной снимают нужное нам напряжение. Чаще всего в повседневной жизни можно увидеть так называемые сетевые трансформаторы, у которых первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, то есть 220 В.

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

Первичная обмотка слева, а вторичная — справа.

Иногда требуется множество различных напряжений для питания различных приборов. Зачем ставить на каждый прибор свой трансформатор, если можно с одного трансформатора получить сразу несколько напряжений? Поэтому, иногда вторичных обмоток бывает несколько пар, а иногда даже некоторые обмотки выводят прямо из имеющихся вторичных обмоток. Такой трансформатор называется трансформатором со множеством вторичных обмоток. На схемах можно увидеть что-то подобное:

Трехфазные трансформаторы

Эти трансформаторы в основном используются в промышленности и чаще всего превосходят по габаритам простые однофазные трансформаторы. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки — маленькими буквами.

Здесь мы видим три типа соединения обмоток (слева-направо)

• звезда-звезда
• звезда-треугольник
• треугольник-звезда

В 90% случаев используется именно звезда-звезда.

Типы трансформаторов по напряжению

Понижающий трансформатор

Это трансформатор, которые понижает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 220 Вольт, а снимаем 12 Вольт. В этом случае коэффициент трансформации (k) будет больше 1.

Повышающий трансформатор

Это трансформатор, который повышает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 10 Вольт, а со вторичной снимаем уже 110 В. То есть мы повысили наше напряжение 11 раз. У повышающих трансформаторов коэффициент трансформации меньше 1.

Разделительный или развязывающий трансформатор

Такой трансформатор используется в целях электробезопасности. В основном это трансформатор с одинаковым числом обмоток на входе и выходе, то есть его напряжение на первичной обмотке будет равняться напряжению на вторичной обмотке. Нулевой вывод вторичной обмотки такого трансформатора не заземлен. Поэтому, при касании фазы на таком трансформаторе вас не ударит электрическим током. Про его использование можете прочесть в статье про ЛАТР. У развязывающих трансформаторов коэффициент трансформации равен 1.

Согласующий трансформатор

Такой трансформатор используется для согласования входного и выходного сопротивления между каскадами схем.

Работа понижающего трансформатора на практике

Понижающий трансформатор — это такой трансформатор, который выдает на выходе напряжение меньше, чем на входе. Коэффициент трансформации (k) у таких трансформаторов больше 1 . Понижающие трансформаторы — это самый распространенный класс трансформаторов в электротехнике и электронике. Давайте же рассмотрим, как он работает на примере трансформатора 220 В —> 12 В .

Итак, имеем простой однофазный понижающий трансформатор.

Именно на нем мы будем проводить различные опыты.

Подключаем красную первичную обмотку к сети 220 Вольт и замеряем напряжение на вторичной обмотке трансформатора без нагрузки. 13, 21 Вольт, хотя на трансформаторе написано, что он должен выдавать 12 Вольт.

Теперь подключаем нагрузку на вторичную обмотку и видим, что напряжение просело.

Интересно, какую силу тока кушает наша лампа накаливания? Вставляем мультиметр в разрыв цепи и замеряем.

Если судить по шильдику, то на нем написано, что он может выдать в нагрузку 400 мА и напряжение будет 12 Вольт, но как вы видите, при нагрузку близкой к 400 мА у нас напряжение просело почти до 11 Вольт. Вот тебе и китайский трансформатор. Нагружать более, чем 400 мА его не следует. В этом случае напряжение просядет еще больше, и трансформатор будет греться, как утюг.

Как проверить трансформатор

Как проверить на короткое замыкание обмоток

Хотя обмотки прилегают очень плотно к друг другу, их разделяет лаковый диэлектрик, которым покрываются и первичная и вторичная обмотка. Если где-то возникло короткое замыкание между проводами, то трансформатор будет сильно греться или издавать сильный гул при работе. Также он будет пахнуть горелым лаком. В этом случае стоит замерить напряжение на вторичной обмотке и сравнить, чтобы оно совпадало с паспортным значением.

Проверка на обрыв обмоток

При обрыве все намного проще. Для этого с помощью мультиметра мы проверяем целостность первичной и вторичной обмотки. Итак, сопротивление первичной обмотки нашего трансформатора чуть более 1 КОм. Значит обмотка целая.

Таким же образом проверяем и вторичную обмотку.

Отсюда делаем вывод, что наш трансформатор жив и здоров.

Похожие статьи по теме «трансформатор»

Источник

➤Adblock
detector

Наименование величин	Формулы	Обозначение
Токи обмоток	I1, I2 — токи первичной и вторичной обмоток, А; U1, U2 — то же линейное напряжение, В;
Коэффициент трансформации	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	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, см 2
Активное и реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора, Ом	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

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

«Расчет
параметров однофазного двухобмоточного трансформатора»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить коэффициент трансформации, ЭДС, токи в
обмотках, параметры холостого хода и короткого замыкания однофазного
двухобмоточного трансформатора

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

В процессе работы однофазного
двухобмоточного трансформа­тора в его магнитопроводе наводится переменный
магнитный поток (рис. 1.1). Основная часть этого потока Ф_mах
(максимальное зна­чение), сцепляясь с обмотками трансформатора, индуцирует в
них переменные ЭДС, действующие значения которых равны:

первичная ЭДС

E₁
= 4,44Ф_mахf₁ω₁;                               
(формула
1.1)

вторичная ЭДС

E₂
= 4,44Ф_mахf₁ω₂;                                (формула 1.2)

где f₁ — частота
переменного тока, Гц; w₁ и w₂— число
витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

Максимальное значение основного магнитного
потока, Вб,

Ф_max
= В_max Q_CT к_c;                               
(формула 1.3)

где B_max — максимальное
значение магнитной индукции в стержне магнитопровода, Тл; Q_CT — площадь
поперечного сечения стержня трансформатора, м²; к_с —
коэффициент заполнения магнитопрово­да сталью, который учитывает толщину
изоляционных прослоек между пластинами электротехнической стали, при толщине
плас­тин 0,5 мм обычно принимают к_с = 0,95.

Различие
в значениях ЭДС Е₁ и Е₂ вызвано неодинаковым чис­лом витков в первичной w₁ и во вторичной w₂ обмотках трансформа­тора.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к
ЭДС обмотки низшего напряжения, равное отношению чисел витков этих обмо­ток, называют
коэффициентом трансформации:

к = Е₁/Е₂ = w₁/ w₂;                                (формула
1.4)

Трансформаторы характеризуются следующими
параметрами:

1.     
полная
мощность первичной обмотки, В•А,

S₁=U₁I₁;                                                   (формула
1.5)

 где U₁ –первичное
напряжение, I₁ –
первичный ток;

2.     
полная
мощность вторичной обмотки, В•А,

S₂=U₂I₂ ;                                (формула
1.6)

 где U₁ –первичное
напряжение, I₁ – первичный ток;

Так как потери в трансформаторе невелики,
то за номинальную полную мощность трансформатора принимают:

                                                                                                                       (формула 1.7)

Трансформатор, у которого параметры
вторичной цепи приведе­ны к числу витков первичной обмотки w₁
называют
приведенным
трансформатором. Такому трансформатору соответствует элект­рическая
схема замещения (рис. 1.2) и основные уравнения:

(формула 1.8)

Индуктивные сопротивления первичной х₁ и
вторичной х₂ об­моток
обусловлены потоками рассеяния Ф_σ1 и Ф_σ2 (см. рис.
1.1).

В режиме холостого хода ток в первичной
обмотке I₁₀ обычно
составляет небольшую величину относительно номинального зна­чения этого тока и
поэтому падениями напряжения в первичной обмотке можно пренебречь ввиду их
незначительности и принять

(формула 1.9)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1.     
Зарисовать
схему работы однофазного двухобмоточного трансформатора (рис 1.1.).

2.       
Решить
задачу №1. Однофазный двухобмоточный трансформатор име­ет номинальные
напряжения: первичное 6,3 кВ, вторичное 0,4 кВ; максимальное значение магнитной
индукции в стержне магнитопровода 1,5 Тл; площадь поперечного сечения этого
стержня 200 см²; коэффициент заполнения стержня сталью к_с = 0,95. Опре­делить число витков в
обмотках трансформатора и коэффициент трансформации, если частота переменного
тока в сети f = 50 Гц.
Решение задачи выполнить поэтапно:

I.     Найти максимальное
значение основного магнитного потока Ф_max, используя
формулу 1.3;

II.  Вычислить число
витков во вторичной обмотке w₂, используя формулу 1.2 и равенство U₂≈E₂;

III.    Определить коэффициент трансформации по формуле 1.4.

3.       
Решить
задачу №2, согласно варианту. Однофазный трансформатор включен в сеть с часто­той
тока 50 Гц. Номинальное вторичное напряжение U_2ном, а коэф­фициент
трансформации к (табл. 1.1).
Определить число витков в обмотках w₁ и w₂, если в
стержне магнитопровода трансформатора сечением Q_CТ максимальное
значение магнитной индукции В_max. Ко­эффициент
заполнения стержня сталью к_с = 0,95.

Таблица
1.1. Варианты исходных значений задачи №2

Решение задачи выполнить поэтапно:

I.         
Найти
максимальное значение основного магнитного потока Ф_max;

II.       Вычислить
число витков во вторичной обмотке w₂ трансформатора;

III.    Определить количество витков w₁
в первичной обмотке
трансформатора.

4.       
Решить задачу №3. Однофазный двухобмоточный
трансформатор номи­нальной мощностью S_ном и номинальным током во вторичной цепи I_2ном при номинальном вторичном напряжении U_2ном, имеет коэф­фициент трансформации к; при числе витков в обмотках w₁ и w₂. Максимальное значение магнитной индукции в стержне В_mах, а пло­щадь поперечного сечения этого
стержня Q_CT; ЭДС одного витка Е_ВТК, частота переменного тока в сети f = 50 Гц.
Значения перечислен­ных параметров приведены в табл. 1.3. Требуется определить не указанные в этой таблице значения параметров
для каждого ва­рианта.

Таблица
1.3. Варианты исходных значений задачи №4

5.     
Оформить отчет по практической работе.

6.     
Ответить на контрольные вопросы.

7.     
Сделать вывод о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ:

1.   
Что возникает в магнитопроводе однофазного двухобмоточного
трансформатора в процессе его работы?

2.   
Какие виды ЭДС присутствуют в магнитопроводе
однофазного двухобмоточного трансформатора и как они вычисляются?

3.   
Какими параметрами характеризуются
трансформаторы и как эти параметры могут быть определены?

4.   
Что такое приведенный трансформатор?

5.   
Что происходит с током, ЭДС и напряжением
трансформатора в режиме холостого хода?