Слайд 1Дисциплина:
Электропитание и элементы электромеханики
Слайд 2Лекция №7
Тема лекции:
Дроссели
и трансформаторы источников питания
Слайд 3Учебные вопросы
1. Дроссели источников вторичного электропитания
2. Назначение, классификация и
принцип действия трансформатора
3. Режим холостого хода трансформатора
Слайд 4Литература
1. Немцов М.В. Электротехника и электроника: Учебник для вузов. –
М.: Высш. шк. 2007, с.183-193, с.196-207
Слайд 5Конструкции дросселей
а, б - прямоугольная форма;
в - тороидальная форма.
Слайд 6Дроссели в ИВЭ РЭСБН применяются:
- в цепях переменного тока в
устройствах защиты ИВЭ от коротких замыканий;
- в цепях выпрямленного (пульсирующего)
тока с целью уменьшения пульсаций выпрямленного тока в качестве элементов сглаживающих фильтров;
- в цепях управления работой ИВЭ в качестве управляемых реакторов (или дросселей насыщения) если снабжены дополнительными обмотками подмагничивания постоянным током.
Слайд 7 Обмотки унифицированных дросселей
Разнообразие обмоток позволяет включать все обмотки последовательно
с исходной основной, согласно (индуктивность дросселя увеличивается) или встречно (индуктивность
дросселя уменьшается). Это один из способов подбора (настройки) дросселя по индуктивности.
Слайд 8Рассмотрим дроссель тороидальной формы при следующих допущениях:
электрическое сопротивление проводника катушки
r пренебрежимо мало;
витки обмотки намотаны так плотно, что рассеяние
магнитного потока отсутствует;
ферромагнетик магнитопровода имеет узкую петлю гистерезиса, а значит можно вместо нее использовать основную кривую намагничивания;
ток изменяется достаточно медленно, а, значит можно использовать статическую кривую намагничивания.
Слайд 9Индуктивность дросселя
а – схема дросселя, б – кривая намагничивания
и вебер-амперная
характеристика, в – графики а и L в функции тока
Слайд 10Индуктивность дросселя
=wФ
=Li
Основная формула для индуктивности L имеет вид:
По
закону полного тока циркуляция вектора напряженности магнитного поля H по
замкнутому контуру l, совпадающему с длиной средней магнитной линии равна полному току (то есть магнитодвижущей силе wi), охваченному этим контуром:
Слайд 11Индуктивность дросселя
B =аН
где а - абсолютная магнитная проницаемость ферромагнетика
магнитопровода.
Средства увеличения индуктивности дросселя:
-увеличение числа витков ( согласное включение
нескольких обмоток);
-оптимальным соотношением поперечных и продольных размеров магнитопровода;
-увеличение магнитной проницаемости материала магнитопровода а.
Слайд 12Линейный и нелинийный режимы дросселя
B = f(H),
=f1(i)
L=/i и
а=B/Н
Вывод: линеаризация дросселя осуществляется введением в магнитопровод немагнитного ("воздушного")
зазора; при этом магнитное сопротивление магнитопровода с зазором возрастает, магнитный поток уменьшается и рабочая точка на вебер-амперной характеристике перемещается на линейный участок.
Таким образом, регулируя ширину воздушного зазора, можно дополнительно регулировать величину индуктивности дросселя.
Слайд 13Назначение трансформаторов
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством
электромагнитной индукции электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую
энергию переменного тока другого напряжения одной и той же частоты.
Слайд 14Изобретатели трансформаторов
Приоритет в изобретении первого однофазного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом
принадлежит П.Н. Яблочкову, который создал такой трансформатор в 1875 году
для питания электрических свечей. Конструкции первых трехфазных трансформаторов разработал другой русский инженер-изобретатель М.О.Доливо-Добровольский в 1890 году.
Слайд 15Классификация трансформаторов
- по назначению - силовые, измерительные и специальные;
- по
числу обмоток - двухобмоточные и многообмоточные;
- по способу охлаждения -
сухие и масляные;
- по конструкции магнитопровода - стержневые, броневые и тороидальные ;
- по числу фаз - однофазные и многофазные.
Слайд 18Специальные
трансформаторы
1. Применяются в составе оборудования для питания электродуговых сталеплавильных печей,
карбидных печей и сварочных аппаратов и приспособленных для работы в
закрытых помещениях, защищенных от атмосферных осадков.
2. Предназначены для преобразования напряжения с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией поездов и подвижного состава железных дорог и распределения для собственных нужд.
3. Преобразуют напряжение воздушной контактной линии до уровней необходимых для тяговых двигателей или других устройств.
Слайд 19Конструкция трансформаторов
Конструкция магнитопроводов трансформаторов
Сборка магнитопровода встык (а) и вперекрышку (б)
Слайд 20Конструкция трансформаторов
Расположение обмоток на гильзе каркаса
Основные виды однофазных трансформаторов:
а - стержневой; б - броневой; в - тороидальный
Слайд 21Режим холостого хода трансформатора
Слайд 22Эквивалентная схема замещения трансформатора в режиме холостого хода
-E1=I0Z m=I0rm +
jI0xm
Слайд 23Уравнения равновесия напряжений
Е2=U20
ВЫВОД: по отношению к сети трансформатор представляет комплексную
нагрузку почти индуктивного характера, при которой приложенное напряжение U1 опережает
ток холостого хода I0 на угол, близкий к 900. Работа трансформатора в этом режиме из-за значительной потребляемой из сети реактивной мощности является нежелательной.
Слайд 24В опыте холостого хода определяются:
а) ток холостого хода I0 (по
показанию амперметра, включенного в первичную цепь). При U10 = U1Н
ток I0 не должен превышать (3-10%) I1Н;
б) потери в стали магнитопровода трансформатора Pст (по показаниям ваттметра) P0 = I02r1+Pст Pст, так как потерями в меди первичной обмотки ввиду малости тока I0 и сопротивления r1 можно пренебречь ;
в) коэффициент трансформации n (по показаниям вольтметров в первичной и вторичной цепях)
Слайд 25В опыте холостого хода определяются:
г) коэффициент мощности cos (по показаниям
вольтметра, амперметра и ваттметра в первичной цепи);
д) параметры схемы замещения
трансформатора при холостом ходе: