-->
Òðàíñôîðìàòîð. Ôèçèêà 11 êë.
< !-- ot vovana -->
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Êîëåáàíèÿ è âîëíû. Ôèçèêà 11 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 3. Ïðîèçâîäñòâî, ïåðåäà÷à, ðàñïðåäåëåíèå è èñïîëüçîâàíèå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè

 


§ 2.3. Òðàíñôîðìàòîð (îêîí÷àíèå)

Ðàáîòà íàãðóæåííîãî òðàíñôîðìàòîðà

Åñëè ê êîíöàì âòîðè÷íîé îáìîòêè ïðèñîåäèíèòü öåïü, ïîòðåáëÿþùóþ ýëåêòðîýíåðãèþ, èëè, êàê ãîâîðÿò, íàãðóçèòü òðàíñôîðìàòîð, òî ïîä äåéñòâèåì ÝÄÑ 2 âî âòîðè÷íîé îáìîòêå ïîÿâèòñÿ òîê i2. Ýòîò òîê ñîçäàåò â ñåðäå÷íèêå òðàíñôîðìàòîðà ñâîé ïåðåìåííûé ìàãíèòíûé ïîòîê, êîòîðûé ïî ïðàâèëó Ëåíöà äîëæåí óìåíüøàòü èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà â ñåðäå÷íèêå.

Îäíàêî íåñìîòðÿ íà ïîÿâëåíèå íîâîãî ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ïîðîæäåííîãî òîêîì i2 âî âòîðè÷íîé îáìîòêå, ìàãíèòíûé ïîòîê, ïðîíèçûâàþùèé ñåðäå÷íèê òðàíñôîðìàòîðà, ñîõðàíÿåò òó æå àìïëèòóäó Ôm, ÷òî è ïðè õîëîñòîì õîäå. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè ëþáûõ íàãðóçêàõ ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ïåðâè÷íîé îáìîòêå íåçíà÷èòåëüíî èç-çà òîãî, ÷òî åå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå ìàëî. Ïîýòîìó ðàâåíñòâî (3.3.8) îñòàåòñÿ ñïðàâåäëèâûì è äëÿ íàãðóæåííîãî òðàíñôîðìàòîðà. Äëÿ äåéñòâóþùèõ çíà÷åíèé îíî çàïèøåòñÿ òàê:

U1 = 1.                     (3.3.11)

Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè íåèçìåííîì ïåðâè÷íîì íàïðÿæåíèè U1 îñòàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííûìè ÝÄÑ 1 è ñâÿçàííàÿ ñ íåé àìïëèòóäà ìàãíèòíîãî ïîòîêà Ôm.  ñàìîì äåëå,

Ýòî ìîæåò áûòü ëèøü â òîì ñëó÷àå, åñëè ìàãíèòíûé ïîòîê, ïîðîæäàåìûé òîêîì ïåðâè÷íîé îáìîòêè, óâåëè÷èòñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîòîêîì ïðè õîëîñòîì õîäå íàñòîëüêî, ÷òî ñìîæåò êîìïåíñèðîâàòü ðàçìàãíè÷èâàþùåå äåéñòâèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà âòîðè÷íîé îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà. Çíà÷èò, êîãäà òðàíñôîðìàòîð íàãðóæåí, òî ïîÿâëåíèå òîêà âî âòîðè÷íîé îáìîòêå ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ ñèëû òîêà â ïåðâè÷íîé îáìîòêå. Èíûìè ñëîâàìè, îòäà÷à ýíåðãèè íàãðóçêå ÷åðåç âòîðè÷íóþ îáìîòêó òðàíñôîðìàòîðà ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ïîòðåáëåíèÿ ýíåðãèè îò ñåòè ïåðâè÷íîé îáìîòêîé.

Êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òðàíñôîðìàòîðà

Ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ ïåðâè÷íîé îáìîòêîé òðàíñôîðìàòîðà èç ñåòè, ðàâíà

P1 = I1U1 ñîs φ1                     (3.3.12)

à ìîùíîñòü, îòäàâàåìàÿ òðàíñôîðìàòîðîì ïîòðåáèòåëÿì (ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ íàãðóçêîé), ðàâíà

Ð2 = I2U2 cos φ2.                     (3.3.13)

Ïðè ðàáîòå òðàíñôîðìàòîðà Ð1 > Ð2. Ðàçíîñòü ìåæäó ïîòðåáëÿåìîé òðàíñôîðìàòîðîì ìîùíîñòüþ Ð1 è ìîùíîñòüþ Ð2, ïîòðåáëÿåìîé íàãðóçêîé, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìîùíîñòü, òåðÿåìóþ â òðàíñôîðìàòîðå. Ïîòåðè ìîùíîñòè â òðàíñôîðìàòîðå (Ð1 - Ð2) ñîñòîÿò èç äâóõ ÷àñòåé: âî-ïåðâûõ, ýòî ïîòåðè â îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà Ðo è, âî-âòîðûõ, ýòî ïîòåðè â ñåðäå÷íèêå Ðñ.

Ìîùíîñòü ïîòåðü â îáìîòêàõ

ãäå R1 è R2 — àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê. Ìîùíîñòü Po çàâèñèò îò àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îáìîòîê è íàãðóçêè òðàíñôîðìàòîðà.

Ïîòåðè â ñåðäå÷íèêå ñîñòîÿò èç ïîòåðü ýíåðãèè ïðè ïåðå- ìàãíè÷èâàíèè ñåðäå÷íèêà (ïîòåðè íà ãèñòåðåçèñ) è ïîòåðü íà íàãðåâàíèå ñåðäå÷íèêà âèõðåâûìè òîêàìè. Ýòè ïîòåðè ïðè ïîñòîÿííîé ÷àñòîòå ïåðåìåííîãî òîêà çàâèñÿò îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà. Òàê êàê ïðè äàííîì íàïðÿæåíèè U1 ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà òðàíñôîðìàòîðà îñòàåòñÿ íåèçìåííûì, òî ïîòåðè â ñåðäå÷íèêå ìîæíî ñ÷èòàòü íå çàâèñÿùèìè îò íàãðóçêè.

 òðàíñôîðìàòîðå îòñóòñòâóþò âðàùàþùèåñÿ ÷àñòè, è, ñëåäîâàòåëüíî, íåò ïîòåðü íà òðåíèå. Ïîýòîìó îáùàÿ ìîùíîñòü ïîòåðü îòíîñèòåëüíî ìàëà.

Îòíîøåíèå ìîùíîñòè Ð2, ïîòðåáëÿåìîé íàãðóçêîé, ê ìîùíîñòè P1 ïîòðåáëÿåìîé ïåðâè÷íîé îáìîòêîé òðàíñôîðìàòîðà, íàçûâàåòñÿ êîýôôèöèåíòîì ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òðàíñôîðìàòîðà:

Òàê êàê Ð1 = Ð2 + Ðî + Ðc, òî êîýô ô èöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ òðàíñôîðìàòîðà ìîæíî çàïèñàòü è òàê:

Èç âûðàæåíèÿ (3.3.16) âèäíî, ÷òî ïðè íåäîãðóçêå òðàíñôîðìàòîðà Ð2 è Ðo ìàëû, à Ðñ, êàê áûëî óñòàíîâëåíî, íå çàâèñèò îò íàãðóçêè. Ïîýòîìó â ýòîì ñëó÷àå ÊÏÄ òðàíñôîðìàòîðà íèçêèé. Ïðè ïåðåãðóçêå Po çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàåò (òàê êàê âîçðàñòàþò ñèëû òîêîâ I1 è I2), è ÊÏÄ ñíîâà ìàë. Ëèøü ïðè íîìèíàëüíîé íàãðóçêå (ò. å. ïðè íàãðóçêå, íà êîòîðóþ òðàíñôîðìàòîð ðàññ÷èòàí) èëè áëèçêîé ê íåé ÊÏÄ íàèáîëüøèé. Ó òðàíñôîðìàòîðîâ áîëüøîé ìîùíîñòè ÊÏÄ äîñòèãàåò 98— 99%.

Ïðè íàãðóçêàõ, áëèçêèõ ê íîìèíàëüíîé, ïîòåðè ìîùíîñòè â òðàíñôîðìàòîðå ìàëû, è ïðèáëèæåííî ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî

Ïðè òàêèõ íàãðóçêàõ ñäâèãè ôàç áëèçêè ê íóëþ è ïðèáëèæåííî ðàâíû ìåæäó ñîáîé (cos φ1 ≈ cos φ2). Ïîýòîìó

ò. å. ñèëû òîêîâ â îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà ïðèáëèæåííî îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíû ÷èñëó âèòêîâ â îáìîòêàõ.

Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî åñëè ñîîòíîøåíèå îïðàâäûâàåòñÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå íàãðóçîê, òî ñîîòíîøåíèå óäîâëåòâîðèòåëüíî âûïîëíÿåòñÿ ëèøü ïðè íîìèíàëüíûõ íàãðóçêàõ.

1. Êàê îïðåäåëèòü ÷èñëî âèòêîâ îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà, íå ðàçìàòûâàÿ êàòóøêè?

2. ×òî ïðîèçîéäåò, åñëè ñëó÷àéíî ïîäêëþ÷èòü òðàíñôîðìàòîð ê èñòî÷íèêó ïîñòîÿííîãî òîêà?

3. Åñëè â îáìîòêå òðàíñôîðìàòîðà çàìêíåòñÿ îäèí âèòîê, òðàíñôîðìàòîð âûõîäèò èç ñòðîÿ. Ïî÷åìó?

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru
<">


Ñîäåðæàíèå

interfaceType: 0, withoutIframe: true,