Согласное, встречное включения катушек
Токи, входящие в одноимённые зажимы магнитосвязанных катушек, дают согласное направление магнитных потоков в этих катушек.
Одноимённые зажимы помечают либо точкой, либо звёздочкой.
Если на принципиальной электрической схеме токи ориентированы одинаково относительно одноимённых зажимов катушек, то это согласное включение катушек (рис. 7.3), иначе – встречное (рис.7.4).
согласное
включение
— встречное
включение
Разметка катушек позволяет определить ЭДС самоиндукции в катушках (рис. 7.5).
Правило: Направление ЭДС взаимоиндукции повторяет направление токов относительно одноимённых зажимов. При этом всегда полагают:
; 
.
В
торой
закон Кирхгофа:
Правило:
Наличие индуктивной связи между ветвями 
и
с
токами
учитывается при записи второго закона
Кирхгофа путём введения в соответствующие
ветви напряжения взаимоиндукции.
в
ветвь 
:
в
ветвь 
:
,
где
(+) – согласное
(-) – встречное
Последовательное включение магнитосвязанных катушек
Согласное (рис. 7.6):
или 
,
где
.
В
; 
;
; 
;
.
Обозначим 
;
Отсюда следует способ определения величины взаимоиндукции.
Метод трёх приборов
Из схемы (рис. 7.8) следует:
; 
;
.
Аналогично
рассчитываем и 
и полученные результаты подставляем в
формулу:
В
екторная
диаграмма (рис. 7.9):
Баланс мощностей в цепях со взаимной индуктивностью.
Ветвь 
:
,
ветвьs: 
— есть индуктивная связь.
или 
;
.где: (+) – согласное включение
(-) – встречное включение
Воздушный трансформатор
Электрическая эквивалентная схема воздушного трансформатора изображена на рис. 7.10
-встречное включение
–сопротивление
первичной обмотки постоянному току
–сопротивление
вторичной обмотки постоянному току
–падение
напряжения на нагрузке
(1)
(2)
У
равнениям
(2) соответствует схема замещения, в
которой первичная и вторичная обмотки
связаны не индуктивно, а гальванически
(непосредственно).
В
полученной схеме разности (рис. 7.11) 
имеют смысл только при одинаковом числе
витков первичной и вторичной обмоток
Определим 
из (1)
; 
подставим в (1) , тогда:
; 
.
Тогда
входное сопротивление всей цепи со
стороны зажимов первичной обмотки: 
О
бозначим
– вносимое сопротивление из вторичной
цепи в первичную. В этом случае схема
замещения трансформатора имеет вид
(рис. 7.12):
Эта
схема необходима для нахождения 
Векторная диаграмма трансформатора
П
остроение
диаграммы начинается с
.Пусть
нагрузка активно-индуктивная (рис.7.13).
Энергетические соотношения в воздушном трансформаторе
Мощность,
потребляемая от сети: 
,
часть этой мощности расходуется на
нагрев первичной обмотки (потери в меди:
).
Часть мощности передаётся электромагнитным путём из первичной обмотки во вторичную см. рис. 7.14.
Часть
этой мощности теряется не нагрев
вторичной обмотки 
(рис 7.15), а остаток мощности – это полезная
мощность, отдаваемая в нагрузку.
; 
Обозначим 
коэффициент трансформации.
Назовём
идеальным трансформатором такой, у
которого при любых величинах сопротивления
нагрузки отношение : 
и называется коэффициентом трансформации идеального трансформатора.
Его входное сопротивление со стороны первичных зажимов:
Отсюда
видно, что идеальный трансформатор
изменяет сопротивление нагрузки в 
раз.
Это свойство широко используется для
согласовывания внутреннего сопротивления
генератора и сопротивления нагрузки
с целью повышения мощности, отдаваемой
в нагрузку.
Отсюда видно, что для приближения реального трансформатора к идеальному необходимо обеспечить максимальную индуктивную связь между обмотками и уменьшить потери на нагрев этих обмоток.
studfile.net
ТОЭ Лекции — №35 Трансформатор без стального сердечника
Простейший трансформатор представляет собой совокупность двух обмоток, размещенных на общем магнитопроводе (рис. 35.1, а).
К его первичной обмотке подводится напряжение источника питания, а ко вторичной – подключается нагрузка. Одноименными зажимами обмоток являются их верхние выводы. Ток первичной обмотки I1 создает в магнитопроводе магнитный поток Ф1, который в свою очередь во вторичной обмотке вызывает появление тока I2. Создаваемый им магнитный поток Ф2 в соответствии с принципом Ленца препятствует потоку Ф1, т.е. направлен ему навстречу. Направление тока I2, соответствующее показанному на схеме потоку Ф2, определяем по правилу правой руки.
Мы будем рассматривать трансформатор, не имеющий ферромагнитного сердечника. Такие трансформаторы применяются при высоких частотах и в специальных электроизмерительных устройствах. Катушки с ферромагнитными сердечниками имеют нелинейные характеристики и здесь не рассматриваются.
Электрическая схема замещения трансформатора изображена на рис. 35.1, б. На схеме указаны: R1, X1, R2, X2 и – сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора, RН и XH – сопротивления нагрузки. Введем обозначения: R22=R2+RH и X22=X2+XH – суммарные активное и реактивное сопротивления вторичной цепи трансформатора, Z1=R1+jX1, Z2=R2+jX2, ZH=RH+jXH, Z22=R22+jX22 – комплексные сопротивления соответствующих участков.
Запишем уравнения второго закона Кирхгофа для первичной и вторичной цепей трансформатора, учитывая, что его обмотки имеют встречное включение:
или
Обозначив I1jXM=E2M, второе уравнение системы (35.1) можно записать так:
E2M=I2Z2+I2Z=
Физически E2M – это ЭДС, которая наводится во вторичной обмотке переменным магнитным полем первичной обмотки. С учетом этого уравнение можно прочитать так: ЭДС, наведенная во вторичной обмотке трансформатора, равна сумме падений напряжений на всех элементах его вторичного контура. Подставляя I2ZH=U2 , получим: U2=E2M-I2Z2 . Смысл последнего уравнения заключается в следующем: напряжение на вторичных зажимах трансформатора меньше эдс, наведенной во вторичной обмотке, на величину падения напряжения на ее сопротивлении.
На рис. 35.2 изображена векторная диаграмма трансформатора. Ее построение начинаем со вторичного тока I2. Ориентируясь на его направление, проводим векторы напряжений на всех элементах вторичной цепи. Их сумма равна ЭДС E2M. Так как в формуле, определяющей ее величину, присутствует множитель j, поворачивающий вектор на четверть оборота, то ток проводим под углом 90° к E2M в сторону отставания. Определив направление I1, строим векторы I1R1 и I1jX1 , которые в сумме с I2jXM – дают U1.
Для анализа работы трансформатора применяют различные эквивалентные схемы. Рассмотрим некоторые из них.
Соединив между собой два нижних зажима трансформатора (режим его работы при этом не изменится) и произведя развязку индуктивных связей, придём к Т-образной эквивалентной схеме (рис. 35.3).
Из второго уравнения системы выразим ток I2 и подставим в первое уравнение той же системы:
Последнему выражению соответствует схема, изображенная на рис. 35.3. Соединенное последовательно с Z1 сопротивление ZBH называется вносимым (из вторичной цепи трансформатора в первичную).
Как следует из формулы, оно равно:
Его активная и реактивная составляющие соответственно равны:
Появление в первичном контуре активного сопротивления, вносимого из первичного контура, физически означает следующее. Энергия, подводимая к трансформатору, потребляется не только сопротивлением R1, но и сопротивлениями вторичной цепи R2 и RH, куда она передается через переменное магнитное поле между обмотками.
Из-за минуса в формуле вносимого реактивного сопротивления общее реактивное сопротивление всей цепи, равное сумме X1 и XBH, оказывается меньше индуктивного сопротивления первичной обмотки.
Это хорошо согласуется со сказанным ранее. При встречном соединении обмоток трансформатора поток Ф2, направленный противоположно потоку Ф1, уменьшает последний, что приводит к уменьшению общего индуктивного сопротивления.
toehelp.com.ua
Встречное включение — обмотка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Встречное включение — обмотка
Cтраница 2
При встречном включении обмоток сопротивление дросселя — активное, равное долям ома. Таким образом, электрический контур, обеспечивая развязывание цепей разговорных и сигнальных токов, практически не вносит затухания в цепь разговорных токов. Для защиты считывающего устройства от ложного срабатывания обмотки фиксирующих реле включены через узкополосный фильтр; настроенный на частоту маркирующего сигнала и задерживающий токи помех. [17]
При встречном включении обмоток / и 3 наводимые в них ЭДС компенсируются, и сигнал на выходе датчика равен нулю. [18]
При встречном включении обмотки обратной связи [ знак минус в выражении ( 9 — 42) ] крутизна рабочего участка уменьшается. [19]
Чтобы избежать встречного включения обмоток, каждую пару обмоток ( I и П, III и IV) рекомендуется наматывать одним отрезком провода соответствующей длины, сложенным вдвое, а после намотки разрезать и соединить его части так, чтобы одна из обмоток была продолжением второй. [20]
Генераторы со встречным включением обмоток имеют крутопадающую внешмою характеристику. При увеличении тока нагрузки встречный поток сериесной обмотки размагничивает машину и напряжение генератора резко снижается. [22]
Двигатели со встречным включением обмоток не нашли широкого применения, так как они обладают плохими пусковыми свойствами и работают неустойчиво. [23]
Поэтому при встречном включении телефонной обмотки трансформатора можно пользоваться ф-лой (10.5), но изменить знак на обратный перед а или перед членами, в которые входит а в виде сомножителя. [24]
Выравнивание нагрузки достигается встречным включением обмоток управления магнитных усилителей возбуждения двигателей нижнего и верхнего валка на разность падений напряжений в потенциометрах, включенных параллельно компенсационной обмотке и обмотке дополнительных полюсов. [25]
Необходимо помнить, что при встречном включении обмоток накала ламп и кинескопа суммарное напряжение окажется равным нулю и накал кинескопа будет отсутствовать. При этом необходимо поменять местами выводы обмотки накала кинескопа. [26]
Необходимо помнить, что при встречном включении обмоток накала ламп и кинескопа суммарное напряжение окажется равным нулю и накал подогревателя у кинескопа будет отсутствовать. При этом необходимо поменять места включения выводов обмотки накала кинескопа. [28]
Определите энергию магнитного поля при согласном и встречном включении обмоток, если обмотки соединены последовательно, а ток в них / 3 А. [29]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Согласное и встречное включение индуктивно связанных катушек. — КиберПедия
Соединение двух индуктивно связанных катушек будем считать согласным, если магнитные потоки самоиндукции и взаимной индукции складываются. При этом можно сказать, что напряжения токов, их вызывающих, тоже согласны, т.е. они должны быть одинаково ориентированы (направлены) относительно одноименных зажимов (оба втекают или оба вытекают).
Соединение двух индуктивно связанных катушек будем считать встречным, если магнитные потоки самоиндукции и взаимной индукции вычитаются, т.е. токи направлены встречно в том смысле, что они имеют разное направление относительно одноименных зажимов.
Однополярные зажимы.
Направление магнитного потока определяется по правилу правой руки:
«Пальцы правой руки направлены по току через катушку, ладонь охватывает сердечник как виток, большой палец указывает направление магнитного потока».
1 и 1’; 2 и 2’ – одноименные зажимы.
Если измерить напряжение обмотки любой катушки, тогда одноименными зажимами будут 1 и 2’; 2 и 1’, так как при одинаковом направлении токов относительно этих зажимов (втекает/вытекает) будут создаваться магнитные потоки, направленные в одну сторону.
Очевидно, что полное потокосцепление определяется полным магнитным потоком в каждой из двух индуктивно связанных катушек и состоит из потокосцепления самоиндукции ( ) и потокосцепления взаимной индукции ( ).
, 1 – где, 2 – откуда,
Переходя к комплексным числам, получим:
«+» — согласное включение, «–» — встречное включение.
– комплексное сопротивление взаимной индукции.
38. Последовательное включение индуктивно связанных катушек.
Магнитные потоки Ф1и Ф2 складываются, соответственно катушки соединены согласно.
Электрическая схема данной цепи:
R1, R2 – активное сопротивление катушек (сопротивление проводов).
IIзакон Кирхгофа для данной схемы в комплексной форме:
= ,
;
= .
При последовательном встречном включении расчеты аналогичны, только направление от взаимной индукции в уравнениях берется со знаком «–»:
= ,
= .
Параллельное включение индуктивно связанных катушек.
По Iзакону Кирхгофа:
;
По IIзакону Кирхгофа:
;
.
, где
+ ;
+ ;
= .
=
Из уравнения (2) имеем , куда подставим I2из (1) уравнения, следовательно, — , и выразим ток I1:
(4)
Из (3) следует: , подставим в него значение I2и выразим ток I1:
(5)
Из (4) = (5) имеем:
Линейный трансформатор.
Левый контур не связан с правым контактом электрически (гальванически). Ток в правом контуре существует в том случае, когда магнитные поля индуктивностей и оказываются связанными. Тогда изменение поля индуктивности , вызываемое протеканием синусоидального тока будет сопровождаться наведением ЭДС взаимной индукции в индуктивности , что и является причиной возникновения тока во втором контуре. В свою очередь протекание тока будет сопровождаться наведением ЭДС взаимной индукции в индуктивности . При этом, т.к. энергии передается во вторичный контур только наведением ЭДС взаимной индукции, то согласно правилу Ленца ток во втором контуре будет ослаблять вызвавшее его поле индуктивности первичного контура, т.е. напряжение первичного и вторичного токов при трансформаторном включении всегда будет встречным.
Запишем уравнение для каждого контура по IIзакону Кирхгофа:
Из (2) получим: , подставим в (1):
.
cyberpedia.su
Поверхностный эффект
Поверхностный эффект(ПЭ) заключается
в том, что плотность переменного тока
оказывается наибольшей у поверхности
проводника, а по мере удаления от
поверхности вглубь сечения проводника
она убывает. Это связано с различной
индуктивностью внешних и внутренних
слоёв проводника (внутри индуктивность
больше). Вытеснение тока к поверхности
проводника равносильно уменьшению
сечения, а т. к.
,
значит увеличивается сопротивление.
ПЭ при переменном токе выражается тем резче, чем выше частота колебаний и чем больше диаметр провода.
При промышленной частоте 50 Гц ПЭ существенно влияет, когда диаметр провода выше 1 см. На высоких частотах (ВЧ) часто применяют вместо проводов трубки, т. к. внутри провода тока нет.
Вопрос 45. Трансформатор с линейными характеристиками. Устройство, принцип действия, баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения.
Трансформатор— статическое устройство, которое служит для преобразования тока, напряжения и сопротивления. Трансформатор не преобразует мощность.
Трансформатор состоит из ферромагнитного сердечника и двух или более обмоток. Обмотка, которая включается в сеть, называется первичной, а в которую включается нагрузка —вторичной.
Работа трансформатора
основана на явлении взаимной индукции.
Когда по первичной обмотке течёт ток,
в сердечнике возникает основной
магнитный поток. Этот поток пронизывает
обмотки и наводит в первичной обмотке
ЭДС самоиндукции 
и во вторичной — ЭДС взаимоиндукции
.
— коэффициент трансформации
Если 
,
,трансформатор
понижающий по напряжению.
Если 
,
,трансформатор
повышающий по напряжению.
Запишем комплексную мощность первичной и вторичной обмоток:
—уравнение баланса
мощностей для
трансформатора
Вывод:если трансформатор повышает по напряжению, то он понижает по току.
Небольшая часть магнитного потока замыкается по воздуху. Это потоки рассеивания.
Магнитное поле, пересекающее сердечник наводит в сердечнике ЭДС, которая вызывает в сердечнике токи. Они называются вихревыми. От этих токов сердечник нагревается. Чтобы уменьшить эти токи, надо увеличить электрическое сопротивление сердечника. Для этого:
сердечник набирают из отдельных тонких пластин 0,1 – 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком;
в материал сердечника вводят специальные добавки, которые увеличивают его сопротивление.
Вопрос 46. Согласное и встречное включение двух взаимосвязанных катушек. Вариометр.
Согласнымназывается такое включение, когда потоки само- и взаимоиндукции направлены в одну сторону,встречным— когда в разные стороны.
(согласное включение)
и
— собственные магнитные потоки первой
и второй катушек (потоки самоиндукции).
Направление потоков определяем по правилу охвата правой руки.
— магнитный поток первой катушки,
который пронизывает витки второй (поток
взаимной индукции).
— магнитный поток второй катушки,
который пронизывает витки первой (поток
взаимной индукции).
Получилось согласное включение.
От каждого из потоков в катушке возникает ЭДС само- и ЭДС взаимоиндукции:
На концах обеих катушек будет действовать сумма ЭДС, т. к. катушки соединены последовательно:
— индуктивность при согласном включении
двух катушек
Чтобы получить встречное включение, надо поменять начало и конец одной из обмоток.
(встречное включение)
Получили встречное включение.
— индуктивность при встречном включении
двух катушек
Согласное и встречное включение используют для расчёта коэффициента взаимной индукции M:
Используют согласное и встречное
включение в устройствах для плавного
изменения индуктивности(вариометр).
Он состоит из двух катушек, одна
подвижная, а другая — неподвижная. При
вращении подвижной катушки направление
магнитных потоков изменяется от
согласного до встречного, поэтому
индуктивность меняется в пределе
.
4
studfile.net
Встречное включение — обмотка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Встречное включение — обмотка
Cтраница 4
Определив а, f и 1 — i по ф-лам (10.39), можно воспользоваться остальными формулами настоящей главы при расчете схемы с встречным включением обмотки WT по отношению кдал, предварительно изменив в них знак перед а на обратный, как это ранее рекомендовалось для аналогичного случая. [46]
На рис. 3 — 23 а показаны частные динамические циклы перемагничивания двух сердечников, получаемые при одновременном действии постоянного и переменного магнитных полей при встречном включении обмоток переменного тока. [47]
Таким образом, следует считать, что в схеме рис. 10.8 совместно использованы принципы построения схем ( рис. ЮЛа и б), а также применено встречное включение телефонной обмотки трансформатора. [49]
Генераторы с согласным включением обмоток возбуждения применяются в тех случаях, когда нужно автоматически поддерживать напряжение на зажимах генератора, в особенности при резких изменениях режима нагрузочного тока. Встречное включение обмоток Еюзбуждения применяется в некоторых типах сварочных генераторов, где, наоборот, требуется крутой спад внешней характеристики. [51]
Lb и Le, образующие повышающий трансформатор Трг, намотаны на одном полистироловом каркасе ( / 4 и 18 намотаны в противоположных направлениях рядом, a Z. Благодаря встречному включению обмоток 14 и Le при полностью сбалансированном мосту напряжение, наводимое в контуре 16С5 почти равно нулю. [52]
Три его обмотки У-2, У-3, У-4 соединены последовательно и служат нагрузкой ПМУ, а четвертая У-1 включена на зажимы якоря ЭМУ, осуществляя жесткую отрицательную обратную связь по его напряжению и направлена встречно по отношению последовательных обмоток. Таким встречным включением обмоток ( как и в узле 2) обеспечивается возможность форсирования ЭМУ. Кроме того, с применением жесткой обратной связи уменьшается ( сужается) петля гистерезиса ЭМУ и характеристика холостого хода ЭМУ приближается к линейной, что обеспечивает стабильные и одинаковые процессы. [53]
В двигателях смешанного возбуждения возможно как согласное, так и встречное включение обмоток возбуждения. Двигатели со встречным включением обмоток не нашли широкого применения, так как они обладают плохими пусковыми свойствами и работают неустойчиво. Характеристики двигателей смешанного возбуждения занимают промежуточное положение между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения. [54]
При смешанном возбуждении ( компаундном) возможно как согласное, так и встречное включение обмоток возбуждения. Двигатели со встречным включением обмоток почти не применяются, так как они обладают плохими пусковыми свойствами и работают неустойчиво. [55]
Знак минус ( -) соответствует встречному включению обмоток возбуждения. В двигателях нормального исполнения встречное включение обмоток приводит к значительному увеличению тока якоря вследствие снижения общего магнитного потока. [56]
Основные варианты подключения обмоток к выводным лепесткам катушки реле показаны в табл. 3.14. Нумерация лепестков ведется сверху вниз. Это обстоятельство необходимо учитывать для согласованного или встречного включения обмоток в схеме. [57]
На рис. 12.15 а представлена схема, используемая для определения параметров трансформаторов. В этой схеме второе плечо замыкается накоротко, а измеряемый трансформатор включается со встречным включением обмоток. [58]
Главным доводом для обоснования использования на первых ступенях регулирования UJM отечественных электровозов встречного включения обмоток ТТ было достигаемое при этом снижение приращений токов ТМ на начальных позициях вследствие большого реактивного сопротивления обмоток ТТ, что, якобы, улучшает тяговые свойства электровоза благодаря повышению плавности регулирования силы тяги при пуске. Ошибочность этого предположения была экспериментально показана еще в начале 60 — х годов на электровозе ВЛ60 — 317 [62.44], на котором встречное включение обмоток ТТ было заменено согласным. В итоге тяговые свойства электровоза резко улучшились, несмотря на значительное увеличение колебаний силы тяги на первых ступенях ее регулирования. [59]
После этого делители, в которые входят эти резисторы, обеспечат на обмотках накала ламп и кинескопа положительный потенциал около 100 В. Из-за встречного включения обмоток накала ламп и кинескопа накал у кинескопа может отсутствовать. [60]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
§ 4.1. Переходные процессы при включении и при внезапном коротком замыкании трансформаторов
При переходе трансформатора из одного установившегося режима в другой возникают переходные процессы. Так как каждый установившийся режим характеризуется определенным значением энергии электромагнитных полей, то в течение переходного процесса происходит изменение энергии этих полей. Наибольший практический интерес представляют переходные процессы при включении трансформатора и коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки.
Включение трансформатора в сеть.В этомслучае результирующий магнитный поток можно рассматривать как сумму трех составляющих:
Ф = Фуст+Фпер±Фост (4.1)
где Фуст — магнитный поток установившийся; Фпев — магнитный поток переходного процесса; Фост — магнитный поток остаточного магнетизма, направленный либо согласно с установившимся потоком (знак «+»), либо встречно ему (знак «-»).
Магнитный поток переходного процесса затухающий и постоянен по направлению.
Рис. 4.1. Графики перехода процессов при включении трансформатора (а) и определение тока включения трансформа по кривой намагничивания (б)
Наиболее благоприятный случай включения трансформатора в сеть будет при потоке остаточного магнетизма, направленном встречно установившемуся потоку, и мгновенном значении первичного напряжения u1 = 0. При этом магнитный поток установившийся Фуст будет максимальным, так как он отстает по фазе от напряжения на угол приблизительно 90° (рис. 4.1,а). Магнитный поток Ф становится наибольшим приблизительно через половину периода после включения трансформатора. Если магнитопровод трансформатора не насыщен, то в момент включения трансформатора в первичной обмотке появится намагничивающий ток, пропорциональный магнитному потоку. Если же магнитопровод трансформатора насыщен, то при включениитрансформатора намагничивающий ток включения достигает значительной силы, называемой сверхтоком холостого хода. Из построений, сделанных на кривой намагничивания (рис. 4.1, б), видно, что при магнитном потоке, превышающем в два раза установившееся значение Ф = 2Фуст, сверхток холостого хода достигает силы, во много раз превышающей установившееся значение тока х.х. (I1вкл>>I0). При наиболее неблагоприятных условиях сверхток х.х. может в 6—8 раз превысить номинальное значение первичного тока.
Так как длительность переходного процесса невелика и не превышает нескольких периодов переменного тока, то ток включения для трансформатора не опасен. Однако его следует учитывать при регулировке аппаратуры защиты, чтобы в момент включения трансформатора не произошло его неправильного отключения от сети. Бросок тока включения следует также учитывать при наличии в цепи первичной обмотки трансформатора чувствительных измерительных приборов. Во избежание поломки этих приборов нужно до включения трансформатора в сеть шунтировать их токовые обмотки.
Внезапное короткое замыкание на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Оно возникает из-за различных неисправностей: механического повреждения изоляции или ее электрического пробоя при перенапряжениях, ошибочных действиях обслуживающего персонала и др. Короткое замыкание — это аварийный режим который может привести к разрушению трансформатора.
При внезапном коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки в трансформаторе возникает переходный процесс, сопровождаемый возникновением большого мгновенного тока к.з. iк. Этот ток можно рассматривать как результирующий двух токовустановившегося тока iк.уст и тока переходного процесса iк.пер, постоянного по направлению, но убывающего по экспоненциальному закону.
(4.2)
Наиболее неблагоприятные условия к.з. могут быть в момент когда мгновенное значение первичного напряжения равно нулю(u1 = 0). На рис. 4.2 построена кривая тока к.з, iк для этого условия. Ток внезапного к.з. (ударный ток) может достигать двойногозначения установившегося тока к.з. и в 20—40 раз превышать номинальное значение тока.
Рис. 4.2. Графики переходных процессов при внезапном к.з.
Переходный процесс при внезапном к.з. у трансформаторов малой мощности длится не более одного периода, а у трансформаторов большой мощности — 6—7 периодов. Затем трансформатор переходит в режим установившегося к.з., при этом в обмотках протекают токи iк.уст, значения которых хотя и меньше тока iк при переходном процессе, но все же во много раз превышают номинальное значение тока. Через несколько секунд срабатывают защитные устройства, отключающие трансформатор от сети. Нонесмотря на кратковременность процесса к.з., он представляет собой значительную опасность для обмоток трансформатора: во-первых, чрезмерно большой ток к.з. резко повышает температуру обмотки, что может повредить ее изоляцию; во-вторых, резко увеличиваются электромагнитные силы в обмотках трансформатора.
Значение удельной электромагнитной силы, действующей на витки обмоток, определяют произведением магнитной индукции поля рассеяния В на ток i в витке обмотки:
F = Bi, (4.3)
где F — удельная электромагнитная сила, Н/м.
Но с увеличением тока растет также и индукция поля рассеяния, поэтому сила растет пропорционально квадрату тока(F = i2). Так, если в витке токi= 100 А и индукцияВ = 0,1 Тл, тоF = 0,1100 = 10 Н/м. Такая сила не вызывает заметных деформаций витков обмотки. Но если при внезапном к.з. бросок токадостигнет значения iк, превышающего номинальный ток в 30 раз, то электромагнитная сила возрастет в 900 раз и станет равной 9000 Н/м. Такая сила можетвызвать значительные механические разрушения в трансформаторе (рис. 4.3). Все это необходимоучитывать при проектировании трансформаторов и создавать достаточно прочные конструкции обмоток и надежное их крепление на сердечниках.
Рис. 4.3. Разрушение обмоток трансформатора при к.з.
8. Трансформаторы специального назначения. Трехобмоточные трансформаторы.
studfile.net