Уменьшается
20. Выберите вариант правильного ответа
Если ток вторичной обмотки возрос в 3 раз, то суммарный поток сердечника
Не изменится
21. Выберите вариант правильного ответа
Если напряжение первичной обмотки трансформатора U1 = 6000 В и число витков w1=12000, напряжение вторичной обмотки U2 = 100 В, тогда число витков вторичной обмотки w2 равно
22. Выберите вариант правильного ответа
У трехфазного трансформатора мощностью 100 кВА напряжения первичной и вторичной обмоток равны U1 = 5000 и U2 = 400 В. Действующее значение напряжения на один виток равно 4 В, тогда число витков первичной и вторичной обмоток равны
Номинальная мощность трехфазного трансформатора SН = 100 кВА, напряжения первичной и вторичной обмоток соответственно равны U1 = 5000В и U2 = 400В, тогда ток первичной обмотки I1 равен …(20)
Если трехфазный трансформатор мощностью SН = 100 кВА при работе в режиме нагрузки потребляет из сети активную мощность Р1 = 300кВт, а потребителю передает мощность Р1 = 270кВт, то КПД такого трансформатора равен …(0,9)
Однофазный двухобмоточный трансформатор мощностью 100 кВА, фазное напряжение первичной обмотки которого равно U1 = 5000 В, вторичной U2 = 400 В. Напряжение одного витка данного трансформатора UВ = 5 В,тогда число витков его первичной обмотки w1 и вторичной обмотки w2 равны…(написать два числа через запятую)(1000,80)
Однофазный двухобмоточный трансформатор мощностью 100 кВА, фазное напряжение первичной обмотки которого равно U1 = 5000 В, вторичной U2 = 400 В, тогда номинальный ток его первичной обмотки I1Н и вторичной обмотки I2Н равны…(написать два числа через запятую)(20,250)
Однофазный двухобмоточный трансформатор мощностью 100 кВА, номинальный фазный ток первичной обмотки которого равен I1Н = 20 А, вторичной I2Н = 250 А. Плотность тока J =2,5 А/мм 2 , тогда площадь сечения провода его первичной обмотки П1 и вторичной обмотки П2 равны … (написать два числа через запятую)(8,100)
28. Выберите вариант правильного ответа
Однофазный двухобмоточный трансформатор с фазным напряжением первичной обмотки U1 = 220 В, вторичной U2 = 44 В, ток в обмотке высшего напряжения I1Н = 10 А, тогда номинальный ток его вторичной обмотки I2Н равен, А
Потери в стали трансформатора состоят из потерь на вихревые токи и потерь на …(гистерезис)
Вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на потери в стали, потери в меди и на (нагревание)…
Мощность, потребляемая трансформатором из сети, расходуется на полезную мощность и на (потери)…
Дополните формулу 
Дополните формулу 
При увеличении сечения провода обмотки трансформатора в обмотке якоря …
Полная мощность первичной обмотки отличается от полной мощности вторичной обмотки на величину (потерь)…
Потери в магнитопроводе не зависят от нагрузки и поэтому являются (постоянными)…
9. Выберите вариант правильного ответа
Мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора соотносятся
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Источник
Ответы на характерные вопросы
Главная > Документ
| Информация о документе | |
| Дата добавления: | |
| Размер: | |
| Доступные форматы для скачивания: |
Ответы на характерные вопросы,
связанные с работой трансформаторов и дросселей
Ниже приведены краткие ответы на наиболее часто встречающиеся вопросы, возникающие при конструировании и применении трансформаторов и дросселей. Все эти вопросы подробно освещены в книге Котенева С.В., Евсеева А.Н. «Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей» (М.: Горячая линия — Телеком, 2013). Здесь же дано конспективное изложение проблем. Специалисты, интересующиеся подробным обоснованием ответов на вопросы, могут обратиться к названной книге. Для упрощения изложения мы постараемся обойтись без формул.
От чего зависит мощность, которую может отдать в нагрузку трансформатор?
В конечном счете, мощность трансформатора определяется его допустимым нагревом. Нагрев трансформатора вызван нагревом его магнитопровода (сердечника) и нагревом проводов обмоток. Нагрев сердечника определяется свойствами электротехнической стали (так называемыми удельными потерями, которые зависят от величины электромагнитной индукции) и не зависит от величины нагрузки, подключенной к трансформатору. Нагрев проводов обмоток определяется величиной тока, протекающего через обмотки, и удельного сопротивления материала обмоток (как правило, используются медные провода, реже — алюминиевые). Мощность нагрева обмоток пропорциональна квадрату силы тока и омическому (активному) сопротивлению обмотки. Таким образом, минимальный нагрев трансформатора будет иметь место в режиме холостого хода, когда нагрев обмоток минимален — через первичную обмотку протекает только ток холостого хода, а через вторичную обмотку ток совсем не протекает.
Большинством производителей проектируют трансформаторы таким образом, чтобы при полной нагрузке перегрев трансформатора (то есть превышение его температуры над температурой окружающей среды) не превышал 50…70 °. Если нагрузка трансформатора превысит номинальную, то температура перегрева превысит расчетную величину. Это приведет к ускоренному старению материалов трансформатора и к уменьшению срока его службы. При дальнейшем увеличении температуры перегрева трансформатор выйдет из строя. Однако температура перегрева может быть снижена применением принудительного охлаждения трансформатора — например, с помощью воздушного охлаждения (обдув вентилятором) или водяного охлаждения (прокачка холодной воды через специальную систему охлаждения, совмещенную с магнитопроводом или обмотками трансформатора). Следовательно, применение дополнительного охлаждения позволяет увеличить мощность, которую трансформатор способен отдать в нагрузку.
Можно также снизить нагрев применением проводов большего сечения. Однако для их размещения потребуется магнитопровод больших размеров (габаритов), и в результате получится трансформатор большей габаритной (номинальной) мощности. Поэтому увеличение номинальной мощности трансформатора сопряжено с увеличением его размеров (при сохранении температуры перегрева в допустимых пределах). Следует также заметить, что увеличение размеров трансформатора приводит к увеличению площади поверхности теплоотдачи и дает возможность рассеиванию большей тепловой мощности потерь в окружающую среду.
Зависит ли мощность, отдаваемая в нагрузку трансформатором, от соотношения активной и реактивной мощностей нагрузки?
Нет, не зависит. Мощность, отдаваемая в нагрузку (номинальная мощность трансформатора) определяется только током и напряжением нагрузки (или вторичной обмотки, что одно и то же). Поскольку мощность трансформатора, как было показано выше (в ответе на вопрос 1) определяется допустимым нагревом обмоток, который, в свою очередь, пропорционален квадрату тока, для работы трансформатора не имеет значения, какая доля тока является активной, а какая реактивной. Как известно, соотношение активной и реактивной составляющей тока (а также напряжения или мощности) количественно определяется косинусом ФИ ( Cos φ ). При выборе трансформатора имеет значение только полная мощность, которую потребляет нагрузка и которая измеряется в ВА (вольт-амперы) и не имеет значения величина Cos φ.
Должен ли трансформатор нагреваться в режиме холостого хода?
В режиме холостого хода нагрев трансформатора определяется потерями мощности в стали магнитопровода. Нагрев провода катушек на холостом ходу отсутствует, поскольку ток в цепи вторичной обмотки не протекает, а через первичную обмотку протекает незначительный ток холостого хода, который практически не нагревает обмотку. В режиме холостого хода перегрев трансформатора составляет от 5 ° до 15 °, если трансформатор рассчитан правильно, а напряжение сети соответствует номинальному. Если же напряжение сети превышает номинальное, то нагрев увеличится, поскольку увеличатся потери в стали сердечника за счет увеличения величины индукции. При значительном (более 10…15 %) увеличении питающего напряжения возникнет насыщение стали магнитопровода. При этом, помимо резкого увеличения мощности потерь в сердечнике, резко увеличится также и ток холостого хода, что вызовет существенный нагрев обмоток. При длительном воздействии повышенного напряжения трансформатор выйдет из строя из-за перегрева.
Можно ли определить мощность потерь холостого хода трансформатора умножением величины питающего напряжения на величину тока холостого хода?
Нет, нельзя. Мощность потерь на холостом ходу равна произведению напряжения и активной составляющей тока холостого хода. Ток холостого хода равен векторной сумме активной и реактивной составляющих, и без применения специальных измерительных приборов эти токи определить невозможно. Приблизительно можно руководствоваться следующей информацией: для тороидальных трансформаторов активная составляющая тока составляет 40…60 % от величины полного тока холостого хода; для трансформаторов с магнитопроводом из пластин активная составляющая тока равна 5…20 % от общего тока холостого хода.
Можно ли увеличить экономичность трансформатора (КПД) увеличением числа витков первичной обмотки, путем снижения тока холостого хода?
Увеличение числа витков первичной обмотки трансформатора при заданном магнитопроводе и заданном питающем напряжении приведет к снижению величины индукции и, следовательно, — к уменьшению величины тока холостого хода. Однако увеличение числа витков увеличит сопротивление обмоток трансформатора, что увеличит потери мощности в обмотках. Поскольку мощность потерь в обмотках нагруженного трансформатора в несколько раз больше мощности потерь в магнитопроводе, при увеличении числа витков КПД трансформатора уменьшится .
К чему приведет уменьшение или увеличение числа витков первичной обмотки трансформатора при заданном питающем напряжении?
Иногда для подбора выходного напряжения трансформатора прибегают к уменьшению или увеличению числа витков первичной обмотки. При этом следует знать следующее. Уменьшение числа витков приведет к увеличению величины индукции в стали магнитопровода и может привести к насыщению магнитопровода, следствием чего может быть перегрев трансформатора и выход его из строя (см. также ответ на вопрос 3). Увеличение числа витков приведет к увеличению нагрева трансформатора под нагрузкой, однако при этом будет повышена устойчивость трансформатора при возможных повышениях питающего напряжения — трансформатор в этом случае не войдет в насыщение. Кроме того, увеличение числа витков уменьшает пусковой ток включения трансформатора. Однако увеличение числа витков приводит к увеличению массы и стоимости трансформатора.
В литературе часто даются рекомендации по выбору плотности тока в проводах обмоток трансформатора или дросселя, например, от 2 до 5 А/мм 2 . Как правильно выбрать плотность тока при самостоятельном изготовлении трансформатора?
Известно, что расчетная плотность тока уменьшается с увеличением габаритной мощности трансформатора. Так для трансформаторов мощностью 5…25 ВА плотность тока может составлять 5…10 А/мм 2 , а для трансформаторов мощностью 4…5 кВА она не превышает 1…2 А/мм 2 . Плотность тока выбирается из условий обеспечения требуемой температуры перегрева и зависит от множества факторов: соотношения размеров магнитопровода, условий охлаждения трансформатора, расчетной величины индукции и др. Поэтому она может быть определена путем решения сложной системы уравнений, описывающих работу трансформатора. Величины плотности тока применительно к трансформаторам на конкретных сердечниках приведены в книге Котенева С.В., Евсеева А.Н. «Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей» (М.: Горячая линия — Телеком, 2013).
Можно ли регулировать напряжение вторичной обмотки трансформатора переключением отводов первичной обмотки?
Можно. Но при этом надо помнить, что при включении в питающую сеть наименьшего числа витков первичной обмотки (что соответствует наибольшему напряжению вторичной обмотки) трансформатор не должен входить в насыщение. Трансформатор должен быть рассчитан так, чтобы при подключении к питающей сети секции первичной обмотки с наименьшим числом витков величина индукции не превышала бы номинальную. Тогда при подключении к сети всей обмотки индукция будет иметь значение меньше номинального. При этом свойства электротехнической стали будут использоваться не в полном объеме, а трансформатор будет иметь избыточность (увеличенное число витков первичной обмотки). Вследствие этого — увеличенная масса, б о льшая стоимость. К такому способу прибегают в тех случаях, когда сделать отводы во вторичной обмотке затруднительно по технологическим соображениям, а также для более точной подгонки выходного напряжения.
Зависит ли величина индукции в магнитопроводе от величины нагрузки трансформатора?
Практически не зависит. Для заданного магнитопровода величина индукции зависит от числа витков и величины ЭДС (электродвижущей силы), действующей в обмотке. При работе трансформатора на нагрузку величина ЭДС несколько уменьшается, поскольку ток первичной обмотки вызывает падение напряжения на омическом сопротивлении этой обмотки. Величина этого падения составляет 1…5 %, примерно на такую же величину уменьшается и индукция в магнитопроводе трансформатора.
Может ли трансформатор, рассчитанный на частоту 50 Гц, работать на более высоких частотах (например, 400 Гц или 1000 Гц).
Да, может работать. При увеличении частоты, например, в два раза величина индукции также снижается в два раза. Это следует из формулы (2.25) названной выше книги. Однако увеличение частоты магнитного потока приводит к увеличению потерь в стали магнитопровода (это следует из формулы (2.27) книги). Потери растут пропорционально степени 3/2 частоты и степени 2 (квадрату) частоты, поэтому при повышении частоты потери в магнитопроводе будут уменьшаться. Разумеется, все написанное верно при неизменном питающем напряжении.
Часто возникает вопрос о возможности работы трансформаторов, рассчитанных на 50 Гц в сети с частотой 60 Гц (в ряде стран в сети именно такая частота). Из сказанного выше следует, что увеличение частоты сети с 50 Гц до 60 Гц никак не повлияет на работоспособность трансформатора.
Можно ли соединять параллельно (последовательно) трансформаторы для увеличения суммарной мощности?
В тех случаях, когда мощности одного трансформатора недостаточно для питания потребителей, можно прибегнуть к параллельному или последовательному соединению обмоток трансформаторов. В зависимости от способа соединения первичной и вторичной обмоток возможны четыре различных варианта соединения трансформаторов. Варианты соединения сведены в таблицу.
Способы соединения первичных и вторичных обмоток
Источник
