трусики женские украина

На головну

Однофазні і трифазні трансформатори спеціального призначення - Фізика

Однофазні і трифазні трансформатори спеціального призначення

трансформатор стабілізатор електростанція напруження

Зміст

Введення

1. Списи-трансформатори

2. Імпульсні трансформатори

3. Помножувачі частоти

4. Стабілізатори напруження

5. Феррорезонансный стабілізатор

Вступ

Трансформатори - найбільш поширені пристрої в сучасній електротехнікі. Трансформатори великої потужності на напруження до сотень кіловольт складають основу систем передачі електроенергії від електростанцій в лінії електропередачі. Ці трансформатори підвищують напруження змінного струму до значень, необхідних для економічної передачі електроенергії на значні відстані. У місцях розподілу електроенергії між споживачами застосовують трансформатори, понижувальні напруження до необхідних для споживача значень. Нарівні з цим трансформатори є елементами електроприводів, нагрівальних і інших установок, де вони здійснюють перетворення напруження живильної мережі до значень, необхідних для роботи електродвигунів, нагрівальних печей і інших электроустройств.

Визначення: Трансформатором називають статичний електромагнітний пристрій, що має дві (або більш) індуктивно пов'язані обмотки і призначене для перетворення за допомогою явища електромагнітною індукції однієї (первинної) системи змінного струму в іншу (повторну) систему змінного струму.

Найбільше застосування в електротехнічних установках, а також в енергетичних системах передачі і розподілу електроенергії мають силові трансформатори, за допомогою яких змінюють значення змінного напруження і струму. Трансформатори розділяють на силові трансформатори загального і спеціального призначення. Силові трансформатори загального призначення застосовуються на лініях передачі і розподілу електроенергії, а також в різних электроустройствах для отримання необхідного напруження. Трансформатори спеціального призначення характеризуються різноманітністю робочих властивостей і конструктивного використання. До цих трансформаторів відносяться пічні і зварювальні трансформатори, трансформатори для пристроїв автоматики (списи-трансформатори, імпульсні, помножувачі частоти, стабілізатори напруження), випробувальні і вимірювальні трансформатори і т. д. Розглянемо детально деякі з них.

1. Списи-трансформатори

Списи-трансформатори застосовуються для перетворення синусоидального напруження в імпульси пикообразной форми. Такі імпульси напруження з крутим фронтом необхідні для управління тиристорами або іншими напівпровідниковими або електронними пристроями.

Принцип роботи піку-трансформатора заснований на явищі магнітного насичення феромагнітного матеріалу. Існує декілька конструктивних виконань списів-трансформаторів. Розглянемо пік-трансформатор з магнітним шунтом. Первинна обмотка ω1 розташована на стержні збільшеного перетину, в якому не наступає стану магнітного насичення. Стержень з повторною обмоткой ω2 має зменшений перетин, і при деякому значенні напруження u1 (магнітного потоку Ф1) в ньому наступає магнітне насичення. Третій стержень - це магнітний шунт, відділений від іншої частини магнитопровода повітряним зазором. Змінний магнітний потік середнього стержня Ф1 розгалужується через бічні стержні, т. е. Ф1=Ф2+Фш. При цьому графік Фш=ƒ(I1) має вигляд прямої лінії, оскільки завдяки повітряним зазорам цей стержень не насичується.

При синусоидальном первинному напруженні u1 магнітний потік Ф1 також синусоидален. При малих миттєвих значеннях напруження u1 і магнітного потоку Ф1 потік Ф2>Фш, т. е. значна частина магнітного потоку Ф1 замикається через стержень з повторною обмоткой ω2, а менша частина - через шунт, відділений від основної частини магнитопровода повітряними зазорами.

З зростанням миттєвих значень первинного напруження u1 збільшується магнітний потік Ф1 і наступає магнітне насичення стержня з повторною обмоткой ω2. При цьому наростання потоку Ф2 в стержні з повторною обмоткой ω2 практично припиняється. Оскільки ЭДС, наведена у повторній обмотке, пропорційна швидкості зміни потоку Ф2, т. е. e2 = - ω2dФ2/dt, то дільниці графіка Ф2= ƒ(t1) на інтервалах часу 1-2 і 3-4, коли потік Ф2 практично незмінний, відповідає ЭДС e2 = 0. У момент часу, відповідний зміні напряму (знака) магнітного потоку Ф2, ЭДС e2 різко зростає і її графік придбаває пикообразную форму.

Для забезпечення задовільних енергетичних показників списів-трансформаторів їх магнитопроводы виготовляють з сплаву типу пермалой.

2. Імпульсні трансформатори

У електронних пристроях для узгодження повних опорів, зміни знака і амплітуди імпульсів, а також для розмноження імпульсів застосовують імпульсні трансформатори. Одна з основних вимог, що пред'являються до імпульсних трансформаторів, - мінімальне спотворення форми імпульсів, що трансформуються.

Для з'ясування принципової можливості перетворення короткочасних однополярных імпульсів розглянемо ідеальний трансформатор (без втрат і паразитних ємностей), працюючий без навантаження. Нехай на вхід цього трансформатора подаються однополярные імпульси прямокутної форми тривалістю tи з періодом Т. Первичний контур трансформатора з активним опором r1 володіє деякої постійної часу זּ = L1 / r1, зумовленої індуктивністю цього контура L1.

Розглянемо випадок, коли постійна часу первинного контура набагато менше тривалості імпульсу, т. е. זּ << tи. При цьому графік первинного струму i1 = ƒ(t) має вигляд кривої, відмінної від прямокутника, а крива повторного напруження u2 = ƒ(t) значно спотворена: в інтервалі часу 1-2 напруження u2 = 0, оскільки при i1=const ЭДС e2 = M (di / dt) = 0, де M - взаємна індуктивність обмоток. Отже, при זּ << tи трансформування імпульсів супроводиться їх значним спотворенням.

Розглянемо випадок, коли постійна часу набагато більше тривалості імпульсу, т. е. זּ >> tи. Цей випадок більш реальний, оскільки тривалість імпульсів звичайно не перевищує 10-4 з. Тепер, коли імпульс напруження u1 припиняється ще до закінчення перехідного процесу в первинному ланцюгу, імпульси напруження u2 на виході трансформатора не мають значних спотворень. Виникаюча негативна частина імпульсу u2 легко усувається включенням напівпровідникового діода у повторний ланцюг трансформатора.

Для зменшення паразитних ємностей і індуктивності розсіяння обмоток останні роблять з невеликим числом витків. При цьому мала тривалість імпульсів, що трансформуються дозволяє виконувати обмотки імпульсних трансформаторів проводом зменшеного поперечного перетину, не викликаючи недопустимих перегрівів. Це сприяє зменшенню габаритних розмірів і маси імпульсних трансформаторів.

3. Помножувачі частоти

Трансформаторні пристрої, що складаються з магнитопроводов і обмоток, можна використати для множення частоти змінного струму, т. е. збільшення частоти в ціле число разів.

Розглянемо принцип роботи удвоителя частоти. Два замкнених магнитопровода мають п'ять обмоток. Первинну обмотку ω1 виконують так, щоб вона охоплювала відразу два магнитопровода. При включенні обмотки в мережу змінного струму з синусоидальным напруженням і частотою f1 вона створює в кожному магнитопроводе змінну МДС F1. Дві секції повторної обмотки ω1' і ω2", кожна з яких розташована на своєму магнитопроводе, включені один з одним послідовно згідно, так що результуючий магнітний потік, зчеплений з цими обмотками, рівний сумі потоків магнитопроводов Фа + Фb. Крім того, на кожному магнитопроводе є по одній обмотке подмагничивания ω0, включених між собою послідовно. При включенні цих обмоток на постійне напруження U0 в кожному з магнитопроводов виникає подмагничивающая МДС F0 = I0 ω0.

При включенні в мережу з синусоидальным напруженням u1 і частотою f1 обмотка ω1 протягом першого полупериода напруження u1 створює МДС F1 = I1 ω1 в магнитопроводе a, направлену згідно з МДС постійного струму F0. При цьому магнітні потоки в магнитопроводе а складаються і створюють результуючий потік Фа = Ф0 + Ф1. За рахунок магнітного насичення магнитопровода а графік цього потоку Фа = ƒ(t) має уплощенный вигляд.

У магнитопроводе b в цьому ж полупериоде МДС потоки Ф0 і Ф1 діють зустрічно, створюючи результуючий потік Фb = Ф0 - Ф1, що має значний провал в середині першого полупериода. У другому полупериоде напруження u1 в магнитопроводе а створюється потік, рівний різниці Фа = Ф0 - Ф1, а в магнитопроводе b - потік, рівний сумі Фb = Ф0 + Ф1. Повторну обмотку, що складається з двох секцій (ω2 = ω2' + ω2"), охоплює сумарний магнітний потік Фа + Фb, графік якого (Фа + Фb) = ƒ(t) побудований шляхом підсумовування ординат потоків Фа і Фb. Цей потік містить постійну становлячу Фпост, що не бере участь в наведенні повторної ЭДС і явно виражену змінну що становить другої гармоніки, яка наводить в секціях повторної обмотки ЭДС E2 частотою f2 = 2 f1. Електрорухома сила первинної обмотки E1, так само як і первинне напруження U1, має частоту f1.

Для компенсації індуктивних падінь напружень у повторний ланцюг удвоителя частоти включають конденсатор ємністю З, що підвищує коефіцієнт потужності cos φ удвоителя і зменшує нахил його зовнішньої характеристики U2 = ƒ(I2).

4. Стабілізатори напруження

Стабілізатори напруження призначені для підтримки практично незмінним напруження на вході яких-небудь пристроїв автоматики, чутливих до коливань напруження мережі U1.

Основний показник роботи стабілізатора напруження - коефіцієнт стабілізації по напруженню, що показує, у скільки разів відносна зміна напруження на виході стабілізатора (Δ)(Uст / Uст) менше відносної зміни напруження на його вході (Δ)(U / U1):

kст = (Δ)(U / U1): (ΔUст / Uст), (1)

де ΔU = U1 max - U1 min; ΔUст = Uст max - Uст min.

Основні види стабілізаторів трансформаторного принципу дії: феромагнітні стабілізатори насиченого типу і феррорезонансные стабілізатори (вмісні ємність З).

Феромагнітний стабілізатор напруження являє собою трехстержневой магнитопровод, на середньому стержні якого розташована первинна обмотка ω1. На правому стержні, працюючому в умовах сильного магнітного насичення, розташована повторна обмотка ω2. На лівому ненасиченому стержні розташована компенсаційна обмотка ωдо. При коливаннях напруження U1 на вході стабілізатора змінюється магнітний потік в середньому стержні, але потік в правому стержні змінюється трохи, оскільки стержень насичений. Тому коливання напруження U2' на виході повторної обмотки стабілізатора незначні і компенсуються напруженням Uк компенсаційної обмотки, залежність якого від напруження U1 має вигляд прямої лінії, оскільки лівий стержень стабілізатора ненасыщен. При правильному підборі параметрів обмоток і магнитопровода стабілізатора напруження на виході виявляється стабілізованим:

Uст = U2' - Uк (2)

Так, при коливаннях напруження U1 в межах ±20% від номінального значення при незмінних навантаженню і частоті вихідне напруження коливається в межах ±3%, т. е. коефіцієнт стабілізації по напруженню kст ≈ 7. Звичайно для феромагнітних стабілізаторів kст не перевищує 10. Основні нестачі феромагнітних стабілізаторів: невеликий коефіцієнт стабілізації по напруженню, низький КПД (не більше за 40-60%), невеликий коефіцієнт потужності (не більше за 0,4), несинусоидальное вихідне напруження. Вказані недоліки обмежують застосування феромагнітних стабілізаторів напруження.

5. Феррорезонансный стабілізатор

Феррорезонансний стабілізатор напруження володіє кращими властивостями. Він складається з реактора, магнитопровод якого при заданому діапазоні напружень U1 насичений, конденсатора З, автотрансформатора, магнитопровод якого ненасыщен. Обмотка автотрансформатора включена так, що напруження на виході стабілізатора

Uст = U2' - U2", (3)

де U2' - напруження на виведенні; U2" - напруження на висновках автотрансформатора.

Напруження U2' завдяки резонансу струмів в контурі L1C, де L1 - індуктивність реактора, має різко нелінійну залежність від напруження U1. Напруження U2" пропорціонально напруженню U1 і компенсує зміну напруження U2' на прямолінійній дільниці кривої. При цій умові напруження на виході стабілізатора Uст змінюється трохи при заданому діапазоні коливання напруження на вході стабілізатора. Коефіцієнт корисної дії феррорезонансного стабілізатора досить високий і становить 80-85%, а коефіцієнт стабілізації по напруженню kU = 20÷40.

До нестач феррорезонансных стабілізаторів відноситься помітна залежність коефіцієнта стабілізації від частоти струму в мережі і від коефіцієнта потужності навантаження. Вказані недоліки в цьому стабілізаторі виявляються в меншій мірі, ніж в феромагнітному стабілізаторі. Для ослаблення несинусоидальности вихідного напруження феромагнітних і феррорезонансных стабілізаторів в їх схему вводять компенсуючі контури.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка