Расчет электрических цепей Теория электрических цепей Курс лекций по физике Курсовая работа по ТОЭ Задачи контрольной работы

Курсовое расчетное задание по электротехнике

Трансформатор с ферромагнитным сердечником

Опыт К.З. При замкнутой накоротко вторичной обмотке на первичную обмотку подается такое пониженное напряжение Uk, чтобы ток короткого замыкания первичной обмотки равнялся номинальному. Величина этого напряжения устанавливается при плавном увеличении напряжения с нуля.

Нелинейный конденсатор в цепи синусоидального тока Диэлектрическая проницаемость конденсатора зависит  от приложенного напряжения. Такая зависимость существует у сегнетовой соли, поэтому материалы носят название сегнетодиэлектриков. Если в качестве диэлектрика используется полупроводник, то он носит название варикап, если керамика, то вариконд

Вентиль в цепи синусоидального тока Полупроводниковые электронные приборы с практически односторонней проводимостью носят название вентилей. Они относятся к активным нелинейным сопротивлениям, которые задаются нелинейной в.а.х. . Кроме того, они относятся к классу безинерционных нелинейных элементов.

Расчет нелинейных цепей по мгновенным значениям

Правило выполнения лабораторных работ Выполнению каждой лабораторной работы предшествует самостоятельная предварительная подготовка студента путём изучения по литературе необходимых разделов курса, выполнения расчётов, изучения описания лабораторного макета, задания и порядка выполнения соответствующей лабораторной работы

Нелинейное резонансное усиление, умножение и преобразование частоты Цель работы Экспериментальное исследование физических процессов при нелинейном резонансном усилении, умножении и преобразовании частоты. Изучение выбора оптимального режима работы нелинейного элемента.

Амплитудная модуляция и детектирование ам-сигналов Экспериментальное исследование физических процессов при амплитудной модуляции и детектировании АМ – сигналов.

Частотная модуляция и детектирование ЧМ-сигналов Экспериментальное исследование физических процессов при частотной модуляции и детектировании ЧМ-сигналов.

При анализе  индуктивно связанных цепей была рассмотрена теория воздушного (линейного) трансформатора, т.е. трансформатора без ферромагнитного сердечника. Ферромагнитный сердечник позволяет резко увеличить магнитный поток, что, в свою очередь, приводит к увеличению мощности, передаваемой из одной обмотки в другую, но при этом трансформатор становится нелинейным и возникают дополнительные потери в сердечнике.. Подавляющее большинство трансформаторов конструируется с максимальной близостью к линейным. Диапазон применения современных трансформаторов весьма широк: силовые, измерительные, согласующие, сварочные и т.д. Однако, несмотря на все это многообразие, физические процессы, происходящие в них, одинаковы. Составим уравнения электрического равновесия трансформатора для мгновенных значений токов и напряжений:

u1= - e1 - e1s + i1R1;

  0 = -e2 - e2s + i2R2 + uн;  (4.17.1)

ioW1 = i1W1 + i2W2.

Третье уравнение в этой системе – это уравнение намагничивающих сил, свидетельствующее о неизменности магнитного потока в режиме холостого хода и в нагрузочном режиме при неизменности входного напряжения .

Эта же система уравнений в комплексной форме имеет вид:

;

 ; (4.17.2)

.

Так как принцип работы воздушного трансформатора был подробно рассмотрен ранее, то мы ограничимся составлением схемы замещения для трансформатора с ферромагнитным сердечником (рис.4.17.1):

Рис.4.17.1. Схема замещения трансформатора

с ферромагнитным сердечником

Проведем анализ схемы замещения.

Пусть трансформатор работает в режиме холостого хода, и ток первичной обмотки I1 равен току холостого хода I0:

При этом МДС равна İ0W1, где W1 – число витков первой катушки. При подключении нагрузки к трансформатору суммарная МДС изменится и станет равной .

Поскольку подводимое к первичной обмотке напряжение не изменилось, то не изменился и магнитный поток трансформатора, т.к. Фm ~U1. Так как магнитный поток не изменился, то не изменилась и магнитодвижущая сила:

, (4.17.3)

откуда

,

где İ2 – ток вторичной обмотки, приведенный к первичной через коэффициент трансформации n = W1/W2.

Для определения параметров схемы замещения трансформатора проведем опыты Х.Х. и К.З.

1.Опыт Х.Х.

На первичную обмотку подается номинальное напряжение при разомкнутой вторичной обмотке. Пренебрегая активным и индуктивным сопротивлениями обмотки, получим уравнение электрического равновесия для режима холостого хода:

U1н = -Eo,

следовательно, можно определить сопротивление, замещающее сердечник:

Zo=U1н/Io.

При этом потери трансформатора можно считать потерями на нагрев сердечника: Po=Pст,, тогда R0=P0/I02 и индуктивное сопротивление

X0 = .

Определим коэффициент трансформации. Действующие значения ЭДС первичной и вторичной обмоток:

E1=4.44fW1Фm ;

E2=4.44fW2Фm .

Пренебрегая активными сопротивлениями обмоток и потоками рассеяния, можно считать U1≈E1, U2≈E2, поэтому на практике коэффициент трансформации определяют как

.

Коэффициент трансформации можно определить и через отношение токов. Учитывая, что ток холостого хода Io составляет несколько процентов от номинального, тогда

I1 W1 ≈I2 W2;

.

Постоянный магнит нашел широкое практическое применение (генераторы тока, магнето, преобразующие элементы приборов магнитоэлектрической системы, динамики, громкоговорители и т.д.). Рассмотрим принцип расчета постоянного магнита. Если на замкнутый магнитопровод, выполненный из магнитотвердого материала (широкая петля гистерезиса) намотать обмотку и пропустить через нее ток такой величины, чтобы рабочая точка оказалась в зоне насыщения, а затем ток уменьшить до нуля, то напряженность поля также снижается до нуля, а индукция при этом равна остаточной магнитной индукции BR.

Потери в стали Любые изменения магнитного потока в стальном сердечнике неизменно сопровождаются выделением тепла, причем часть тепла затрачивается на преодоление потерь на гистерезис или перемагничивание и потерь, вызванных вихревыми токами (токи Фуко). Эту мощность называют потерями в стали. Учет этой мощности является неизменным условием расчета любого электротехнического устройства, поскольку он задает тепловой режим и эффективность его работы. 

Векторная диаграмма и схема замещения реальной катушки Проведем анализ реальной катушки, т.е. учтем ее активное сопротивление Rк и поток рассеяния Фs.


На главную