Определите напряжение в сети в которую можно включить однофазный трансформатор

Обновлено: 01.05.2024

Методички / Transformatory_P2

тельных токов в цепи обмоток параллельно включенных трансформаторов. Это влияет на распределение нагрузки между трансформаторами. В итоге одни трансформаторы оказываются недогруженными (их нагрузка становится намного меньше номинальной), а другие – перегруженными. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, приходится уменьшать общую нагрузку трансформаторов, что ведет к недоиспользованию трансформаторов и снижает их экономические показатели. Но при значительных отклонениях от указанных условий включение на параллельную работу оказывается недопустимым, так как ведет к возникновению аварийной ситуации. Общая нагрузка параллельно работающих трансформаторов при точном соблюдении всех условий параллельной работы распределяется между ними пропорционально номинальным мощностям этих трансформаторов.

Помимо соблюдения указанных условий необходимо перед включением трансформаторов на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов.

Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару противоположно расположенных зажимов на рубильнике, например среднюю (рисунок 44, б), соединяют проводом и с помощью вольтметра V 0 (нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединенными парами зажимов рубильника. Если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V 0 равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. Если вольтметр V 0 покажет некоторое напряжение, то необходимо выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено. Необходимо устранить это нарушение и вновь провести фазировку трансформаторов. Следует отметить, что при нарушении порядка следования фаз вольтметр V 0 покажет двойное линейное напряжение. Это необходимо учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.

Общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов.

7 Регулирование напряжения трансформаторов

Обмотки ВН понижающих трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, с помощью которых можно получить коэффициент трансформации, несколько отличающийся от номинального, соответствующего номинальному вторичному напряжению при номинальном первичном. Необходимость в этом объясняется тем, что напряжения в разных точках линии электропередачи, куда могут быть включены понижающие трансформаторы, отличаются друг от друга и, как правило, от номинально-

го первичного напряжения. Кроме того, напряжение в любом месте линии может изменяться из-за колебаний нагрузки. Но так как напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора во всех случаях должно быть равно номинальному или незначительно (в пределах допустимого) отличаться от него, то потребность изменения коэффициента трансформации в процессе эксплуатации трансформатора становится необходимой. Регулировочные ответвления делают в каждой фазе либо вблизи нулевой точки, либо посередине обмотки. В первом случае на каждой фазе делают по три ответвления (рисунок 45, а), при этом среднее ответвление соответствует номинальному коэффициенту трансформации, а два других – коэффициен-

там трансформации, отличающимся от номинального на ±5 % . Во втором случае обмотку разделяют на две части и делают шесть ответвлений (рисунок 45, б). Это дает возможность кроме номинального коэффициента трансформации получить еще четыре дополнительных значения, отли-

чающихся от номинального на ±2,5 и ±5 % .

Рисунок 45 – Схемы обмоток трехфазных трансформаторов с регулировочными ответвлениями

Переключать ответвления обмоток можно при отключенном от сети

трансформаторе ( переключение без возбуждения (ПБВ)) . Для ПБВ

применяют переключатели ответвлений (рисунок 46). На каждую фазу устанавливают по одному переключателю, при этом вал, вращающий контактные кольца переключателей по всем фазам одновременно, связан посредством штанги с рукояткой 6 на крышке бака трансформатора (см. рисунок 9).

Рисунок 46 – Переключатель ответвлений ПБВ

Регулирование под нагрузкой (РПН) производится без отключе-

ния трансформатора. Принцип РПН основан на изменении коэффициента трансформации посредством регулировочных ответвлений. Однако переключение с одного ответвления на другое осуществляют без разрыва цепи рабочего тока. С этой целью обмотку каждой фазы снабжают специальным

переключающим устройством, состоящим из реактора Р , двух контакторов с контактами К1 и К2 и переключателя с двумя подвижными контактами П1 и П2 (рисунок 47, а).

Рисунок 47 – Последовательность переключения контактов под нагрузкой

В рабочем положении два подвижных контактора переключателя находятся на одном ответвлении, контакты К1 и К2 замкнуты и рабочий ток направлен параллельно по двум половинам обмотки реактора. Если возникла необходимость переключения с одного ответвления на другое, на-

пример с Х 1 на Х 3 , то разомкнутся контакты контактора К1 (положение 1 на рисунке 47, б), подвижный контакт П1 переключателя обесточенной ветви переводится на другое ответвление и контакты контактора К1 вновь замыкаются (положение 2 на рисунке 47, б). В этом положении часть об-

мотки между ответвлениями Х 1 и Х 3 оказывается замкнутой. Однако ток в цепи переключающего устройства не достигает большого значения, так как он ограничивается сопротивлением реактора Р . В таком же порядке осуществляется перевод подвижного контакта К2 с ответвления Х 1 на от-

ветвление Х 3 (положения 3 и 4 на рисунке 47, б), после чего процесс переключения заканчивается. Аппаратура РПН располагается в общем баке с трансформатором, а ее переключение автоматизируется или осуществляется дистанционно (со щита управления). Трансформаторы с РПН обычно рассчитаны для регулирования напряжения в пределах 6–10 % .

8 Автотрансформаторы

Рисунок 48 – Однофазный (а) и трехфазный (б) автотрансформаторы

В автотрансформаторе (рисунок 48) между первичной и вторичной цепями помимо магнитной связи существует еще и электрическая связь. Объясняется это тем, что в автотрансформаторе имеется всего лишь одна обмотка (на каждую фазу), часть витков которой принадлежит как первичной, так и вторичной цепям. Расчетная мощность автотрансформатора составляет лишь часть проходной мощности, передаваемой из первичной цепи во вторичную. Другая часть этой мощности передается из первичной во вторичную цепь без участия магнитного поля за счет электрической связи между цепями автотрансформатора:

S пр = U 2 I 2 = U 2 ( I 1 + I 12 ) = U 2 I 1 + U 2 I 12 = S э = S расч ,

где S Э – мощность, передаваемая из первичной цепи автотрансформатора во вторичную за счет электрической связи между этими цепями,

S РАСЧ – расчетная мощность в автотрансформаторе, S РАСЧ =

Таким образом, расчетная мощность составляет лишь часть всей мощности, передаваемой из первичной цепи автотрансформатора во вторичную. Это дает возможность для изготовления автотрансформатора использовать магнитопровод меньшего сечения, чем в трансформаторе равной мощности. При этом за счет уменьшенного сечения сердечника средняя длина витка обмотки также становится меньше, а следовательно, сокращается расход меди на выполнение обмотки автотрансформатора. Одновременно уменьшаются магнитные и электрические потери, а КПД автотрансформатора по сравнению с двухобмоточным трансформатором равной мощности повышается.

Автотрансформаторы по сравнению с трансформаторами обладают следующими преимуществами:

− меньше расход активных материалов (медь и электротехническая сталь);

− более высокий КПД;

Указанные преимущества автотрансформаторов тем значительнее, чем больше мощность S Э , передаваемая за счет электрической связи между обмотками, а следовательно, чем меньше расчетная часть S РАСЧ проходной мощности автотрансформатора.

Мощность S Э , передаваемая из первичной цепи автотрансформатора во вторичную за счет электрической связи между этими цепями, определяется выражением

S э = U 2 I 1 = U 2 I 2 k A = S пр / k A ,

т. е. значение этой мощности обратно пропорционально коэффициенту трансформации автотрансформатора К А .

Применение автотрансформатора дает заметные преимущества по сравнению с двухобмоточным трансформатором лишь при небольших зна-

чениях коэффициента трансформации К А ≤ 2 . Например, при К А = 1 вся мощность автотрансформатора передается во вторичную цепь за счет электрической связи между цепями (S Э /S ПР = 1) .

При больших значениях коэффициента трансформации перечисленные достоинства автотрансформаторов уступают его недостаткам. Из них наиболее существенными являются:

− малая величина сопротивления короткого замыкания, что является причиной значительных токов короткого замыкания в случае понижающего автотрансформатора;

− наличие электрической связи между первичной и вторичной цепями, что ведет к необходимости применения дополнительных защитных мер для обслуживающего персонала и приборов на стороне низкого напряжения от действия высокого напряжения.

9 Примеры решения задач

Задача 1. Однофазный двухобмоточный трансформатор имеет но-

минальные напряжения: первичное

U 1 НОМ = 6,3 кВ , вторичное

U 2 НОМ = 0,4 кВ ; максимальное значение магнитной индукции в стержне

магнитопровода В max = 1,5 Тл ; площадь

поперечного сечения стержня

Q СТ = 200 см 2 ; коэффициент заполнения стержня сталью Кс = 0,95 . Определить числа витков в обмотках трансформатора w 1 и w 2 , ЭДС

одного витка U ВИТ и коэффициент трансформации k , если частота переменного тока в сети f = 50 Гц .

Максимальное значение основного магнитного потока

Φ max = В max ·Q СТ ·Кс = 1,5·0,02·0,95 = 0,0285 Вб.

Число витков во вторичной обмотке найдем учитывая, что номинальные напряжения U 1 НОМ ≈ Е 1 и U 2 НОМ ≈ Е 2 :

w 2 = Е 2 /( 4,44· f· Φ max ) = U 2 НОМ /( 4,44· f· Φ max ) = 400 /( 4,44·50·0,0285) = 63 .

k = w 1 / w 2 = U 1 НОМ /U 2 НОМ = 6 300/400 = 15,75.

Число витков в первичной обмотке

w 1 = w 2 ·k = 63·15,75 = 992 витка.

ЭДС одного витка

E ВИТ = U 1 НОМ / w 1 = 6 300/992 =6,35.

Задача 2. Используя приведенные в таблице 4 значения параметров трехфазных масляных трансформаторов серии ТМ (в обозначении марки в

числителе указана номинальная мощность трансформатора S НОМ , в знаменателе – высшее напряжение), определить для каждого варианта значения параметров, величины которых не указаны в этой таблице. Обмотки соединены по схемам Y/Y . Частота тока в сети f = 50 Гц .

Задачи на тему «Трансформатор» с решением


Трансформатор – устройство для изменения напряжения или тока. В сегодняшней статье рассмотрим несколько простых задач на расчет трансформаторов.

Подписывайтесь на нас в телеграме, чтобы не пропустить ничего важного. А если хотите получить скидку – загляните на наш второй канал с акциями и бонусами для клиентов.

Задачи на расчет трансформаторов

Специально для тех, кто не знает, как подступиться к задачам по физике, мы подготовили памятку и собрали вместе более 40 формул по разным темам.

Задача на трансформатор №1

Условие

Определите напряжение на концах первичной обмотки трансформатора,имеющей N1=2000 витков, если напряжение на концах вторичной обмотки, содержащей N2=5000 витков, равно 50 В. Активными сопротивлениями обмоток трансформатора можно пренебречь.

Решение

Применим форулу для коэффициента трансформации:

k = N 1 N 2 = U 1 U 2

Из данной формулы следует, что:

U 1 = U 2 · N 1 N 2

Подставим значения и вычислим:

U 1 = 50 · 2000 5000 = 20 В

Ответ: 20 В.

Задача на трансформатор №2

Условие

Первичная обмотка трансформатора находится под напряжением 220 В, по ней проходит ток 0,5 А. На вторичной обмотке напряжение составляет 9,5 В, а сила тока равна 11 А. Определите коэффициент полезного действия трансформатора.

Решение

Формула для коэффициента полезного действия трансформатора:

η = P 2 P 1 · 100 %

Здесь P=UI – мощность тока в обмотке.

Возьмем данные из условия и применим указанную формулу:

η = U 2 I 2 U 1 I 1 · 100 % η = 9 , 5 · 11 220 · 0 , 5 · 100 % = 95 %

Ответ: 95%

Задача на трансформатор №3

Условие

Напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора 220 В, мощность 44 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если отношения числа витков обмоток равно 5. Потерями энергии можно пренебречь

Решение

Напряжение на вторичной обмотке будет равно:

U 2 = U 1 k U 2 = 220 5 = 44 В

Если считать, что потерь энергии нет, то мощность во вторичной обмотке будет такая же, как и в первичной:

I 2 = P 2 U 2 = 44 В т 44 В = 1 А

Ответ: 1А

При решении задач не забывайте проверять размерности величин!

Задача на трансформатор №4

Условие

Понижающий трансформатор включен в сеть с напряжением 1000 В и потребляет от сети мощность, равную 400 Вт. Каков КПД трансформатора, если во вторичной обмотке течет ток 3,8 А, а коэффициент трансформации равен 10?

Решение

Сначала определим напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

U 2 = U 1 k = 1000 10 = 100 В

Запишем формулу для КПД трансформатора и рассчитаем:

η = P 2 P 1 · 100 % = U 2 I 2 P 1 · 100 % η = 100 · 3 , 8 400 · 100 % = 95 %

Ответ: 95%

Задача на трансформатор №5

Условие

Вторичная обмотка трансформатора, имеющая 95 витков, пронизывается магнитным потоком, изменяющимся со временем через один виток по закону Ф = 0 , 01 sin 100 π t . Напишите формулу, выражающую зависимость ЭДС во вторичной обмотке от времени.

Решение

По закону электромагнитной индукции:

Продифференцируем магнитный поток по времени:

d Ф d t = d ( 0 , 01 sin 100 π t ) d t = 0 , 01 · 100 π · cos 100 π t = πcos 100 πt

Подставим результат в формулу для ЭДС:

ε = - N π cos ( 100 π t )

От минуса в данном выражении можно избавиться с помощью формул тригонометрии. Сделаем это и запишем окончательный результат:

ε = N π sin ( 100 π t - π 2 ) = 95 π sin ( 100 π t - π 2 )

Ответ: 95 π sin ( 100 π t - π 2 )

Вопросы на тему «Трансформаторы»

Вопрос 1. Что такое трансформатор?

Ответ. Трансформатор – статическое устройство, имеющее две или более связанные обмотки на магнитопроводе. Трансформатор предназначен для преобразования одной величины напряжения и тока в другое без изменения частоты посредством электромагнитной индукции.

Основное назначение трансформаторов: изменять напряжение переменного тока.

Вопрос 2. Где используются трансформаторы?

Ответ. Трансформатор – очень распространенное устройство в электронике и электротехнике. Трансформаторы используются:

  1. В сетях передачи электроэнергии.
  2. В радиоэлектронных приборах (услилители низкой частоты и т.д.)
  3. В источниках электропитания практически всех бытовых приборов.

Вопрос 3. Какие бывают трансформаторы?

Ответ. Трансформаторы делятся на:

  • силовые;
  • сварочные;
  • измерительные;
  • импульсные;
  • разделительные;
  • согласующие и т.д.

Помимо этого трансформаторы разделяют по числу фаз: однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные.

Вопрос 4. Из чего состоит простейший трансформатор?

Ответ. Основными элементами любого трансформатора являются изолированные обмотки, намотанные на сердечник.


Вопрос 5. Когда изобрели трансформатор?

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем.

Проблемы с учебой? Обращайтесь в сервис помощи студентам в любое время!

Мы поможем сдать на отлично и без пересдач
  • Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
  • Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
  • Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
  • Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Простейший расчет силового трансформатора

Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 - 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ - 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 - 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.

Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ.

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

S сеч = a * б (см2)

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Р (Вм) = S сеч2

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и "перерабатывать" мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется "число витков на вольт", и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти "число витков на вольт", разделив 50—70 на сечение сердечника в см:

W/B = 50 / 70/Sсеч

Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится "число витков на вольт" примерно 10.

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

W1 = W/B * U1

Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

W2 = 1,2 * W/B * U2

Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.

Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:

d (мм) = 07 * корень из I (A)

Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.

Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.

Как определить характеристики трансформатора без маркировки.

Чтобы использовать имеющийся в запасах силовой трансформатор, необходимо как можно точнее узнать его ключевые характеристики. С решением этой задачи практически никогда не возникает затруднений, если на изделии сохранилась маркировка. Требуемые параметры легко можно найти в интернете, просто введя в строку поиска выбитые на трансформаторе буквы и цифры.
Однако довольно часто маркировки нет – надписи затираются, уничтожаются коррозией и так далее. На многих современных изделиях (особенно на дешевых) маркировка не предусмотрена вообще. Выбрасывать в таких случаях трансформатор, конечно же, не стоит. Ведь его цена на рынке может быть вполне приличной.

Наиболее важные параметры силовых трансформаторов.

Что же нужно знать о трансформаторе, чтобы корректно и, самое главное, безопасно использовать его в своих целях? Чаще всего это ремонт какой-либо бытовой техники или изготовление собственных поделок, питающихся невысоким напряжением. А знать о лежащем перед нами трансформаторе нужно следующее:

  1. На какие выводы подавать сетевое питание (230 вольт)?
  2. С каких выводов снимать пониженное напряжение?
  3. Каким оно будет (12 вольт, 24 или другим)?
  4. Какую мощность сможет выдать трансформатор?
  5. Как не запутаться, если обмоток, а соответственно, и попарных выводов – несколько?

Все эти характеристики вполне реально вычислить даже тогда, когда нет абсолютно никакой информации о марке и модели силового трансформатора. Для выполнения работы понадобятся простейшие инструменты и расходные материалы:

  • мультиметр с функциями омметра и вольтметра;
  • паяльник;
  • изолента или термоусадочная трубка;
  • сетевая вилка с проводом;
  • пара обычных проводов;
  • лампа накаливания;
  • штангенциркуль;
  • калькулятор.

Еще понадобится какой-либо инструмент для зачистки проводов и минимальный набор для пайки – припой и канифоль.

Определение первичной и вторичной обмоток.

Первичная обмотка понижающего трансформатора предназначена для подачи сетевого питания. То есть именно к ней необходимо подключать 230 вольт, которые есть в обычной бытовой розетке. В самых простых вариантах первичная обмотка может иметь всего два вывода. Однако бывают и такие, в которых выводов, например, четыре. Это значит, что изделие рассчитано на работу и от 230 В, и от 110 В. Рассматривать будем вариант попроще.

Итак, как определить выводы первичной обмотки трансформатора? Для решения этой задачи понадобится мультиметр с функцией омметра. С его помощью нужно измерить сопротивление между всеми имеющимися выводами. Где оно будет больше всего, там и есть первичная обмотка. Найденные выводы желательно сразу же пометить, например, маркером.

Определить первичную обмотку можно и другим способом. Для этого намотанную проволоку внутри трансформатора должно быть хорошо видно. В современных вариантах чаще всего так и бывает. В старых изделиях внутренности могут оказаться залитыми краской, что исключает применение описываемого метода. Визуально выделяется та обмотка, диаметр проволоки которой меньше. Она является первичной. На нее и нужно подавать сетевое питание.

Осталось вычислить вторичную обмотку, с которой снимается пониженное напряжение. Многие уже догадались, как это сделать. Во-первых, сопротивление у вторичной обмотки будет намного меньше, чем у первичной. Во-вторых, диаметр проволоки, которой она намотана – будет больше.

Задача немного усложняется, если обмоток у трансформатора несколько. Особенно такой вариант пугает новичков. Однако методика их идентификации тоже очень проста, и аналогична вышеописанному. В первую очередь, нужно найти первичную обмотку. Ее сопротивление будет в разы больше, чем у оставшихся.

В завершение темы по обмоткам трансформатора стоит сказать несколько слов о том, почему сопротивление первичной обмотки больше, чем у вторичной, а с диаметром проволоки все с точностью до наоборот. Это поможет начинающим детальнее разобраться в вопросе, что очень важно при работе с высоким напряжением.

На первичную обмотку трансформатора подается сетевое напряжение 220 В. Это значит, что при мощности, например, 50 Вт через нее потечет ток силой около 0,2 А (мощность делим на напряжение). Соответственно, большое сечение проволоки здесь не нужно. Это, конечно же, очень упрощенное объяснение, но для начинающих (и решения поставленной выше задачи) этого будет достаточно.

Во вторичной обмотке токи протекают более значительные. Возьмем самый распространенный трансформатор, который выдает 12 В. При той же мощности в 50 Вт ток, протекающий через вторичную обмотку, составит порядка 4 А. Это уже довольно большое значение, потому проводник, через который будет проходить такой ток, должен быть потолще. Соответственно, чем больше сечение проволоки, тем сопротивление ее будет меньше.

Пользуясь этой теорией и простейшим омметром можно легко вычислять, где какая обмотка у понижающего трансформатора без маркировки.

Определение напряжения вторичной обмотки.

Следующим этапом идентификации «безымянного» трансформатора будет определение напряжения на его вторичной обмотке. Это позволит установить, подходит ли изделие для наших целей. Например, вы собираете блок питания на 24 В, а трансформатор выдает только 12 В. Соответственно, придется искать другой вариант.

Для определения напряжения, которое возможно снять со вторичной обмотки, на трансформатор придется подавать сетевое питание. Это уже довольно опасная операция. По неосторожности или незнанию можно получить сильный удар током, обжечься, повредить проводку в доме или сжечь сам трансформатор. Потому не лишним будет запастись несколькими рекомендациями относительно техники безопасности.

Во-первых, при тестировании подсоединять трансформатор к сети следует через лампу накаливания. Она подключается последовательно, в разрыв одного из проводов, идущих к вилке. Лампочка будет служить в роли предохранителя на случай, если вы что-то сделаете неправильно, или же исследуемый трансформатор неисправен (закорочен, сгоревший, намокший и так далее). Если она светится, значит что-то пошло не так. На лицо короткое замыкание в трансформаторе, потому вилку из розетки лучше сразу же вытянуть. Если лампа не светится, ничего не воняет и не дымит – работу можно продолжать.

Во-вторых, все соединения между выходами и вилкой должны быть тщательно заизолированы. Не стоит пренебрегать этой рекомендацией. Вы даже не заметите, как рассматривая показания мультиметра, например, возьметесь поправлять скручивающиеся провода, получите хорошенький удар током. Это опасно не только для здоровья, но и для жизни. Для изолирования используйте изоленту или термоусадочную трубку соответствующего диаметра.

Теперь сам процесс. К выводам первичной обмотки припаивается обычная вилка с проводами. Как указано выше, в цепь добавляется лампа накаливания. Все соединения изолируются. К выводам вторичной обмотки подсоединяется мультиметр в режиме вольтметра. Обратите внимание на то, чтобы он был включен на измерение переменного напряжения. Начинающие часто допускают тут ошибку. Установив ручку мультиметра на измерение постоянного напряжения, вы ничего не сожжете, однако, на дисплее не получите никаких вменяемых и полезных показаний.

Теперь можно вставлять вилку в розетку. Если все в рабочем состоянии, то прибор покажет вам выдаваемое трансформатором пониженное напряжение. Аналогично можно измерить напряжение на других обмотках, если их несколько.

Закон Ома мало знать, его нужно и понимать

Некоторые из моих читателей закон Ома знают, но не умеют применять его на практике.

Возьмём для примера вот эту формулу:

P =I *U (электрическая мощность электроприбора равна произведению тока, который протекает через этот электроприбор, на напряжение, которое к этому электроприбору приложено).

Для того, что бы узнать, какой ток будет протекать в нагрузке (в цепи), нужно мощность разделить на напряжение, I =P /U . Сопротивлением проводов, которыми электрический прибор подключается к сети, при расчёте тока в нагрузке можно пренебречь.

Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт.

Номинальное напряжение сети

Номинальное напряжение — это базисное напряжение из стандартизированного ряда напряжений, определяющих уровень изоляции сети и электрооборудования. Действительные напряжения в различных точках системы могут несколько отличаться от номинального.
Для электрических сетей трехфазного переменного тока напряжением до 1 кВ и присоединенным к ним источников и приемников электроэнергии установлены следующие значения номинальных напряжений:
  • Сети и приемники - 380/220 В; 660/380 В
  • Источники - 400/230 В; 690/400 В.
Значение 230/400 В является результатом эволюции систем 220/380 В и 240/415 В, которые завершили использовать в Европе и во многих других странах. Однако системы 220/380 В и 240/415 В до сих пор продолжают применять.

Номинал напряжения в 220 В будет допускать отклонение напряжения в пределах от 198 В до 242 В (в розетке). В то же время, новый номинал в 230 В будет иметь разброс от 207 В до 253 В (в розетке).

181. Определите напряжение сети, в которую можно вклю­чить однофазный трансформатор с вторичным напряжением 400 в и коэффициентом трансформации 20,5.


182. Максимальный магнитный поток в сердечнике одно­фазного трансформатора равен 0,001 Вб. При холостом ходе замерено напряжение на вторичной обмотке, равное 220 В. Число витков первичной обмотки Wl = 495. Частота сети 50 Гц. Определите коэффициент трансформации и напряжение пита­ющей сети.


183. Определите амплитуду магнитной индукции в магнито-проводе трансформатора, если число витков в первичной обмотке составляет 800, напряжение U1 = 440 В; сечение магнитопровода S = 18 см, частота переменного тока 50 Гц.

184. В схему, рис. 36, подключите вольтметр, амперметр и ваттметр для проведения опыта холостого хода.


185. Перечислите, что можно определить по данным опыта холостого хода:



186. В схему, рис. 37, включите амперметр, вольтметр и ватметр для проведения опыта короткого замыкания однофазного трансформатора.


187. Перечислите параметры трансформатора, которые мож­но определить по опыту короткого замыкания:



апишите формулу коэффициента полезного действия трансформатора:

188. Трансформатор мощностью Р2 = 50 кВА имеет потери в стали Рст = 350 Вт и потери в обмотках при полной нагрузке (100 %) Робм = 1325 Вт. Определите коэффициент полезного действия при нагрузках 100 %, 75 % и 50 %.


189. Мощность, потребляемая трансформатором из сети при активной нагрузке, Рl = 500 Вт. Напряжение сети Ul = 100 В. Коэффициент трансформации трансформатора равен 10. Опреде­лите ток нагрузки.

Ответьте па вопросы:

170. В каких сопротивлениях амперметр покажет ток (рис. 33 и рис. 34)?


R3


Rl

Выполните задания:

171. Нарисуйте схему включения ваттметра в электрическую цепь в указанном прямоугольнике.



172. Нарисуйте схему включения измерительного трансфор­матора тока в указанном прямоугольнике.

173. Дорисуйте схему измерения мощности в трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой (рис. 35).


Глава 8. Трансформаторы Напишите формулы:

ействующего значения эдс первичной обмотки трансформатора:

Выберите правильный ответ:

174. Для чего предназначены трансформаторы?

а) Для преобразования энергии переменного тока из одного напряже­ния в другое.

б) Для преобразования частоты переменного тока.

в) для повышения коэффициента мощности.

175. Для чего сердечник трансформатора собирают из тонких листов трансформаторной стали, изолированной друг от друга?

а) Для уменьшения нагревания магнитопровода.

б) Для увеличения коэффициента трансформации.

в) Для уменьшения коэффициента трансформации.

176. Как изменится магнитный поток в сердечнике трансформатора при увеличении тока нагрузки в три раза?

б) Увеличится в три раза. в) Уменьшится в три раза.

г) Увеличится незначительно.

177. Где широко применяются трансформаторы?

а) В линиях электропередачи.

б) В технике связи.

в) В автоматике и измерительной технике.

г) Во всех перечисленных областях техники.

178. Можно ли использовать повышающий трансформатор для понижения напряжения сети?

179. Закончите предложения:

• Действие трансформатора основано на явлении


• Обмотка трансформатора, включенная в сеть источника электрической энергии, называется .

• Обмотка трансформатора, от которой энергия подается к приемнику, называется

• Трансформаторы большой мощности в настоящее время изготавливают исключительно .

180. Однофазный трансформатор подключен к сети 220 В. Потребляемая мощность 2,2 кВт. Ток вторичной обмотки 1 А.

В четырехпроводной трехфазной цепи произошел обрыв нулевого провода. Изменятся или нет фазные и линейные напряжения.

а) не изменятся, не изменятся;

б) изменятся, не изменятся;

в) изменятся, изменятся;

г) не изменятся, изменятся.


7. В симметричной трехфазной цепи, соединенной в треугольник ток в фазе СА А. Определите ток в линейном проводе А.


а) А;


б) А;


в) А;

г) необходимо больше информации для ответа на этот вопрос.

8. Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена в треугольник. Активная мощность, потребляемая одной фазой, равна 1000 Вт. Полная мощность трехфазной цепи составляет 3000 В А. Реактивная мощность, потребляемая трехфазной нагрузкой и угол нагрузки:

а) Вар, ; б) , ; в) Вар, ;

г) , .

9. Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена звездой. Ток в фазе равен 1 А. Токи в линейном и нулевом проводах:

а) А, А; б) А, ; в) А, ;

г) , .

10. В фазах трехфазной нагрузки, соединенной в треугольник установлены следующие сопротивления: , , . Является ли эта нагрузка: 1) симметричной; 2) равномерной.

а) 1. да, 2 нет; б) 1. нет, 2. да; в) 1. нет, 2. нет; г) 1. да, 2. да

Трансформаторы

Для чего предназначены трансформаторы?

а) для преобразования переменного напряжения одной величины в пере­менное напряжение другой величины без изменения частоты тока;

б) для преобразования частоты переменного тока;

в) для повышения коэффициента мощности;

г) все перечисленные выше ответы верны.

Для чего сердечник трансформатора собирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга?

а) для уменьшения нагревания магнитопровода;

б) для увеличения коэффициента трансформации;

в) для уменьшения коэффициента трансформации.

Где широко применяются трансформаторы?

а) в линиях электропередачи;

б) в технике связи;

в) в автоматике и измерительной технике;

г) во всех перечисленных выше областях.

4. Можно ли использовать повышающий трансформатор для понижения
напряжения сети?

а) можно; б) нельзя; в) затрудняюсь ответить.

5. Определите напряжение сети, в которую можно включить однофазный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 400 В и коэффициентом трансформации 20,5.

а) 8200 В; б) 195 В; в) 4100 В.

6. Чем принципиально отличается автотрансформатор от трансформатора?а) малым коэффициентом трансформации; б) возможностью изменения коэффициента трансформации;

в) электрическим соединением первичной и вторичной цепей;

г) меньшими размерами сердечника.

7. Что показывает ваттметр, включенный в первичную цепь трансформа­тора, если вторичная цепь разомкнута?

а) потери энергии в сердечнике трансформатора;

б) потери энергии в первичной обмотке трансформатора;

в) потери энергии в обмотках трансформатора;

г) ничего не показывает (нуль).

8. Как изменятся потери в обмотках трансформатора при уменьшении
тока нагрузки в два раза?

а) уменьшатся в два раза;

б) уменьшатся в четыре раза; в) увеличатся в два раза;

В каком режиме нормально работает измерительный трансформатор тока?

а) в режиме холостого хода;

б) в режиме короткого замыкания;

в) в режиме, при котором КПД максимален; г) в режиме оптимальной нагрузки.

10. Сколько стержней должен иметь сердечник трехфазного трансфор­матора?

а) один; б) два; в) три; г) четыре.

Электрические машины

Машины постоянного тока

Каково основное назначение коллектора в машине постоянного тока?

а) крепление обмотки якоря;

б) электрическое соединение вращающейся обмотки якоря с неподвиж­ными зажимами машины;

в) выпрямление переменного тока, индуцируемого в секциях обмотки якоря;

г) все перечисленные выше ответы.

2. Почему сердечник якоря машины постоянного тока набирают из тон­ких листов электротехнической стали, электрически изолированных друг от друга?

а) для уменьшения магнитных потерь в машине;

б) для уменьшения электрических потерь в машине;

в) для уменьшения тепловых потерь;

г) из конструктивных соображений.

3. Почему в момент пуска двигателя через обмотку якоря протекает боль­шой ток?

Читайте также: