Файл: Кирпатовский, С. И. Периодические процессы в нелинейных цепях учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 133

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

-

83 -

 

Для втого

ток

I ,

должен приводиться,

как

Тогда

 

 

т'=

Кт •jІг ■

 

£ г

 

±г

 

І г - KT Èi С

fa i â )

èz'iz

Но чтобы сохранил свою силу вакон Оиа, необходимо ввести в рассмотре­

ние приведенные сопротивления~Кт, определяемыеEz _ fjz =

как

 

 

 

 

 

^ z~

J£г_ _

~

 

 

 

 

 

 

 

f-z

 

 

 

 

 

 

и , следовательно, / J;=

/б/

- т Л

Ар ‘«йТг

 

 

 

 

 

Г2, х'г - ^ Л> .

 

(по р и с.

4

9 ,6 ) ,

кото­

Итак, мы получили схему замещения трансформатора

рая верно

описывает энергетический

процесс

т о л ь к о

п р и

у с ­

л о в и и

пользования

п р и в е д е н н ы м и

значениями

всех

ве­

личин, относящихся к вторичной стороне трансформатора. Отмеченное обя­ зательное условие на влечет существенных затруднений. Действительно, выполнив расчет и вычислив значения приведенных величин, нетрудно най­ ти значения реальных величин,

На рис.

50 построена векторная диаграмма

с х е м ы

з а м е щ е н и я трансформатора в

рабочем

режиме, она несколько отличается от диа­

граммы

т р а н с ф о р м а т о р а тем, что

компактней и удобней при расчетах сложных цепей. Покажем вдесь получение схемы замещения бо­

лее формальным, но строгим путем нг. основе тож­ дественных преобразований уравнений, описываю­ щих трансформатор иначе, чем использованные на­ ми ранее и принятые в теории трансформатора

уравнения. Иной.вид исходных уравнений:*^

Ut= rfi f +ju L , І, -jcJMiz і

ггІг yu L izJco МІ, Ц І, ~bfziz= ъУіІю,

ж>

В И н а

стр .

114

члены

двваимоиндукции.

ваписаны оо знаком

ми­

н ус, что

означает принятие

при описании закона влѳктромагннтной

индук­

ции правила

л е в о г о

винта

что находится

В

противоречии

о

при­

нятой на ст р .

20

формулой е = -

» соответствующей правилу п

р

а ­

в о г о

винта.

Наша запись уравнений трансформатора.сделана в

п р а -

в о в и н т о в о й

системе.

 

 

 

 

 


в которых Lj и L2 ото но индуктивности р а с с е я н и я ,

а п о л ­

н ы е индуктивности, связанные с индуктивностями рассеяния

следующими

полученными далее соотношениями:

 

Lfp—L j - КтMi

 

Lzp~ Lz~KTM.

Выполним следующие очевидные тождественные преобразования двух основных уравнений

Ü, = \j}+ju){Lr KTM)\-il+jaKTM il+jcOKTM ~ ;

" «ТUz = < f c + / w (£г- % )]т 7 ^ K TMI^JU)KTM

и о учетом третьего получим

&j = ( г, +ju>Ljpj ■if-t-jcoK jM -I/Q

или

-jcJKr МІю = (ri+jb>L'2p)-j±+l/z-KT

Ez=(rl+jujL'zp) -ij + U* ,

 

г д е

E z = -K T ÈZ = - È t ;

Uz = - K TÜz '.

f z = - ^ r i 2 .

 

Полученные уравнения справедливы для цепи

по рис. 4 9 ,6 , что и

является строгим обоснованием ее как схемы вамещѳния. Недостаток сде­ ланного доказательства и полученной схемы заключается в отсутствии ре­ зисторной ветви, описывающей условия потерь в стали. Эту ветвь придет­ ся добавить без доказательства, на основе фиаичѳоких соображений.

Заметим, ч т о fприведение

комплексных величин

можно выполнять ина­

ч е , чем у нас:

Ег= КГЁг

»

i'z^jflz

, т .ѳ . без

знака минус. Но тако­

 

 

 

му приведению соответствуют положительные направления,не удовлетворяю­

щие фшзичѳским представлениям

о цепи

с

одним источником (вто направле­

ния,

совпадающие со

стрелками для

І 2

,

Uz

,

Ег

)• Для реальной схемы

с одним источником

 

представляются естественней направления, показанные

для

Ег , Ü'z

,

І г

в результате

 

приведения со

знаком минус.

К^-І

КЦЦ трансформатора

 

 

зависит от

коэффициента загрузки

2/12ном

,

коэффициента мощности нагрузки

 

cos<pz

и параметров

трансформатора. Вид зависимости

п ( К ^ , с о

иллюстрируется рис. 51.

 

 

 

 

 

 


- 65 -

Р ис. 51

Трансформатор - один ив самых совершенных преобразователей. Максималь­ ный КГЩ мощных трансформаторов достигает 99-99,6% , а очень мелких все хе около 90%.

В современных условиях все более широкое применение находят авто­ трансформаторы, главным образом для трансформации очень больших мощ­

ностей (100 МГВА и более)

с

высокого напряжения на

высокое хе (от

10 кв до 750 кв) с

коэффициентом трансформации

 

3 . Применяются ав­

тотрансформаторы и

очень

малых мощностей для трансформации с низкого

напряжения на ниекоѳ хе (не

более 250 в ) , так

как в

автотрансформаторе .

обмотки связаны не

только

 

и н д у к т и в н о ,

но

и к ' о н д у к т и в -

н о . По этой причине не исключена вовмохность перехода более высокого напряжения на обмотку более нивкого напряжения, что накладывает огра­ ничения в применении по условиям техники бѳвопасности.

Основное отличие автотрансформатора от трансформатора заключает­

ся в том,

что

первичная и вторичная обмотки частично

совмещены

(рис.

52

а ,б ,в ) . В повышающем автотрансформаторе

есть

только одна вто­

ричная

обмотка

{U i),

а первичной обмоткой служит

ее

часть (z</>). В

 

понижающем автотрансформаторе вторичной обмоткой служит часть первич­ ной.

Совмещенная обмотка по объему, весу и стоимости составляет около 40t35% от обмотки трансформатора. Такая обмотка требует меньшего окна в сердечнике для размещения, т .ѳ . требует оѳрдѳчник меньшего объема, веса и стоимости.


86 -

Ö .

è .

Р ис. 52

Теория автотрансформатора основывается на теории трансформатора. Заслуживает вниманія та особенность автотрансформатора, что в совме­ щенной части обмотки течет разность токов -Г/ и Zz так , что ІІ1-ІіІ<-Іі что довволяѳт уменьшить сечение провода совмещенной части. Автотранс­ форматор существенно отличается от делителя напряжения (в частности, индуктивного). Делителем напряжения называют устройство, имеющее т о л ь к о и н д у к т и в н у ю связь выхода с входом, и поэтому

неспособное

повысить напряжение. Индуктивный делитель напряжения пока-

88Н на рис.

5 3 ,а и б .

 

а .

 

Р ис. 53

- 87 -

19. О РАСЧЕТЕ МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ, ВОЗБЩАЕМНХ ПЕРЕМЕННШ ТОКОМ

Примером такого рода цепи может служить магнитопровод (сердечник) феррокатушки. Как иввѳстно иа п .16,при питании феррокатушки от источ­ ника синусоидального напряжения ток в катушке будет содержать все не­ четные гармоники, ив которых наибольшей будет третья. При питании от источника синусоидального тока будет неоинусоидальнын напряжение на катушке. В общем случае промѳиуточного режима и магнитный поток и ампервитки будут нѳсинусокдальными, следовательно, несинусоидальными

функциями времени будут магнитная индукция

_ ЭФШ

д Sn

и напряженность магнитного поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

игл

д[ь5і (і)]

 

ді(і)

 

 

 

 

 

âS,7

 

 

Н(ЬI)=— Щ

= и, г~ д Г '

 

 

 

 

где

-

 

 

 

, —

 

 

 

 

 

 

 

элемент поперечного сечения магнитопровода, нормальный к

 

дЬ

-

линии поля;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

элемент длины магнитной линии.

 

восподьвовавшись

мето­

 

Описать процесс в первом приближении можно

дом

эквивалентных

синусоид, т .ѳ .

полагая

&(Ь)

и

H(t)

оинуооидаль-

кыми величинами.

Ранее было дано

объяснение ( п .іб )

тому явлению,

что

при наличии потерь в фѳрросѳрцѳчникѳ магнитный поток в нем отстает по

фаге

от тока,

который его создает,

на угол магнитного запаздывания или,

что то же, на угол потерь мощности

в стали

ос

,

зависящей

от равмера

потерь. Повтому 8апшлем эквивалентные синусоиды т ак , как

было предло­

жено В .К . АркадьевымHscn(1913(ь)6г-крн.) )

ß(t)=V2B scn(ub+p-<*)

и то же в комплексной форме:

5= 5-

еус^= £ е

 

 

 

.

'

 

 

Н=Н еМн-,

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда получим выражение

комплексной магнитной проницаемости

 

 

ß , = A - = Â.e~J*=jtcosoL -jsina

=.

jj.^ - jyun

где

в е щ е с т в е н н а я

часть

комплекса

J J

ооответотвуѳт о б ­

 

m

р а т и м о м у

процессу намагничивания,

а мнимая -

jUn.

- потерям

 


- 88 -

электромагнитной энергии,

т .ѳ . н е о б р а т и м о м у процѳооу пре­

образования ее в теплоту.

Зависимость

8(H)

, как эквивалентных сину­

 

соид, покааана на рис. 45 б - это эллипс, площадь которого выражает

потери

энергии

ѳа один цикл

(период) перемагничивания в

е д и

н и ч ­

н о м

о б ъ е м е фѳрросѳрцѳчника.

цепи:

 

Запишем в

3символическойC ^ m /7

формеуравнения^ Z 5 tмагнитнойBc = 0

сред­

(первый

закон

Кирхгофа для магнитных цепей ), где 6 -

комплекс

ней по

сечению

магнитной индукции}

 

 

X!^ ^ = х ^ ЙЛИ

 

 

или

ветви (стержня)

где

Мк= ЬГКІ „

-

магнитодвижущая сила

(МДС) Л" -ой

 

 

 

 

ік

- падение

магнитного напряжения

к

-ой

^K—jtuth’ Фк—Ннцепи;

 

?мм

- комплекс

ветви;

 

сопротивления

К

-ой

ветви.

о

 

полного магнитного

 

 

Определим также

параметры магнитной

цепи феррокатушки:

 

 

F

і

Н

1

Ф

S

В

S

t

COS& ;

 

Ум = д м .-№ = -f - 4

а затем параметры ее электрической

II

/

 

l *

Со

= 4

u

 

 

 

цепи:

 

 

х э = cjL -

CJ^ - ~

=

(cosat~jstri.<y) = а;-jcca ■

где

Й= r+ jx 9 =

r+ xn+ jxM = гл rc ± jxM ,

 

Ге = Х ѣ=

. sen ос =

Sirta- активное электрическое

сопротивление, соответствующее потерям мощности в сердечнике;

 

Xjb=

■ CosoL

- индуктивное электрическое

сопротивление ц ѳ -

 

 

 

 

пи,

обусловленное главным магнитным потоком.

ке

Для понимания физического процесса и связей величин в феррокатуш­

важно усвоить

различие между

м н и м о й частью

м а г н и т н о -