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
|
|
|
|
- |
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 . |
|
<Г |
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 |
форме“ уравнения■ ^ 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 - |