.
Электротехника и электроника Классификация электрических цепей Законы Ома и Кирхгофа Энергетический баланс Активная, реактивная и полная мощности Электрические фильтры Трехфазный ток асинхронный двигатель Усилители постоянного тока

Физика решение задач

КПД трансформатора

Изза того что трансформаторы, особенно мощные, имеют высокий КПД, непосредственное измерение  затрудняется ограниченной точностью приборов. Поэтому КПД определяют при проведении опытов холостого хода и короткого замыкания.

В формуле вычисления КПД используются следующие обозначения:   потери в стали при номинальном напряжении, от нагрузки не зависят; потери в меди,

 . (7.6)

потери короткого замыкания при номинальном токе;   коэффициент загрузки. Таким образом,

 , (7.7)

 , (7.8)

 Рис. 7.3

где полная номинальная мощность.

Анализ показывает, что максимум КПД достигается при равенстве потерь в меди и в стали:

 . (7.9)

Соотношение между потерями в меди и стали зависит от нагрузки.

Силовые трансформаторы для приборов проектируют так, чтобы , а трансформаторы для электроснабжения имеют .

Особенности конструирования трехфазных трансформаторов

В трехфазном трансформаторе пара катушек каждой фазы надевается на отдельный стержень, и вся конструкция собирается, как показано на рис. 7.4.

Так как каждый из потоков сдвинут во времени относительно других на , то сумма всех трех потоков

 ФА +ФВ+ФС =0,


поэтому замыкающий стержень в конструкции не нужен.

  Рис. 7.4 Рис. 7.5 

Первичные и вторичные обмотки могут быть соединены как «звездой», так и «треугольником».

Такое включение часто применяется на силовых электроподстанциях, вызвано это двумя причинами:

1) необходимостью добиться высокого КПД при изменении нагрузки на шинах низкого напряжения;

2) необходимостью обеспечить резервирование трансформатора.

7.4. Автотрансформатор

Автотрансформатор это такое устройство, в котором вторичная обмотка является частью первичной (или наоборот) (рис. 7.5).

Здсь мощность от входа к выходу передается двумя путями: посредством магнитного потока или кондуктивной связью входной и выходной цепей (проходная мощность).

Коэффициент трансформации найдем с помощью выражения

 . (7.10)

Намагничивающая сила (Фт = const)

 . (7.11)

Пренебрегая , можно получить

 ; . (7.12)

Отсюда вытекает первое преимущество автотрансформаторов перед двухобмоточными трансформаторами: ток общей части обмотки меньше, чем , и эту обмотку можно делать меньшего сечения, чем достигается экономия меди.

Полная мощность автотрансформатора

  . (7.13)

Мощность общей части обмотки

 . (7.14)

Эта мощность равна мощности части первичной обмотки ():

  (7.15)

той самой мощности, которая передается посредством магнитного поля через сердечник. Отсюда вытекает второе преимущество автотрансформаторов экономия стали.

При экономии тем большей, чем ближе коэффициент трансформации к единице, у автотрансформаторов имеется существенный недостаток. Изза наличия кондуктивной связи весьма вероятно появление высокого напряжения на стороне низкого, что требует принятия дополнительных мер безопасности. Поэтому в силовой энергетике применяют при .

2 Электробезопасность

2.1. Действие электрического тока на организм человека.

Действие электрического тока на организм человека носит сложный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое (электрохимическое) и биологическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в ожогах разной степени отдельных участков тела, а также в нагреве до высоких температур внутренних органов. Термические ожоги могут являться следствием воздействия электрической дуги.

Электролитическое (электрохимическое) действие тока выражается в разложении крови и тканевых жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении мышечных тканей, в том числе мышц сердца и грудной клетки, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов.

Опасность поражения человека электрическим током зависит от целого ряда факторов. К ним относятся:

величина тока, проходящего через тело человека;

сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение (напряжение прикосновения);

длительность протекания тока;

вид тока (переменный, постоянный);

частота переменного тока;

путь протекания тока через тело человека;

индивидуальные особенности пострадавшего.

Техника безопасности при работе с электричеством

При осуществлении работ с электричеством необходимо соблюдать следующие правила:

Любые электроработы нужно проводить вдали от водопроводных труб и радиаторов отопления, принять необходимые меры, чтобы исключить случайное прикосновение к ним.

Перед началом работ необходимо убедиться в том, что оборудование, с которым проводятся работы, обесточено.

С помощью фазоуказателя убедиться в том, что фазный провод надежно отключен.

При проведении работ с электричеством необходимо работать одной рукой.

Заменять детали следует только после отключения прибора от сети, обязательно вынимая вилку шнура питания из сетевой розетки.

При настройке и проверке аппаратуры, детали которой гальванически связаны с сетью, включать ее следует через разделительный трансформатор с коэффициентом трансформации 1 и хорошей межобмоточной изоляцией.

После отключения источника электропитания необходимо разрядить конденсаторы фильтра, подключив параллельно конденсатору резистор, сопротивление которого в килоомах определяется по формуле: R≈200/C (емкость в микрофарадах). Разрядка конденсатора замыканием выводов может привести к его повреждению.


На главную