имитационное моделирование. задание 1. М инистерствo науки и высшегo oбразoвания рoссийскoй федерации
![]()
|
М ![]() федеральнoе гoсударственнoе бюджетнoе oбразoвательнoе учреждение высшегo oбразoвания «Тoльяттинский гoсударственный университет» Институт xимии и энергетики (наименoвание института пoлнoстью) Кафедра /департамент /центр1 «Электрoснабжение и электрoтеxника» (наименoвание кафедры/департамента/центра пoлнoстью) 13.04.02 Электрoэнергетика и электрoтеxника (кoд и наименoвание направления пoдгoтoвки, специальнoсти) Энергoсбережение и энергoэффективнoсть (направленнoсть (прoфиль) / специализация) Практическoе задание №1 пo дисциплине (учебнoму курсу) «Имитациoннoе мoделирoвание в электрoэнергетике и электрoтеxнике» (наименoвание учебнoгo курса) Вариант ____ (при наличии)
Тoльятти 2021 ОглавлениеВведение 5 1. Принцип работы трансформатора. 6 2. Модель трансформатора. 9 3. Входные и выходные параметры модели 11 Выводы 12 Введение 5 1. Принцип работы трансформатора. 6 2. Модель трансформатора. 9 3. Входные и выходные параметры модели 11 Выводы 12 ВведениеТрансформаторы нашли широкое применение в радио и электротехнике и применяются для передачи и распределения электрической энергии в сетях энергосистем, для питания схем радиоаппаратуры, в преобразовательных устройствах, качестве сварочных трансформаторов и т.п. Трансформатор предназначен для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины. В большинстве случаев трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) с расположенными на нем двумя катушками (обмотками) электрически не связанных между собой. Магнитопровод изготавливают из ферромагнитного материала, а обмотки мотают медным изолированным проводом и размещают на магнитопроводе. Одна обмотка подключается к источнику переменного тока и называется первичной (I), с другой обмотки снимается напряжение для питания нагрузки и обмотка называется вторичной (II). Схематичное устройство простого трансформатора с двумя обмотками показано на рисунке ниже. ![]() 1. Принцип работы трансформатора.Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Если на первичную обмотку подать переменное напряжение U1, то по виткам обмотки потечет переменный ток Io, который вокруг обмотки и в магнитопроводе создаст переменное магнитное поле. Магнитное поле образует магнитный поток Фo, который проходя по магнитопроводу пересекает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС – е1 и е2. И если к выводам вторичной обмотки подключить вольтметр, то он покажет наличие выходного напряжения U2, которое будет приблизительно равно наведенной ЭДС е2. ![]() При подключении к вторичной обмотке нагрузки, например, лампы накаливания, в первичной обмотке возникает ток I1, образующий в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф1 изменяющийся с той же частотой, что и ток I1. Под воздействием переменного магнитного потока в цепи вторичной обмотки возникает ток I2, создающий в свою очередь противодействующий согласно закону Ленца магнитный поток Ф2, стремящийся размагнитить порождающий его магнитный поток. ![]() В результате размагничивающего действия потока Ф2 в магнитопроводе устанавливается магнитный поток Фo равный разности потоков Ф1 и Ф2 и являющийся частью потока Ф1, т.е. ![]() Результирующий магнитный поток Фo обеспечивает передачу магнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу е2, под воздействием которой во вторичной цепи течет ток I2. Именно благодаря наличию магнитного потока Фo и существует ток I2, который будет тем больше, чем больше Фo. Но и в то же время чем больше ток I2, тем больше противодействующий поток Ф2 и, следовательно, меньше Фo. Из сказанного следует, что при определенных значениях магнитного потока Ф1 и сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки устанавливаются соответствующие значения ЭДС е2, тока I2 и потока Ф2, обеспечивающие равновесие магнитных потоков в магнитопроводе, выражаемое формулой приведенной выше. Таким образом, разность потоков Ф1 и Ф2 не может быть равна нулю, так как в этом случае отсутствовал бы основной поток Фo, а без него не мог бы существовать поток Ф2 и ток I2. Следовательно, магнитный поток Ф1, создаваемый первичным током I1, всегда больше магнитного потока Ф2, создаваемого вторичным током I2. Величина магнитного потока зависит от создающего его тока и от числа витков обмотки, по которой он проходит. Напряжение вторичной обмотки зависит от соотношения чисел витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке будет приблизительно равно напряжению, подаваемому на первичную обмотку, и такой трансформатор называют разделительным. 2. Модель трансформатора.Одним из средств изучения работы трансформатора является эквивалентная схема замещения, в которой магнитная связь между обмотками трансформатора замещена электрической связью, а параметры вторичной обмотки приведены к числу витков первичной. ![]() Так как в приведенном трансформаторе k=1, то и –E1=E2. В результате точки a1 и a2, b1 и b2 имеют одинаковый потенциал, поэтому на схеме их можно соединить, получив тем самым Т-образную схему замещения трансформатора. ![]() Параметры r1, x1 – активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки, соответственно. r2, x2 – приведенные значения активного и индуктивного сопротивлений вторичной обмотки, соответственно. Zн – полное сопротивление нагрузки. Магнитный поток не зависит от нагрузки, поэтому его представляют как индуктивное сопротивление xm, активное сопротивление rm, которое обусловлено магнитными потерями и протекающий через них ток холостого хода I0. Эти параметры определяются в опыте холостого хода трансформатора. Изменяя Zн на схеме замещения, можно получить любой режим работы трансформатора. Например, при разомкнутой вторичной обмотке Zн= ∞, что соответствует режиму холостого хода трансформатора, а при Zн= 0 – режиму короткого замыкания. При любых других значениях Zн – режим работы под нагрузкой. Режимы работы необходимы для определения параметров схемы замещения. При практических расчетах, током холостого хода пренебрегают, тогда схема сводится к упрощенной. ![]() Где rэкв=r1+r2’, xэкв=x1+x2’ 3. Входные и выходные параметры моделиМодель содержит входные параметры – ток и напряжение первичной обмотки. Выходными параметрами модели так же являются ток и напряжения на вторичной обмотке. Входные и выходные параметры связаны между собой коэффициентом трансформации трансформатора. ВыводыТрансформатор – статический электромагнитный аппарат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, той же частоты. Трансформаторы применяют в электрических цепях при передаче и распределении электрической энергии, а также в сварочных, нагревательных, выпрямительных электроустановках и многом другом. Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения. В основном используются силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях. 1 |