Содержание 1 Вопрос 1 Конструкция сердечников трансформатора. 2

Название	Содержание 1 Вопрос 1 Конструкция сердечников трансформатора. 2
Анкор	Otvety_na_bilety_k_ekzamenam_obschy.docx
Дата	28.01.2017
Размер	3.04 Mb.
Формат файла
Имя файла	Otvety_na_bilety_k_ekzamenam_obschy.docx
Тип	Документы #771
страница	16 из 31

1 ... 12 13 14 15 16 17 18 19 ... 31

28. Автотрансформатор

Автотрансформатор (рис. 1.31) имеет одну обмотку - обмотку высшего напряжения.

Обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

(1.44)

http://ets.ifmo.ru/kardonov/image2241.gif

Рис. 1.31. Принципиальная схема автотрансформатора

Часть обмотки

можно выполнить тонким проводом, т. к. через нее протекает ток примерно равный разности величин

, которая мала по сравнению с токами

. Это позволяет снизить габариты автотрансформатора по сравнению с трансформатором такой же мощности. Полная расчетная мощность общей части обмотки:

(1.45)

Полная расчетная мощность остальной части обмотки:

(1.46)

Так как

,

то

(1.47)

Расчетная мощность трансформатора:

(1.48)

При одной и той же передаваемой мощности:

(1.49)

Чем ближе

, тем выгоднее применение автотрансформатора. На практике



.

Предположим, что источник электрической энергии (сеть переменного тока) подключен к виткам обмотки автотрансформатора, а потребитель — к некоторой части этой обмотки .

схема_автотрансформатора

При прохождении переменного тока по обмотке автотрансформатора возникает переменный магнитный поток, индуктирующий в этой обмотке электродвижущую силу, величина которой прямо пропорциональна числу витков обмотки.

Следовательно, если во всей обмотке автотрансформатора, имеющей число витков , индуктируется электродвижущая сила , то в части этой обмотки, имеющей число витков , индуктируется электродвижущая сила . Соотношение величин этих ЭДС выглядит так: ${{e_1} \over {e_2}} = {{\omega_1} \over {\omega_2}} = k$ , где  — коэффициент трансформации.

Так как падение напряжения в активном сопротивлении обмотки автотрансформатора относительно мало, то им практически можно пренебречь и считать справедливыми равенства  и ,

где  — напряжение источника электрической энергии, поданное на всю обмотку автотрансформатора, имеющую число витков ;

— напряжение, подаваемое к потребителю электрической энергии, снимаемое с той части обмотки автотрансформатора, которая обладает количеством витков .

Следовательно, ${{u_1} \over {u_2}} = {{\omega_1} \over {\omega_2}} = k$ .

Напряжение , приложенное со стороны источника электрической энергии ко всем виткам  обмотки автотрансформатора, во столько раз больше напряжения , снимаемого с части обмотки, обладающей числом витков , во сколько раз число витков  больше числа витков .

Если к автотрансформатору подключен потребитель электрической энергии, то под влиянием напряжения  в нём возникаетэлектрический ток, действующее значение которого обозначим как .

Соответственно в первичной цепи автотрансформатора будет ток, действующее значение которого обозначим как .

Однако ток в верхней части обмотки автотрансформатора, имеющей число витков  будет отличаться от тока в нижней её части, имеющей количество витков . Это объясняется тем, что в верхней части обмотки протекает только ток , а в нижней части — некоторый результирующий ток, представляющий собой разность токов  и . Дело в том, что согласно правилу Ленца индуктированное электрическое поле в обмотке автотрансформатора  направлено навстречу электрическому полю, созданному в ней источником электрической энергии. Поэтому токи  и  в нижней части обмотки автотрансформатора направлены навстречу друг другу, то есть находятся в противофазе.

Сами токи  и , как и в обычном трансформаторе, связаны соотношением ${{i_1} \over {i_2}} = {{\omega_2} \over {\omega_1}} = {1 \over k}$

или $i_2 = {{\omega_1} \over {\omega_2}} \times i_1$ .

Так как в понижающем трансформаторе {\omega_2}" ALIGN=BOTTOM WIDTH=66 HEIGHT=16 BORDER=0>, то {I_1}" ALIGN=BOTTOM WIDTH=58 HEIGHT=18 BORDER=0> и результирующий ток в нижней обмотке автотрансформатора равен .

Следовательно, в той части обмотки автотрансформатора, с которой подаётся напряжение на потребитель, ток значительно меньшетока в потребителе, то есть .

Это позволяет значительно снизить расход энергии в обмотке автотрансформатора на нагрев её проволоки (См. Закон Джоуля — Ленца) и применить провод меньшего сечения, то есть снизить расход цветного металла, уменьшить вес и габариты автотрансформатора.

Если автотрансформатор повышающий, то напряжение со стороны источника электрической энергии подводится к части витков обмотки трансформатора , а на потребитель подводится напряжение со всех его витков .

1 ... 12 13 14 15 16 17 18 19 ... 31