Трансформатор без сердечника

Трансформатор представляет собой статическое устройство, передающее энергию из одной цепи в другую посредством электромагнитной индукции. В простейшем случае трансформатор представляет собой две катушки с индуктивной связью (рис.7.7.)

Рис.7.7.

Напряжение источника приложено к первичной обмотке (катушке) трансформатора, ко вторичной обмотке подключена нагрузка.

Уравнение трансформатора:

- в дифференциальной форме

- в комплексной форме

В режиме холостого хода , , напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно , откуда

В режиме нагрузки значение силы тока в первичной обмотке трансформатора равно

;

,

где r_вх – входное активное сопротивление

x_вх – входное реактивное сопротивление

r_вн – активное сопротивление, вносимое в первичную обмотку

x_вн - реактивное сопротивление, вносимое в первичную обмотку

Векторная диаграмма напряжений и токов трансформатора, нагруженного на активное сопротивление, приведена на рис.7.8.

Рис.7.8.

Раздел 8

Многофазные цепи и системы

Основные определения

Многофазной системой электрических цепей называют совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые общим источником электрической энергии. Отдельные электрические цепи, входящие в состав многофазной электрической цепи, называются фазами.Число фаз многофазной системы цепей будет обозначаться через m.

Обычно электрические цепи, образующие многофазную систему цепей, тем или иным способом электрически совпадают друг с другом. При этом многофазную систему электрических цепей мы будем кратко называть многофазной цепью. В частности, при m = 3 мы имеем трёхфазную цепь.

Совокупность ЭДС, действующих в фазах многофазной цепи, а также совокупность токов и напряжений в многофазной цепи называют многофазной системой, соответственно, ЭДС, токов и напряжений.

Рассмотрим основные признаки классификации многофазных систем ЭДС, напряжений и токов.

Различают системы симметричные и несимметричные.

Симметричной называют многофазную систему ЭДС, в которой ЭДС в отдельных фазах равны по амплитуде и отличны по фазе друг от друга на углы, равные ,где q – любое целое число.

Для трёхфазной цепи (m=3) при q=1 получаем систему трёх равных по амплитуде ЭДС, сдвинутых друг относительно друга на угол (рис.8.1,а).

рис.8.1.

Соответственно, для действующих значений ЭДС в комплексной форме можем написать:

Обозначим = а.

Тогда:

а – фазный множитель.

Соответственно, симметричную трёхфазную систему ЭДС можно записать в виде:

так как

Как видно из рис.8.1, ЭДС в фазах проходят через максимум в порядке номеров фаз (1, 2, 3, 1, 2, 3). Такую систему называют симметричной системой прямой последовательности (рис.8.1.а).

Приняв q = 2, получим симметричную систему обратной последовательности (рис.8.1,б), в которой ЭДС проходят через максимум в обратном порядке номеров фаз (1, 3, 2, 1, 3, 2).

Её можно написать в виде:

Положив q = 0, получим систему нулевой последовательности (рис.8.1,в), в которой все три ЭДС проходят через максимум одновременно. Её можно записать в виде:

Отметим важное положение, что для симметричной системы с прямой или обратной последовательностью сумма ЭДС во всех фазах равна нулю:

Всё сказанное выше относится в равной степени к симметричным системам напряжений и токов.

Несимметричными системами называют многофазные системы, не удовлетворяющие вышеуказанным условиям симметрии.

Нередко фазы обозначают буквами A, B, C (или a, b, c). В таком случае при прямом следовании фаз, ЭДС проходят через максимум в порядке алфавита (A, B, C, A, B, C…).

Другим важным признаком классификации является зависимость или независимость мгновенного значения мощности многофазной системы от времени.

Уравновешенными называют многофазные системы, мгновенное значение мощности которых не зависит от времени.

Неуравновешенными называют многофазные системы, мгновенное значение мощности которых является функцией времени.

Перейдём теперь к вопросу о связывании многофазных цепей. Основными видами связывания являются связывание звездой и связывание многоугольником (чаще всего треугольником).