Как найти коэффициент трансформации трансформатора напряжения

Что такое коэффициент трансформации и как его найти

Содержание

1 Как трансформатор работает
2 Суть коэффициента трансформации
3 Расчёт коэффициента
4 Практическое применение
5 Видео по теме

Одна из важнейших характеристик трансформатора — коэффициент трансформации. Он определяет параметры выходной обмотки. Поэтому необходимо знать, что такое коэффициент трансформации и как его можно определить.

Как трансформатор работает

Данное устройство позволяет увеличить или понизить параметры входного электротока (напряжения, сопротивления и т. п.). Трансформаторы энергию не преобразовывают, а лишь изменяют значение параметров электроцепи, то есть, масштабируют. При преобразовании сохраняется частота.

Работа трансформатора основана на электромагнитной индукции. Типовая конструкция такого прибора представляет собой замкнутую рамку из ферромагнитного материала, на которую намотан электрический провод от входной и выходной обмоток.

Использование переменного электротока приводит к тому, что внутри входной катушки образуется магнитное поле, которое по ферромагнитной рамке передается в выходную цепь. Под воздействием магнитного поля образуется напряжение или ток с необходимыми параметрами.

Каждая катушка трансформатора называется обмоткой, а рамка — сердечником. Обмотка, на которую поступает входное напряжение является первичной. Находящаяся в выходной цепи — вторичной. Существуют устройства не только с двумя, но и с тремя и большим количеством обмоток.

Величина ЭДС зависит от количества витков обмотки. Это выражается

следующими соотношениями:

Данная зависимость — это формула коэффициента трансформации трансформатора. Он чаще всего обозначается буквой «k». Для идеального трансформаторного устройства определяется как соотношение напряжений на обмотках.

Если учитываются потери в обмотках, то коэффициент находим по формуле:

Изменяя количество витков, можно менять соотношение напряжений. Если обмоток существует более двух, то коэффициент трансформации трансформатора тока рассчитывают отдельно для каждой рассматриваемой пары.

Суть коэффициента трансформации

С помощью трансформаторного устройства переменный ток преобразуют таким путем, чтобы обеспечить нужные параметры в выходной цепи. Получение необходимых характеристик обеспечивает правильное количество витков в обмотках трансформаторов тока (ТТ) или других типов. Если требуется подключить не одну, а большее количество различных нагрузок, то применяют устройство с соответствующим количеством вторичных трансформаторных обмоток.

Понятие коэффициента трансформации поясняется в ГОСТе, имеющем номер 17596-72. Здесь приведена формулировка, с помощью которой можно найти коэффициент в определенной ситуации. Она выглядит так:

Трансформаторные устройства с учетом коэффициента трансформации делят на две большие группы. Когда он превышает 1, то речь идёт о понижающих трансформаторах. Если же коэффициент меньше единицы, то устройство считается повышающим. Для определенного прибора коэффициент является постоянной величиной, ведь он обуславливается конструкционными особенностями.

Расчёт коэффициента

Коэффициент, используемый при трансформации, не указывается в паспортных данных трансформаторов тока. Из технических характеристик можно узнать лишь значения электротоков на обмотках. Поэтому необходимо понимать, как рассчитать коэффициент трансформации, оперируя подобными данными. Для этого используется формула:

Примером преобразования по току можно считать применение трансформатора в устройствах, с помощью которых осуществляется измерение характеристик мощных электроустановок. В данной ситуации электронапряжение на вторичной обмотке померить затруднительно. Поэтому используется следующая схема подключения трансформатора:

Нагрузку и первичную обмотку подключают последовательно. Расчет значения коэффициента трансформации выполняется по формуле:

Данное выражение показывает, что рассматриваемый коэффициент является обратной величиной к соотношению витков.

Если коэффициент трансформации определяется по электронапряжению, то используется другая схема:

Существует три способа как определить коэффициент трансформации:

Измерение электронапряжения вольтметром.
Применение моста переменного тока.
Использование паспортных данных.

Реальное значение коэффициента находят с помощью двух вольтметров. Его номинальное значение рассчитывают как соотношение напряжений, определенных в холостом режиме (указываются в техническом паспорте). Холостым называется режим работы трансформатора с разомкнутой вторичной цепью.

Проверяя трехфазный прибор, измерение проводят для тех двух обмоток, на которых присутствует ток КЗ с наименьшими показателями. Если часть выводов такого устройства закрывает кожух, то коэффициент находят для выводов, являющихся доступными для подсоединения измерительных приборов.

Коэффициент трансформации силового однофазного трансформатора несложно посчитать, разделив значение электронапряжения, присутствующего на первичной обмотке, на то значение, что получено с помощью вольтметра.

Если известно обозначение трансформатора, то коэффициент трансформации поможет узнать таблица, представленная в справочной литературе.

Коэффициент для трансформаторов тока определяют опытным путем: величину заданного электротока на первичной обмотке следует разделить на значение электротока, измеренного на вторичной обмотке. Значение коэффициента, определенного экспериментально, следует сравнить с тем, что указано в технической документации.

При наличии нескольких вторичных обмоток у трансформаторного устройства проведение измерений представляет опасность для человека. Перед их выполнением обязательно надо все вторичные обмотки закоротить. Требуется также заземлить магнитопровод, используя клемму, возле которой имеется обозначение «З».

Наилучшим способом определения коэффициента трансформации считается измерение величины электронапряжения между обмотками высокоточным вольтметром, а еще лучше — специальным универсальным измерителем. При использовании последнего отпадает необходимость в присоединении к трансформатору дополнительных источников питания.

Практическое применение

При пользовании электроэнергией часто бывает необходимо изменить переменное напряжение, поступаемое с генератора. Его можно масштабировать (понижать или повышать) практически без энергетических потерь. Это особенно важно при передаче электроэнергии на большие расстояния. Масштабирование выполняется с помощью трансформаторов.

Данные устройства широко используются в быту. Например, домашняя электросеть рассчитана на 220 В, а для зарядки телефона используется источник питания 6 В. Поэтому напряжение сети нужно понизить в 36.7 раз (220:6).

Во время передачи электроэнергии в квартиры и частные дома требуется учёт её количества. При этом нужно учитывать, что потребление в разных домохозяйствах различно. Точную величину можно определить с помощью измерительных приборов. Но если пропускать используемую жильцами электроэнергию непосредственно через счетчик, то это приведет к его поломке. Поэтому напряжение и ток преобразуют с помощью трансформатора.

Видео по теме

Источник

Трансформатор — электронное устройство, способное менять рабочие величины, измеряется коэффициентом трансформации, k. Это число указывает на изменение, масштабирование какого-либо параметра, например напряжения, тока, сопротивления или мощности.

Содержание

1 Что такое коэффициент трансформации
2 Коэффициент трансформации трансформатора
3 Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора
4 Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Что такое коэффициент трансформации

Трансформатор не меняет один параметр в другой, а работает с их величинами. Тем не менее его называют преобразователем. В зависимости от подключения первичной обмотки к источнику питания, меняется назначение прибора.

В быту широко распространены эти устройства. Их цель — подать на домашнее устройство такое питание, которое бы соответствовало номинальному значению, указанному в паспорте этого прибора. Например, в сети напряжение равно 220 вольт, аккумулятор телефона заряжается от источника питания в 6 вольт. Поэтому необходимо понизить сетевое напряжение в 220:6 = 36,7 раз, этот показатель называется коэффициент трансформации.

Чтобы точно рассчитать этот показатель, необходимо вспомнить устройство самого трансформатора. В любом таком устройстве имеется сердечник, выполненный из специального сплава, и не менее 2 катушек:

первичной;
вторичной.

Первичная катушка подключается к источнику питания, вторичная — к нагрузке, их может быть 1 и более. Обмотка — это катушка, состоящая из намотанного на каркас, или без него, электроизоляционного провода. Полный оборот провода называется витком. Первая и вторая катушки устанавливаются на сердечник, с его помощью энергия передается между обмотками.

Коэффициент трансформации трансформатора

По специальной формуле определяется число проводов в обмотке, учитываются все особенности используемого сердечника. Поэтому в разных приборах в первичных катушках число витков будет разным, несмотря на то что подключаются к одному и тому же источнику питания. Витки рассчитываются относительно напряжения, если к трансформатору необходимо подключить несколько нагрузок с разным напряжением питания, то количество вторичных обмоток будет соответствовать количеству подключаемых нагрузок.

Зная число витков провода в первичной и вторичной обмотке, можно рассчитать k устройства. Согласно определения из ГОСТ 17596-72 «Коэффициент трансформации — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.» Если этот коэффициент k больше 1, то прибор понижающий, если меньше — повышающий. В ГОСТе такого различия нет, поэтому большее число делят на меньшее и k всегда больше 1.

В электроснабжении преобразователи помогают снизить потери при передаче электроэнергии. Для этого напряжение, вырабатываемое электростанцией, увеличивается до нескольких сотен тысяч вольт. Затем этими же устройствами напряжение понижается до требуемого значения.

На тяговых подстанциях, обеспечивающих производственный и жилой комплекс электроэнергией, установлены трансформаторы с регулятором напряжения. От вторичной катушки отводятся дополнительные выводы, подключение к которым позволяет менять напряжение в небольшом интервале. Это делается болтовым соединением или рукояткой. В этом случае коэффициент трансформации силового трансформатора указывается в его паспорте.

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Получается, что коэффициент — это постоянная величина, показывающая масштабирование электрических параметров, она полностью зависит от конструкторских особенностей устройства. Для разных параметров расчет k производится по-разному. Существуют следующие категории трансформаторов:

по напряжению;
по току;
по сопротивлению.

Перед определением коэффициента необходимо замерить напряжение на катушках. ГОСТ указано, что производить такое измерение нужно при холостом ходе. Это когда к преобразователю не подключена нагрузка, показания могут быть отображены на паспортной табличке этого устройства.

Затем показания первичной обмотки делят на показания вторичной, это и будет коэффициентом. При наличии сведений о количестве витков в каждой катушке производят дробление числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. При этом расчете пренебрегают активным сопротивлением катушек. Если вторичных обмоток несколько, для каждой находят свой k.

Трансформаторы тока имеют свою особенность, их первичная обмотка включается последовательно нагрузке. Перед вычислением показателя k измеряют ток первичной и вторичной цепи. Производят разложение значения первичного тока на ток вторичной цепи. При наличии паспортных данных о количестве витков допускается произвести вычисление k путем деления числа оборотов провода вторичной обмотки на число оборотов провода первичной.

При расчете коэффициента для трансформатора сопротивления, его еще называют согласующим, сначала находят входное и выходное сопротивление. Для этого вычисляют мощность, которая равняется произведению напряжения и тока. Затем мощность делят на квадрат напряжения и получают сопротивление. Дробление входного сопротивления трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи и входного сопротивления нагрузки во вторичной цепи даст k прибора.

Есть другой способ вычисления. Необходимо найти коэффициент k по напряжению и возвести его в квадрат, результат будет аналогичным.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:

силовой;
автотрансформатор;
импульсный;
сварочный;
разделительный;
согласующий;
пик-трансформатор;
сдвоенный дроссель;
трансфлюксор;
вращающийся;
воздушный и масляный;
трехфазный.

Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной. Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания. Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.

Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель — это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам. Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти. Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.

Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:

стержневой;
броневой.

В броневом сердечнике магнитные поля оказывают большее влияние на масштабирование.

Источник

Основной параметр трансформатора

Основной характеристикой любого трансформатора является коэффициент трансформации. Он определяется как отношение количества витков первичной обмотки к числу витков во вторичной обмотке. Кроме того, эта величина может быть рассчитана путем деления соответствующих показателей ЭДС в обмотках.

Формула

При наличии идеальных условий, когда отсутствуют электрические потери, решение вопроса, как определить коэффициент, осуществляется с помощью соотношения напряжений на зажимах каждой из обмоток. Если в трансформаторе имеется больше двух обмоток, данная величина рассчитывается поочередно для каждой обмотки.

В понижающих трансформаторах коэффициент трансформации будет выше единицы, в повышающих устройствах этот показатель составляет от 0 до 1. Фактически этот показатель определяет во сколько раз трансформатор напряжения понижает подаваемое напряжение. С его помощью можно определить правильность числа витков. Данный коэффициент определяется на всех имеющихся фазах и на каждом ответвлении сети. Полученные данные используются для расчетов, позволяют выявить обрывы проводов в обмотках и определить полярность каждой из них.

Определить реальный коэффициент трансформации тока трансформатора можно с использованием двух вольтметров. В трансформаторах с тремя обмотками измерения выполняются как минимум для двух пар обмоток с наименьшим током короткого замыкания. Если некоторые элементы трансформатора и ответвления закрыты кожухом, то определение коэффициента становится возможным только для зажимов обмоток, выведенных наружу.

В однофазных трансформаторах для расчета рабочего коэффициента трансформации используется специальная формула, в которой напряжение, подведенное к первичной цепи, делится на одновременно измеряемое напряжение во вторичной цепи. Для этого нужно заранее знать, в чем измеряется каждый показатель.

Запрещается подключение к обмоткам напряжения существенно выше или ниже номинального значения, указанного в паспорте трансформатора. Это приведет к росту погрешностей измерений вследствие потерь тока, потребляемого измерительным прибором, к которому подключается трехфазный трансформатор. Кроме того, на точность измерений влияет ток холостого хода. Для большинства устройств разработана специальная таблица, где указаны довольно точные данные, которые можно использовать при расчетах.

Измерения должны проводиться вольтметрами с классом точности 0,2-0,5. Более простое и быстрое определение коэффициента возможно с помощью специальных универсальных приборов, позволяющих обойтись без использования посторонних источников переменного напряжения.

Что такое коэффициент трансформации

первичной;
вторичной.

Для силового трансформатора

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

Формула по вычислению коэффициента трансформации

где:

U1 и U2 — напряжение в первичной и вторичной обмотки,
N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотке,
I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотки.

Трансформатор тока

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТТ:

Значения коэффициентов обычно очень большие по сравнению с силовым трансформатор. Величины могут быть такими, как представлено в таблице:

Определим коэфф. трансформации: возьмём ТТ со значениями которые выделены в таблице 600/5 = 120. Также можно взять любой трансформатор 750/5 = 150; 800/2 = 400 и тд.

Трансформатор напряжения

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТН:

Давайте рассчитаем коэффициент трансформации для ТН который показана на фото ниже:

Нужно взять напряжение первичной обмотки(красная стрелка) и разделить на напряжение вторичной обмотки(жёлтая стрелка). 35000/100 = 350.

Коэффициент трансформации электросчетчика

Величина коэффициента трансформации широко применяется для приборов учета электроэнергии. Эти данные необходимы для правильного выбора электросчетчика и дальнейших расчетов реального энергопотребления. С этой целью используется дополнительный показатель – расчетный коэффициент учета.

Для того чтобы определить данную величину с прибора учета электроэнергии снимаются показания и умножаются на коэффициент трансформации подключенного трансформаторного устройства. Например, решая задачу, как найти нужный показатель, 60 кВт/ч нужно умножить на коэффициент, равный 20 (30, 40 или 60). В результате умножения получается 60 х 20 = 1200 кВт/ч. Полученной значение и будет реальным расходом электроэнергии.

Существуют различные виды приборов учета. По своему принципу действия они могут быть одно- или трехфазными. Они не подключаются напрямую, между ними в цепь обязательно включается трансформатор тока. Некоторые конструкции счетчиков предполагают возможность прямого включения. В сетях с напряжением до 380 вольт используются счетчики 5-20 ампер. На счетчик поступает электроэнергия в чистом виде, с постоянным значением.

В настоящее время используются индукционные приборы учета, которые постепенно заменяются электронными моделями. Они считаются устаревшими, поскольку не могут выполнять учет потребленной электроэнергии по разным тарифам. Кроме того, они не могут передавать данные на удаленное расстояние. Поэтому на смену им приходят электронные счетчики, способные напрямую преобразовывать поступающий ток в определенные сигналы. В этих конструкциях отсутствуют вращающиеся части, что способствует существенному повышению их надежности и долговечности. Коэффициент трансформации счетчиков оказывает прямое влияние на точность получаемых данных.

Как рассчитать коэффициент трансформации

Коэффициентом трансформации «k» называется отношение напряжения U1 на концах первичной обмотки трансформатора к напряжению U2 на выводах его вторичной обмотки, определенному на холостом ходу (когда вторичных обмоток несколько, то коэффициентов k – тоже несколько, они определяются в этом случае по очереди). Это отношение принимается равным соотношению количеств витков в соответствующих обмотках.

Величина коэффициента трансформации легко вычисляется путем деления показателей ЭДС обмоток исследуемого трансформатора: ЭДС первичной обмотки – на ЭДС вторичной.

Коэффициент трансформации имеет очень важное значение как величина, при помощи которой вторичная обмотка приводится к первичной. В эксплуатационных условиях имеет большое значение коэффициент трансформации напряжения, под которым понимают отношение номинальных напряжений трансформатора.

Для однофазных трансформаторов между коэффициентами трансформации ЭДС и напряжений нет разницы, но в трехфазных трансформаторах следует строго различать их друг от друга.

В идеале потери мощности (на токи Фуко и на нагрев проводников обмоток) в трансформаторе полностью отсутствуют, поэтому и коэффициент трансформации для идеальных условий рассчитывается простым делением напряжений на выводах обмоток. Но ничего идеального в мире нет, поэтому иногда необходимо прибегать к замерам.

В реальности мы всегда имеем дело с повышающим или с понижающим трансформатором. У трансформаторов напряжения повышающих коэффициент трансформации всегда меньше единицы (и больше нуля), у понижающих — больше единицы. То есть коэффициент трансформации свидетельствует о том, во сколько раз ток вторичной обмотки под нагрузкой отличается от тока первичной обмотки, или во сколько крат напряжение вторичной обмотки меньше подаваемого на первичную обмотку.

Например, понижающий трансформатор ТП-112-1 имеет по паспорту коэффициент трансформации 7,9/220 = 0,036, значит номинальному току (по паспорту) вторичной обмотки в 1,2 ампера соответствует ток первичной обмотки 43 мА.

Зная коэффициент трансформации, измерив его например двумя вольтметрами на холостом ходу, можно убедиться в правильности соотношения количеств витков в обмотках. Если зажимов несколько, то измерения проводят на каждом ответвлении. Измерения такого рода помогают обнаруживать поврежденные обмотки, определять их полярности.

Есть несколько путей определения коэффициента трансформации:

путь непосредственного измерения напряжений вольтметрами;

методом моста переменного тока (например портативным прибором типа «коэффициент» для анализа параметров трехфазных и однофазных трансформаторов);

по паспорту данного трансформатора.

Для нахождения реального коэффициента трансформации традиционно применяют два вольтметра . Номинальный коэффициент трансформации рассчитывают путем деления значений напряжений, измеренных на холостом ходу (они и указаны в паспорте на трансформатор).

Если проверяется трехфазный трансформатор, то измерения следует провести для двух пар обмоток с наименьшим током КЗ. Когда трансформатор имеет выводы, часть которых скрыта под кожухом, то значение коэффициента трансформации определяется только для тех концов, которые доступны снаружи для присоединения приборов.

Если трансформатор однофазный, то рабочий коэффициент трансформации легко рассчитать, разделив напряжение приложенное к первичной обмотке, на в этот же момент измеренное вольтметром напряжение на вторичной обмотке (с подключенной нагрузкой ко вторичной цепи).

Применительно к трехфазным трансформаторам, данная операция может быть выполнена различными путями. Первый путь — подача на высоковольтную обмотку трехфазного напряжения от трехфазной сети, или второй путь – подача однофазного напряжения только на одну высоковольтную обмотку из трех, без выведения или с выведением нулевой точки. В каждом варианте измеряют линейные напряжения на одноименных зажимах первичных и вторичных обмоток.

В каждом случае нельзя подавать на обмотки напряжение существенно превосходящее номинальное значение, указанное в паспорте, ведь тогда погрешность измерения окажется высокой из-за потерь даже на холостом ходу.

От чего зависит величина электродвижущей силы

Величина этой ЭДС (U2) зависит от величины напряжения U1 и соотношения витков первичной и вторичной обмоток, то есть: U2=U1 (N2/ N1).

При этом отношение количества витков вторичной и первичной обмоток Кт данного трансформатора и обозначается n:
n= N2/ N1. Таким образом, коэффициент трансформации — величина, показывающая масштабирующую характеристику ТР относительно какого-нибудь параметра электрической цепи.

Для силовых трансформаторов ГОСТ 16110–82 определяет коэффициент трансформации как «отношение напряжений на зажимах двух обмоток в режиме холостого хода» и «принимается равным отношению чисел их витков»

Расчетный коэффициент учета

Чтобы уточнить реальный уровень потребления электрической энергии, требуется снять показания электросчётчика, после чего умножить их на КТ.

На практике КТ трансформатора, понижающего напряжение в домашних условиях, составляет 20 единиц, поэтому данные с прибора учёта нужно умножать именно на эту цифру, в результате чего и будет получен реальный расход электрической энергии.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

силовой;
автотрансформатор;
импульсный;
сварочный;
разделительный;
согласующий;
пик-трансформатор;
сдвоенный дроссель;
трансфлюксор;
вращающийся;
воздушный и масляный;
трехфазный.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Номинальная вторичная нагрузка, В351015203040506075100

Коэффициент, n	Номинальная предельная кратность
3000/5	37	31	25	20	17	13	11	9	8	6	5
4000/5	38	32	26	22	20	15	13	11	10	8	6
5000/5	38	29	25	22	20	16	14	12	11	10	8
6000/5	39	28	25	22	20	16	15	13	12	10	8
8000/5	38	21	20	19	18	14	14	13	12	11	9
10000/5	37	16	15	15	14	12	12	12	11	10	9
12000/5	39	20	19	18	18	12	15	14	13	12	11
14000/5	38	15	15	14	14	12	13	12	12	11	10
16000/5	36	15	14	13	13	12	10	10	10	9	9
18000/5	41	16	16	15	15	12	14	14	13	12	12

стержневой;
броневой.

В броневом сердечнике магнитные поля оказывают большее влияние на масштабирование.

Как определить этот показатель в цепях передачи мощности

При передаче энергии в конкретную нагрузку стараются согласовать мощность нагрузки во вторичной цепи с мощностью, извлекаемой трансформатором из цепи его первичной обмотки, то есть от источника. Такого согласования можно добиться, используя балластные сопротивления во вторичных цепях, а можно для этого использовать согласующий трансформатор.

Соотношение мощностей в этом случае будет

Соотношение S1 = S2 + ΔS

где S1 — мощность, потребляемая трансформатором из сети и S2 — мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку;

ΔS — потери мощности в самом трансформаторе — обычно их находят как равные 1–2% от мощности.

Пренебрегая этими малыми потерями трансформирующего устройства, получаем зависимости для мощностей

Формулы

S₁=U_1*I₁= U²₁/Z₁

S₂=U_2*I₂= U²₂/Z₂

где Z1 — входное сопротивление цепи трансформатора с нагрузкой относительно первичной цепи,

Z2 — входное сопротивление цепи нагрузки трансформатора, подключенной к вторичной обмотке.

Так как цепи согласованы, то

Формула S₁=S₂→U₁²/Z₁= U₂²/Z₂→ U₁²/ U₂² = Z₁/ Z₂=n_z=n_u²

Получается значение еще одного показателя, который называется коэффициентом трансформации по сопротивлению, и такой коэффициент трансформации равен отношению квадратов напряжений на первичной обмотке и на вторичной.

Как определить опытным путем?

В реальных практических случаях не всегда бывает возможно найти коэффициент трансформации чисто аналитическим путем, чему не помогает даже и использование калькуляторов. Например, трансформаторы, имеющие несколько обмоток.

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора, вообще говоря, не один, а несколько, так как трехфазный трансформатор содержит несколько вторичных обмоток, которые намотаны на одном сердечнике.

Или когда мы имеем перед собой трансформатор, но не знаем точное количество витков в обмотках.

Обратите внимание

Поэтому существуют методы опытного определения, основанные на измерении напряжений на входе трансформатора и напряжения на вторичных обмотках. Такие замеры необходимо делать на холостом ходу, причем одновременно на первичной и на вторичных обмотках. Из них и найдете искомые коэффициенты трансформации. Найденное значение послужит основой для дальнейших расчетов.

Что такое режим холостого хода

Одно из наиболее используемых электротехнических устройств – трансформатор. Данное оборудование используется для изменения величины электрического напряжения. Рассмотрим особенности режима холостого хода трансформатора, с учётом правил определения характеристик для различных видов устройств.

Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток, расположенных на сердечнике. При подаче напряжения на входную катушку, образуется магнитное поле, индуцирующее ток на выходной обмотке. Разница характеристик достигается, благодаря различному количеству витков в катушках входа и выхода.

Под режимом холостого хода понимают состояние устройства, при котором во время подачи переменного электротока на входную катушку выходная находится в разомкнутом состоянии. Данная ситуация характерна для агрегата, подключённого к электросети, при условии, что нагрузку к выходному контуру ещё не включили.

Режим короткого замыкания

В процессе эксперимента можно найти:

электроток холостого хода (замеряется амперметром) – обычно его значение невелико, не больше 0,1 от номинального показателя тока первой обмотки;
мощность, теряемую в магнитопроводе прибора(или другими словами потери в стали);
показатель трансформации напряжения – примерно равен значению в первичной цепи, деленному на таковое для вторичной (оба значения – данные вольтметров);
по результатам замеров силы тока, мощности и напряжения первичной электроцепи можно высчитать коэффициент мощности: мощность делят на произведение двух других величин.

Как проводится опыт холостого хода

При проведении опыта холостого хода появляется возможность определить следующие характеристики агрегата:

коэффициент трансформации;
мощность потерь в стали;
параметры намагничивающей ветви в замещающей схеме.

Для опыта на устройство подаётся номинальная нагрузка.

При проведении опыта холостого хода и расчёте характеристик на основе данной методики необходимо учитывать разновидность устройства.

В данном состоянии трансформатор обладает нулевой полезной мощностью по причине отсутствия на выходной катушке электротока. Поданная нагрузка преобразуется в потери тепла на входной катушке I02×r1 и магнитные потери сердечника Pm. По причине незначительности значения потерь тепла на входе, их в большинстве случае в расчёт не принимают. Поэтому общее значение потерь при холостом ходе определяется магнитной составляющей.

Далее приведены особенности расчёта характеристик для различных видов трансформаторов.

Для однофазного трансформатора

Опыт холостого хода для однофазного трансформатора проводится с подключением:

вольтметров на первичной и вторичной катушках;
ваттметра на первичной обмотке;
амперметра на входе.

Приборы подключаются по следующей схеме:

Для определения электротока холостого хода Iо используют показания амперметра. Его сравнивают со значением электротока по номинальным характеристикам с использованием следующей формулы, получая итог в процентах:

Iо% = I0×100/I10.

Чтобы определить коэффициент трансформации k, определяют величину номинального напряжения U1н по показаниям вольтметра V1, подключённого на входе. Затем по вольтметру V2 на выходе снимают значение номинального напряжения U2О.

Коэффициент рассчитывается по формуле:

K = w1/w2 = U1н/ U2О.

Величина потерь составляет сумму из электрической и магнитной составляющих:

P0 = I02×r1 + I02×r0.

Но, если пренебречь электрическими потерями, первую часть суммы можно из формулы исключить. Однако незначительная величина электрических потерь характерна только для оборудования небольшой мощности. Поэтому при расчёте характеристик мощных агрегатов данную часть формулы следует учитывать.

Потери холостого хода для трансформаторов мощностью 30-2500 кВА

Для трёхфазного трансформатора

Трёхфазные агрегаты испытываются по аналогичной схеме. Но напряжение подаётся отдельно по каждой фазе, с соответствующей установкой вольтметров. Их потребуется 6 единиц. Можно провести опыт с одним прибором, подключая его в необходимые точки поочерёдно.

При номинальном напряжении электротока обмотки более 6 кВ, для испытания подаётся 380 В. Высоковольтный режим для проведения опыта не позволит добиться необходимой точности для определения показателей. Кроме точности, низковольтный режим позволяет обеспечить безопасность.

Применяется следующая схема:

Работа аппарата в режиме холостого хода определяется его магнитной системой. Если речь идёт о типе прибора, сходного с однофазным трансформатором или бронестержневой системе, замыкание третьей гармонической составляющей по каждой из фаз будет происходить отдельно, с набором величины до 20 процентов активного магнитного потока.

В результате возникает дополнительная ЭДС с достаточно высоким показателем – до 60 процентов от главной. Создаётся опасность повреждения изолирующего слоя покрытия с вероятностью выхода из строя аппарата.

Предпочтительнее использовать трехстержневую систему, когда одна из составляющих будет проходить не по сердечнику, с замыканием по воздуху или другой среде (к примеру, масляной), с низкой магнитной проницаемостью. В такой ситуации не произойдёт развитие большой дополнительной ЭДС, приводящей к серьёзным искажениям.

Для сварочного трансформатора

Для сварочных трансформаторов холостой ход – один из режимов их постоянного использования в работе. В процессе выполнения сварки при рабочем режиме происходит замыкание второй обмотки между электродом и металлом детали. В результате расплавляются кромки и образуется неразъёмное соединение.

После окончания работы электроцепь разрывается, и агрегат переходит в режим холостого хода. Если вторичная цепь разомкнута, величина напряжения в ней соответствует значению ЭДС. Эта составляющая силового потока отделяется от главного и замыкается по воздушной среде.

Чтобы избежать опасности для человека при нахождении аппарата на холостом ходу, значение напряжения не должно превышать 46 В. Учитывая, что у отдельных моделей значение данных характеристик превышает указанное, достигая 70 В, сварочный агрегат выполняют со встроенным ограничителем характеристик для режима холостого хода.

Блокировка срабатывает за время, не превышающее 1 секунду с момента прерывания рабочего режима. Дополнительная защитная мера – устройство заземления корпуса сварочного агрегата.

Источники

https://dzgo.ru/osveshchenie/koefficient-transformacii-transformatora.html
https://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-koeffitsient-transformatsii-transformatora
https://OFaze.ru/teoriya/koeffitsient-transformatsii
https://ElektroKlub-nn.ru/osveshchenie/koefficient-transformacii-schetchika.html
https://orenburgelectro.ru/drugoe/chto-takoe-koeffitsient-transformatsii-sovety-elektrika.html
https://OFaze.ru/teoriya/holostoj-hod-transformatora
https://ElectroInfo.net/transformatory/rezhim-holostogo-hoda-dlja-transformatorov.html

Источник

Коэффициент трансформации трансформатора — это величина, выражающая масштабирующую (преобразовательную) характеристику трансформатора относительно какого-нибудь параметра электрической цепи (напряжения, силы тока, сопротивления и т. д.).^{[источник не указан 2287 дней]}

Для силовых трансформаторов ГОСТ 16110-82 определяет коэффициент трансформации как «отношение напряжений на зажимах двух обмоток в режиме холостого хода» и «принимается равным отношению чисел их витков»^[1]^{:п. 9.1.7}.

Общие сведения[править | править код]

Термин «масштабирование» используется в описании вместо термина «преобразование» с целью акцентировать внимание на том, что трансформаторы не преобразовывают один вид энергии в другой, и даже не один из параметров электрической сети в другой параметр (как иногда привыкли говорить о преобразовании, например, напряжения в ток понижающими трансформаторами). Преобразование — это всего лишь изменение значения какого-либо из параметров цепи в сторону увеличения или уменьшения. И хотя такие преобразования затрагивают практически все параметры электроцепи, принято выделять из них самый «главный» и с ним связывать термин коэффициента трансформации. Это выделение обосновывается функциональным назначением трансформатора, схемой включения к питающей стороне и т.д.

Масштабирование напряжения[править | править код]

Для трансформаторов с параллельным подключением первичной обмотки к источнику энергии интересует, как правило, масштабирование в отношении напряжения, а значит, коэффициент трансформации k выражает отношение первичного (входного) и вторичного (выходного) напряжений:

${displaystyle k={frac {U_{1}}{U_{2}}}={frac {varepsilon cdot N_{1}+I_{1}cdot R_{1}}{varepsilon cdot N_{2}-I_{2}cdot R_{2}}}}$

где

Если пренебречь потерями в обмотках, то есть $R_{1}$ , $R_{2}$ считать равными нулю, то

${displaystyle k={frac {U_{1}}{U_{2}}}={frac {N_{1}}{N_{2}}}}$

Такие трансформаторы ещё называют трансформаторами напряжения.

Масштабирование силы тока[править | править код]

Для трансформаторов с последовательным подключением первичной обмотки к источнику энергии вычисляют масштабирование в отношении силы тока, то есть коэффициент трансформации k выражает отношение первичного (входного) и вторичного (выходного) токов:

${displaystyle k={frac {I_{1}}{I_{2}}}}$

Кроме того эти токи связаны ещё одной зависимостью

${displaystyle I_{1}cdot N_{1}=I_{2}cdot N_{2}+I_{0}}$

где

Если пренебречь всеми потерями намагничивания и нагрева магнитопровода, то есть I_0 считать равным нулю, то

${displaystyle I_{1}cdot N_{1}=I_{2}cdot N_{2}}$

=> ${displaystyle {frac {I_{1}}{I_{2}}}={frac {N_{2}}{N_{1}}}}$

${displaystyle k={frac {I_{1}}{I_{2}}}={frac {N_{2}}{N_{1}}}}$

Такие трансформаторы ещё называют трансформаторами тока.

Масштабирование сопротивления[править | править код]

Ещё одно из применений трансформаторов с параллельным подключением первичной обмотки к источнику энергии — масштабирование сопротивления.

Этот вариант используется, когда не интересует непосредственно само изменение напряжения или тока, а требуется подключить к источнику энергии нагрузку с входным сопротивлением, значительно отличающимся от величин, предъявляемых этим источником.

Например, выходные каскады звуковых усилителей мощности требуют нагрузочное сопротивление выше, чем имеют низкоомные динамики. Другой пример — высокочастотные устройства, для которых равенство волновых сопротивлений источника и нагрузки позволяет получить максимальную выделяемую мощность в нагрузке. И даже сварочные трансформаторы, по сути, являются преобразователями сопротивления в большей мере чем напряжения, поскольку последнее служит для повышения безопасности работ, а первое является требованием к сопротивлению нагрузки электрических сетей. Хотя сварщику может быть и не важно, каким образом была получена из сети требуемая тепловая энергия для нагрева металла, но вполне понятно, что практически «короткое замыкание» в сети не приветствуется энергоснабжающей стороной.

Соответственно, можно сказать, что масштабирование сопротивления предназначено для передачи мощности из источника в любую нагрузку наиболее «цивилизованным» способом, без «шоковых» режимов для источника и с минимальными потерями (например, если сравнивать трансформаторное масштабирование и простое повышение сопротивления нагрузки с помощью последовательного балластного сопротивления, которое «съест» значительную долю энергии у источника).

Принцип расчета такого масштабирования тоже основан на передаче мощности, а именно, на условном равенстве мощностей: потребляемой трансформатором из первичной цепи (от источника) и отдаваемой во вторичную (нагрузке), пренебрегая потерями внутри трансформатора.

$S_{1}=S_{2}+Delta S$

где

$S_{1}=U_{1}cdot I_{1}={frac {U_{1}^{2}}{Z_{1}}}$

….. $S_{2}=U_{2}cdot I_{2}={frac {U_{2}^{2}}{Z_{2}}}$

где

$S_{1}=S_{2}$

=> ${frac {U_{1}^{2}}{Z_{1}}}={frac {U_{2}^{2}}{Z_{2}}}$

=> ${displaystyle {frac {U_{1}^{2}}{U_{2}^{2}}}={frac {Z_{1}}{Z_{2}}}=k_{Z}=k_{U}^{2}}$

Как видно выше, коэффициент трансформации по сопротивлению равен квадрату коэффициента трансформации по напряжению.

Такие трансформаторы иногда называют согласующими (особенно в радиотехнике).

Итоговые замечания[править | править код]

Несмотря на различия в схемах включения, принцип работы самого трансформатора не изменяется и, соответственно, все зависимости напряжений и токов внутри трансформатора будут такими, как показано выше. То есть даже трансформатор тока кроме своей «главной» задачи масштабировать силу тока будет иметь зависимости первичных и вторичных напряжений такие же, как если бы он был трансформатором напряжения, и вносить в последовательную цепь, в которую он включен, сопротивление своей нагрузки, изменённое по принципу согласующего трансформатора.

Следует также помнить, что токи, напряжения, сопротивления и мощности в переменных цепях имеют кроме абсолютных значений ещё и сдвиг фаз, поэтому в расчетах (в том числе и вышеприведенных формулах) они являются векторными величинами. Это не так бывает важно учитывать для коэффициента трансформации трансформаторов общетехнического назначения, с невысокими требованиями по точности преобразования, но имеет огромное значение для измерительных трансформаторов токов и напряжений.

Для любого параметра масштабирования, если k<1 , то трансформатор можно назвать повышающим; в обратном случае — понижающим^[2]. Однако ГОСТ 16110-82^[1]^{:п. 9.1.7} не знает такого разграничения: «В двухобмоточном трансформаторе коэффициент трансформации равен отношению к », то есть коэффициент трансформации всегда больше единицы.

Дополнительные сведения[править | править код]

Особенность учета витков[править | править код]

Трансформаторы передают энергию из первичной цепи во вторичную посредством магнитного поля. За редким исключением так называемых «воздушных трансформаторов», передача магнитного поля осуществляется по специальным магнитопроводам (из электротехнической стали, например, или других ферромагнитных веществ) с магнитной проницаемостью намного большей, чем у воздуха или вакуума. Это концентрирует магнитные силовые линии в теле магнитопровода, уменьшая магнитное рассеивание, а кроме того, усиливает плотность магнитного потока (индукцию) в этой части пространства, занятой магнитопроводом. Последнее приводит к усилению магнитного поля и меньшему потреблению тока «холостого хода», то есть меньшим потерям.

Как известно из курса физики, магнитные силовые линии — концентричные и замкнутые сами на себя «кольца», охватывающие проводник с током. Прямой проводник с током охватывается кольцами магнитного поля по всей длине. Если проводник изогнуть, то кольца магнитного поля с разных участков длины проводника сближаются на внутренней стороне изгиба (подобно витковой пружине, изогнутой набок, с прижатыми витками внутри и растянутыми снаружи изгиба). Этот шаг позволяет увеличить концентрацию силовых линий внутри изгиба и соответственно усилить магнитное поле в той части пространства. Ещё лучше изогнуть проводник кольцом, и тогда все магнитные линии распределенные по длине окружности «собьются в кучку» внутри кольца. Такой шаг называется созданием витка проводника с током.

Все вышеописанное очень хорошо подходит для трансформаторов без сердечника (либо других случаев с относительно однородной магнитной средой вокруг витков), но абсолютно бесполезно при наличии магнитных замкнутых сердечников, которые, к сожалению, по геометрическим причинам никак не могут заполнить все пространство вокруг обмотки трансформатора. И поэтому, магнитные силовые линии, охватывающие виток обмотки трансформатора находятся в неравных условиях по периметру витка. Одним силовым линиям «повезло» больше, и они проходят только по облегченному маршруту магнитопроводника, другим же приходится часть пути проходить по сердечнику (внутри витка), а остальную по воздуху, для создания замкнутого силового «кольца». Магнитное сопротивление воздуха почти гасит такие линии поля и соответственно нивелирует наличие той части витка, которая породила эту магнитную линию.

Из всего вышесказанного и отображенного на рисунке существует вывод — в работе трансформатора с замкнутым ферромагнитопроводом принимает участие не весь виток, а только небольшая часть, которая полностью окружена этим магнитопроводом. Или другими словами — основной магнитный поток, проходящий через замкнутый сердечник трансформатора создается только той частью провода, которая проходит сквозь «окно» этого сердечника. Рисунок показывает, что для создания 2-х «витков» достаточно дважды пропустить провод с током через «окно» магнитопровода, экономя при этом на обмотке.

Примечания[править | править код]

↑ ¹ ² Трансформаторы силовые. Термины и определения. ГОСТ 16110-82 (СТ СЭВ 1103-78). Дата обращения: 10 февраля 2017. Архивировано из оригинала 9 августа 2016 года.
↑ Такое определение повышающего и понижающего трансформатора можно встретить в различных учебных материалах школьного уровня: [1] Архивная копия от 11 февраля 2017 на Wayback Machine, [2] Архивная копия от 28 апреля 2017 на Wayback Machine.

Источник

Коэффициентом
трансформации трансформаторов называется
отношение напряжения обмотки высшего
напряжения (ВН) к напряжению обмотки
низшего напряжения (НН) при холостом
ходе:

Кл = U1/U2

Где: Кл- коэффициент
трансформации линейных напряжений;

U1 –
линейное напряжение обмотки ВН;

U2 –
линейное напряжение обмотки НН.

При
определении коэффициента трансформации
однородных трансформаторов или фазного
коэффициента трансформации трехфазных

трансформаторов
отношение напряжения можно приравнять
к отношению чисел витков обмотки

Кф
=U1ф/U2ф=W1/W2

где: Кф – фазный
коэффициент трансформации;

U1ф,U2ф – фазные напряжения
обмоток ВН и НН соответственно;

WI,W2 – число витков обмоток
ВН и НН соответственно.

При измерении
линейного коэффициента трансформации
трехфазного трансформатора равенство
отношения высшего и низшего линейных
напряжения обмоток и соответственно
числа витков ВН и НН сохраняется лишь
при одинаковых группах соединения этих
обмоток.

Если первичная и
вторичная обмотки соединены по одинаковой
схеме, например, обе в звезду, обе в
треугольник и так далее, фазный и линейный
коэффициенты трансформации равны друг
другу. При различных схемах соединений
обмоток, например, одной в звезду, а
другой в треугольник, линейньй и фазный
коэффициенты трансформации неодинаковы
(они в данном случае отличаются друг от
друга в 3 раз).

Определение
коэффициента трансформации производится
на всех ответвлениях обмоток и для вех
фаз. Эти измерения, кроме проверки самого
коэффициента трансформации дают
возможность проверить также правильность
установки переключателя напряжения на
соответствующих ступенях, а также
целостность обмоток.

Для определения
коэффициента трансформации применяют
метод двух вольтметров (рис.2)

Рис.2 Определение
коэффициента трансформации.

Со стороны высокого
напряжения (ВН) подводится трехфазовое
напряжение 220 В и измеряется напряжение
на вторичной обмотке.

Внимание! Напряжение
подводится только к обмоткам ВН (А, В,
С).

Результаты измерений
заносятся в таблицу 2. Пределы измерения
вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В.

Таблица 2.

Положение переключателя	U_AB	U	K_ав	U_АС	U_ас	K_ас	U_ВС	U_вс	K_вс
1
2
3

Примечание: В
данной работе трансформатор имеет одно
положение переключателя.

Коэффициент
трансформации отдельных фаз, замеренных
на одних и тех же ответвлениях не должен
отличаться друг от друга более чем на
2%.

2.4. Определение группы соединения обмоток трансформатора.

Группа
соединения обмоток трансформатора
имеет особо важное значение для
параллельной работы его с другими
трансформаторами.

Метод
двух вольтметров для определения группы
соединения обмоток является распространенным
и доступным. Метод основан на совмещении
векторных диаграмм первичного и
вторичного напряжений, измерении
напряжений между соответствующими
выводами и последующем сравнении этих
напряжений с условным.

Для
проведения опыта собирают схему,
показанную на рис.3.

Рис.3
Определение группы соединения обмоток
трансформатора методом двух вольтметров.

Вводы
А-а соединяют между собой, а на линейные
вводы А, В, С обмотки ВН подают трехфазовое
напряжение 220 В. это напряжение измеряется
вольтметром PV₁.
вольтметром PV₂измеряется
напряжение между вводами В-в, С-с, В-с,
С-в. измеренные напряжения сравнивают
с условным U_усл.
Условное напряжение определяется по
формуле:

U_усл=U_2л_
К_л²+1

Где
U_2л
– линейное напряжение на вводах обмотки
НН во время опыта В.

К_л
– линейный коэффициент трансформации.

U_2л=U_л1/К_л;
К_л=U_ВН/U_НН;

Где
U_л1
– линейное напряжение, подведенное к
обмотке ВН при опыте.

Результаты
измерений группы соединений заносятся
в таблицу 3

Таблица 3

Вводы обмоток	Напряжение на вводах	К_л	U₂_	U_усл
В-в
С-с
С-в
В-с

Полученные
напряжения сравнивают с условным
напряжением. На основании сравнения и
по таблице 4 определяется группа
соединений обмоток трансформатора.

Таблица 4

Группа
соединения

Угловое
смещение

120

150

180

210

240

270

300

330

Сравнение
на вводах U_усл

В-в

В-с

С-в

С-с

Примечание:
М – меньше, Б – больше, Р – равно.

2.5
Определение сопротивления обмоток
трансформатора постоянному току.

При
заданном измерении могут выявится
следующие характерные дефекты:

а)
недоброкачественная пайка и плохие
контакты в обмотке и в присоединении
вводов;

б)
обрыв одного или нескольких параллельных
проводников в обмотке.

Измерение
сопротивления обмоток в данном случае
производится мостовым методом – мостом
Р 353. Измерение производится на всех
ответвлениях и на всех фазах. При наличии
выведенной нейтрали (0) измерение
производится между фазными выводами и
нулем. Если обмотка соединена в «звезду»,
то сопротивление фазы можно определить
/1/

R_A=(R_AB+R_AC-R_BC)/2

R_В=(R_ВА+R_ВС-R_А_C)/2

R_С=(R_С_B+R_СА-R_АВ)/2

Где
R_AB_,R_ВС,R_АС
– сопротивления на линейных зажимах
АВ, ВС, АС.

При
соединении обмоток в звезду R_АВ=R_A+R_В,
R_ВС=R_В+R_С,
R_СА=R_С+R_А,
где R_A,
R_В,
R_С
– сопротивления фазных обмоток А-Х,
B-Y,
C-Z.

Полученные
значения сопротивления разных фаз при
одном положении переключателя не должны
отличаться друг от друга более чем на
2%. Данные измерений следует занести в
таблицу 5.

Таблица 5

Положение переключателя	Обмотка ВН	Обмотка НН	Примечание
R_AB	R_ВС	R_АС	R_A	R_В	R_С	R_ао	R_bo	R_со
1
2
3

Примечание
в данной работе трансформатор имеет
одно положение переключателя.

Назначение,
устройство и работа прибора Э236.

Прибор
Э236 предназначен для контроля технического
состояния и испытания изоляции при
техническом обслуживании и ремонте
якорей автотракторных генераторов,
стартеров и электродвигателей постоянного
тока с номинальным напряжением 12 и 24 В.
Диаметр проверяемых якорей от 25 до 180
мм при питании прибора от однофазной
электрической цепи переменного тока
напряжением 220В. /2/

Рис.4
Вид на лицевую панель прибора Э236

Конструктивно
прибор представляет собой настольную
измерительную установку, имеющую
дроссель, измерительную цепь, контактные
устройства.

С
черным проводом (левое) контактное
устройство используется при испытании
электрической прочности изоляции. При
нажатии рукоятки стержень утопает до
упора, замыкая цепь. В свободном состоянии
цепь обесточена.

С
синим проводом (правое) контактное
устройство служит для снятия с коллектора
наводимой в якоре ЭДС, и применяется
при определении короткозамкнутых секций
и витков, обрывов и т.д. Верхняя пластина
устройства – подвижная и позволяет
установить в зависимости от шага и
ширины пластин коллектора якоря
необходимый размер между торцами
пластин. В нерабочем положении оба
контактных устройства должны быть
установлены на задней стенке прибора
в кронштейнах.

На
рис.5 приведена принципиальная
электрическая схема прибора.

Рис.5
Принципиальная электрическая схема
прибора Э236.

Дроссель
L1
имеет основную обмотку (1000 витков
проводом ПЭВ-2 диаметром 0,4мм) для создания
магнитного потока в магнитопроводе и
проверяемом якоре, и дополнительную
обмотку (1100 витков проводом ПЭВ-2 диаметром
0,2мм). Питание обмоток дросселя
осуществляется напряжением 220В. Основная
обмотка дросселя имеет отвод от 54 витка,
что обеспечивает питание лампы HL2,
служащей для сигнализации включенного
состояния прибора. Для защиты питающей
сети от перегрузок и КЗ в цепи основной
обмотки установлен предохранитель F1.

Работа
прибора.

Испытание
электрической прочности изоляции
обмоток и других изолированных деталей
производится приложением к ним
действующего значения испытательного
напряжения величиной 0,22 кВ, частотой
50 Гц, мощностью 25 Вт, снятого с дополнительной
обмотки дросселя с помощью контактного
устройства А1.

При
пробое изоляции загорается лампа HL1.
Резистор R1
совместно с лампой HL1
обеспечивает необходимую мощность
испытательной схемы.

Принцип
действия прибора при контроле технического
состояния обмоток якоря основан на
сравнении ЭДС, которые индуцируются в
секциях обмотки якоря под действием
магнитного потока, создаваемого
дросселем.

Амплитудное
значение ЭДС, наводимой в обмотке якоря,
снимается с помощью контактного
устройства А2 и регистрируется по
индикаторному прибору pmA,
который подключен к пиковому детектору

выполненному
на транзисторе VT1
и конденсаторе С1.

Для
увеличения чувствительности схемы в
качестве выпрямительного элемента
пикового детектора используется
коллекторно-базовый переход транзистора
VT1.

Для
защиты индикаторного прибора от
перегрузок применен диод VD1,
включенный в прямом направлении, и
резистор R2,
которым устанавливается рабочий ток
диода.

Чувствительность
измерительного прибора регулируется
переменным резистором R3.

Внимание!
Прикасаться к частям испытываемого
оборудования во время испытания изоляции
не допускается!

Порядок
проверки прибора на работоспособность.

Внешним
осмотром убедиться в отсутствии наружных
повреждений прибора.
Поставить
переключатель в положение «0» и включить
прибор в сеть.
Поставить
переключатель в положение «1», при этом
загорится сигнальная лампа «~220В».
Нажать штырем левого контактного
устройства (с черным проводом) на полюса
до упора и убедиться в наличии тока в
цепи (лампа « » должна загореться).
Поставте
переключатель в положение «0».
Уложите
якорь генератора (стартера, двигателя
постоянного тока) на полюса дросселя
и поставьте переключатель в положение
«2». Коснитесь пластинами контактного
устройства (с синим проводом) соседних
пластин коллектора и, вращяя якорь,
убедитесь в возможности регулировки
положения стрелки индикатора
измерительного прибора. Поставьте
переключатель в положение «0» и снимите
якорь.
Перед
проверкой якорь очищается от пыли и
грязи и производится его внешний осмотр.

Определение
короткозамкнутой секции обмотки якоря.

3.2.1.
Определение при помощи стальной пластины.

Уложите
якорь генератора на полюса дросселя.
Поставьте
переключатель в положение «2».
Возьмите
пластину сломанного ножевого полотна
и, слегка касаясь поверхности якоря,
медленно поворачивайте якорь вокруг
его оси руками или механическим зажимным
устройством.

При
наличии короткого замыкания в какой
либо секции, пластина будет притягиваться
и вибрировать над пазами, в которых
расположена эта секция.

Поставьте
переключатель в положение «0», снимите
якорь с полюсов дросселя.

3.2.2.
Определение при помощи измерительного
прибора.

Уложите
якорь на полюса дросселя и установите
переключатель в положение «2».
Установите
контактное устройство (правое) так,
чтобы пластины устройства были прижаты
к двум рядом расположенным пластинам
коллектора, на которых ЭДС секции
максимальная.
Установите
ручной регулятора «»
стрелку индикатора в средней части
шкалы.
Не
отнимая контактного устройства,
проворачиваем ротор на несколько
миллиметров вперед и назад, находим
положение якоря, при котором стрелка
индикатора максимально отклонится.
Запомните это показание.
Поворачивайте
якорь генератора так, чтобы рядом
расположенная пластина коллектора
занимала положение предыдущей. Показания
прибора при этом не должны изменяться
более чем на 1
деление шкалы. Проверьте таким образом
весь коллектор.

Если
имеется короткозамкнутая секция, то
при касании коллекторных пластин этой
секции стрелка индикатора упадет до
нуля (если короткое замыкание близко к
коллектору), или показания будут
значительно ниже, чем на остальных
позициях (если короткое замыкание между
витками в центре якоря, или на
противоположном коллектору конце
якоря).

Поставьте
переключатель в положение «0», снимите
якорь с полюсов дросселя.
Измерение
ЭДС в секциях обмотки якоря нужно
производить при одном выбранном
неизменном положении контактного
устройства по отношению к коллектору.
Якорь
стартера имеет 1 или 2 витка в каждой
секции, что при проверке усложняет
определение короткозамкнутых секций,
т.к. их сопротивление при этом меняется
незначительно. Но все показания
индикатора дают возможность увидеть
в какой секции имеется замыкание.
Разница в отклонении стрелки индикатора
будет зависеть от того, насколько
надежно короткое замыкание и где
расположено (если у коллектора, то
показания индикатора будут равны 0,
если же в якоре, то они будут отличаться
на несколько делений).

Определение
обрывов в обмотке якоря.

Уложите
якорь на полюса дросселя и установите
переключатель в положение «2».

Установите
контактное устройство (правое) так,
чтобы пластины устройства были прижаты
к двум рядом расположенным пластинам
коллектора и поверните рукоятку
регулятора так, чтобы индикатор показал
наличие тока в цепи. Поворачивая якорь,
касайтесь поочередно щупами соседних

пластин
коллектора. Проведите проверку всего
якоря. Если в секции имеется обрыв, то
стрелка индикатора не отклонится при
касании пластин коллектора этой секции.
Поставьте
переключатель в положение «0», снимите
якорь с полюсов дросселя.
1. Определение
  замыкания на массу обмотки якоря.

Уложите
якорь на полюса дросселя и установите
переключатель в положение «1».

Коснитесь
поочередно 2-х – 3-х пластин коллектора
штырем левого контактного устройства,
нажимая при этом на рукоятку до упора.

Если
обмотка якоря на «массу» не замкнута,
лампа « » не загорится (левая). Загорание
лампы указывает на наличие замыкания
с «массой».

4.
Содержание отчета.

Отчет
должен содержать цель работы, таблицы
и схемы исследований, общее заключение
о состоянии трансформатора и якоря
генератора.

5.
Контрольные вопросы по диагностике
трансформатора.

Какие
неисправности встречаются в силовых
трансформаторах?
Какими
приборами и как определить витковое
замыкание в обмотках трансформатора?
Что
такое коэффициент абсорбции?
С
какой целью и как измеряется сопротивление
обмотки трансформатора постоянному
току?
С
какой целью и как определяется
коэффициент трансформации?
Как
изменяется коэффициент абсорбции в
зависимости от степени увлажнения
изоляции и чем это объясняется?
При
измерении коэффициента трансформации
получены следующие данные: К_ав=25;
К_вс=25;
К_ас=10.
Определить неисправность в трансформаторе.

6.
Контрольные вопросы по диагностике
якоря генератора.

Какие
неисправности встречаются в якорях
генераторов?
Каков
порядок проверки прибора Э236 на
работоспособность?
Как
определить короткозамкнутую секцию
обмотки якоря?
Как
определить обрыв в обмотке якоря?
Как
определить замыкание на массу обмотки
якоря?

6.
Литература.

1.
Технические указания по производству
пусконаладочных работ и лабораторных
испытаний электрической части сельских
электростанций, электросетей и
потребительских электроустановок. М.:
1961.

Паспорт
прибора для проверки якорей генераторов
и стартеров. Модель Э236. 1978. Новгород.

Учебно-методическое
издание

Методические
указания к лабораторным работам по
эксплуатации электрооборудования для
студентов специальности 110302 «Электрификация
и автоматизация сельского хозяйства»
очного и заочного обучения / сост.
В.В.Шмигель. –

Ярославль:
ООО «ИНВЕСТ», 2009. –51 С.

Гл.
редактор А.Б. Абрамова

Редактор
выпуска И.К. Укоев

Корректор
В.А. Бабаян

@
ООО «ИНВЕСТ» Ярославская область, г.
Ярославль.

Лицензия
на издательскую деятельность ЛР №
020384. Выдана 07.06.2000.

Компьютерный
набор. Подписано в печать 15/01/2009.

Заказ
№579. Тираж 100 экз. Усл. Печ л 0,75. Бумага
офсетная. Отпечатано

10/03/2009.

Отпечатано
с готовых оригинал-макетов.

Соседние файлы в папке Методички

Источник

Что такое коэффициент трансформации и как его найти

Как трансформатор работает

Суть коэффициента трансформации

Расчёт коэффициента

Практическое применение

Видео по теме

Что такое коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации трансформатора

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Основной параметр трансформатора

Что такое коэффициент трансформации

Для силового трансформатора

Трансформатор тока

Трансформатор напряжения

Коэффициент трансформации электросчетчика

Как рассчитать коэффициент трансформации

От чего зависит величина электродвижущей силы

Расчетный коэффициент учета

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Как определить этот показатель в цепях передачи мощности

Как определить опытным путем?

Что такое режим холостого хода

Как проводится опыт холостого хода

Для однофазного трансформатора

Для трёхфазного трансформатора

Для сварочного трансформатора

Общие сведения[править | править код]

Масштабирование напряжения[править | править код]

Масштабирование силы тока[править | править код]

Масштабирование сопротивления[править | править код]

Итоговые замечания[править | править код]

Дополнительные сведения[править | править код]

Особенность учета витков[править | править код]

Примечания[править | править код]

2.4. Определение группы соединения обмоток трансформатора.

Вам также может понравиться

Как найти массу через динамометр

Как найти сведения об алиментах

Как составить брачный договор находясь в браке на дом

Добавить комментарий Отменить ответ