Как работает ток?

Нормальные режимы работы трансформатора

К ним относятся номинальный, оптимальный, режим холостого хода и режим параллельной работы.

Номинальный и оптимальный режим

Еще эти режимы трансформатора называют рабочими. Потому что при них напряжение и ток близки к номинальным (на которые рассчитано оборудование) условиям.

Номинальный режим – это когда ток и напряжение на первичной обмотке соответствуют номинальным показателям. Но на деле трансформатор редко работает в таких условиях. Потому что в сети происходят постоянные колебания нагрузки. При таком режиме трансформатор работает исправно. Но коэффициент полезного действия (КПД) оборудования не достигает максимума.

Оптимальный режим – это режим, при котором трансформатор имеет максимальный КПД. Как правило, максимальные КПД трансформатор показывает под нагрузкой 50-70% от номинальной. Современные силовые трансформаторы работают с КПД 90% и выше.

На деле большинство трансформаторов не работают в одном и том же режиме. Потому что нагрузка в сети непостоянная.

Холостой режим трансформатора

При режиме холостого хода на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение, а вторичная обмотка не подключена к сети потребителя электроэнергии. В таком режиме КПД равен 0.

На холостом ходу силового трансформатора определяют коэффициент трансформации, мощность потерь в металле и параметры намагничивающей ветви схемы замещения. Для таких измерений на первичную обмотку трансформатора пускают электрический ток номинального напряжения.

А для трансформатора напряжения режим холостого хода является рабочим.

Режим параллельной работы

Два трансформатора устанавливаются в сетях, питающих энергией потребителей первой и второй категории. Важно подключить трансформаторы так, чтобы ни один из них не испытывал перегрузки.

Для этого у трансформаторов:

  • должны быть одни и те же группы соединений обмоток;
  • коэффициенты трансформации не должны отличаться больше, чем на 0,5 %;
  • номинальные мощности должны соотноситься не более, чем один к трем;
  • напряжения короткого замыкания должны различаться не более, чем на 10 %;
  • должна выполняться фазировка трансформаторов.

Аварийный режим

Трансформатор находится в аварийном режиме, если на него воздействует электрический ток, который сильно превосходит номинальные величины. Дальше давать работать оборудованию нельзя. Как правило, в трансформаторах существуют автоматические выключатели. Они отключают питание оборудования.

Признаки аварийного режима:

  • громкий и неритмичный шум и треск в баке трансформатора;
  • повышение температуры рабочей части трансформатора;
  • утечка трансформаторного масла.

Часто аварийный режим возникает из-за короткого замыкания во вторичной обмотке. Исключение – трансформаторы тока и сварочные трансформаторы. Для них режим короткого замыкания является рабочим.

Напряжение во время короткого замыкания (КЗ) – это еще и важный показатель, который влияет на эксплуатацию трансформатора. Его измеряют в процентах. Для трансформаторов со средним показателем мощности напряжение КЗ составляет 5-7%, а для более мощных – 6-12 %.

Важно не допускать работы трансформатора в аварийном режиме вообще и ограничивать его перегрузки. В этом случае оборудование прослужит вам заявленный производителем срок.

Назначение и режим работы трансформатора тока

Измерительный трансформатор тока представляет собой аппарат, предназначенный для подключения токовых измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики .

В электроустановках трансформаторы тока выполняют три функции:

1) преобразование переменного тока к стандартным значениям 5 А или 1 А;

2) изолирование вторичных токовых цепей от высокого напряжения первичной цепи;

3) защиту вторичных устройств и персонала от высокого напряжения.

Вторичные токовые цепи трансформаторов тока заземляются в одной точке. Это предотвращает появление высокого напряжения во вторичных цепях при повреждении изоляции.

Трансформатор тока состоит из первичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2, которые расположены на магнитопроводе 3 (рис.1.1, а). Обозначения трансформаторов тока приведены на рис.1.1, б и в табл. 1.1 .

Таблица 1.1 Обозначение выводов обмоток трансформатора тока

Первичная обмотка трансформатора тока последовательно включается в силовую цепь. К вторичной обмотке последовательно подключаются амперметры, токовые обмотки варметров, ваттметров, счётчиков активной и реактивной энергии, токовые цепи релейной защиты и автоматики.

Трансформатор тока является источником тока, следовательно, вторичная обмотка выполняется с большим внутренним сопротивлением. Сопротивление приборов, подключённых к вторичной обмотке трансформатора тока должно быть небольшое. Если сопротивление подсоединённых приборов больше допустимой величины, то оно значительно повлияет на величину вторичного тока. Трансформатор тока не будет работать в заданном классе точности.

Остановимся подробно на режиме работы трансформатора тока. Протекающий по первичной обмотке ток I1 создаёт в сердечнике магнитный поток Ф1. Наводимая во вторичной обмотке электродвижущая сила (ЭДС) взаимоиндукции, вызывает ток I2, который создаёт свой магнитный поток Ф2, направленный встречно потоку Ф1. Величина сопротивления вторичной нагрузки небольшая, поэтому потери энергии во вторичной нагрузке незначительны. Следовательно, поток Ф2 немного меньше потока Ф1, а результирующий магнитный поток

Ф0 = Ф1 — Ф2 (1.1)

составляет всего несколько процентов от магнитного потока Ф1. Для такого магнитного потока не требуется магнитопровод большого сечения. Кроме того, в этом случае трансформатор тока обладает незначительным индуктивным сопротивлением, то есть не влияет на величину тока, протекающего в силовой цепи.

При размыкании вторичной обмотки исчезает ток I2, а, следовательно, и поток Ф2.Результирующий поток Ф0 в соответствии с выражением (1.1) возрастает до первичного потока Ф1. Из-за небольшого сечения магнитопровода, выбранного по потоку Ф0, происходит насыщение магнитопровода. Форма магнитного потока из синусоидальной Ф0 (рис. 1.2) становится трапециидальной Ф0ХХ.

Величина напряжения на выводах вторичной обмотки пропорциональна скорости изменения магнитного потока ФО (ФОХХ)

. (1.2)

Отсюда при размыкании вторичной обмотки форма напряжения на её выводах становится пикообразной. Значение напряжения на разомкнутой вторичной обмотке при большом рабочем токе может достигать нескольких киловольт.

Запрещается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока под нагрузкой. Высокое напряжение опасно для персонала и, кроме того, может привести к повреждению изоляции трансформатора тока. Из-за насыщения сердечника большим магнитным потоком происходит его перегрев. Повреждение трансформатора тока может вызвать замыкание в первичной цепи. При необходимости произвести переключения в схеме под током предварительно закорачивают вторичную обмотку трансформатора тока.

Сомнения по поводу того, в каком режиме фотографировать, терзают многих начинающих фотографов. Так развейте же сомнения! Обычно диск установки режимов делится на базовую зону с понятными картинками и творческую с непонятными буковками. Новичкам – на базу.
Особенности и недостатки базовых режимов
Если вы, снимая в базовых режимах, будете обращать внимание на автоматически выставляемые камерой выдержку и диафрагму, то скоро поймете принципы съемки в каждом из жанров. Портрет: небольшие значения диафрагмы для размытия заднего плана и сосредоточения взгляда зрителя на фигуре снимаемого человека. Пейзаж: внушительная глубина резкости обеспечивается значительным закрытием диафрагмы для того, чтобы большая часть изображения отразилась резко, была видна четко. Макро: максимальное открытие диафрагмы и относительно короткая выдержка для обеспечения светосилы при приближении. Спорт: важна быстрота срабатывания затвора, чтобы изображение не вышло смазанным, поэтому самая короткая выдержка из всех возможных.
Чем больше вы будете снимать в базовой зоне, тем чаще начнете замечать недостатки каждого из режимов.
Портрет: для съемки группы людей диафрагму стоит закрывать сильнее.
Пейзаж: желая сфокусироваться на объекте переднего плана, порой желательно, чтобы фон размылся.
Макро: снимая насекомых и цветы на ветру, приоритет стоит отдавать быстрой выдержке, а при сильно открытой диафрагме не весь объект получается резко изображенным.
Спорт: скорость движения снимаемых людей и машин бывает разной, иногда хочется, чтобы движущийся объект оставил след.
Общий недостаток всех базовых режимов – отсутствие возможности выбирать по своему усмотрению экспозиционную пару, точку фокусировки и значение ISO.
Шаг к творчеству
Шаг за шагом ознакамливаясь с возможностями собственной камеры, вы начнете подходить к процессу съемки более творчески. А значит, освоите режимы творческой зоны, которые готовят вам массу открытий чудных.
Tv или S – автоэкспозиция с приоритетом выдержки позволяет делать как четкие, так и размытые снимки движущихся объектов. Двигая колесико управления, вы получите доступ ко всем возможным при данном освещении экспозиционным парам.
Av или A – автоэкспозиция с приоритетом диафрагмы позволяет делать как полностью четкие снимки, так и со сколь угодно размытым фоном. Легким движением руки вы способны изменять глубину резкости снимаемой сцены. При этом выставленная экспозиция всегда будет правильной, а снимки разными.
М или ручная установка экспозиции позволяет не только выбирать любую выдержку и диафрагму, но и снимать со сдвигом. Нет, не по фазе, а со сдвигом экспозиции в «+» или «-«.
Со временем вы перестанете задаваться вопросом, в каком режиме фотографировать, поскольку автоматически будете выставлять режим, выдержку, диафрагму. И тогда уже вас можно будет сравнить с фотографом-«авто», значительно превосходящим по качеству выдаваемых снимков своего тезку в базовой зоне режимов съемки.

Режими роботи трансформаторів

Розглядають три режими роботи трансформаторів: неробочий (ненавантажений); робочий (навантажувальний) режим; режим короткого замикання.

У неробочому режимі трансформатор первинною обмоткою приєднаний до мережі живлення з напругою U1, а вторинна обмотка відокремлена від електроприймача. У такому режимі струм проходить тільки по первинній обмотці, індукована ЕРС Е1 дорівнює напрузі мережі U1 , а напруга вторинної обмотки U2 дорівнює ЕРС Е2, індукованій у вторинній обмотці. Коефіцієнт трансформації можна обчислити за відношенням ЕРС обмоток чи напруг на обмотках у неробочому режимі:

К = w1/w2= Е1/Е2 = U1/ U2 .

На практиці цю залежність використовують для визначення кількості витків обмоток методом додаткової обмотки. Суть цього методу полягає у тому, що поверх будь-якої з обмоток намотують додаткову обмотку з відомою кількістю витків wдод і вимірюють напруги U1, U2 і Uдод. Зі співвідношеннь U1/ Uдод= w1/wдод та Е1/Е2 = w1/w2= U1/ U2 визначають невідомі кількості витків обмоток.

Якщо струм проходить по обох обмотках (І1 та І2) і струм І2 замикається через опір навантаження, то такий режим називають робочим або режимом навантаження. Залежність напруги U2 на виводах вторинної обмотки трансформатора від струму навантаження І2 називається зовнішньою вольт-амперною характеристикою трансформатора. Внаслідок спаду напруги на опорах обмоток трансформатора напруга вторинної обмотки зменшується зі збільшенням струму навантаження. Величину напруги ΔU2, на яку зменшується напруга вторинної обмотки часом подають у відсотках:

,

де U20 – напруга у неробочому режимі на вторинній обмотці трансформатора; U2 – виміряне чи розраховане значення напруги вторинної обмотки у режимі навантаження .

У сучасних силових трансформаторах значення ΔU2 складає 2 – 4 %. Струми навантаження силових трансформаторів можуть змінюватися у межах від 0 до номінального — ІН .

У трансформаторах спеціального призначення, наприклад зварювальних, певними засобами збільшують потоки розсіяння, тому й значення ΔU2 може бути значно більшим. Їх струми навантаження близькі за значенням до струмів короткого замикання. Кратність струму короткого замикання ІКЗ/ ІН може бути у межах 1,5 – 1,2. Тому такі трансформатори працюють на спадній ділянці зовнішньої характеристики.

Зважаючи, що у трансформаторі втрати потужності незначні, то можна записати S1=S2, або U1I1=U2I2. Звідси випливають такі співвідношення:

К ≈ U1/U2 = І2/І1.

Режим короткого замикання – це аварійний для трансформатора режим, який виникає внаслідок з’єднання між собою виводів вторинної обмотки. Такий режим можна кваліфікувати як режим навантаження з нульовим значенням опору навантаження. У цьому режимі струми обмоток значно перевищують їх значення у нормальному режимі навантаження.

Для вимірювання електричних параметрів трансформатора влаштовують досліди неробочого ходу, короткого замикання та навантаження. Досліди проводять, змінюючи напругу живлення трансформатора від нуля до необхідного значення, тому параметри режиму у дослідах (на відміну від таких у режимах неробочого ходу, навантажувальному та у режимі короткого замикання) є контрольованими і не досягають небезпечних для трансформатора значень.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *