Что называют коэффициентом трансформации – что это такое, как определить, формула

что это такое, как определить, формула

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.

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.

odinelectric.ru

Что такое коэффициент трансформации

Содержание:
  1. Основной параметр трансформатора
  2. Коэффициент трансформации электросчетчика
  3. Как определить коэффициент трансформации

При использовании различных типов трансформаторов, а также счетчиков электрической энергии нередко возникает вопрос, что такое коэффициент трансформации. По своей сути, данный параметр представляет собой техническую величину. В качестве примера можно взять счетчик электроэнергии прямого включения, работающий с малыми токами нагрузки. Однако токи, которые нужно измерить, имеют гораздо более высокое значение. Их требуется уменьшить, чтобы прибор учета не сгорел. С этой целью используются трансформаторы тока, подбираемые в соответствии с нагрузкой потребителя, а также силовой трансформатор. В связи с этим, коэффициент трансформации может быть разным, в зависимости от оборудования, установленного в квартире.

Счетчик, работающий через трансформатор, учитывает не реальное значение потребленной электроэнергии, а той, которая понижена тока в определенное количество раз. Эти разы и будут коэффициентом трансформации. Данная величина показывает во сколько раз входной ток или напряжение, больше или меньше такого же параметра на выходе.


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.


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 определить коэффициент трансформации

electric-220.ru

2.3 — Определение коэффициента трансформации трансформатора.

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

UAB

U

Kав

UАС

Uас

Kас

UВС

Uвс

Kвс

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 PV2
измеряется
напряжение между вводами В-в, С-с, В-с,
С-в. измеренные напряжения сравнивают
с условным Uусл.
Условное напряжение определяется по
формуле:

Uусл=U

Кл2+1

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

Кл
– линейный коэффициент трансформации.

U=Uл1л;
Кл=UВН/UНН;

Где
Uл1
– линейное напряжение, подведенное к
обмотке ВН при опыте.

Результаты
измерений группы соединений заносятся
в таблицу 3

Таблица 3

Вводы
обмоток

Напряжение
на вводах

Кл

U2

Uусл

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

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Угловое
смещение

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

Сравнение
на вводах Uусл

В-в

М

М

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

В-с

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

М

М

С-в

М

М

М

М

М

Б

Б

Б

Б

Б

Б

Р

С-с

М

М

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

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/

RA=(RAB+RAC-RBC)/2

RВ=(RВА+RВС-RАC)/2

RС=(RСB+RСА-RАВ)/2

Где
RAB,
RВС,
RАС
– сопротивления на линейных зажимах
АВ, ВС, АС.

При
соединении обмоток в звезду RАВ=RA+RВ,
RВС=RВ+RС,
RСА=RС+RА,
где RA,
RВ,
RС
– 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

RAB

RВС

RАС

RA

RВ

RС

Rао

Rbo

Rсо

1

2

3

Примечание
в данной работе трансформатор имеет
одно положение переключателя.

  1. 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!

    1. Порядок
      проверки прибора на работоспособность.

  1. Внешним
    осмотром убедиться в отсутствии наружных
    повреждений прибора.

  2. Поставить
    переключатель в положение «0» и включить
    прибор в сеть.

  3. 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).

  4. Поставте
    переключатель в положение «0».

  5. 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.

  6. Перед
    проверкой якорь очищается от пыли и
    грязи и производится его внешний осмотр.

    1. Определение
      короткозамкнутой секции обмотки якоря.

3.2.1.
Определение при помощи стальной пластины.

  1. Уложите
    якорь генератора на полюса дросселя.

  2. Поставьте
    переключатель в положение «2».

  3. 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.

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

3.2.2.
Определение при помощи измерительного
прибора.

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

  2. Установите
    контактное устройство (правое) так,
    чтобы пластины устройства были прижаты
    к двум рядом расположенным пластинам
    коллектора, на которых ЭДС секции
    максимальная.

  3. Установите
    ручной регулятора «»
    стрелку индикатора в средней части
    шкалы.

  4. Не
    отнимая контактного устройства,
    проворачиваем ротор на несколько
    миллиметров вперед и назад, находим
    положение якоря, при котором стрелка
    индикатора максимально отклонится.
    Запомните это показание.

  5. 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).

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

  2. Измерение
    ЭДС в секциях обмотки якоря нужно
    производить при одном выбранном
    неизменном положении контактного
    устройства по отношению к коллектору.

  3. 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).

    1. Определение
      обрывов в обмотке якоря.

  1. 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

  1. пластин
    коллектора. Проведите проверку всего
    якоря. Если в секции имеется обрыв, то
    стрелка индикатора не отклонится при
    касании пластин коллектора этой секции.

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

    1. Определение
      замыкания на массу обмотки якоря.

  1. 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.

      1. Какие
        неисправности встречаются в силовых
        трансформаторах?

      2. Какими
        приборами и как определить витковое
        замыкание в обмотках трансформатора?

      3. Что
        такое коэффициент абсорбции?

      4. С
        какой целью и как измеряется сопротивление
        обмотки трансформатора постоянному
        току?

      5. С
        какой целью и как определяется
        коэффициент трансформации?

      6. Как
        изменяется коэффициент абсорбции в
        зависимости от степени увлажнения
        изоляции и чем это объясняется?

      7. При
        измерении коэффициента трансформации
        получены следующие данные: Кав=25;
        Квс=25;
        Кас=10.
        Определить неисправность в трансформаторе.

6.
Контрольные вопросы по диагностике
якоря генератора.

  1. Какие
    неисправности встречаются в якорях
    генераторов?

  2. Каков
    порядок проверки прибора Э236 на
    работоспособность?

  3. Как
    определить короткозамкнутую секцию
    обмотки якоря?

  4. Как
    определить обрыв в обмотке якоря?

  5. 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.

  1. 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.

studfiles.net

Что такое коэффициент трансформации — Блог о строительстве

Коэффициент трансформации— трансформатора  это величина, выражающая масштабирующую (преобразовательную) характеристику трансформатора относительно какого нибудь параметра электрической цепи (напряжения, тока, сопротивления и т. д.).

Содержание 1 Общие… …   Википедиякоэффициент трансформации — Отношение напряжений на зажимах двух обмоток в режиме холостого хода. Примечания: 1. Для двух обмоток силового трансформатора, расположенных на одном стержне, коэффициент трансформации принимается равным отношению чисел их витков 2.

В трехфазном… …   Справочник технического переводчикаКоэффициент трансформации— 9.1.7. Коэффициент трансформации Отношение напряжений на зажимах двух обмоток в режиме холостого хода. Примечания: 1. Для двух обмоток силового трансформатора, расположенных на одном стержне, коэффициент трансформации принимается равным отношению …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документациикоэффициент трансформации— transformacijos koeficientas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl.

step up ratio of transformation; transformation coefficient; transformation ratio vok. Übersetzungsverhältnis, n; Transformationsübersetzung, f;… …   Automatikos terminų žodynasкоэффициент трансформации— transformacijos koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Transformatorių apibūdinantis dydis, išreiškiamas pirminės ir antrinės apvijos elektrovarų, įtampų, srovių stiprių arba vijų skaičių dalmeniu. atitikmenys:… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynasкоэффициент трансформации— keitimo santykis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Keitiklio parametras, keičiamąjį signalą siejantis su pakeistuoju signalu, pvz., B = kA; čia A – keičiamasis signalas, B – pakeistasis signalas, k – keitimo santykis.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynasкоэффициент трансформации— keitimo santykis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl.

transformation ratio vok. Übersetzung, f rus. коэффициент трансформации, m pranc.

rapport de transformation, m …   Fizikos terminų žodynas Коэффициент трансформации— – отношение напряжения на зажимах двух обмоток трансформатора в режиме холостого хода. ГОСТ 16110 82 …   Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник коэффициент трансформации ответвления (пары обмоток)— Коэффициент, равный номинальному коэффициенту трансформации: умноженному на коэффициент ответвления обмотки с ответвлениями, если это обмотка высшего напряжения; деленному на коэффициент ответвления обмотки с ответвлениями, если это обмотка… …   Справочник технического переводчикакоэффициент трансформации трансформатора малой мощности— Отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки [ГОСТ 20938 75] Тематики трансформатор Классификация >>> Синонимы коэффициент трансформации EN low power transformer turns ratio DE Übersetzungsverhältnis des… …   Справочник технического переводчика

Вам понадобится

    – трансформатор; – источник переменного тока; – тестер; – калькулятор.

Инструкция

Возьмите обычный трансформатор. Он состоитиз двух катушек. Найдите количество витков катушек N1 и N2, которые являютсяосновой трансформатора и соединены магнитопроводом. Определите коэффициент трансформацииk. Для этого поделите количество витков первичной катушки N1, которая подключается к источнику тока, на количество витков вторичной катушки N2, к которой подключается нагрузка: k=N1/N2.Пример. Обмотка трансформатора, подключенная к источнику тока, имеет 200 витков, а другая обмотка 1200 витков. Определите коэффициент трансформациии тип трансформатора. Найдите первичную и вторичную обмотку. Первичная – это та, которая подключена к источнику тока, она имеет 200 витков. Вторичная обмотка имеет, соответственно, 1200 витков. Рассчитайте коэффициент трансформациипо формуле: k=N1/N2=200/1200=1/6≈0,167. Трансформатор повышающий.Измерьте электродвижущую силу (ЭДС) на обоих обмотках трансформатора ε1 и ε2, если нет возможности узнать количество витков в них. Для этого подключите первичную обмотку трансформатора к источнику тока. Этот режим называетсяхолостым ходом. С помощьютестера найдите напряжение на первичной и вторичной обмотке. Оно будет равно ЭДС каждой из обмоток. Учитывайте, что потериэнергии за счет сопротивления обмоток пренебрежимо малы. Рассчитайте коэффициент трансформациичерез отношение ЭДС первичной и вторичной обмотки: k= ε1/ε2.Пример. Напряжение на первичной обмотке после подключенияк источнику тока равно 220 В. На разомкнутой вторичной обмотке напряжение составляет55 В. Найдите коэффициент трансформации. Трансформатор работаетна холостом ходу, поэтому напряжения на обмотках считайте равными ЭДС. Рассчитайте коэффициент трансформациипо формуле: k=ε1/ε2=220/55=4.Найдите коэффициент трансформацииработающего трансформатора, когдак вторичной обмотке присоединен потребитель. Рассчитайте его, поделив ток в первичной I1 обмотке, на ток во вторичной I2 обмотке. Ток измерьте, присоединяя последовательно обмоткам тестер, переключенный в режим работы амперметра: k=I1/I2.

Видео по теме

Обратите внимание

Трансформатор подключайте только к источнику переменного тока, иначе он не будет работать и может испортиться.

Источники:

    коэффициент трансформации этоОпределение коэффициента трансформации однофазного

Трансформатор– это электрический аппарат, который преобразует одно переменное напряжение в другое, например из 220 В. в 12 В. – это понижающий трансформатор.

Простейший трансформатор состоит из магнитопровода и намотанных на нем обмоток: первичной и вторичной. На первичную обмотку подается переменное напряжение, к примеру, 220 вольт от сети, а во вторичной обмотке, посредством индуктивной связи создается другое переменное напряжение. Выходное напряжение, зависит от разности витков первичной и вторичной обмоток.

Инструкция

Расчет примитивного Ш-образного трансформатора лучше всего показать на примере. Допустим, вам нужно рассчитать трансформаторс параметрами: сетевое напряжение U1=220В; выходное напряжение (напряжение на вторичной обмотке) U2=12В; ток нагрузкиi2=0,5А. Сначала определите выходную мощность: P2=U2*i2=12*0,5=6Вт. Для такой мощностиможно взять магнитопровод сечением примерно четыре квадратных сантиметра (S=4)Далее рассчитайте, сколькотребуется витков для одного вольта. Для Ш-образного трансформатора есть формула: К=50/S=50/4=12,5 витков на вольт.

Затем, рассчитайте количество витков первичной обмотки: W1=U1*K=220*12,5=2750 витков. И количество витков вторичной обмотки: W2=U2*K=12*12,5=150 витков.

После этого, определите ток в первичной обмотке: i1=(1,1*P2)/U1=(1,1*6)/220=30мА. А затем удастся посчитать диаметр проводапервичной обмотки без изоляции. Дело в том, что максимальный ток для медного провода составляет 5 амперна квадратный миллиметр, поэтому: d1=5А/(1/i1)=5A/(1/0,03А)=0,15мм.

И последнее, рассчитайте диаметр провода вторичной обмотки по формуле, d2=0,025*корень квадратный из i2, значение i2 в этой формуле подставляйте в миллиамперах: d2=0,025*22,4=0,56мм.

Полезный совет

Измерить диаметр провода при подборке можно и без использования точных измерительных приборов. Намотайте плотно измеряемый провод на карандаш, замерьте один сантиметр намотки и разделив его на количество витков вы получите диаметр провода.

О финансовой устойчивости предприятия можно сделать вывод, зная о степени его зависимости от заемных средств, о возможности маневрировать собственным капиталом. Эта информация важна для собственников компании, ее инвесторов, а также контрагентов (покупателей готовой продукции и поставщиков сырья).

Инструкция

При анализе финансовой устойчивости вы можете рассчитать коэффициент маневренности собственного капитала. Он характеризует долю источников собственных средств предприятия, находящихся в мобильной форме. Коэффициент маневренности показывает, какаячасть собственного оборотного капиталазанятав обороте, а какая капитализирована. При этом оборотным капиталом, находящимся в мобильной форме, предприятие может свободно маневрировать.Для расчета коэффициента маневренности используйте следующую формулу: Км = СОС/СК, гдеСОС – собственные оборотные средства;СК – собственный капитал.

Иными словами, коэффициент маневренности представляет собой отношение собственного оборотного капитала предприятия к собственнымисточникам финансирования его деятельности.

Рекомендуемое значение для данного показателя – 0,5 и выше. Его величина зависитот вида деятельности предприятия. В фондоемких производствах его нормальный уровень, как правило, ниже, чем в материалоемких.

Величину собственного капитала вы можете увидеть в III разделе пассива бухгалтерского баланса. Что касается объема собственных оборотных средств, то это расчетная величина. Ее вы можете найти одним из следующихспособов:1) СОС = СК – ВА, гдеСК – собственный капитал предприятия; ВА – внеоборотные активы.2) СОС = ОА – КО, гдеОА – оборотные активы;КО – краткосрочные обязательства предприятия.

Данный показатель характеризует долю собственного капитала, которая направляется на финансирование его текущей деятельности (формирование текущих активов).

Вы должны учитывать, что в динамикекоэффициент маневренности должен увеличиваться. Однако его резкий рост не являетсясвидетельством нормального развития предприятия. Это связано с тем, что повышение данного коэффициента возможно при росте собственного оборотного капитала или при снижении собственных источников предприятия. А значит, резкое увеличение данного показателя автоматически вызовет уменьшение других, например, коэффициента автономии, что свидетельствует об усилении зависимости предприятия от кредиторов.

Содержание:

При использовании различных типов трансформаторов, а также счетчиков электрической энергии нередко возникает вопрос, что такое коэффициент трансформации.

По своей сути, данный параметр представляет собой техническую величину. В качестве примера можно взять счетчик электроэнергии прямого включения, работающий с малыми токами нагрузки. Однако токи, которые нужно измерить, имеют гораздо более высокое значение.

Их требуется уменьшить, чтобы прибор учета не сгорел. С этой целью используются трансформаторы тока, подбираемые в соответствии с нагрузкой потребителя, а также силовой трансформатор. В связи с этим, коэффициент трансформации может быть разным, в зависимости от оборудования, установленного в квартире.

Счетчик, работающий через трансформатор, учитывает не реальное значение потребленной электроэнергии, а той, которая понижена тока в определенное количество раз. Эти разы и будут коэффициентом трансформации. Данная величина показывает во сколько раз входной ток или напряжение, больше или меньше такого же параметра на выходе.

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.

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 счетчиковоказывает прямое влияние на точность получаемых данных.

Как определить коэффициент трансформации

Главная> Теория> Коэффициент трансформации

Трансформатор представляет собой одно,- или многообмоточную систему на общем магнитопроводе, связанные взаимоиндукцией и предназначенные для преобразования (трансформации) величины напряжения переменного тока без изменения частоты.

Что такое коэффициент трансформации, и как определяется эта величина? Коэффициентом трансформации называется характеристика трансформатора, которая определяет его преобразовательные свойства. Данное свойство является основным и находится в общем случае отношением числа витков в обмотках.

Устройство трансформатора

Кроме преобразования, трансформаторы выполняют роль гальванической развязки входных и выходных цепей (исключение – автотрансформатор).

Свойства трансформатора

Большинство людей знакомо с трансформаторами только в том смысле, что они являются преобразователями переменного напряжения, повышающими или понижающими.

К сведению.На самом деле трансформатор не является преобразователем. Он масштабирует в определенных пределах электрические величины.

Соответственно, можно говорить о трансформаторах:

    напряжения;тока;сопротивления.

Трансформатор напряжения

Наиболее известное устройство. Включается параллельно нагрузке.

Его задача состоит в изменении входного напряжения с заданным коэффициентом. Как определить этот коэффициент? В простейшем случае он численно равен отношению количества витков в обмотках.

Говорят о понижающем трансформаторе, когда количество витков первичной (сетевой) обмотки меньше, чем у вторичной. Тогда на выходе напряжение также будет меньше. У повышающего, наоборот, количество витков вторичной (нагрузочной) обмотки превосходит количество первичной.

Включение трансформатора напряжения

Обратите внимание!В более общем случае устройство может иметь не две, а более обмоток. Для каждой из обмоток будет иметься свой коэффициент трансформации, причем часть обмоток будут понижающими, а часть –повышающими.

Любой трансформатор напряжения обратим, то есть, подав на любую из вторичных обмоток переменное напряжение, получим его и на выходе первичной, с тем же коэффициентом преобразования (трансформации).

Определение коэффициента трансформации производится по формуле:

N=U1/U2.

Как уже говорилось, коэффициент трансформации определяется отношением количества витков. Это справедливо только для режимов холостого хода, когда сопротивления проводов обмоток не вносят потерь.

Ток, который протекает в обмотках, создает на их сопротивлении падение напряжения, которое вычитается из ЭДС ненагруженного преобразователя. Таким образом, при увеличении нагрузки коэффициент трансформации падает. Аналогичная ситуация возникает для обмоток, выполненных проводами различного сечения.

Пример.Имеем понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации, равным 10, на двух вторичных обмотках, но одна из которых выполнена проводом, сечением в два раза меньше. При одинаковых нагрузках напряжение на той обмотке, где использовался более тонкий провод, будет ниже на величину падения напряжения на сопротивлении обмоточного провода.

У трансформатора может быть и одна обмотка. В таком случае он называется автотрансформатором. Обмотка в таком случае имеет как минимум три вывода.

К одной из пары выводов подключается входное напряжение. Выходное напряжение снимается с одного из входных и оставшегося свободным. Автотрансформатор также может быть повышающим и понижающим.

Автотрансформатор

Трансформатор тока

Данное устройство более известно тем, кто занимается измерениями и обслуживанием мощных электрических установок. Измерение токов больших величин связано с определенными затруднениями, связанными с обеспечением безопасности и трудностями в изготовлении измерительных приборов для непосредственного измерения. Кроме измерений, сигналы с данных устройств используются системами защиты и сигнализации.

Включение трансформатора тока

Трансформатор тока подключается в цепь последовательно с нагрузкой. Соответственно, ток в первичной обмотке в точности равен току нагрузки. На вторичной обмотке получается напряжение, пропорциональное коэффициенту трансформации тока.

Коэффициент трансформации определяется таким же образом, как и для трансформаторов напряжения, но с поправкой на ток холостого хода, который вызван намагничиванием и потерями в магнитопроводе.

Данные устройства тока имеют специфические области применения, поэтому их строго классифицируют по нескольким критериям:

По назначению бывают защитные, измерительные, лабораторные, промежуточные;По типу установки – внутренние, наружные, переносные, накладные, встроенные;По типу конструкции – одно,- и многовитковые или шинные;По типу изоляции – сухие, масляно-бумажные, с компаундной заливкой или газонаполненные;По рабочему напряжению. Для трансформаторов тока отечественного производства установлен ряд стандартных рабочих напряжений от 0.66 до 1150 кВ;По номинальному первичному току.

Также существует диапазон градаций от 1 до 40000 А. Это основной показатель, по которому выбирается необходимый трансформатор тока;По номинальному вторичному току. Обычно 1 или 5 А, но в некоторых случаях может быть 2 или 2.5 А;По мощности вторичной нагрузки – от 1 до 120 ВА;По числу ступеней преобразования – одно,- и многоступенчатые.

К сведению.Характеристики, определяющие тип и назначение трансформаторов тока, указываются на заводской бирке изделия.

Коэффициент трансформации трансформатора тока в характеристиках не указывается, но его легко определить самостоятельно, зная значения первичного и вторичного токов, указанных в технических характеристиках. Коэффициент трансформации тока равен их отношению:

N=I1/I2.

В отличие от аналогичных устройств, токовые трансформаторы нельзя включать без нагрузки, поскольку это приведет к выходу их из строя и появлению на выходных клеммах опасно высокой ЭДС.

Трансформатор сопротивления

Подобное устройство можно назвать еще согласующим трансформатором, так как его задача – согласовывать сопротивления источника и нагрузки для точной передачи сигнала в различных каскадах электронных схем. В данном случае не важны значения напряжений и токов в цепях, поскольку определяющим является согласованная работа каскадов с разными сопротивлениями, которые и трансформируют трансформатор сопротивления.

Включение согласующего трансформатора

Коэффициент трансформации трансформатора сопротивления также определяется отношением количества витков обмоток, но в отношении сопротивления нагрузки и источника используется квадратичная зависимость, формула такова:

Ri=N2·Rn.

Таким образом, если известны сопротивления нагрузки и источника, требуемый коэффициент трансформации находится из зависимости:

N=√Ri/Rn.

В дальнейшем найденный коэффициент трансформации используется для расчета обмоток.

Видео

Источники:

  • dic.academic.ru
  • www.kakprosto.ru
  • electric-220.ru
  • elquanta.ru

blog-potolok.ru

Коэффициент трансформации: особенности и вычисления

Коэффициент трансформации – величина, показывающая во сколько раз входной параметр (напряжение, ток) меньше либо больше выходного. Если цифра выше единицы, выполняется понижение, наоборот – меньше единицы демонстрирует устройство повышающее. Соответственно, различают коэффициенты трансформации по напряжению или току. Чисто практическое деление, соответствующее решаемым задачам. Магнитное поле наводит в витках выходной обмотки ЭДС, током не являющуюся определенно.

Измеритель коэффициента трансформации

Устройство трансформаторов

Встречается полное непонимание принципов действия трансформатора. Почему малое количество витков выполняется толстым проводом, прочие вопросы – возникают у новичков. Начнем рассмотрением сердечников. Выполняются из ферромагнитных материалов. Чтобы внутри распространялось поле. Именно оно является причиной генерации вторичной обмоткой ЭДС. Майкл Фарадей изготовил сердечник опытного трансформатора (1831 год) из мягкой стали, ввиду выраженности свойств, сегодня поступают иначе:

  1. Электротехническая сталь содержит изрядную долю кремния (несколько %), значительно повышает удельное сопротивление материала. Жесткий сплав с долей углерода до 1%. Ферромагнитные свойства выражены нечетко, падают тепловые потери. В первую очередь – на вихревые токи Фуко. Наводятся переменным магнитным полем в железном сплаве, некоторых других материалах. При работе трансформатора резко растут потери с увеличением частоты, повышение удельного сопротивления подмешиванием кремния является эффективной мерой борьбы с указанным явлением. Потери перемагничивания снижаются применением жесткой стали. Марки Э42, 43, 320, 330, 340, 350, 360. Первая цифра указывает процентное содержание кремния (3 – порядка 4,8%), вторая — характеризует магнитные потери, конкретные значения приводятся ГОСТ (например, 3836), не являются определенными.
  2. Пермаллой представлен сплавом железо-никель. Характерной особенностью материала становится чрезвычайная высокая магнитная проницаемость. Поле внутри многократно усиливается. Пермаллой применяется в маломощных трансформаторах, где потери перемагничивания не могут быть большими по определению. Маркировка дополнена процентным содержанием металлов, Н указывает никель, Х — хром, С — кремний, А — алюминий.

До 60-х годов стоимость трансформаторов считалась по совокупности материалов, потери волновали мало. Но с 70-х цены на нефть выросли порядком, закономерно поднимая стоимость прочих энергоносителей. Ранее горячекатаную сталь заменили холоднокатаной (ГОСТ 21427.2), имеющую ориентированную структуру зерен. Закономерно повысилась магнитная проницаемость в продольном направлении. Саму сталь нарезают пластинами сообразно этому факту, одновременно блокируется возникновение вихревых токов. Процесс называется шихтованием, слои отделяются друг от друга пленкой лака.

Формула коэффициента трансформации

Технология литья стали, внесение новых свойств являются определяющими. Отвечают наравне с активным сопротивлением меди за возникающие потери, закономерно определяющие КПД устройства. Зависит от параметров сердечника, коэффициента трансформации, магнитный поток несет некоторые потери, ослабляется. Этот факт в полной мере замалчивается в формуле, которую видим на рисунке. Где R1 и R2 — потери в активном сопротивлении меди, факт перемагничивания сердечника замалчивается.

Попутно проанализируем формулу. Видно: активные потери входят таким образом, что коэффициент трансформации повышается. Казалось бы, если требуется понизить напряжение, только на руку, на деле энергия потребляется источником питания, приходится оплатить расход. Вот почему активные потери медных обмоток стремятся сделать нулевыми. Не распространяется без затухания поле, совершенно не учитывается формулой. Чтобы улучшить характеристики трансформатора, приходится выбирать электротехнический сплав.

Другая сторона монеты: активные потери уменьшим, снизив число витков. Требуется повысить магнитную индукцию поля, что требует создания совершенно особых сталей. Другим путем решения проблемы стало использование толстого провода, резко усложняя технологию намотки, одновременно существенно повышая стоимость, габариты изделия. Затем, на высоких частотах эффективность метода снижает скин-эффект, большое сечение создает пространство возникновению вихревых токов. Частично снимает проблему применение транспонированного провода, физически состоящего из большого числа изолированных друг от друга тонких жил (иногда полос). Изоляция эпоксидной смолой после отвердевания придает проводникам прочность.

Касательно трансформаторной стали к решению проблемы потерь (появлению возможности работать с большой индукцией) идут тремя путями:

  • Улучшение ориентации доменов (процесс производства).
  • Уменьшение толщины листов (сегодня – до 0,27 мм, более тонкая сталь редка).
  • Поверхностная обработка стали.

Отдельной строкой идут акустические потери (трансформаторы гудят), если общий урон удается снизить, упомянутый аспект остался на уровне середины прошлого века. В общем смысле вихревые токи, магнитный гистерезис вносят теперь равные доли. По этой причине технологи бьются за снижение толщины листов, формируя повышение чувствительности к механическим воздействиям, деформациям.

Тонкая сталь: коэффициент трансформации

В смысле уменьшения толщины листов большая перспектива видится в использовании аморфной стали. Главное ограничение накладывает магнитострикция (изменение геометрических размеров материала действием поля). Эффект снижает коэффициент передачи на вторичную обмотку, аналогично гистерезису. Однако, несмотря на хрупкость, сложности отжига в технологическом цикле, удаётся получить листы толщиной единицы сотых долей мм. Специалисты называют основным препятствием применению высокую стоимость, не названные выше особенности.

Основной сегмент использования находится в рамках намотанных магнитопроводов. Здесь (в отличие от шихтования) сердечник сложен не полосами, является одним цельным куском, образующим тесно свитую спираль. Касаемо прочих методик сборки, надежду дает факт независимости потерь от направления вдоль кристаллической решётки. Поскольку ориентированных доменов нет, упраздняются требования поверхностной обработки листов стали.

Ввиду описанных особенностей из аморфной стали становится возможным собирать трансформаторы с приемлемым коэффициентом передачи высокочастотных сигналов.

Токи циркуляции, коэффициент трансформации, параметры короткого замыкания

Чаще на подстанции трансформаторы включаются параллельно по очевидным причинам. Потребление слишком велико, чтобы нагрузку выдержало одно-единственное изделие. Казалось бы, никаких особенностей здесь не имеется, на практике технические характеристики трансформаторов даже одной заводской партии отличаются. Нормы выбираются согласно ГОСТ 14209, IEC 905. Считается допустимой установки совместно указанных отклонений коэффициента трансформации:

  1. Для изделий с коэффициентом трансформации 3 и менее, на неосновном ответвлении – 1% (в обе стороны).
  2. Для изделий с коэффициентом трансформации свыше 3, на основном ответвлении – 0,5% в каждую сторону.

На подстанциях, где стоят изделия с разным коэффициентом трансформации, уравнительные токи между ними возникают при отсутствии нагрузки. Нагрузка ситуацию усугубляет. Токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям короткого замыкания. Предъявляются требования к другим параметрам. Допустимое отклонение напряжения короткого замыкания ограничено пределами 19%, отдают предпочтение трансформаторам одной парии.

Сила тока обмоток

В трехфазных сетях требования к коэффициенту распространяются только на обмотки в рамках отдельной фазы. Если значения отличаются, начинает циркулировать ток. Даже если нет никакой нагрузки. Иногда феномен называют уравнительным, уравнивает падение напряжения двух параллельно включенных ветвей (обмоток). В формуле зависимости амплитуды этого тока от коэффициента трансформации: в числителе с правой стороны относительная разница (см. список выше), знаменателе сформирован удвоенным относительным напряжением (короткого замыкания). Левая часть равенства содержит отношение тока циркуляции к номинальному.

Здесь поясним: напряжение короткого замыкания берется в процентах номинального. Значение устанавливается опытным путем. На первичную обмотку подают некое напряжение, вторичную замыкают накоротко. Добиваются соответствия тока рабочему. Регулируют амплитуду входного напряжения. Значение, при котором достигаются указанные выше условия, в дальнейшем называют напряжением короткого замыкания. Обычно выражается в процентах от номинального, что отражено формулой.

Отношение токов

Соотношение показывает: при Uk% = 5, разнице между коэффициентами трансформации 1% циркуляционные токи достигнут 10% номинала. Вызовет нагрев обмоток, усугубит на участке ситуацию с тепловыми потерями. В случае если напряжения короткого замыкания отличаются для двух трансформаторов, полагается воспользоваться вместо удвоения операцией суммирования. Вдобавок номинальная мощность различна — приведите цифры к общему знаменателю. Для этого (на выбор) одна цифра делится на собственную мощность, умножается на номинальную мощность другого трансформатора.

Иногда меньше ошибок, если воспользоваться абсолютными величинами вместо относительных. Здесь под U понимается фазное напряжение со стороны обмотки НН; Zk1, Zk2 – комплексные сопротивления (импеданс короткого замыкания) изделий. k1, k2 – коэффициенты трансформации обоих изделий, а буквой греческого алфавита дельта обозначена разница. Токи разного направления, стремятся уравновесить разницу потенциалов через падение напряжения. Комплексность сопротивления напоминает об индуктивной составляющей, поскольку обмотка – это катушка.

Формула трансформаторов, количеством больше двух

При количестве трансформаторов большем двух формула усложняется. Приводится изображение, поскольку физический смысл каждой величины понятен из сказанного ранее. Ток формулы суммарный, для каждой параллельной обмотки меньше в число раз, равное коэффициенту трансформации. Точка над символом означает: число комплексное.

Ощутимо улучшает ситуацию наличие специальных устройств регулирования напряжения. В этом случае число витков изменяется, и коэффициенты трансформации выравниваются. Под нагрузкой токи распределяются неравномерно. В идеальном случае значение обратно пропорционально входному комплексному сопротивлению изделия. При разнице индуктивностей возможно применение реакторов, в любом случае понятно, при параллельном включении параметры обоих трансформаторов не должны слишком расходиться. Отрадно, что для режима нагрузки точный расчет коэффициентов не требуется… потому что явное различие выводит систему в аварийный режим. Конкретика не важна. Главное – избежать окончательного выхода изделий из строя.

vashtehnik.ru

Коэффициент трансформации — это… Что такое Коэффициент трансформации?

Коэффициент трансформации трансформатора — это величина, выражающая масштабирующую (преобразовательную) характеристику трансформатора относительно какого-нибудь параметра электрической цепи (напряжения, тока, сопротивления и т. д.).

Общие сведения

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

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

где

Если пренебречь падениями напряжений в обмотках, то есть , считать равными нулю, то

Такие трансформаторы еще называют трансформаторами напряжения.

Масштабирование тока

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

Кроме того эти токи связаны еще одной зависимостью

где

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

=>

Такие трансформаторы еще называют трансформаторами тока.

Масштабирование сопротивления

Еще 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.

где

  • ,  — мощности соответственно потребляемая и отдаваемая трансформатором
  •  — потери в самом трансформаторе (в среднем 1-2 % от ), которыми можно пренебречь в данном случае
…..

где

  • ,  — входное сопротивление трансформатора вместе с нагрузкой относительно его первичной цепи и входное сопротивление нагрузки во вторичной цепи соответственно (то есть первое — это нагрузка для источника энергии при наличии трансформатора, второе — при отсутствии)
=> =>

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

Такие трансформаторы иногда называют согласующими (особенно в радиотехнике).

Итоговые замечания

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, измененное по принципу согласующего трансформатора.

Следует также помнить, что токи, напряжения, сопротивления и мощности в переменных цепях имеют кроме абсолютных значений еще 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 , то трансформатор можно назвать повышающим; в обратном случае — понижающим.

Дополнительные сведения

Особенность учета витков

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. Еще 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.

dic.academic.ru

36.Уравнения трансформатора. Коэффициент трансформации.

Трансформа́тор
(от лат. transformo — преобразовывать) —
электрическая машина, состоящая из
набора индуктивно связанных обмоток
на каком-либо магнитопроводе или без
него и предназначенный для преобразования
посредством электромагнитной индукции
одной или нескольких систем переменного
тока в одну или несколько других систем
переменного тока без изменения частоты
систем(системы) переменного тока.

Трансформатор
осуществляет преобразование напряжения
переменного тока и/или гальваническую
развязку в самых различных областях
применения — электроэнергетике,
электронике и радиотехнике.

Конструктивно
трансформатор может состоять из одной
(автотрансформатор) или нескольких
изолированных проволочных, либо ленточных
обмоток (катушек), охватываемых общим
магнитным потоком, намотанных, как
правило, на магнитопровод (сердечник)
из ферромагнитного магнито-мягкого
материала.

Уравнения
идеального трансформатора

Идеальный
трансформатор — трансформатор, у
которого отсутствуют потери энергии
на нагрев обмоток и потоки рассеяния
обмоток. В идеальном трансформаторе
все силовые линии проходят через все
витки обеих обмоток, и поскольку
изменяющееся магнитное поле порождает
одну и ту же ЭДС в каждом витке, суммарная
ЭДС, индуцируемая в обмотке, пропорциональна
полному числу её витков. Такой трансформатор
всю поступающую энергию из первичной
цепи трансформирует в магнитное поле
и, затем, в энергию вторичной цепи. В
этом случае поступающая энергия равна
преобразованной энергии:

Где

P1
— мгновенное значение поступающей на
трансформатор мощности, поступающей
из первичной цепи,

P2
— мгновенное значение преобразованной
трансформатором мощности, поступающей
во вторичную цепь.

Соединив
это уравнение с отношением напряжений
на концах обмоток, получим уравнение
идеального трансформатора:

Таким
образом получаем, что при увеличении
напряжения на концах вторичной обмотки
U2, уменьшается ток вторичной цепи I2.

Для
преобразования сопротивления одной
цепи к сопротивлению другой, нужно
умножить величину на квадрат отношения.[10]
Например, сопротивление Z2 подключено
к концам вторичной обмотки, его приведённое
значение к первичной цепи будет
. Данное правило справедливо также и
для вторичной цепи:.

Устройство однофазного
трансформатора с сердечником из
электротехнической стали

Условные
графические обозначения трансформаторов:
однофазного (1, 2, 3) и трехфазного (4, 5, 6)

Коэффициент
трансформации – это отношение ЭДС
обмоток, равное отношению чисел витков
обмоток. Приблизительно можно считать
коэффициент трансформации равным
отношению действующих значений напряжений
обмоток:

или

где
Е1 и Е2 – действующие значения ЭДС
первичной и вторичной обмоток;

w1
и w2 – числа витков первичной и вторичной
обмоток;

Фm
– амплитудное значение магнитного
потока.

37.Полупроводниковые
резисторы
.

Полупроводниковый
резистор — полупроводниковый прибор
с двумя выводами, в котором используется
зависимость электрического сопротивления
полупроводника от напряжения. В
полупроводниковых резисторах применяют
полупроводник, равномерно легированный
примесями. В зависимости от типа примесей
удаётся получить различные зависимости
сопротивления от напряжения.

Классификация
и условные обозначения полупроводниковых
резисторов.

Тип
резисторов Условное обозначение

Линейные
резисторы

Варисторы

Тензорезисторы

Терморезисторы

Фоторезисторы

Первые
две группы полупроводниковых резисторов
в соответствии с этой классификацией
— линейные резисторы и варисторы —
имеют электрические характеристики,
слабо зависящие от внешних факторов:
температуры окружающей среды, вибрации,
влажности, освещённости и др. Для
остальных групп полупроводниковых
резисторов, наоборот, характерна сильная
зависимость их электрических характеристик
от внешних факторов. Так, характеристики
терморезисторов существенно зависят
от температуры, характеристики
фоторезисторов — от освещённости,
характеристики тензорезисторов — от
механических напряжений.

Резисторы
являются элементами РЭА и могут
применяться как дискретные компоненты
или как составные части интегральных
микросхем.. Они предназначены для
перераспределения и регулирования
электрической энергии между элементами
схемы. Принцип действия резисторов
основан на использовании свойства
материалов оказывать сопротивление
протекающему через них электрическому
току. Особенностью резисторов является
то, что электрическая энергия в них
превращается в тепло, которое рассеивается
в окружающую среду.

38.Понятие
о трехфазных цепях. Получение ЭДС
трехфазного генератора.

studfiles.net

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о