Elektrilised transformatoorid – valemite ja võrrandite kogu

Tehased on üks levinumat tüüpi elektriseadmeid ja neid võib leida erinevates rakendustes elektrotehnikas, sealhulgas energiasüsteemides. Seega, elektritehniku ametikohal on tavaliselt vaja arvutada tehisel erinevaid omadusi, et määrata selle töötingimused. Selleks tuleb kasutada tavalisi võrrandeid, millest räägitakse järgmistes postituse lõigutes.

Mida on tehis?

Tehis on staatiline alterneeriva voolu elektriseade, mis kasutatakse elektrilistes energiasüsteemides pinge taseme muutmiseks vastavalt nõudmistele. See võib tähendada pinget kas suurendamist või vähendamist. Tehis võib muuta pinge ja voolu taseme, kuid sagedus jääb samaks.

Erinevad tehiste tüübid

Tehiseid saab klassifitseerida järgmisteks kolmeks kategooriaks selle töötamise viisi järgi:

• Pinge tõstetakse madalamast tasemest kasutades tõstmistehist, mis viitab tõstmistehisele.

• Pinge taseme alandamisel kasutatakse alandamistehist, mis alustab kõrgemast pinge tasemest.

• Isolatsioonitehis on seade, mis ei muuda pinge, vaid elektriliselt isoleerib kaks sõltumatut elektriliini. Teine nimetus sellele on 1-1 tehis.

Tehise EMF võrrand

Term "tehise EMF võrrand" viitab matemaatilisele valemile, mis määrab indukeeritud elektromagnetvälja (EMF) väärtuse tehiselitsel.

Elektromagnetvälja võrrand esmaneitsel on järgmine:

E1=4.44fϕmN1=4.44fBmAN1

Teisese kiermise elektromagnetvälja võrrand on järgmine:

E2=4.44fϕmN2=4.44fBmAN2

Kus,

f – Tarbimissagedus,

ϕm – Tõkestatud fluxi maksimaalne väärtus,

Bm– Tõkestatud fluxitihe maksimaalne väärtus,

A – Tõkestatud ristlõike pindala,

N1 ja N2 – Kiermiste arv esimeses ja teises kiermises.

Trafo kehakülg

Trafo kehakülg defineeritakse kui primääripoolse (N1) ja sekundaaripoolse (N2) siltide arvu suhe.

Kehakülg=Primäärisiltide arv (N1)/Sekundaarisiltide arv (N2)

Trafo voltagetekitamise suhe

Mõiste "trafo voltagetekitamise suhe" viitab trafi alterneeriva voolu (AC) väljundvoltaage ja selle alterneeriva voolu (AC) sisendvoltaage suhtele. See tähistatakse K-ga.

Voltagetekitamise suhe,

K=Väljundvoltaas (V2)/Sisendvoltaas (V1)

Trafo voolutekitamise suhe

Mõiste "trafo voolutekitamise suhe" viitab trafi väljundvoolu, mis on vool sekundaarsiltsides, ja selle sisendvoolu, mis on vool primäärsiltsides, suhtele.

Voolutekitamise suhe,

K=Teisendusvool (I2)/Põhivool (I1)

Voolu teisendusosakaalu, pingeteisendusosakaalu ja kierreluste osakaalu vaheline seos

Järgmine valem näitab seost, mis on olemas kierreluste osakaalu, pingeteisendusosakaalu ja vooluteisendusosakaalu vahel:

Kierreluste osakaal =N1/N2=V1/V2=I2/I1=1/K

Sellisel korral on pingeteisendusosakaal vastastikune suhe vooluteisendusosakaaluga. See on nii, sest kui transformaator tõstab pinge, siis see samaaegselt vähendab voolu sama määra, et hoida magneetväli (MMF) tuumikus järjepideval tasemel.

MMF transformaatorivõrrand

Magneetmootoriline jõud, mida tähistatakse MMF-ga. Transformaatori ampeeri-kierreluste reiting on teine nimi MMF-le. Transformaatori tuumikus loodud magneetvool on tekitatud MMF-ga. See määratakse kierreluste arvu korrutamisel vedru läbiva vooluga.

Põhivedru MMF=N1I1

Teiseneks kiermine, MMF=N2I2

Kus,

I1-Vool transformaatori esimeses kiermises

I2– Vool transformaatori teises kiermises

Transformaatori kiermiste võrdväärne vastus

Transformaatori esimese ja teise kiermiste ehitamisel kasutatakse tihti vaskjärgi. Seetõttu on neil olemas lõplik vastus, kuigi see on piisavalt madal. R1 on sümbol, mida kasutatakse esimese kiermise vastuse tähistamiseks, samas kui R2 tähistab teise kiermise vastust.

Viitades transformaatori kogu tsirkuitile, sellel on antud esimese või teise poole (kiermise) võrdväärne vastus.

Seega saab arvutada transformaatori esimese poole (kiermise) võrdväärset vastust järgmiselt:

R01=[R1+R′2]=[R1+(R2/K2)]

Teispoolse transformaatoripuha vastus võib arvutada järgmiselt:

R02=[R2+R′1]=[R2+(R1K2)]

Kus,

R1 ′ tähistab primääripuha vastust teispoolise puha suhtes,

R2 ′ tähistab teispoolise puha vastust primääripuha suhtes,

R1 tähistab primääripuha vastust,

R2 tähistab teispoolise puha vastust,

R01 tähistab transformatori ekvivalentset vastust primääripoolikusse viidetuna,

R02 tähistab transformatori ekvivalentset vastust sekundaaripoolikusse viidetuna.

Transformatori vitingute tõkkereaktsioon

Mõiste "transformatori vitingute tõkkereaktsioon" viitab induktiivsele reaktsioonile, mida tekitab transformatoris magnetvoo väljaminek.

Primäärvitingu suhtes

X1= E1/I1

Sekundaarvitingu suhtes

X2= E2/I2

Selles võrrandis

X1 tähistab primäärvitingu tõkkereaktsiooni,

X2 esindab teise keeru tõusu reaktantsi,

E1 esindab esimese keera endasse induktseeritud emf-i ja

E2 esindab teise keera endasse induktseeritud emf-i.

Tehase kehrite ekvivalentne reaktants

Transformaatori esimene ja teine keer võtavad kokku üldise reaktantsi, mis on tuntud kui ekvivalentne reaktants.

Transformaatori ekvivalentne reaktants, mis rakendub esimesele poolele, on järgmine:

X01=[X1+X′2]=[X1+(X2/K2) ]

Transformaatori ekvivalentne reaktants, mis rakendub teisele poolele, on järgmine:

X02=[X2+X′1]=[X2+(K2X1)]

Selles võrrandis,

X1‘ tähistab primääringi tõkkereaktsiooni sekundaarsel pool ja

X2‘ tähistab sekundaarringi tõkkereaktsiooni primääripool.

Trafovente üldine impedants

Mõiste "trafovente üldine impedants" viitab vastupanule, mida pakuvad ühendatud jõupingutused ringide vastustele ja tõkkereaktsioonile.

Trafo venti primääringi impedants väljendub kui

Z1=√R21+X21

Trafo venti sekundaarringi impedants väljendub kui

Z2=√R22+X22

Trafo primaarseis võrdne impedants arvutatakse järgmiselt:

Z01=√R201+X201

Trafo sekundaarseis võrdne impedants arvutatakse järgmiselt:

Z02=√R202+X202

Trafo sissetuleva ja väljundvoolu võrrandid

Trafo ekvivalentseeritud schematis kasutatakse KVL valemite abil, et saada trafo sissetuleva ja väljundvoolu võrrandid.

Trafo sissetuleva voolu võrrand kirjeldatakse järgmiselt:

V1=E1+I1R1+jI1X1=E1+I1(R1+jX1)=E1+I1Z1

Tehase kõrgpinge võib kirjutada järgmiselt:

V2=E2−I2R2−jI2X2=E2−I2(R2+jX2)=E2−I2

Tehase kaotused

1). Tuumakaotus &

2). Vaskikaotus

on kaks erinevat tüüpi kaotusi, mis võivad tekkida transformatoris.

1). Tuumakaotused

Hüsteresekaotus koos eddycurrentkaotusega moodustavad transformatori üldise tuumakaotuse, mida saab väljendada nii:

Tuumakaotus=Ph+Pe

Sellisel juhul tekib hüsteresekaotus magneetilise pöördluse tõttu, mis toimub tuumas.

Hüsteresekaotus,Ph=ηB1.6maxfV

Lisaks tekib eddycurrentkaotus eddycurrentide tõttu, mis voolavad tuuma sees.

Eddycurrentkaotus,Pe=keB2mf2t2

Kusjuures,

η – Steinmetzi kordaja,

Bm– Tõusva maksimaalne fluxustihedus,

Ke– Turvliikumise konstant,

f – Magnetilise fluxi pöördumise sagedus, ja

V – Tõusu ruumala.

2). Värvikaotus

Värvikaotus tekib transformaatori värvi suure vastupanu tõttu.

Värvikaotus=I21R1+I22R2

Transformaatori pingeregulatsioon

Transformaatori väljundpinge muutus nullkoormast täiskoormani kirjeldatakse kui transformaatori pingeregulatsiooni, mida mõõdetakse transformaatori nullkoormuse pingeväärtuse suhtes.

Pingeregulatsioon=(Nullkoormuse pinge - Täiskoormuse pinge)/Nullkoormuse pinge

Transformaatori efektiivsus

Trafo efektiivsus määratletakse väljundvoima ja sisendvoima suhte kui.

Efektiivsus,η=Väljundvoim (Po)/Sisendvoim (Pi)

Efektiivsus,η=Väljundvoim/(Väljundvoim+Kahjulikud)

Trafo Efektiivsus Kõigil Kohalikest Tingimustest

Järgmist valem kasutatakse trafo efektiivsuse määramiseks kindlas tegelikus koormuses:

η= x × täiskoormus kVA×tegur/(x × täiskoormus kVA×tegur)+Kahjulikud

Täispäeva Trafo Efektiivsus

Trafode täispäeva efektiivsuse defineeritakse väljundenergia (kWh) ja sisendenergia (kWh) suhte kui 24-tunni perioodil.

ηtäispäev=Väljundenergia kWh / Sisendenergia kWh

Tingimus Trafode Maksimaalse Efektiivsuse Saavutamiseks

Kui trafode tuumakaotused ja vaskkaotused on võrdsed, siis trafode efektiivsus on maksimaalne.

Seega, et saavutada trafode maksimaalne efektiivsus

Väikeseadus=kõrguseadus

Maksimaalne transformatooreffiitsiivsus vastavalt laadimisvoolule

Transformatoore maksimaalseks effiitsiivsuseks vajalik laadimisvool (või teine kirelevool) on antud valemiga,

I2=√Pi/R02

Järeldus

See postitus selgitas kõige olulisemaid valemite elektriliste transformaatorite jaoks, mis on väga tähtsad kõigile elektritehnika õppejõududele ja igale elektritehnika spetsialistile.

Deklaratsioon: austage originaali, head artiklid on jagamiseks väärsed, kui tekib autoriõiguste rikkumine, võtke ühendust eemaldamiseks.