Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


Regimul de functionare in sarcina al transformatorului electric

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic




Regimul de functionare in sarcina al transformatorului electric

Atunci cand la bornele infasurarii secundare a transformatorului se conec-teaza consumatorul ZS, prin acesta trece curentul i2, care este defazat fata de tensiu-nea secundara u2 cu unghiul (fig.2.8).



Se considera in atentia noastra procesul trecerii transformatorului electric de la functionarea in gol la regimul de functionare in sarcina. Atunci cand transfor-matorul este in regim de functionare in gol i2=0, si cu aproximatia cunoscuta se poate admite ca tensiunea u1 este echilibrata in intregime de t.e.m. e1, adica .

La conectarea consumatorului ZS, prin infasurarea secundara a transforma-torului trece curentul i2, ce creaza t.m.m. w2i2 care potrivit principiului lui Lentz exercita actiune magnetica de sens invers. T.m.m w2i2 tinde sa creeze in miezul magnetic fluxul magnetic de inductie mutuala, orientat in sens invers fata de fluxul magnetic de baza , excitat de curentul i10.

Ca efect al actiunii magnetice inverse, in primul moment al functionarii transformatorului in sarcina, fluxul magnetic de baza se reduce. Datorita acestei reduceri a fluxului , se reduce si t.e.m. indusa e1. Deoarece tensiunea de alimentare U1=const., atunci. Din acest motiv, curentul din infasurarea primara creste de la i10 la i1>i10.

Fig.2.8 Schema de principiu a transformatorului

electric in regim de functionare in sarcina

Curentul i1 creaza t.m.m., w1i1, ce compenseaza actiunea magnetica inversa a t.m.m. w2i2 din infasurarea secundara. Prin urmare, in regimul de functionare in sarcina al transformatorului, fiecare variatie a curentului secundar i2 determina in mod corespunzator variatia curentului primar i1.

Daca se admite, ca in regim de sarcina , adica neglijand caderile activa si reactiva de tensiune pe rezistenta si reactanta infasurarii primare, la trece-rea din regimul de functionare in gol in regimul de functionare in sarcina a transformatorului, curentul din infasurarea primara creste in asa masura, incat sa compenseze in intregime actiunea magnetica inversa a infasurarii secundare.

Totodata, fluxul magnetic se restabileste la marimea pe care a avut-o in regim de functionare in gol, adica =const. In acest caz, rezulta egalitatea dintre t.m.m. w1i10 ce creaza fluxul din regimul de functionare in gol si t.m.m. rezultanta a infasurarilor primara si secundara w1i1+w2i2, ce creaza acelasi flux magnetic din regimul de functionare in sarcina:

w1i10= w1i1+ w2i2 (2.16)

Daca se utilizeaza metoda simbolica, ecuatia (2.16) capata forma:

(2.17)

Ecuatia (2.17) este ecuatia t.m.m. in regimul de functionare in sarcina a transformatorului. Dupa rezolvarea ei in raport cu curentul I1 se obtine:

(2.18)

Din expresia (2.18) rezulta ca la sarcina, curentul I1 conventional se poate descompune in doua componente:

Ø    o componenta I10 independenta de sarcina, este egala cu curentul la functionarea in gol si excita fluxul magnetic de baza ;

Ø    a doua componenta depinde de sarcina si invinge reactia magnetica a curentului I2. Aceasta componenta este, curentul secundar raportat si se noteaza cu.

In acest caz, ecuatia (2.18) capata forma:

(2.19)

In regim de functionare in sarcina, curentul prin infasurarea primara este I1>I10, datorita caruia fluxul creste, incat la sarcina nominala el este in jur de 5% din fluxul magnetic de baza. Aceasta conduce la cresterea si a t.e.m. de dis-persie indusa de el. Se amplifica si caderea de tensiune. In acest caz, pen-tru infasurarea primara a transformatorului in regim de sarcina, este in vigoare egalitatea:

(2.20)

Deoarece =const., cresterea caderilor de tensiune si in regim de sarcina, demonstreaza reducerea t.e.m. , respectiv a fluxului .

Mai amanuntit, analiza arata ca contrar cresterii acestor caderi de tensiune la sarcina, ele raman sensibil mai mici decat . In consecinta, cu aproximarile cu-noscute se poate admite ca la variatia sarcinii, fluxul ramane constant. In acest caz, ecuatia (2.19) are caracter aproximativ, adica:

In baza ecuatiilor (2.17) si (2.19) se construiesc diagramele fazoriale ale t.m.m. si curentilor transformatorului (fig.2.9 a, b). Fazorul curentului I1 se obtine daca la fazorul curentului la functionarea in gol I10 se adauga cu semn schimbat fazorul curentului secundar raportat.




Fig.2.9 a, b Diagramele fazoriale ale t.m.m.in sarcina si curentilor transformatorului

Pana aici s-a examinat reactia magnetica a infasurarii secundare in regim de sarcina, adica influenta acelei parti a fluxului magnetic, ce se inchide prin circuitul magnetic si este creata de infasurarea secundara la trecerea prin aceasta a curentu-lui I2. Cealalta parte a fluxului creat de infasurarea secundara, se inchide prin aer si se numeste fluxul de dispersie .

El intersecteaza numai infasurarea secundara si induce in ea t.e.m. de dis-persie . Si aici ca si la examinarea infasurarii primare se poate admite ca fluxul nu exista, iar in locul acestuia in circuitul infasurarii secundare este conectata in serie bobina cu inductivitatea , in care apare caderea inductiva de tensiune egala ca marime si de sens opus t.e.m. , adica . Prin se noteaza reactanta inductiva de dispersie a infasurarii secun-dare.

Pe langa reactanta inductiva, infasurarea secundara are si rezistenta R2 si in acest caz, impedanta totala complexa a infasurarii secundare este . Daca se cunoaste rezistenta si reactanta inductiva se poate stabili schema echivalenta a infasurarii secundare a transformatorului in sarcina fig.2.10.

Fig.2.10 Schema echivalenta a infasurarii secundare a transformatorului in sarcina

Potrivit legii a II-a lui Kirchhoff pentru valorile momentane ale t.e.m. si caderilor de tensiune din schema echivalenta (fig.2.10) se stabileste ecuatia:

(2.21)

Ecuatia (2.21) in forma complexa capata forma:

(2.22)

Dupa substituirea in ecuatia (2.22) a si a rezolvarii in raport cu se obtine:

(2.23)

Ecuatia (2.23) caracterizeaza starea electrica a infasurarii secundare a trans-formatorului in regim de sarcina. Daca se au in vedere ecuatiile (2.19), (2.20) si (2.23) ce constituie ecuatiile de functionare in sarcina a transformatorului electric monofazat, scrise in forma complexa (toate marimile electrice si magnetice fiind considerate sinusoidale) se poate construi diagrama fazoriala a transformatorului in regim de sarcina. In fig.2.11 se prezinta aceasta diagrama pentru sarcina cu carac-ter inductiv.

Fig.3.11 Diagrama fazoriala a transformatorului

in regim de sarcina cu caracter inductiv

Constructia diagramei incepe de la fazorul tensiunii secundare. Defazat fata de fazorul cu unghiul se construiesc fazorii curentilor si . In faza cu curentul I2 este fluxul de dispersie al infasurarii secundare. La 90 in urma fazorului fluxului se construieste fazorul t.e.m. .

In acord cu ecuatia (2.23), pentru obtinerea fazorului t.e.m. E2, la fazorul tensiunii secundare U2 se adauga fazorii caderilor de tensiune si (adica fazorul caderii de tensiune ). Unghiul dintre fazorii curentului si t.e.m. se noteaza cu .

Sensul fazorului t.e.m. E1 coincide cu acela al fazorului t.e.m. E2. Diferenta dintre marimile celor doi fazori depinde de numerele de spire ale infasurarilor primara si secundara ale transformatorului. Cu 90 inaintea fazorilor t.e.m. E1 si E2 se construieste fazorul fluxului magnetic . Datorita pierderilor in miezul magne-tic, fazorul curentului I10 este defazat inaintea fazorului fluxului cu unghiul .

In acord cu ecuatia (2.19) fazorul curentului I1 se obtine daca se insumeaza fazorul curentului I10 cu fazorul construit in sens invers ce reprezinta curentul . In faza cu curentul I1 este fluxul . Cu 90 in urma lui este defazata t.e.m. . Pentru obtinerea fazorului tensiunii U1, este necesara continuarea cons-tructiei ce reprezinta solutia grafica a ecuatiei (2.20). In acest scop, fazorul t.e.m. E1 se traseaza in sens invers si lui i se adauga fazorii caderilor de tensiune si (adica caderea de tensiune).

Unghiul dintre fazorii curentului I1 si t.e.m. -E1 se noteaza cu , iar unghi-ul dintre fazorii curentului I1 si tensiunii U1 cu . Sarcina transformatorului are un caracter inductiv. Puterea activa consumata de transformator este P1=U1I1cos, iar puterea activa cedata consumatorului este P2=U2I2cos. Diferenta de faza pentru cazul examinat al sarcinii cu caracter inductiv este mai mare decat dato-rita influentei curentului la functionarea in gol, care are un caracter aproape pur inductiv.

Diagrama fazoriala ofera o imagine clara pentru rapoartele amplitudinilor si fazelor marimilor ce caracterizeaza procesele din transformator. Constructia dia-gramelor fazoriale la sarcina activa si capacitiva se realizeaza analog celei la sar-cina inductiva.

Regimul de functionare in sarcina este regimul de lucru obisnuit pentru transformator si in cadrul acestuia se cedeaza energia cu parametrii transformati catre consumatori.








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1446
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site