Pertanyaan 7. Em belitan transformator.

Prinsip pengoperasian transformator didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik (mutual induksi). Induksi timbal balik terdiri dari induksi ggl dalam kumparan induktif ketika arus ke kumparan lainnya berubah.

Di bawah pengaruh arus bolak-balik pada belitan primer, fluks magnet bolak-balik dibuat di sirkuit magnet

yang menembus belitan primer dan sekunder dan menginduksi EMF di dalamnya

dimana adalah nilai amplitudo EMF.

Nilai efektif EMF pada belitan adalah

; .

Rasio EMF belitan disebut rasio transformasi

Jika , maka EMF sekunder lebih kecil dari EMF primer dan trafo disebut trafo step down, sedangkan trafo disebut trafo step up.

Pertanyaan 8. Diagram vektor rangkaian terbuka transformator ideal.

Karena kita sedang mempertimbangkan trafo yang ideal, mis. tanpa disipasi dan rugi-rugi daya, maka arusnya adalah x.x. murni bersifat magnetis – , yaitu itu menciptakan gaya magnetisasi, yang menciptakan fluks, dimana adalah resistansi magnetik inti, yang terdiri dari resistansi baja dan resistansi pada sambungan inti. Amplitudo dan bentuk kurva arus bergantung pada derajat kejenuhan sistem magnet. Jika aliran berubah secara sinusoidal, maka pada baja tak jenuh kurva arus tanpa beban hampir juga sinusoidal. Namun ketika baja jenuh, kurva arus menjadi semakin berbeda dari sinusoidal (Gbr. 2.7.) Kurva arus x.x. dapat diuraikan menjadi harmonik. Karena kurvanya simetris terhadap sumbu x, maka deret tersebut hanya memuat harmonik berorde ganjil. Arus harmonik pertama Saya ( 01) sefase dengan aliran utama. Dari harmonik yang lebih tinggi, harmonik ketiga dari arus adalah yang paling menonjol Saya ( 03) .

Gambar 2.7 Kurva arus X.X

Nilai efektif arus tanpa beban:

. (2.22)

Di Sini SAYA 1 M , SAYA 3 M , SAYA 5 M– amplitudo harmonik pertama, ketiga dan kelima dari arus tanpa beban.

Karena arus tanpa beban tertinggal 90  dari tegangan, daya aktif yang dikonsumsi oleh transformator ideal dari jaringan juga sama dengan nol, yaitu. Trafo yang ideal hanya mengkonsumsi daya reaktif dan arus magnetisasi dari jaringan.

Diagram vektor transformator ideal ditunjukkan pada Gambar. 2.8.

Beras. 2.8. Diagram vektor transformator ideal

Soal 9 Diagram vektor rangkaian tanpa beban transformator nyata.

Pada trafo nyata, terdapat hamburan dan rugi-rugi pada baja dan tembaga. Kerugian ini ditutupi oleh kekuasaan R 0 memasuki transformator dari jaringan.

Di mana SAYA 0a – nilai efektif komponen aktif arus tanpa beban.

Akibatnya, arus tanpa beban dari transformator nyata memiliki dua komponen: magnetisasi - , yang menciptakan fluks utama F dan sefase dengannya, dan aktif:

Diagram vektor transformator nyata ditunjukkan pada Gambar. 2.9.

Oleh karena itu, biasanya komponen ini mempunyai pengaruh yang kecil terhadap nilai arus tanpa beban, namun mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap bentuk kurva arus dan fasanya. Kurva arus tanpa beban jelas non-sinusoidal, dan bergeser terhadap waktu relatif terhadap kurva fluks dengan sudut yang disebut sudut retardasi magnet.

Dengan mengganti kurva arus tanpa beban aktual dengan sinusoidal ekivalen, persamaan tegangan dapat ditulis dalam bentuk kompleks, dimana semua besaran berubah secara sinusoidal:

Mengingat ggl kebocoran,

Beras. 2.9. Diagram vektor transformator nyata

Beras. 2.11. Diagram vektor tegangan transformator, mode tanpa beban

PRAKTIKUM

PADA MESIN LISTRIK

DAN PERANGKAT

tutorial

Untuk siswa penuh waktu dan paruh waktu

di bidang teknik instrumen dan optik

sebagai alat peraga bagi mahasiswa pendidikan tinggi

institusi yang belajar di spesialisasi 200101 (190100)

"Pembuatan instrumen"

Kazan 2005

UDC 621.375+621.316.5

BBK 31.261+31.264

Prokhorov S.G., Khusnutdinov R.A. Bengkel mesin listrik

dan perangkat: Buku Teks: Untuk siswa penuh waktu dan paruh waktu. Kazan: Rumah Penerbitan Kazan. negara teknologi. Universitas, 2005. 90 hal.

ISBN 5-7579-0806-8

Dirancang untuk melakukan kelas praktik dan melakukan pekerjaan mandiri dalam disiplin “Mesin dan perangkat listrik” ke arah pelatihan spesialis bersertifikat 653700 – “Pembuatan instrumen”.

Manual ini mungkin berguna bagi siswa yang mempelajari disiplin ilmu tersebut

"Teknik Elektro", "Peralatan Elektromekanik dalam Pembuatan Instrumen",

“Mesin listrik pada perangkat instrumen”, serta mahasiswa semua

spesialisasi teknik, termasuk teknik elektro.

Meja sakit. Daftar Pustaka: 11 judul.

Peninjau: Departemen Penggerak Listrik dan Otomasi Instalasi Industri dan Kompleks Teknologi (Kazan State Energy University); profesor, kandidat fisika dan matematika Sains, Associate Professor V.A. Kirsanov (Cabang Kazan dari Chelyabinsk Tank Institute)

ISBN 5-7579-0806-8 © Rumah Penerbitan Kazan. negara teknologi. Universitas, 2005

© Prokhorov S.G., Khusnutdinov R.A.,

Tes yang diusulkan dalam disiplin “Mesin dan perangkat listrik” dimaksudkan untuk pelatihan praktis dan kerja mandiri. Pengujian dikompilasi di bagian “Transformer”, “Mesin asinkron”, “Mesin sinkron”, “Mesin komutator DC”, “Perangkat listrik”. Jawaban dalam bentuk tabel diberikan di akhir manual.

TRANSFORMATOR

1. Mengapa celah udara pada trafo dijaga seminimal mungkin?

1) Untuk meningkatkan kekuatan mekanik inti.

3) Untuk mengurangi kebisingan magnetik transformator.

4) Untuk menambah massa inti.

2.Mengapa inti trafo terbuat dari baja listrik?

1) Untuk mengurangi arus tanpa beban.

2) Untuk mengurangi komponen magnetisasi arus tanpa beban

3) Untuk mengurangi komponen aktif arus tanpa beban.

4) Untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

3.Mengapa pelat inti transformator disatukan dengan pin?

1) Untuk meningkatkan kekuatan mekanik.

2) Untuk memasang trafo pada suatu benda.

3) Untuk mengurangi kelembaban di dalam inti.

4) Untuk mengurangi kebisingan magnetik.

4. Mengapa inti trafo terbuat dari pelat baja listrik yang diisolasi secara elektrik satu sama lain?

1) Untuk mengurangi massa inti.

2) Untuk meningkatkan kekuatan listrik inti.

3) Untuk mengurangi arus eddy.

4) Untuk menyederhanakan desain transformator.

5. Apa yang dimaksud dengan permulaan belitan primer transformator tiga fasa?

1) A, B, C 2) X, kamu, z 3) A, B, C 4) X, Y, Z

6. Bagaimana hubungan belitan primer dan sekunder transformator tiga fasa jika transformator mempunyai golongan 11 (Y - bintang, Δ - segitiga)?

1) Y/Δ 2) Δ/Y 3) Y/Y 4) Δ/Δ

7. Bagaimana inti magnet dan belitan trafo konvensional berbeda beratnya dengan autotransformator jika rasio transformasinya sama? KE=1,95? Daya dan voltase pengenal perangkat sama.

1) Tidak ada perbedaan.

2) Massa inti magnet dan belitan autotransformator lebih kecil dari massanya

inti magnet dan belitan transformator konvensional.

3) Massa rangkaian magnetik suatu autotransformator lebih kecil dari massa rangkaian magnetik transformator konvensional, dan massa belitannya sama.

4) Massa inti magnet dan belitan transformator konvensional lebih kecil dibandingkan dengan nilai autotransformator yang sesuai.

5) Massa belitan autotransformator lebih kecil dari massa belitan transformator konvensional, dan massa inti magnetnya sama.

8. Hukum teknik elektro yang mendasari prinsip pengoperasian transformator?

1) Tentang hukum gaya elektromagnetik.

2) Berdasarkan hukum Ohm.

3) Tentang hukum induksi elektromagnetik.

4) Berdasarkan hukum pertama Kirchhoff.

5) Berdasarkan hukum kedua Kirchhoff.

9. Apa yang terjadi pada trafo jika dihubungkan dengan jaringan DC yang besarnya sama?

1) Tidak akan terjadi apa-apa.

2) Dapat terbakar.

3) Fluks magnet utama akan berkurang.

4) Fluks kebocoran magnet belitan primer akan berkurang.

10. Apa yang diubah oleh transformator?

1) Besarnya arus.

2) Besarnya tegangan.

3) Frekuensi.

4) Nilai arus dan tegangan.

11. Bagaimana energi listrik berpindah dari belitan primer autotransformator ke belitan sekunder?

1) Secara elektrik.

2) Cara elektromagnetik.

3) Secara elektrik dan elektromagnetik.

4) Seperti pada trafo biasa.

12. Fluks magnet apa pada transformator yang membawa energi listrik?

1) Fluks kebocoran magnet pada belitan primer.

2) Fluks kebocoran magnetik pada belitan sekunder.

3) Fluks magnet belitan sekunder.

4) Fluks magnet inti.

13. Apa pengaruh ggl induktif diri pada belitan primer transformator?

1) Meningkatkan resistansi aktif belitan primer.

2) Mengurangi resistansi aktif belitan primer.

3) Mengurangi arus belitan primer transformator.

4) Meningkatkan arus belitan sekunder transformator.

5) Meningkatkan arus belitan primer transformator.

14. Apa pengaruh ggl induktif diri pada belitan sekunder transformator?

1) Meningkatkan resistansi aktif belitan sekunder.

2) Mengurangi resistansi aktif belitan sekunder.

3) Mengurangi arus belitan sekunder transformator.

4) Meningkatkan arus belitan primer transformator.

5) Mengurangi reaktansi induktif belitan sekunder

transformator.

15. Apa peran EMF induksi timbal balik pada belitan sekunder transformator?

1) Merupakan sumber EMF untuk rangkaian sekunder.

2) Mengurangi arus belitan primer.

3) Mengurangi arus belitan sekunder.

4) Meningkatkan fluks magnet transformator.

16. Pilih rumus hukum induksi elektromagnetik:

Pilih ejaan yang benar tentang nilai efektif EMF belitan sekunder transformator.

18. Bagaimana besarnya perbandingan tegangan hubung singkat? kamu 1k dan nominalnya kamu 1n pada trafo daya sedang?

1) kamu 1k ≈ 0,05. kamu 1н 2) kamu 1k ≈ 0,5. kamu 1н 3) kamu 1k ≈ 0,6. kamu 1n

4) kamu 1k ≈ 0,75. kamu 1n 5) kamu 1k ≈ kamu 1n

19. Parameter rangkaian ekivalen transformator berbentuk T apa yang ditentukan dari pengalaman tanpa beban?

1) R 0 , R 1 2) X 0 , R 1 3) R' 2 , X' 2

Prinsip pengoperasian transformator didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik (mutual induksi). Induksi timbal balik terdiri dari induksi ggl dalam kumparan induktif ketika arus ke kumparan lainnya berubah.

Di bawah pengaruh arus bolak-balik pada belitan primer, fluks magnet bolak-balik dibuat di sirkuit magnet

yang menembus belitan primer dan sekunder dan menginduksi EMF di dalamnya

dimana adalah nilai amplitudo EMF.

Nilai efektif EMF pada belitan adalah

; .

Rasio EMF belitan disebut rasio transformasi

Jika , maka EMF sekunder lebih kecil dari EMF primer dan trafo disebut trafo step down, sedangkan trafo disebut trafo step up.

Pertanyaan 8. Diagram vektor rangkaian terbuka transformator ideal.

Karena kita sedang mempertimbangkan trafo yang ideal, mis. tanpa disipasi dan rugi-rugi daya, maka arusnya adalah x.x. murni bersifat magnetis – , yaitu itu menciptakan gaya magnetisasi, yang menciptakan fluks, dimana adalah resistansi magnetik inti, yang terdiri dari resistansi baja dan resistansi pada sambungan inti. Amplitudo dan bentuk kurva arus bergantung pada derajat kejenuhan sistem magnet. Jika aliran berubah secara sinusoidal, maka pada baja tak jenuh kurva arus tanpa beban hampir juga sinusoidal. Namun ketika baja jenuh, kurva arus menjadi semakin berbeda dari sinusoidal (Gbr. 2.7.) Kurva arus x.x. dapat diuraikan menjadi harmonik. Karena kurvanya simetris terhadap sumbu x, maka deret tersebut hanya memuat harmonik berorde ganjil. Arus harmonik pertama Saya ( 01) sefase dengan aliran utama. Dari harmonik yang lebih tinggi, harmonik ketiga dari arus adalah yang paling menonjol Saya ( 03) .

Gambar 2.7 Kurva arus X.X

Nilai efektif arus tanpa beban:

. (2.22)

Di Sini SAYA 1 M , SAYA 3 M , SAYA 5 M– amplitudo harmonik pertama, ketiga dan kelima dari arus tanpa beban.

Karena arus tanpa beban tertinggal 90  dari tegangan, daya aktif yang dikonsumsi oleh transformator ideal dari jaringan juga sama dengan nol, yaitu. Trafo yang ideal hanya mengkonsumsi daya reaktif dan arus magnetisasi dari jaringan.

Diagram vektor transformator ideal ditunjukkan pada Gambar. 2.8.

Beras. 2.8. Diagram vektor transformator ideal

Soal 9 Diagram vektor rangkaian tanpa beban transformator nyata.

Pada trafo nyata, terdapat hamburan dan rugi-rugi pada baja dan tembaga. Kerugian ini ditutupi oleh kekuasaan R 0 memasuki transformator dari jaringan.

Di mana SAYA 0a – nilai efektif komponen aktif arus tanpa beban.

Akibatnya, arus tanpa beban dari transformator nyata memiliki dua komponen: magnetisasi - , yang menciptakan fluks utama F dan sefase dengannya, dan aktif:

Diagram vektor transformator nyata ditunjukkan pada Gambar. 2.9.

Oleh karena itu, biasanya komponen ini mempunyai pengaruh yang kecil terhadap nilai arus tanpa beban, namun mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap bentuk kurva arus dan fasanya. Kurva arus tanpa beban jelas non-sinusoidal, dan bergeser terhadap waktu relatif terhadap kurva fluks dengan sudut yang disebut sudut retardasi magnet.

Dengan mengganti kurva arus tanpa beban aktual dengan sinusoidal ekivalen, persamaan tegangan dapat ditulis dalam bentuk kompleks, dimana semua besaran berubah secara sinusoidal:

Mengingat ggl kebocoran,

Beras. 2.9. Diagram vektor transformator nyata

Beras. 2.11. Diagram vektor tegangan transformator, mode tanpa beban

Mari kita tentukan EMF yang diinduksi pada belitan primer transformator oleh fluks magnet utama.

Fluks magnet utama berubah menurut hukum sinusoidal

dimana m adalah nilai maksimum atau amplitudo fluks magnet utama;

πf - frekuensi sudut;

f adalah frekuensi tegangan bolak-balik.

Nilai EMF sesaat

Nilai maksimum

Nilai efektif EMF pada belitan primer

Untuk belitan sekunder, Anda bisa mendapatkan rumus serupa

Gaya gerak listrik E1 dan E2 yang diinduksi pada belitan transformator oleh fluks magnet utama disebut EMF transformator. EMF transformator berbeda fase 90° dari fluks magnet utama.

Fluks kebocoran magnet menginduksi ggl bocor pada belitan primer

dimana L1s adalah induktansi kebocoran pada belitan primer.

Mari kita tulis persamaan menurut hukum kedua Kirchhoff untuk belitan primer

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Tegangan pada kumparan primer mempunyai tiga istilah yaitu tegangan jatuh, penyeimbang tegangan EMF trafo, penyeimbang tegangan EMF bocor.

Mari kita tulis persamaan (10.1) dalam bentuk kompleks

dimana adalah reaktansi induktif bocor dari belitan primer.

Pada Gambar. Gambar 10.4 menunjukkan diagram vektor transformator yang beroperasi dalam mode tanpa beban.

Vektor EMF transformator dan tertinggal 90° dari vektor fluks magnet utama. Vektor tegangan sejajar dengan vektor arus, dan vektor tersebut mendahului 90° dari vektor arus. Vektor tegangan pada terminal belitan primer transformator sama dengan jumlah geometri vektor - , , Gambar. 10.4.

Pada Gambar. Gambar 10.5 menunjukkan rangkaian ekivalen transformator sesuai dengan persamaan (10.2).

XE - reaktansi induktif, sebanding dengan daya reaktif yang dikeluarkan untuk menciptakan fluks magnet utama.

Dalam mode siaga.

Rasio transformasi .

Koefisien transformasi ditentukan secara eksperimental berdasarkan pengalaman kecepatan idle.

Operasi transformator di bawah beban

Jika tegangan U1 dihubungkan ke belitan primer transformator, dan belitan sekunder dihubungkan ke beban, maka akan muncul arus I1 dan I2 pada belitan tersebut. Arus ini akan menciptakan fluks magnet F1 dan F2 yang diarahkan satu sama lain. Fluks magnet total pada rangkaian magnet berkurang. Akibatnya EMF E1 dan E2 yang diinduksi oleh aliran total berkurang. Nilai efektif tegangan U1 tetap tidak berubah. Penurunan E1 menurut (10.2) menyebabkan peningkatan arus I1. Ketika arus I1 meningkat, fluks F1 meningkat cukup untuk mengimbangi efek demagnetisasi fluks F2. Kesetimbangan dipulihkan kembali pada nilai aliran total yang hampir sama.

Pada transformator berbeban, selain fluks magnet utama, terdapat fluks bocor Ф1S dan Ф2S, yang ditutup sebagian melalui udara. Arus ini menyebabkan ggl bocor pada belitan primer dan sekunder.

dimana X2S adalah reaktansi induktif bocor dari belitan sekunder.

Untuk belitan primer kita dapat menulis persamaannya

Untuk belitan sekunder

dimana R2 adalah resistansi aktif belitan sekunder;

ZH - resistensi beban.

Fluks magnet utama suatu transformator merupakan hasil gabungan gaya gerak magnet belitan primer dan sekunder.

EMF transformator E1, sebanding dengan fluks magnet utama, kira-kira sama dengan tegangan pada kumparan primer U1. Nilai tegangan efektifnya konstan. Oleh karena itu, fluks magnet utama transformator tetap tidak berubah ketika resistansi beban berubah dari nol hingga tak terhingga.

Jika , maka jumlah gaya gerak magnet transformator

Persamaan (10.5) disebut persamaan kesetimbangan gaya gerak magnet.

Persamaan (10.3), (10.4), (10.5) disebut persamaan dasar transformator.

Pada tahun 1876 hal.i. Yablochkov menyarankan menggunakan trafo untuk menyalakan lilin. Selanjutnya, desain transformator dikembangkan oleh penemu Rusia lainnya, seorang mekanik JIKA. Usagin, yang mengusulkan penggunaan trafo untuk menyalakan tidak hanya lilin Yablochkov, tetapi juga konsumen energi listrik lainnya.

Trafo adalah suatu alat listrik yang didasarkan pada fenomena saling induksi dan dirancang untuk mengubah arus bolak-balik suatu tegangan menjadi arus bolak-balik tegangan lain, tetapi frekuensinya sama. Trafo paling sederhana memiliki inti baja dan dua belitan, diisolasi dari inti dan satu sama lain.

Belitan trafo yang dihubungkan dengan sumber tegangan disebut belitan primer, dan belitan yang menghubungkan konsumen atau saluran transmisi yang menuju ke konsumen disebut belitan sekunder.

Arus bolak-balik, melewati belitan primer, menciptakan fluks magnet bolak-balik, yang menyatu dengan belitan belitan sekunder dan menginduksi ggl di dalamnya.

Karena fluks magnet bervariasi, EMF induksi pada belitan sekunder transformator juga bervariasi dan frekuensinya sama dengan frekuensi arus pada belitan primer.

Fluks magnet bolak-balik yang melewati inti transformator tidak hanya melintasi belitan sekunder, tetapi juga belitan primer transformator. Oleh karena itu, EMF juga akan diinduksi pada belitan primer.

Besarnya EMF yang diinduksi pada belitan transformator tergantung pada frekuensi arus bolak-balik, jumlah belitan masing-masing belitan dan besarnya fluks magnet pada inti. Pada frekuensi tertentu dan fluks magnet yang konstan, besarnya EMF setiap belitan hanya bergantung pada jumlah lilitan belitan tersebut. Hubungan antara nilai EMF dengan jumlah lilitan belitan trafo dapat dinyatakan dengan rumus: ?1 / ?2 = N1 / N2, dimana ?1 dan ?2 adalah EMF belitan primer dan sekunder, N1 dan N2 adalah jumlah lilitan belitan primer dan sekunder.

Selisih EMF dan tegangan sangat kecil sehingga hubungan antara tegangan dan jumlah lilitan kedua belitan dapat dinyatakan dengan rumus: U1 /U2== N1 /N2. Perbedaan antara EMF dan tegangan pada belitan primer transformator menjadi sangat kecil ketika belitan sekunder dirangkai terbuka dan arus di dalamnya nol (operasi idle), dan hanya arus kecil yang mengalir pada belitan primer, disebut arus tanpa beban. Dalam hal ini, tegangan pada terminal belitan sekunder sama dengan EMF yang diinduksi di dalamnya.

Angka yang menunjukkan berapa kali tegangan pada belitan primer lebih besar (atau lebih kecil) dari tegangan pada belitan sekunder disebut rasio transformasi dan dilambangkan dengan huruf k. k = U1 / U2 ? N1/N2.

Tegangan pengenal belitan tegangan tinggi dan rendah yang tertera pada papan nama transformator mengacu pada mode tanpa beban.

Transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan disebut step-up; koefisien transformasinya kurang dari satu. Transformator step-down menurunkan tegangan; rasio transformasinya lebih besar dari satu.

Mode di mana belitan sekunder transformator terbuka dan tegangan bolak-balik diterapkan ke terminal belitan primer disebut operasi transformator tanpa beban atau menganggur.