Экспериментальное определение параметров трансформаторов

Экспериментальное определение параметров трансформаторов осуществляется с помощью опытов ХХ и опытов КЗ. J

Схема опыта ХХ

Можно считать, что трансформатор работает в режиме ХХ, так как R_v достаточно велико.

Вольтметры V ₁, V ₂ определяют напряжение на первичной и вторичной обмотках.

На первичной обмотке подается номинальное напряжение U_1НОМ.

Так как ток ХХ I ₀ =(0,1...0,3) I _1ном (для мощных трансформаторов), то потерями в обмотках можно пренебречь и считать, что активная мощность расходуется на перемагничивание в стали сердечника.

Параллельное соединение  и  определяется:

Коэффициент трансформации:

Сдвиг фаз между активной и реактивной составляющими:

 

Схема опыта короткого замыкания (КЗ)

 

 

 

 

Вторичная обмотка закорачивается:

U ₁ увеличивается до тех пор, пока ток в первичной обмотке не станет равным номинальному значению. Это достигается при U ₁ =(3..5)% U _1ном.

 

 

Так как к первичной обмотке прикладывается очень малое U₁,

 

то магнитный поток Ф_с<<Ф₀. Это означает, что мощность на перемагничивание сердечника не используется. Эквивалентная схема:

Полное сопротивление:

Активная составляющая:;

,

где Р₁ – показания ваттметра, I _1Н – показания амперметра.

 

Напряжение КЗ определяется:

, где U _1н – номинальное напряжение на первичной обмотке, r_k и х_к используются для оценки отклонения U _вых в зависимости от нагрузки.

При активной емкостной нагрузке U возрастает, при индуктивной нагрузке U уменьшается.

 

 

φ₂  - сдвиг фаз между I и U в нагрузке.

 

 

Выпрямители

Выпрямители предназначены для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Типовая структура:

Параметры:

1. U ₀ - постоянная составляющая U на нагрузке;

2. I ₀ – среднее значение тока в нагрузке;

3. Коэффициент пульсаций (К _n):

, где Δ U – размах переменного сигнала.

 

Иногда определяют К _n по отдельным гармоникам:

, где – амплитуда n-ой гармоники.

4. Внутреннее сопротивление:

Блок вентилей может включать от одного до нескольких вентилей в зависимости от схемы выпрямления.

Вентиль – прибор, обладающий низким сопротивлением для токов одного направления и высоким для токов противоположного направления.

Вентили делятся на:

- ионные;

- электронные.

К ионным вентилям относятся газотроны, тиратроны, ртутные вентили.

К электронным вентилям относятся кенотроны и полупроводниковые вентили.

Кенотронные вентили – вентили с электронными диодами, используемые для выпрямления высоковольтных U (десятки кВ).

Преимущественно используются полупроводниковые вентили: селеновые, германиевые, кремниевые вентили.

ВАХ вентиля:

Вентили:

управляемые                  

            

неуправляемые

 

 

Неуправляемые вентили характеризуются следующими основными параметрами:

1. I _{ср доп.} - номинальный рабочий ток. При 50 Гц и однополупериодной схеме выпрямления

2. U _обр – амплитуда обратного U, которое вентиль может длительное время выдерживать.

U _обр < U_n;

U_n – напряжение зенеровского пробоя.

3. Прямое падение напряжения U _ПР – падение напряжения на вентиле при заданном токе

4. r _д – динамическое сопротивление вентиля

5. I _обр – значение обратного тока при заданном обратном U.

6. Максимальная рассеиваемая мощность:

Р_в зависит от прямого U: чем меньше U _пр, тем больше тока он может пропустить.

 

Управляемые вентили

 

ВАХ тиристора:

 

 

Дополнительно к параметрам неуправляемого вентиля тиристор характеризуется следующими параметрами:

§ U _{пр. max} – максимальное напряжение, приложенное к тиристору в прямом направлении, которое он может выдерживать в течение долгого времени при отсутствии управляющего сигнала;

§ U _пр.упр – напряжение между управляющим электродом и катодом при заданном значении управляющего тока (I_пр.упр);

§ I _{упр. min} – минимальное значение управляющего тока, который приводит к включению тиристора. Если он включился, то управляющий сигнал может отсутствовать;

§ Δ t _упр – минимальная длительность управляющих импульсов, которая приводит к включению тиристора;

§ I _уд – минимальный ток между анодом и катодом тиристора, при котором тиристор находится в проводящем состоянии при снятии управляющего напряжения.

Если I < I _уд, то при снятии управляющего сигнала тиристор возвращается в закрытое состояние.

Тиристор включается, когда на А(+), на К(-).

 

Управление тиристором (если изменится полярность, то тиристор не будет управляться).

· - симисторы:

Управляется при любой полярности приложенного напряжения.

 

1. Параллельное включение вентилей:

если I _н > I _{ср.доп .}, то возможно параллельное включение вентилей:

 

 

 r – токовыравнивающее сопротивление.

     

Вентили имеют широкий разброс прямых сопротивлений при одном и том же токе:

 

 

r >> r _д – токи через диоды не будут зависеть от параметров вентилей

r ≈ r _дмакс

В мощных  вентилях  выравнивание токов осуществляется при помощи реакторов:

 

Точность выравнивания токов зависит от индуктивности реактора.

2. Когда U _обр > U _{обр.доп}, то допускается последовательное включение вентилей:

R _ш – шунтирующее сопротивление, необходимое для выравнивания U на вентиле.

У вентилей существует большой разброс R _обр.

Должно быть   .

Недостатки схемы:

1. на R _ш выделяется мощность;

2. в этом случае ухудшается выпрямляющие свойства вентилей.

У мощных вентилей вместо резисторов ставятся цепочки:

Выравнивание U достигается за счет С_ш:

     

     

Однополупериодные схемы выпрямления