Авторы: Коваленко А.A., Куренный Э.Г., проф., д.т.н.
Источник: Всеукраинской научно-технической конференции студентов «Электротехника, электроника и микропроцессорная техника».
При трансформировании колебаний напряжения происходят дополнительные потери мощности. Возникает динамическая погрешность из-за инерции трансформатора. Для анализа переходных процессов в трансформаторе необходимо иметь его динамическую модель.
В литературе [1] есть две схемы замещения трансформатора: с последовательным (рис.1, а) и параллельным (рис.1, б) сопротивлением в ветви намагничивания. При этом исходим из неизменности сопротивлений в ветви намагничивания. Межвитковые емкости не учитываются, так как частотный диапазон не превышает значения 10000 Гц.
Процесс колебаний может представляться в виде процесса - изменения мгновенных значений напряжения, или процесса - изменения действующих значений.
Целью статьи является выбор схемы замещения трансформатора для анализа колебаний напряжения.
б - с параллельными сопротивлениями в ветви намагничивания
Соотношения между параметрами цепей даются формулами формулам:
Сопоставление схем замещения выполним по амплитудо-частотной функции (АЧФ). Для этого представляем все сопротивления в виде , где w - угловая частота. Получим АЧФ для , и следующего вида:
Амплитудо-частотные характеристики (АЧХ) будут иметь вид:
kз = 1 и cos φ = 0,9 : а - для рис.1, а, б - для рис.1, б.
Физические процессы в трансформаторе таковы, что при w = 0, т.е. когда в обмотках протекает постоянный ток, U2=0, I2=0, так как постоянный ток не трансформируется. При увеличении частоты вторичные ток и напряжение стремятся к 0, так как при росте частоты растет индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора и ток в ней стремится к нулю. Этому требованию при анализе мгновенных значений напряжений отвечает АЧФ схемы с параллельным соединением элементов в цепи намагничивания. Напротив, если колебания задаются действующими значениями напряжения, то случай, когда w = 0 означает отсутствие колебаний, т.е. амплитуда синусоиды 50 Гц первичного напряжения не изменяется. При этом вторичное напряжение также будет неизменным. В этом случае АЧФ=0 , а не 0.
Вывод. При анализе процессов изменения мгновенных значений напряжения в трансформаторе необходимо использовать схему замещения с параллельным соединением элементов в цепи намагничивания, а при задании колебаний действующими значениями напряжения - схемой с последовательным соединением. В общем случае целесообразно применять схему замещения с идеальным трансформатором.
Литература
- Кулик Ю.А. Электрические машины / Ю.А. Кулик. - М.: Высшая школа, 1971. - 456 с.
- ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - Введ. в Украине с 01.01.2000.
- Куренный Э.Г. Метод парциальных реакций для анализа процессов на выходе линейных фильтров в моделях электромагнитной совместимости / Э.Г. Куренный, А.П. Лютый, Л.В. Черникова // Электричество, 2006, № 10. - С. 11-18.