Как изменится ток в первичной обмотке трансформатора при увеличении тока вторичной обмотки
Перейти к содержимому

Как изменится ток в первичной обмотке трансформатора при увеличении тока вторичной обмотки

  • автор:

Научный форум dxdy

Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?

На страницу Пред. 1 , 2

Re: Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?
27.11.2016, 08:53

Заслуженный участник

Это общеизвестный факт, из учебника. А парадоксальным он топикстартеру он показался оттого, что он, ТС, не учёл реактивного сопротивления. Которое для большинства устройств неприятная особенность, которую стараются уменьшить сколь возможно (компенсаторы косинуса Фи, кстати, известный анекдот про «косинус в военное время достигает 4», по одной версии, именно с ними связан), и которое, реактивное сопротивление, составляет единицы, максимум десятки процентов от активного. Но в трансформаторе оно основа его работы, а активное сопротивление обмоток, намотанных толстым проводом, низко. При этом каждый виток соленоида индуцирует Э.Д.С. во всех прочих, так что зависимость индуктивности от числа витков квадратична. А реактивное сопротивление катушки — произведение частоты (в радианах) на индуктивность.

Re: Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?
27.11.2016, 10:15

Последний раз редактировалось AAA1111 27.11.2016, 10:16, всего редактировалось 1 раз.

AnatolyBa в сообщении #1171978 писал(а):

. Напряжение на выходе $U_2=U_1 (N_2/N_1)$— уменьшается, при этом напряжение на виток не изменяется. Ток на нагрузке $I_2=U_2/R_2$тоже уменьшается, а вовсе не увеличивается. .

Вот в этом и была моя ошибка. Спасибо огромное, теперь вроде бы всё понятно.

wrest в сообщении #1171985 писал(а):
А с чего вы вообще взяли что он вырастает?

По ошибке, из формулы сохранения мощности:
$P_1=P_2$
$U_1 I_1=U_2 I_2$
Думал мощность не изменяется, и если напряжение уменьшается, значит ток должен повышаться.
А оказывается с уменьшением количества витков происходит падение мощности в обоих обмотках, и за счёт этого во вторичной обмотке становится возможно одновременное падение не только напряжения, но и тока.

Re: Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?
27.11.2016, 10:21

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось AnatolyBa 27.11.2016, 10:54, всего редактировалось 1 раз.

wrest в сообщении #1171985 писал(а):
А с чего вы вообще взяли что он вырастает?

Частично недоразумение связано с тем, что ТС упомянул режим короткого замыкания.
Этот режим здесь не к месту и далее я его обсуждать не буду (если вообще дискуссия продолжится).
Но в последний раз. Напишу формулу для тока вторичной обмотки в режиме кз.
Пусть паразитные сопротивление и индуктивность в первичной обмотке $L_1$и $R_1$.
Во вторичной обмотке представим их в виде $L_2=L_N_2 ^2$ и $R_2=R_N_2$.
Тогда искомый ток будет (пренебрегаем током холостого хода, конечно).
$I_<2\text<кз>>=\frac <\sqrt<(R_1+\frac<R_N_1^2>)^2>+\omega^2 (L_1+L_ N_1^2)^2>$» /><br />Смотрите на формулу и делайте выводы</p>
<p><b>Re: Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?</b><br />
27.11.2016, 10:29</p>
<p>Последний раз редактировалось AAA1111 27.11.2016, 10:31, всего редактировалось 1 раз.</p>
<p><b>Евгений Машеров в сообщении #1172065</b> писал(а):<br />
Это общеизвестный факт, из учебника.</p><div class='code-block code-block-3' style='margin: 8px 0; clear: both;'>
<!-- 3muzlitra -->
<script src=

Кстати да, вот цитата из учебника:
«При повышении напряжения с помощью трансформатора $(U_2 >U_1)$» /> во столько же раз уменьшается сила тока <img decoding=и наоборот.» © Физика. 11 кл. Профильный уровень. В. А. Касьянов. 2013г.

Согласно этой цитате, получается, что при понижении напряжения с помощью трансформатора, во столько же раз увеличивается сила тока?
Так она уменьшается или увеличивается?

Re: Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?
27.11.2016, 10:40

Заслуженный участник

$U_1 I_1 = U_2 I_2$

Здесь ничего не сказано про изменение числа витков. Говорится об отношении между токами в первичной и вторичной обмотках.
И таки да, в идеальном трансформаторе . Но что конкретно происходит при изменении числа витков во вторичной обмотке — по-моему вам уже разъяснили. Время обдумать

Re: Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?
27.11.2016, 11:53

Последний раз редактировалось AAA1111 27.11.2016, 11:58, всего редактировалось 5 раз(а).

AnatolyBa в сообщении #1172082 писал(а):

$U_1 I_1 = U_2 I_2$

И таки да, в идеальном трансформаторе .

Это я понимаю. Имелось ввиду то, что я не подумал, что мощность может измениться (в обоих обмотках). И поэтому станет возможным понижение во вторичной обмотке и напряжения и силы тока. Т.е. думал мощность фиксированная, а значит со снижением напряжения во вторичной, должна возрастать сила тока во вторичной.

AnatolyBa в сообщении #1172082 писал(а):

Но что конкретно происходит при изменении числа витков во вторичной обмотке — по-моему вам уже разъяснили. Время обдумать

Обдумал. Похоже в учебнике имеется ввиду изменение силы тока во вторичной обмотке, по отношению к новой силе тока в первичной обмотке трансформатора (т.е. той, которая установилась уже после изменения числа витков). А не по отношению к той силе тока, которая была во вторичной до изменения количества витков. Т.е., например, если число витков изначально было одинаково, то имеем какую-то силу тока, например 20 А, напряжение 20В, нагрузка 1Ом, число витков по 10. Уменьшив на вторичной обмотке число витков в 2 раза получаем на вторичной напряжение 10В и силу тока 10А. Падение в 2 раза относительно состояния до изменения числа витков. А на первичной напряжение сохраняется прежнее 20В, но сила тока падает ещё больше и становится равной 5А.

Итого, имеем увеличение силы тока во вторичной по сравнению с первичной.
И при этом же имеем и уменьшение силы тока по сравнению с изначальной ситуацией когда число витков ещё было равное.
Поэтому противоречий с учебником нет.
Правильно?

Процессы в трансформаторе тока , Не понятен один момент

rosck

Просмотр профиля

28.1.2019, 17:33

Группа: Пользователи
Сообщений: 2175
Регистрация: 11.6.2015
Из: Кыргызстан Бишкек
Пользователь №: 45736

Цитата(mic61 @ 27.1.2019, 23:43)

Из теории известно, что ток намагничивания у ТНа во всех режимах его работы (х.х., нагрузка и КЗ) практически одинаков и по величине и по форме (наличие 3-й гармоники, амплитудное значение Iнам заходит в область насыщения хар-ки B = f(H) для получения синусоидальной формы магнитного потока
Ф = S*dB/dt, где

Режим короткого замыкания, в принципе, отличается от нагрузочного режима ТН только величиной тока, который да – нагревает, создает динамические усилия на обмотках. Можно увеличить сечение проводов обмоток или конструкцию обмоток, и то, что вчера было режимом КЗ сегодня стало рабочим режимом.
Ну нет, конечно. Это я шучу . Страшный зверь по имени Переходный Процесс при внезапном КЗ разнесет вдребезги пополам наши толстые провода и прочные обмотки. Да,

У меня давно возник вопрос по ТН. Если у нас магнитный поток в ТН постоянный и не зависит от нагрузки, почему тогда при расчетах мощности используют формулу где основным показателем кроме свойств железа является поперечное сечение? Так то увеличили сечение обмоток, подняли ток и мощность, не увеличивая сечения сердечника. Понятно, что всему есть предел, но чем он ограничен? Подозреваю, что при таком наращивании мощности, резко падает КПД трансформатора.

Цитата(mic61 @ 27.1.2019, 23:43)

В ТТ при режиме нагрузки ток намагничивания мал, а при увеличении вторичной нагрузки вплоть до размыкания вторичной обмотки, возрастает аж до величины первичного тока. Но остается даже в этом крайнем режиме синусоидальным (т.к. определяется не параметрами магнитной системы ТТ, а током нагрузки присоединения).

Я колхозил датчики тока на базе ТТ, Нужно было получать напряжение пропорциональное протекаемому току, пришел к выводу что низковольтные ТТ не стоит нагружать нагрузкой выше 1Ома. При большем показателе, он уже при номинальном токе, может уйти в насыщение.
У меня ТТ стрельнул на сопротивлении 9 Ом при запуске двигателя. Но думаю здесь было решающим не активное сопротивление резистора а индуктивное, он был проволочным и представлял собой катушку.
У каждого ТТ есть предел, выше которого наступает насыщение. При практически замкнутой вторичной обмотке стандартный показатель 10крат. Дальше у ТТ также может наступить насыщение и показания его будут с большой погрешностью.

Цитата(rosck @ 27.1.2019, 6:05)

То есть, если умножить напряжение источника, на коэффициент трансформации ТТ, то получим значение выше которого в принципе не может вырости напряжение на вторичке. Для ТТ 200/5 это значение будет 5 х 40 = 200 вольт. Но скорость нарастания тока начинает ограничивается при более низком показателе, раза в три четыре. Реально получить более 70 вольт трудно. Но все изменится если если увеличить напряжение источника. Чем выше, тем порог ограничения роста скорости тока будет происходить при более высоких значениях.

Получается для ТТ 200/5, при напряжении питания 220 вольт, при раскороченной обмотке, даже в самом худшем варианте, не может вырасти выше 1-3 кВ. что может оказаться недостаточным для повреждения изоляции.
Но случаи выхода из строя есть. Как правило такие случаи связанные с переходным процессом при КЗ или при включении или отключении нагрузки. Считаю, при переходном процессе, в сети, может возникнуть кратковременное перенапряжение, которое в свою очередь вызовет рост напряжения на вторичной обмотке. При этом напряжение может пробить порог выше 10кВ.
Привожу осциллограмму раскороченной обмотки ТТ от нагрузочного трансформатора. Измерение проводилось с помощью двухлучевого осциллографа. Осциллограмма с резкими пиками, форма ЭДС вторичной обмотки. Синусоидальная осциллограмма снята с первичной обмотки ТТ. Сама синусоида это падение напряжения на активном сопротивление шины первичной обмотки пропорциональное протекаемому току. Но самое интересное обведено красным, действие ЭДС первичной обмотки. При ее достижении значений соизмеримых с напряжением источника, скорость нарастания тока замедляется, тем самым снижая напряжение на вторичке.
Вот почему высоковольтные ТТ сразу могут выйти из строя, а низковольтные могут годами работать с раскороченой обмоткой.

Сообщение отредактировал rosck — 28.1.2019, 17:58

Эскизы прикрепленных изображений

mic61

Просмотр профиля

28.1.2019, 23:13

Группа: Модераторы
Сообщений: 1509
Регистрация: 7.2.2008
Из: Россия, ДНР, Донецк
Пользователь №: 10408

Цитата(rosck @ 28.1.2019, 17:33)

Если у нас магнитный поток в ТН постоянный и не зависит от нагрузки, почему тогда при расчетах мощности используют формулу где основным показателем кроме свойств железа является поперечное сечение? Так то увеличили сечение обмоток, подняли ток и мощность, не увеличивая сечения сердечника. Понятно, что всему есть предел, но чем он ограничен? Подозреваю, что при таком наращивании мощности, резко падает КПД трансформатора.

Магнитный поток постоянный при данном сечении магнитопровода. Если сечение увеличить, то поток будет снова постоянный, но прямо пропорционально больше!
Ф = S*dB\dt, где В — максимальная индукция магнитопровода, Тл
Чем больше сечение, тем больше магнитный поток, тем больше мощность (габаритная) передаваемая через трансформатор. А увеличением сечения провода обмотки (в какой обмотке? Первичной, вторичной?) мощу не увеличишь.

Цитата(rosck @ 28.1.2019, 17:33)

Я колхозил датчики тока на базе ТТ, Нужно было получать напряжение пропорциональное протекаемому току, пришел к выводу что низковольтные ТТ не стоит нагружать нагрузкой выше 1Ома.
.

А тут и гадать не надо. На ТТ (или в паспорте) написана его максимальная мощность при заданном классе точности. Например «Ктт = 100/5, класс 0,5, S=10 ВА. Считаем максимально возможную нагрузку Z, Ом на вторичную обмотку:
Z = S/I 2 2ном
Z = 10/5 2 =10/25= 0.4 Ом
Вот при нагрузке на вторичку более 0, 4 Ом ТТ начнет насыщаться, а следовательно врать.
Трансформаторы, используемые в сетях 0,4 кВ очень маломощные. Они расчитаны на работу с токовыми цепями счетчиков, а у тех величина Z в пределах 0,1. 0,2 Ом. А Вы ему 9 Ом. Для него это уже холостой ход. Вот он и того.
А для преобразователя Ток/Напряжение существует другой прибор — трансреактор. Это — гибрид ТТ с ТН. У него первичка — токовая (большого сечения, 2. 3 витка), а вторичка — напряженческая (тысячи витков тонкого провода). Фишка в том, что в магнитопроводе присутствует немагнитный зазор. Сердечник не насыщается — магнитный поток маловат, ЭДС вторичной обмотки достаточно большая (десятки вольт при номинальных первичных токах), никаких искажений формы кривой, четкая пропорциональность между током и напряжением. Беда — мощности практически нет. На выход (вторичку) трансреактора надо цеплять что-нибудь высокоомное (например, как вариант, тразисторный каскад усиления).

Цитата(rosck @ 28.1.2019, 17:33)

. Считаю, при переходном процессе, в сети, может возникнуть кратковременное перенапряжение, которое в свою очередь вызовет рост напряжения на вторичной обмотке. При этом напряжение может пробить порог выше 10кВ.
.

Нет! Какие-то внешние перенапряжения могут действовать на цепи с высоким импедансом (на ТНы например), а какие сопротивления у ТТ — доли ома! Пробой изоляции ТТ происходит по «внутренним» причинам самого ТТ. Просто ТТ 110 кВ и 0,4 кВ сильно отличаются мощностью, т.е. сечение сердечника (при прочих равных условиях типа Ктт и материал сердечника). Сечение тора 110 кВ на два-три порядка больше сечения ТТ 0,4 кВ. Это и решает все! При 10. 20 % нагрузки напряжение достигает 500. 600 В (это смотря еще чем мерять). А при КЗ на фидере, маслонаполненные ТТ разлетаются по всей подстанции .
Насчет Ваших осциллограмм. Красивые. Первичный ток искажен. Как питали первичку? От какого аппарата? Похоже, что несимметрия первичного тока связана с перегрузкой питающего стенда.

Прежде чем делать открытие — загляни в справочник.
К. Прутков-инженер. Советы начинающему гению.

rosck

Просмотр профиля

29.1.2019, 5:39

Группа: Пользователи
Сообщений: 2175
Регистрация: 11.6.2015
Из: Кыргызстан Бишкек
Пользователь №: 45736

Цитата(mic61 @ 29.1.2019, 0:13)

Магнитный поток постоянный при данном сечении магнитопровода. Если сечение увеличить, то поток будет снова постоянный, но прямо пропорционально больше!
Ф = S*dB\dt, где В — максимальная индукция магнитопровода, Тл
Чем больше сечение, тем больше магнитный поток, тем больше мощность (габаритная) передаваемая через трансформатор. А увеличением сечения провода обмотки (в какой обмотке? Первичной, вторичной?) мощу не увеличишь.

Ну да согласен. Чем больше сечение, тем больше магнитный поток, тем большую мощность можно снять.
Но скажем так, нужен ТН меньшей массы и габаритов при той же мощности . Увеличиваем сечение провода в первичной и вторичной обмотке, ну скажем в два, в три раза, улучшаем условия охлаждения, применяем принудительное охлаждение. Снимаем с вторички ток в два раза больше, при том же напряжении. Мощность вырастет в два раза, при том же сечении магнитопровода. Возможно?

Цитата(mic61 @ 29.1.2019, 0:13)

А тут и гадать не надо. На ТТ (или в паспорте) написана его максимальная мощность при заданном классе точности. Например «Ктт = 100/5, класс 0,5, S=10 ВА. Считаем максимально возможную нагрузку Z, Ом на вторичную обмотку:
Z = S/I 2 2ном
Z = 10/5 2 =10/25= 0.4 Ом
Вот при нагрузке на вторичку более 0, 4 Ом ТТ начнет насыщаться, а следовательно врать.
Трансформаторы, используемые в сетях 0,4 кВ очень маломощные. Они расчитаны на работу с токовыми цепями счетчиков, а у тех величина Z в пределах 0,1. 0,2 Ом. А Вы ему 9 Ом. Для него это уже холостой ход. Вот он и того.
А для преобразователя Ток/Напряжение существует другой прибор — трансреактор. Это — гибрид ТТ с ТН. У него первичка — токовая (большого сечения, 2. 3 витка), а вторичка — напряженческая (тысячи витков тонкого провода). Фишка в том, что в магнитопроводе присутствует немагнитный зазор. Сердечник не насыщается — магнитный поток маловат, ЭДС вторичной обмотки достаточно большая (десятки вольт при номинальных первичных токах), никаких искажений формы кривой, четкая пропорциональность между током и напряжением. Беда — мощности практически нет. На выход (вторичку) трансреактора надо цеплять что-нибудь высокоомное (например, как вариант, тразисторный каскад усиления).

ТТ рассчитаны с перегрузкой. Если его например перегрузить в пять раз , то на сопротивлении 0,1 Ом будет работать правильно.
Если нагрузить нагрузкой около 1Ом то только до номинального тока. Снимал ВАХ с ТТ.
Недавний случай. Клиент жалуется, что у него амперметр включенный через ТТ замирает на пол шкалы. Что только не делали. Несколько раз заменили амперметр с ТТ, результат то же. Выяснилось, сечение кабеля к амперметру всего 2х0,75мм и длинна несколько десятков метров. Посчитали сопротивление, вышло около двух Ом.

Про 9 Ом, там напруга скакнула на вторичке очень сильно. Пусть ТТ насытился но развить всокое напряжение на нагрузке в 9 Ом вряд ли возможно.

Про датчики. Я их научился делать из простых ТТ. Хоть трехфазные, хоть однофазные.

Про трансреактор слышу впервые. Под рукой такого не было и вряд ли можно было где то достать.
Приходилось делать из то го что было.

Цитата(mic61 @ 29.1.2019, 0:13)

Нет! Какие-то внешние перенапряжения могут действовать на цепи с высоким импедансом (на ТНы например), а какие сопротивления у ТТ — доли ома! Пробой изоляции ТТ происходит по «внутренним» причинам самого ТТ. Просто ТТ 110 кВ и 0,4 кВ сильно отличаются мощностью, т.е. сечение сердечника (при прочих равных условиях типа Ктт и материал сердечника). Сечение тора 110 кВ на два-три порядка больше сечения ТТ 0,4 кВ. Это и решает все! При 10. 20 % нагрузки напряжение достигает 500. 600 В (это смотря еще чем мерять). А при КЗ на фидере, маслонаполненные ТТ разлетаются по всей подстанции .
Насчет Ваших осциллограмм. Красивые. Первичный ток искажен. Как питали первичку? От какого аппарата? Похоже, что несимметрия первичного тока связана с перегрузкой питающего стенда.

Первичку питал через транс, мощность не знаю, по габаритам 2- 3 кВт, вторичка этого транса, несколько витков толстым проводником. Для регулировки использовал ЛАТР 20А. Искажение именно из за действия ЭДС первички ТТ. Если замкнуть вторичку, то это искажение исчезает.
Вы просто не верите в возможность ЭДС первичной обмотки ТТ влиять на процесс.
А между тем тот процесс о котором говорим напоминает ЭДС самоиндукции.
Для ТТ как и для ТН справедливо значение W1/E1=W2/E2. W витки, E ЭДС.
Теперь представте на вторичке возник импульс высокого напряжения такой величины при котором ЭДС на первичке хотя и меньше на произведение коэф-та трансформации ТТ но достиг величины напряжения источника питания и стал ему равным, вопрос чему будет равным ток в первичке в это мгновенное значение?

Сообщение отредактировал rosck — 29.1.2019, 8:22

Pantryk

как изменится ток в первичной обмотке трансформатора

При уменьшении числа витков вторичной обмотки коэффициент трансформации уменьшится.

Думаю, что ток в первичке тоже уменьшится вдвое )))

При уменьшении вдвое числа витков вторичной обмотки также вдвое уменьшится вторичное напряжение, соответственно уменьшится вдвое и вторичный ток. Потребляемая мощность уменьшится в 4 раза, стало быть, ток в первичной обмотке уменьшится также в 4 раза.

уменьшится, закрываем вопрос..

Похожие вопросы

Как изменится ток в первичной обмотке трансформатора при увеличении тока вторичной обмотки

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Защита лабораторной работы №12

Вопросы к защите:

  • Как изменится ток в первичной обмотке трансформатора, если ток нагрузки увеличится в два раза?
  • Нагрузка трансформатора увеличилась в четыре раза. Как изменились: а) ток в первичной обмотке, б) магнитный поток в сердечнике?
  • Как изменится магнитный поток в сердечнике трансформатора при увеличении тока нагрузки в три раза?
  • Определить напряжение сети, в которую включен трансформатор, если его вторичное напряжение равно 400 В, а коэффициент трансформации равен 87,5.
  • Определить ток вторичной обмотки трансформатора, если Sh = 66 кВА, U1н= 220 В, коэффициент трансформации равен 2.
  • К однофазному трансформатору с коэффициентом транс-Формации 220B\12B подключена нагрузка 9 Ом.
  • Определить ток, потребляемый трансформатором от сети. Однофазный трансформатор имеет следующие данные:
    W1 = 1000 витков, 12н= 10 А, 1н =500 В, Шн= 100ВА.
  • Определить число витков вторичной обмотки. Определить ток в первичной обмотки трансформатора S =88кВА, U2н= 220В, коэффициент трансформации равен 5.
  • Номинальное вторичное напряжение трансформатора равно 220В, коэффициент трансформации равен 10, сопротивление нагрузочного устройства R н= 2,2 кОм. Определить U1 и 12.
  • Как определяют мощность потерь энергии в сердечнике и обмотках трансформатора?

+ контрольные вопросы из лабораторного практикума №977

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *