3.Приведенный трансформатор. Работа трансформатора под нагрузкой. Основные уравнения, векторные диаграммы.

Параметры вторичной обмотки трансформатора сильно отличаются от параметров первичной обмотки трансформатора. Чем больше коэффициент трансформации, тем больше это отличие. Это затрудняет расчеты и построение векторных диаграмм. Эти затруднения устраняются приведением всех параметров трансформатора к одинаковому числу витков, к числу витков первичной обмотки. С этой целью все величины, характеризующие вторичную цепь трансформатора , - ЭДС, напряжение, ток и сопротивления – пересчитывают на число витков первичной обмотки. Для такого трансформатора К=1=w₁\w`₂ . Такой трансформатор называют приведенным. Однако все мощности и фазовые сдвиги вторичной обмотки не должны измениться. Получим

С помощью данных выражений получим основные уравнения трансформатора:

r₁ – активное сопротивление первичной обмотки;

хσ1 – индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки;

- ток, протекающий в первичной обмотке;

- напряжение первичной обмотки;

r'₂ – приведенное активное сопротивление вторичной обмотки;

х'σ2 – приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки;

- приведенный ток вторичной обмотки;

- ЭДС первичной обмотки;

- приведенная ЭДС вторичной обмотки.

4.Электрическая схема замещения трансформатора. Определение параметров схемы замещения из опытов хх и кз.

ХХ – режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке (Zнг = беск, I2 = 0)

Электрическая схема	Схема замещения

Элементы в схеме замещения:

r₁ – активное сопротивление первичной обмотки;

хσ1 – индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки;

- ток, протекающий в первичной обмотке.

- напряжение питания;

r'₂ – приведенное активное сопротивление вторичной обмотки;

х'_σ2 – приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки;

- ток ветви намагничивания трансформатора (ток ХХ).

- приведенное напряжение на зажимах вторичной обмотки;

r_М – активное сопротивление ветви намагничивания;

х_М – индуктивное ветви намагничивания;

вторичное напряжение U2 = 0

По результатам опыта определяют зависимости I_X, P_X, cosφ_X=f(U_1X). По ним определяем коэффициент трансформации, активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки, а также ее полное сопротивление.

IX=f(U1X): Характер кривой тока определяется его реактивной составляющей., создающей основной магнитный поток в трансформаторе. Активная составляющая на ХХ невелика. При напряжении UX значительно меньше номинального магнитная система трансформатора ненасыщенна и зависимость прямолинейна. ПО мере насыщения магнитной системы реактивная составляющая тока растёт быстрее и характеристика отгибается вверх. РX=f(U1X): Мощность, потребляемая трансформатором на ХХ идет на покрытие потерь в стали, т.к. потери в меди ничтожно малы. Потери в стали пропорциональны квадрату подводимого напряжения и, следовательно, зависимость имеет вид параболы. cosφX =f(U1X): По мере насыщения магнитной системы ток ХХ благодаря реактивной составляющей растет, а cosφX обратно пропорционален току, поэтому характеристика падающая.

КЗ – такой режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко (Zнг=0), при этом

Электрическая схема	Схема замещения

Элементы в схеме замещения:

r₁ – активное сопротивление первичной обмотки;

хσ1 – индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки;

- ток, протекающий в первичной обмотке.

- напряжение питания;

r'₂ – приведенное активное сопротивление вторичной обмотки;

х'_σ2 – приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки;

По результатам опыта определяют зависимости I_K, P_K, cosφ_K=f(U_K). По ним определяем.

cosφК =f(U1К), IК=f(U1К): Так как насыщение магнитной системы слабое, то зависимости тока и коэффициента мощности от подаваемого напряжения практически прямолинейны.. РК=f(U1К):.Так как магнитная система насыщена слабо, то все потери будут приходиться на электрическую часть трансформатора, где потери определяются как . Т.к. зависимость квадратичная, то и характеристика имеет вид параболы.

5.Изменение вторичного напряжения трансформатора при работе под нагрузкой. Влияние характера нагрузки на величину вторичного напряжения.

Внешняя характеристика трансформатора

Регулирование напряжения трансформатора под нагрузкой.

Трансформаторы с плавным регулированием напряжения.

При отсутствии нагрузки трансформатора (режим хх) напряжение на выходах вторичной обмотки U2`=U1. При подключении нагрузки напряжение U2`=U1ном-I1Zk. Если же в процессе работы трансформатора меняются нагрузки или ее характер, то это приводит к колебаниям напряжения на выходе трансформатора. Изменение вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки от хх до номинальной определяется выражением

Конечное выражение для определения изменения вторичного напряжения получается в результате использования упрощенной векторной диаграммы трансформатора. С учетом коэффициента нагрузки получим: , где

Из данных выражений видно, что изменение вторичного напряжения зависит не только от величины нагрузки трансформатора (β), но и от характера этой нагрузки (φ2).

З ависимость вторичного напряжения U2 трансформатора от нагрузки I2 называют внешней характеристикой трансформатора. Вид внешней характеристики трансформатора зависит от характера нагрузки.

Обмотки ВН понижающих трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, с помощью которых можно получить коэффициент трансформации, несколько отличающийся от номинального, соответствующего номинальному вторичному напряжению при номинальном первичном. Это объясняется тем, что напряжение в разных точках линии электропередачи отличаются при подключении к ним понижающих трансформаторов, либо это напряжение может изменяться из-за колебания нагрузки. Т.к. Потребитель нуждается в высокостабильном напряжении, появляется необходимость незначительного изменения коэффициента трансформации. Регулировочные ответвления делают в каждой фазе. Переключать ответвления обмоток можно при отключенном от сети трансформаторе (ПБВ – переключение без возбуждения) или без отключения трансформатора (РПН – регулирование под нагрузкой). Плавное регулирование напряжения осуществляется с помощью добавления в цепь вольтодобавочного трансформатора, состоящего из трансформатора постоянного тока, включенного последовательно и регулировочного автотрансформатора с переключающим устройством.

При активно-индуктивной нагрузке вторичное напряжение трансформатора падает , а при активно-емкостной нагрузке при достаточно большом угле сдвига фаз оно повышается . Это обусловлено тем, что при протекании через индуктивное сопротивление индуктивный ток вызывает понижение напряжения, а емкостной ток повышение его.