17. Режимы трансформатора.

Различают следующие режимы работы трансформатора:

1)режим холостого хода;

2)режим короткого замыкания;

3)режим нагрузки

Режим холостого хода является таким предельным режимом, при котором вторичная обмотка разомкнута., а к первичой подводится номинальное напряжение. Так как ток холостого хода мал, то потерями мощности в обмотках можно пренебречь и считать показание ваттметра равным потерям в магнитной цепи.

Опыт холостого хода дает возможность определить:

1)коэффициент трансформации:

n=U1н/U2,

где U1н - номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора;

2)ток холостого хода:

I1о= (3…10)%I1н,

где I1н - номинальный ток трансформатора;

3) активную мощность Ро, которая представляет собой потери мощности при холостом ходе, идущие на затраты активной мощности на перемагничивание магнитопровода с частотой сети, а также на компенсацию размагничивающего действия вихревых токов, возникающих в толще листов магнитопровода трансформатора.

Используя результаты опыта холостого хода и паспортные данные трансформатора можно определить параметры (Zo, Ro, Xo) схемы замещения (рис. 5.3) трансформатора.,

Zo= U1н/ I1о; Cos=Ро/ U1н- I1о; =90^о-_о; Rо= Ро/ I²; Хо= √Zо²- Rо², где

Rо - активное сопротивление, потери мощности в котором равны потерям мощности в магнитопроводе трансформатора;

Хо - индуктивное сопротивление первичной обмотки, обусловленное основным магнитным потоком;

Zо - полное сопротивление;

0 - угол сдвига по фазе между током и напряжением первичной обмотки в режиме холостого хода;

 - угол между током холостого хода и магнитным потоком в режиме холостого хода.

Режим короткого замыкания является другим предельным режимом работы трансформатора, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко через амперметр, а к первичной подводится такое напряжение, чтобы во вторичной обмотке протекал номинальный ток. Подводимое напряжение мало, поэтому мал и магнитный поток. Значит, магнитными потерями можно пренебречь и считать показание ваттметра равным электрическим потерям в обмотках.

Различают короткое замыкание в процессе эксплуатации трансформатора и опытный режим короткого замыкания. При эксплуатационном коротком замыкании к первичной обмотке приложено полное напряжение сети и по обмоткам протекают токи значительно больше номинальных. В опытном режиме короткого замыкания на первичную обмотку подается такое пониженное напряжение короткого замыкания (U1к), при котором по вторичной обмотке протекает номинальный ток.

U1к= (3…10)% U1н,

Мощность Рк, определяемая из опыта короткого замыкания представляет собой электрические потери в активных сопротивлениях обоих обмоток трансформатора

Рк= I1²* R1+ I2н²* R2, где

R₁ и R₂ - активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансфрматора.

В опыте короткого замыкания определяют потери мощности в обмотках трансформатора и уточняют значение коэффициента трансформации. По результатам измерения и паспортным данным определяют параметры (R₁, R^!₂, X₁, X^!₂) схемы замещения трансформатора (рис. 5.4.).

z= U1к/I1; Cos= Рк/ U1к- Iн; Rк= Рк/ I1н²; Хк=√Zк²- Rк²,

R1=R^!2 =Rк/2; X₁= X^!₂=Xк/2; R₂=R^!₂/n^2; X₂ =X^!₂/ n^2;,

где Rк и Хк - активное и реактивное сопротивления короткого замыкания трансформатора;

R₂^! и Х₂^! - приведенные сопротивления вторичной обмотки трансформатора к первичной обмотке.

Для приведенного трансформатора имеем:

U^!₂= n* U₂= U₁; I^!₂= I₂/ n =I₁

Режим нагрузки.

В режиме нагрузки трансформатор нагружается в пределах от нуля до номинальной одной из нагрузок: активной, активно-ндуктивной или ёмкостной.

Уравнения электрического состояния этого режима

,

,

,

где и - комплексы полных сопротивлений обмоток трансформатора.

Зависимость между вторичным напряжением и током нагрузки U₂ = f(I₂) называется внешней характеристикой трансформатора при U₁=Const. Изменение вторичного напряжения определяют в процентах

.

Если ввести понятие коэффициента нагрузки трансформатора , то с учётом векторной диаграммы уравнение можно привести к виду

или

.

По известному значению определяют вторичное напряжение