I. Трансформаторы

1. Устройство трансформатора

Трансформатор – статистический электромагнитный аппарат преобразующий систему переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения. Трансформаторы служат для передачи и распределения электроэнергии потребителей. Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие; однофазные, трех и многофазные; силовые, измерительные, испытательные и т. д.

Номинальные данные щитка: S_H, КВА, U_1H/U_2H, I_1H/I_2H, /.

Активными элементами трансформатора являются магнитопровод и обмотки.

Магнитопроводы бывают броневые и стержневые. Для магнитопровода используется электротехническая сталь горячекатаная, холоднокатаная.

Шихтовка железа стержневого трансформатора

Горячекатаная сталь

Холоднокатаная сталь

Однофазный

Трехфазный

Б роневой трансформатор

Марка стали (пример): 1321

Первая цифра – по структурному состоянию и прокату:

1. горячекатаная изотропная;

2. холоднокатаная изотропная;

3. холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой.

Вторая цифра – содержание кремния:

1. до 0,8 %;

2. 1,8 – 2,8 %;

3. 2,8 – 3,8 %;

4. 3,8 – 4,8 %.

Третья цифра – характеризует удельные потери :

1. нормальные потери;

2. низкие потери;

3. пониженные потери;

Четвертая цифра – порядковый номер типа стали.

Обмотки (однослойные и многослойные):

а ) дисковые у броневого трансформатора

б) цилиндрические

в ) винтовые

г

б)

в)

г)

) непрерывные

В.Н. у тр-в большой

мощности

Магнитопровод с обмоткой помещается в бак с трансформаторным маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

2. Однофазные трансформаторы. Холостой ход однофазного трансформатора. Ток холостого хода

При синусоидальном напряжении и потоке, ток холостого хода имеет несинусоидальную форму, за счет насыщения железа в области амплитуды потока.

Рассмотрим, какие потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе.

Ф₀  E₁, E₂ Ф_S1  E_2S

ЭДС рассеяния

e_{1S =} -L_S(dl₀/dt) = -L_S =

=-I_m L_S cost

ЭДС рассеяния в комплексной

форме (L_S = x₁)

В первой обмотке три ЭДС  , ,

Фаза ЭДС

E₁ = -W₁(dФ/dt) = -W = W₁Ф_m sin(t - /2), (W₁Ф_m = E_1m)

Д ействующие значения ЭДС обмотки

E_1max = W₁Ф_m = 2f₁W₁Ф_m

E₁ =

E₁ = 4,44 f₁W₁Ф_m

E₂ = 4,44 f₁W₂Ф_m

E₁/E₂ = k U₁/U₂ = k

При x x

U₂ = E₂

U₁  E₁

Потери при холостом ходе трансформатора

Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе идет на покрытие в обмотках и стали: P₀ = p _эл1 + P_магн

p_эл1 = 1  2% от P₀

Поэтому, мощность при холостом ходе трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).

p _r = _r(f/100)B²

Pосн мг

p _b = _вх(f/100)²B²

p_доб = 15  20% Pосн мг Итак P₀ = (1,15  1,2) P_мго

Схема замещения трансформатора при холостом ходе

И сследование работы трансформатора упрощается, если действительный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно, заменить схемой элементы которой, связаны между собой только электрически. Такая схема называется схемой замещения трансформатора. Схема замещения должна удовлетворять основным уравнениям ЭДС и МДС трансформатора.

Цепь ab - цепь намагничивания

z_m, r_m, x_m параметры цепи намагничивания.

Определение параметров экспериментально z_m, x_m, r_m

Д ля определения параметров измеряются:

P₀, U, I₀ тогда

z₀ = ; r₀ = ; x₀ =

т. к. r₁ << r_m x₁ << x_m , то

z_m  z_{0 =} ; r_m  r₀ = ; x_m  x₀ =

Из опыта холостого хода определяем:

1. параметры цепи намагничивания;

2. потери в стали;

3. определяем коэффициент трансформации.