30 Вопрос. Внешняя характеристика трансформатора

Зависимость напряжения на вторичной обмотке трансформатора от тока нагрузки U₂ = f(I₂) при U₁ = const и cos φ₂ = const называется внешней характеристикой. Из уравнения (8.15) для упрощенной схемы замещения трансформатора следует, что с изменением тока во вторичной обмотке (тока нагрузки I₂) напряжение на вторичной обмотке изменяется. Значение напряжения на вторичной обмотке определяется не падением напряжения, а потерей напряжения в обмотках. Потеря напряжения есть арифметическая разность между первичным и приведенным вторичным напряжением: ΔU'₂ = U₁ - U'₂.

При отсутствии нагрузки (I₂ = 0) напряжение на вторичной обмотке U'₂ = U'₂₀ = U₁, а поскольку напряжение U₁ не зависит от нагрузки, то ΔU'₂ есть изменение напряжения U'₂ по сравнению с его значением при холостом ходе U'₂₀, или ΔU'₂ = U'₂₀ - U'₂;    ΔU₂ = U₂₀ - U₂,

Откуда U₂ = U₂₀ - ΔU₂.

Потеря напряжения определяется из векторной диаграммы упрощенной   схемы   замещения   трансформатора   (рис.   8.14):

ΔU'₂ - U₁ - U'₂ = OB' -ОА ≈ ОВ -ОА = АВ; ΔU'₂ =I₁r_к cos φ₂ + I₁x_к sin φ₂ = I₁(r_к cos φ₂ + x_к sin φ₂); ΔU₂ = ΔU'₂/n.

Рис   8.14    Векторная  диаграмма  (а)  упрощенной  схемы   замещения (б) трансформатора
Рис 8.15 Внешние характеристики трансформаторов средней и большой мощности	Рис. 8.16 Внешние характеристики трансформатора малой мощности

На рис. 8.15 изображены внешние характеристики трансформатора при различных значениях коэффициента мощности потребителей. Изменение напряжения U₂ во многом зависит, как это видно из выражения (8.16), не только от значений z_к, cos φ₂, но и от соотношения значений r_к их_к. Изображенные внешние характеристики (рис. 8.15) справедливы для трансформаторов средней и большой мощности, у которых z_к мало и х_к > r_к . У трансформаторов малой мощности z_котносительно велико и r_к > х_к . Поэтому изменение напряжения у них более значительное и взаимное расположение внешних характеристик при различных значениях коэффициента мощности потребителей существенно отличается от трансформаторов большой мощности. Примерные внешние характеристики трансформаторов малой мощности при различных значениях cos φ₂ изображены на рис. 8.16.

31 Вопрос. Автотрансформаторы

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4.Существенным достоинством является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.