46. Изменение вторичного напряжения трансформатора. Внешняя характеристика. Кпд трансформатора.
При работе трансформатора с нагрузкой согласно напряжение U2 меняется с изменением нагрузки тока I2. Имеет место потеря напряжения, которая определяется арифметической разностью между первичным и приведенным вторичным напряжением:
Потеря напряжения определяется по формуле
ΔU2 = kн (Ukа cos φ2 + Ukр sin φ2) = kнUk cos (φ2 - φk);
kн = I1/I1ном = I2/I2ном,
где kн – коэффициент нагрузки; φ2 – угол сдвига фаз между напряжением и током нагрузки; φk – угол сдвига фаз между напряжением и током в опыте к. з.
Потери мощности и КПД трансформатора
Потери в трансформаторе различают электрические ΔРk – потери в обмотках трансформатора, вызванные нагреванием проводников обмоток, и потери в стали ΔРст, вызванные гистерезисом и вихревыми токами в магнитопроводе трансформатора.
Потери мощности в стали определяются величиной и частотой изменения магнитного потока и от нагрузки не зависят, поэтому их называют постоянными. Потери в обмотках зависят от нагрузки – переменные.
КПД трансформатора определяют
η = Р2/ Р1,
где Р2 – полезная мощность; Р1 – потребляемая.
Зависимость η = f (kн) приведена на рис.
47. Трезфазные трансформаторы. Назначение. Устройство
В цепях трехфазного тока для трансформирования электрической энергии переменного тока в большинстве случаев применяются трехфазные трансформаторы, хотя для этой цели могут быть использованы три однофазных трансформатора. Однако применение трехфазных трансформаторов предпочтительнее, так как они меньше по размерам и дешевле.
На рисунке 11.13 показан трехфазный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, на каждый стержень которого нанесены первичная и вторичная обмотки соответствующей фазы. Стержнем называют часть магнитной системы, на которой располагаются обмотки трансформатора. Часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называется ярмом.
Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопроводы собирают из изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Обмотки высшего (ВН) и нижнего (НН) напряжений каждой из фаз трансформатора размещают на стержне концентрически одна поверх другой. Обычно блтже к стержню располагают обмотку НН. Обмотки изолированы друг от друга и от стержня жесткими цилиндрами, изготовленными из бумаги с последующей пропиткой ее бакелитовым лаком. Обмотки наматываются в одну сторону, каждая из них имеет условное начало и конец.
Принято начала фаз обмоток высшего напряжения обозначать А, В, С, а концы – Х, Y, Z. Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначают a, b, c, а концы - x, y. Z.
При питании трансформатора от симметричной трехфазной сети в его стержнях возбуждаются магнитные потоки ФА, ФВ и ФС, сдвинутые по фазе относителньо друг друга на угол 120 градусов. Симметричный трехстержневой трансформатор имеет небольшую магнитную нисимметрию контуров, т.к. длина магнитной цепи, по которой замыкается поток ФВ несколько меньше, чем для потоков ФА и ФС.