6. Векторная диаграмма трансформатора при хх и кз. Холостой ход трансформатора
При холостом ходе трансформатора имеем
П
ервое
из уравнений ничем не отличается от
уравнения катушки с ферромагнитным
сердечником. Следовательно, векторная
диаграмма трансформатора (рис.1.18) в
режиме холостого хода будет аналогичной
векторной диаграмме катушки.
Рис.1.18.Векторная диаграмма трансформатора в режиме х.х.
Следует иметь ввиду, что на векторной диаграмме не отображены количественные соотношения между напряжениями I10R1, I10xр1 и ЭДС E1 и E2. На самом деле, напряжения I10R1, I10xр1 составляют всего несколько процентов E1. В свою очередь ток холостого хода I10 составляет всего от 10 до 4% номинального тока трансформатора. Поэтому с помощью опыта холостого хода определяется коэффициент трансформации:
.
Этот
коэффициент указывается на щитках
трансформаторов как отношение высшего
напряжения к низшему:
.
Мощность потерь в обмотках трансформатора в режиме холостого хода пренебрежимо мала, так как ток I10 достаточно мал. Все потери в этом режиме работы трансформатора определяются потерями в сердечнике.
Короткое замыкание трансформатора
При построении векторной диаграммы должно выполняться
условие Согласно теории приведенного трансформатора и выражениям
Тогда
|
Рис. 14.7. Векторная диаграмма короткого замыкания трансформатора |
; 
.
; 
Таким образом, по опытам холостого хода и короткого замыкания можно определить основные параметры трансформатора, что позволяет анализировать работу трансформатора под нагрузкой при помощи векторной диаграммы.
7. Векторная диаграмма трансформатора при нагрузке.
Векторные диаграммы при нагрузке строят по уравнениям (16). Вид векторной диаграммы зависит от характера нагрузки (рис. 14).
Векторная диаграмма а рис. 14 соответствует активно-индуктивной нагрузке, а векторная диаграмма б - активно-емкостной нагрузке.
Сопоставляя
обе диаграммы, можно заключить, что при
и
увеличение активно-индуктивной нагрузки
вызывает снижение напряжения
, а при увеличении активно-емкостной
нагрузки напряжение
возрастает. Это объясняется тем, что
при активно-индуктивной нагрузке
происходит некоторое размагничивание
трансформатора (поток Ф уменьшается,
так как ток
имеет составляющую, направленную
навстречу току
), а при активно-емкостной нагрузке
трансформатор дополнительно намагничивается
(поток Ф возрастает, так как ток
имеет составляющую, совпадающую с
).
Для
оценки диапазона изменения напряжения
вводится величина
, представляющая собой арифметическую
разность между вторичным напряжением
трансформатора при холостом ходе (
)
и при номинальной нагрузке (
).
Напряжение первичной обмотки принимается
постоянным и равным номинальному
..
(18)
Для
расчета
примем допущение
, тогда, используя
упрощенную
схему замещения (рис.15), получим
.
(19)
Уравнению (19) соответствует векторная диаграмма, представленная на рис. 16. Из векторной диаграммы следует, что
Подставляя приближенное выражение для в уравнение (18), получим
.
Отрезок
можно выразить через составляющие
напряжения короткого замыкания:
Где
.
Учитывая, что
,
, получим для
простое выражение
.
На
рис. 17 представлена зависимость
при
.
Максимальное
снижение напряжения имеет место при
, а при
напряжение
не
зависит от нагрузки.