1—3,7% номинальной мощности трансформаторов. Чем больше мощность трансформатора, тем меньше процент потерь в меди его обмоток.

§ 4. Изменение вторичного напряжения трансформатора

Согласно ГОСТ, изменением напряжения трансформатора при заданном коэффициенте мощности называют алгебраическую разницу между номинальным вторичным напряжением и напряжением, устанавливающимся на зажимах вторичной обмотки при номинальных значениях вторичного тока, частоты и первичного напряжения,

А и = и_2Н~и,(е). (97)

Изменение напряжения обычно определяют в процентах от номинального вторичного напряжения

А77% = ^^:|? ^Ul • 100. (98)

^и2н

Пример 1. Определить AU трансформатора в процентах, если 77_2н = 400 в, U₂ = 380 в.

Решение.

дшу₀

U_9v, — и о

^{2н 2}100 -

400 — 380

и.

2н

400

-100 = 5%.

AU трансформатора можно определять путем снятия его внешней характеристики.

Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки от тока нагрузки при постоянном первичном напряжении, частоте и cos ф₂.

Как видно из рисунка 98, на котором представлены внешние характеристики трансформатора при cos <р₂ = 1 — активная нагрузка (кривая 1) и при cos ф₂ = 0,8 — активно-индуктивная нагрузка (кривая 2), напряжение трансформатора с увеличением нагрузки уменьшается, причем при активно-индуктивной нагрузке изменение напряжения будет большее, чем при активной.

MJ можно определить по внешней характеристике, если высчитать разницу между [7_2Н при холостом ходе и 77₂ при номинальной нагрузке.

139

Этот способ определения AU не применяют, так как он неэкономичен, потому что для спятия внешней харак- теристики нужно нагрузить трансформатор на полную мощность, кроме того, этот способ недостаточно точен,

так как нужно измерять боль- шие напряжения.

AU определяют аналитиче- ски. Выведем формулу для опре- деления AU при помощи упро- щенной векторной диаграммы трансформатора.

На рисунке 99, а изображена упрощенная векторная диаграм- ма трансформатора при холо- стом ходе. Векторная диаграмма представлена одним вектором

О A U_x — U 2, так как при холостом ходе, если мы током холостого хода пренебрегаем, 1_г = 1_г = О, а у приведен- ного трансформатора

(Wi = w_it к = 1) U_X = U_V

Векторная диаграмма при нагрузке представлена на рисунке 99, б. Здесь U₂ меньше U_x вследствие того, что

в обмотках трансформа- тора есть падение на- пряжения I_xz к = U_K.

Алгебраическая раз- ность между величиной U_x и U2 и дает вели- чину A U.

Построим упрощен- ную векторную диаграм- му нагруженного транс- форматора, пристроив к концу вектора напря- ‘ жения U'₂ треугольник р короткого замыкания АВС, катеты которого _а обозначим £/_а = /₁г_к и

Uр = 1_ххк, а гипотенузу через Z7_K = 1_хг_ъ. Сделав засечку радиусом U'_t на вектор U_x, получим алгебраическую раз- ницу между векторами U_x — U'2 — AU (рис. 100). Про- должим вектор U₂ до величины, равной U_x, и затем

Irl'o

ис 99 Упрощенная векторная диаграмма трансформатора

— при холостом ходе, б — при нагрузке

к»

Рис 98 Внешние характе- ристики трансформатора

140

проведем дугу радиусом Z7_х до пересечения ее с продол- жением линии вектора U'₂. Отрезок AD = КС = AU.

Из точки С проведем линию, перпендикулярную к ли- нии OD, до пересечения с нею в точке М. Из вершины прямого угла треугольника короткого замыкания про- ведем линию BF, перпендикулярную к линии OD, до пересечения с нею в точке F. Тогда AU = AF + ~\~FM + MD. Но отрезок MD —величина очень

малая по сравнению с отрезками AF и FM, поэтому им можно пре- небречь и определять AU как сумму отрезков AF и FM, т. е. AU =

— AF -)- FM.

Проведем из точки В линию BL, параллель- ную линии OD, до пе- ресечения ее с продол- жением линии СМ в точке L. В получив- шемся прямоугольнике сторона BL — FM.

Рассмотрим треу- гольник CBL и треуголь- ник AFB. В треуголь- нике CLB угол LCB равен ф₂ вследствие того, что CL J_ OD, а СВ _L Iy, а в треуголь- нике FAB угол FAB

также равен <р₂, так как линия UL) пересекает две парал- лельные линии АВ и 1_г. Тогда

LB = FM — ?7р sin ф₃, a AF — U_а cos ц>%,

т. е.

А?7 = ?7_а cos ф₂ 4-?7_Р sin ф₂. (99)

Часто значения U_а и U_p даются в процентах, тогда A£7% = А_НГ [(tv/o) cos ф₂ + (Uр%) sin фа], (100)

ще /с_нг — коэффициент нагрузки трансформатора;

Uз% и Z7_P% можно определить, если известны S_H, Р_к и U„ трансформатора.

Рис. 100 Определение S.U аналити- ческим способом.

141

J7_a% — это отношение падения напряжения на активном сопротивлении обмоток к номинальному напряжению, т. е.

Г/ °/

^и а /о

¹1н к

U

100.

1н

Умножим числитель и знаменатель дроби на /_1н

TJ °/ ■

^и а /о ■

/² г

-Он'к

^1нЛн

100

100.

Но так как Р_к берется в ваттах (вт), а />_н в киловольт- амперах (ква), то умножаем знаменатель на 1000

U °/

^и а /о

'А_н1000

•100:

(101)

где Рк дано в ваттах, a <S_H — в киловольтамперах.

Зная [/■„% и Н_а%, можно найти С/_р%

П_р% = V(U_KVoT-(U_a°/oT- (102)

Величина Ш% для советских трансформаторов при значениях cos ф₂ = 0,8 и U_K = 5,5 -5- 10,5% находится

в пределах 4—8% U_n.

На рисунке 101 при- ведены кривые зависи- мости изменения напря- жения трансформатора мощностью 100 ква, U = 6300/220 в от коэф- фициента нагрузки при различных значениях cos<p₂. Вверх от оси абсцисс отложены зна- чения AU при активной и активно-индуктивной нагрузке, а вниз от оси абсцисс при актив- но-емкостной нагрузке. При активно-емкостной нагрузке напряжение на зажимах трансформа-

тора при увеличении нагрузки повышается (см. рис. 94).

Пример 2. Определить А С/% для трансформатора мощностью S_s = 100 ква, при cos ф₂ = 0,8, если Е/_к = = 5,5%, Р_к = 2400 вт.

Рис 101. Зависимость изменения напряжения A U % от нагрузки трансформатора

142