книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

ток создает в сердечнике трансформатора свой магнит­ ный поток. Часть этого потока, замыкаясь по воздуху

первичной обмотки, может быть определена по урав­

где х2— индуктивное сопротивление вторичной обмотки, обусловленное потоком рассеяния.

Другая большая часть Ф 2 магнитного потока, созда­ ваемого током /2 , замыкается по сердечнику трансфор­ матора и согласно закону Ленца противодействует маг­ нитному потоку Фь создаваемому первичной обмоткой. Следовательно, при нагрузке основной магнитный поток трансформатора Ф, сцепляющийся с первичной и вто­ ричной обмотками, создается ампервитками первичной обмотки hw\ и вторичной обмотки I2w2. Причем, если IiWi намагничивает трансформатор, то I2w2 размагни­ чивает его. Казалось бы, что' при увеличении нагрузки основной магнитный поток должен уменьшаться, а при уменьшении нагрузки увеличиваться. В действительно­ сти же основной магнитный поток трансформатора прак­ тически остается без изменения.

Действительно, к трансформатору как при холостом ходе, так и при нагрузке подводится одно 'и то же на­ пряжение U\. С некоторым приближением можно счи­ тать, что это напряжение уравновешивается э. д. с. пер­ вичной обмотки Ех, т. е. f/i « £ ' i = 4,44 wxfOm. Следова­ тельно, основной магнитный поток Ф ш = C/j/(4,44 w\f) не зависит от нагрузки трансформатора и при U\ — const остается практическинеизменным и равным потоку в режиме холостого хода.

460

Решая уравнение м. д. с. относительно тока Л, полу­ чим

h=h-h^=h--rh (21.16)

Из этого выражения видно, что ток їх можно рас­ сматривать как сумму двух слагающих: тока холостого хода /0 , создающего основной магнитный поток Ф, и на­ грузочного тока — I2/k, компенсирующего размагничи­ вающее действие вторичного тока. Поэтому при каждом изменении тока / 2 во вторичной обмотке автоматически меняется ток /) в первичной обмотке, т. е. в трансфор­ маторе имеет место процесс саморегулирования.

Уравнения электрического равновесия для первичной и вторичной обмоток трансформатора имеют вид:

векторную диаграмму нагруженного трансформатора. Однако в большинстве случаев W\^=w2, благодаря чему э. д. с , токи и параметры обмоток трансформатора отли­ чаются по величине. Это обстоятельство затрудняет по­ строение векторных диаграмм, в частности, для первич­ ной и вторичной цепей необходимо иметь различные мас­ штабы. С целью устранения этого недостатка обе обмот­

все величины вторичной обмотки приводят к величинам первичной обмотки через коэффициент трансформации. Приведенные величины обозначаются Е'2, Г2, г'2, х'2 и т. д., т. е. так же, как и действительные величины, но со штрихом сверху.

461

Рис. 21.8. Векторные диаграммы нагруженного трансформатора?

а — при активно-индуктивной нагрузке; б —при активно-емкостной нагрузке

В соответствии с приведенными величинами вторич­ ной обмотки уравнения токов и э. д. с. перепишутся так:

462

На основании этих уравнений на рис. 21.8 построены диаграммы для активно-индуктивной и активно-емкост- ной нагрузок. При построении диаграмм в качестве ис­ ходного вектора, как и в диаграмме холостого хода, бе­

ную часть диаграммы строят так же, как это делается

ные параметры трансформатора, построение векторной диаграммы целесообразно начинать с построения векто­

ния 0'2 и падений напряжений вторичной обмотки І'2ґ и /12х'2. Поток Ф, создающий Ё' и Ех = Ё'2, опережает

463

э. д. с. на 90°. Все остальные построения выполняются так же, как и раньше.

§ 21.5. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА И ИЗМЕНЕНИЕ ВТОРИЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Электрическая схема, эквивалентная реальному трансформатору, называется схемой замещения транс­ форматора. Ее основной ценностью является то, что она

Рис. 21.10. Схема замещения трансформатора

упрощает анализ и расчет всех режимов работы транс­ форматора. На рис. 21.10 изображена Т-образная схема замещения приведенного трансформатора. Схема со­

Все параметры схемы замещения, за исключением Z H )

являются постоянными величинами и могут быть опре­ делены из опытов (§ 21.6) холостого хода и короткого замыкания.

464

Для приведенной схемы замещения в соответствии с законами Кирхгофа можно написать следующие урав­ нения:

Uг = /, (г, + jxx) -1'2 (r2 + jx-) - i'ZH =

на векторная диаграмма схемы замещения. При построе­

решении ряда вопросов, в частности при определении изменения вторичного напряжения. На рис. 21.12,6 по­ казана векторная диаграмма для упрощенной схемы за­ мещения.

Изменением напряжения AU трансформатора назы­ вается алгебраическая разность между номинальным вторичным напряжением при холостом ходе С/го и вто-

ричным напряжением U2, установившимся при заданной нагрузке и при неизменном номинальном значении пер­ вичного напряжения. Эта разность обычно выражается

Изменение вторичного напряжения при полной на­ грузке силовых трансформаторов колеблется от одного

cos VMS

cos %=i

Рис. 21.12. Упрощенная схема замещения трансформатора, векторная диаграмма и внешние характеристики

до шести процентов в зависимости от cos<p2, а вызывает­ ся оно изменением активного и индуктивного падений напряжения в первичной и вторичной обмотках транс­ форматора.

Изменение вторичного напряжения можно опреде­ лить опытным путем, сняв внешнюю характеристику трансформатора U2=f(I2) при £/i = const и coscp2=eonst, и аналитически. На рис. 21.12, в приведены внешние ха­ рактеристики трансформатора, соответствующие трем различным значениям cos<p2 нагрузки. При аналитиче-

466

вии снимаются показания всех приборов. По получен­ ным данным определяют:

а) коэффициент трансформации трансформатора

K=UIIU20;

б) полное сопротивление при холостом ходе, учиты­

Рис. 21.13. Схема опытов холостого хода и короткого замыкания

г) индуктивное сопротивление холостого хода транс­ форматора

При опыте короткого замыкания вторичная обмотка '(рис. 21,13,6) замыкается на амперметр, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение сУщ, при котором во вторичной обмотке трансформатора уста­ навливается номинальный ток /2 Д , При этом условии снимаются показания всех приборов.

468

§ 21.7. МОЩНОСТЬ И К. П. Д. ТРАНСФОРМАТОРА

Основной паспортной мощностью трансформатора яв­ ляется номинальная полная мощность SH =£/2 H/2H, ука­ зываемая на щитке трансформатора и измеряемая в вольт-амперах или киловольт-амперах.

Суммарные потери в трансформаторе состоят из по­ терь холостого хода ро (§ 21.3) и потерь в меди обмо­ ток р м (§ 21.6). Потери холостого хода не зависят от нагрузки. Потери же в меди пропорциональны квадрату тока нагрузки. Если потери в меди при номинальном

469