Все лекции по ЭУиСТ ЭПУ РЭС / 2-ЭПУ РЭС (Тр, АТ)

Тема: Режимы работы, опыты.

Рабочие характеристики трансформатора.

Pпот = Р_ст + Р_м

• Р_ст ≈  Bm ² G_ст ( f ^* ) ²  Р_ст ~ U_1`²

где : f ^* = f / 50 гц

• Р_м = I ² * R  Р_м ~ I_1`²

Опыт холостого хода

Рис.

Для проведения опыта холостого хода необходимо разомкнуть концы вторичной обмотки, а к первичной обмотке подвести номинальное напряжение

По определению: К_тр = е₁₀ / е₂₀

{О_х } условия

----------

• I₂ = 0

• I₁ = I_1х « I_1н

• U₁ = U_1н

-----------

• Р_х = ?

• К_тр = ?

т.к I₂ = 0  ∆U_i = 0

К_тр = U_1н / U_2н

Р_ст » Р_м

Р_х ≈ Р_ст

 Z_x ≈ X_x

Опыт короткого замыкания

Рис.

Для проведения опыта короткого замыкания необходимо замкнуть накоротко концы вторичной обмотки, а к первичной обмотке подвести такое напряжение (в интервале 3-5% номинального), при котором ток первичной обмотки равен номинальному первичному току

{О_к } условия

-----------

• I₂ » 0

• I₁ = I_1н » I_1х

• U_1к « U_1н

-----------

• Р_к = ?

• ∆U_% = ?

т.к I₂ » 0 и U_1к « U_1н

Р_к ≈ Р_м



∆U_% = U_{1к акт} * Cos φ_к

Cos φ_к = Р_к / (U_1к * I_1н )

Р_к ≈ Р_м

 Z_к ≈ R_к

Косвенный метод определения КПД

• η = P₂ / P₁

P₂

η = ————————

P₂ + Р_ст + Р_м

но т.к P₂ = 0  ( О_х и О_к ), то S_ном  P₂

 О_х  Р_х

 О_к  Р_к

Где S_ном – габаритная мощность трансформатора

(берётся из паспортных данных)

О

S_ном

η_косв ≈ —————————

S_ном + Р_х + Р_к

тсюда



Рабочие характеристики трансформатора

( η, Cos φ, U₂, I₁ ) = f (I₂ ) при U₁ = const;

φ_н = const

I ) ( η, Cos φ ) = f (I₂ ) при U₁ = const;

φ_н = 0

КПД : η = P₂ / P_1; P₂ = U_{2 *} I₂

Холостой ход: I₂ = 0  P₂ = 0  η_х = 0

Короткое замыкание:

U₂ = 0  P₂ = 0  η_к = 0

η = max  β² * Р_м = Р_cn ,

где β ≈ I₂ / I_2н - коэффициент загрузки трансформатора по мощности ( 0.5 – 0.75 )

Коэффициент мощности:

Cos φ = P₁ / P_вх

P₂ + Р_ст + Р_м

Cos φ = ————————

P_вх

Холостой ход:

P₂ = 0  Р_х ≈ Р_ст  Cos φ_х « 1

Нагрузка:

P₂ » 0, Р_м , Р_ст = const  Cos φ_н 

Внешняя характеристика

( U₂) = f (I₂ ) при U₁ = const;

φ_н = 0

е₂ = ∆U_вых + U₂ = I₂ * R_вых + I₂ * R_н

Внешняя характеристика это зависимость выходного напряжения трансформатора U₂ от тока нагрузки I₂ при постоянстве входного напряжения U₂ и угла нагрузки φ_н

Выходное напряжение снижается с ростом тока нагрузки из-за роста падения напряжения на выходном сопротивлении трансформатора

Специальные трансформаторы

Автотрансформатор

Автотрансформатор (АТ) это трансформатор, у которого часть обмотки является общей для первичной (источник) и вторичной (нагрузка) сторон

АТ не обеспечивает гальваническую развязку и основной объём энергии источника передаётся электрическим путём, а не магнитным. Т.е. закон электромагнитной индукции по сути не используется

1. Разностный ток I_Р значительно меньше тока I₁ , поэтому диаметр общей части можно уменьшить, а, значит, уменьшить объём и потери в общей части Р_м.

П

2. При сравнении трансформатора и автотрансформатора, имеющих одинаковые значения входного и выходного напряжений, вычисляя проходную мощность P_AT автотрансформатора и сравнивая с выходной мощностью P₂ трансформатора, можно видеть, что P_AT < P₂. Поэтому объём магнитопровода можно уменьшить и, тем самым, снизить потери в магнитопроводе

выходной мощностью трансформатора P₂, можно видеть, что

ри сравнении трансформатора и автотрансформатора, имеющих одинаковые значения входного и выходного напряжений, вычисляя проходную мощность автотрансформатора P_AT и сравнивая с

выходной мощностью трансформатора P₂, можно видеть, что:

P_ат = U₂ * I_р < P₂ = U₂ * I₂  U_{2 ат} = U_{2 тр}

P_AT < P₂. при U_{1 ат} = U_{1 тр}

I_р < I₂

↓ ↓

V_ат < V_тр

η_ат > η_ат

Конструкция автотрансформатора

Нельзя допускать, чтобы при движении для изменения напряжения U₂ скользящий контакт вышел из общей части (вторичная обмотка) ,т.к. при этом по общей части потечёт весь потребляемый автотрансформатором ток I₁. Диаметр провода в общей части меньше, будет превышена предельная плотность тока и обмотка выгорит. Поэтому часть первичной обмотки W₁ - ^“W₂^” наматывается на магнитопровод и изолируется. Сверху наматывается общая часть и скользящий контакт не может выйти за пределы общей части.

Трёхфазные трансформаторы

В 3-х фазных системах снабжения потребителей переменным током имеют место два способа соединения: «звезда» и «треугольник». «Звезда» имеет реальный нуль, а у «треугольника» нуль мнимый. Поэтому на базе «звезды» возможно создание независимых систем электроснабжения.

Имеют место 4 способа соединения обмоток: звезда/звезда, звезда/треугольник, треугольник/звезда, треугольник/треугольник

U_л = √ 3 U_ф U_л = U_ф

__ I_л = I_ф I_л = √ 3 I_ф

Групповой метод

Стержневой метод

Рис.