5.4. Условия работы трансформаторов тока

Трансформаторам тока приходится работать в различных режимах, имеющих место в электрической цепи, а именно в установившемся и переходном режимах. Установившимся называют режим работы ТТ, при котором токи в первичной и вторичной обмотках ТТ не содержат затухающих свободных апериодических и периодических составляющих. Одним из видов установившегося режима является нормальный режим работы ТТ, при котором первичный и вторичный токи, погрешности различных видов и напряжения между обмотками ТТ не превышают длительно допустимых при заданных условиях эксплуатации. К установившимся режимам относится также трансформация тока короткого замыкания или другого тока; отличающегося от нормального рабочего тока установки, после затухания свободных составляющих.

Переходным режимом работы ТТ называют электромагнитный процесс, возникающий при переходе от одного режима к другому вследствие резкого изменения параметров первичного тока или нагрузки ТТ (например, при коротком замыкании или коммутациях в первичной цепи либо при внезапном замыкании накоротко ветви вторичного тока). При переходном режиме по первичной и вторичной обмоткам ТТ проходят свободные затухающие составляющие токов. При правильном выборе ТТ токи в его обмотках ни при установившихся, ни при переходных режимах не должны превышать допустимые по термической и динамической стойкости. При этом погрешности различных видов также не должны быть больше допустимых в этих режимах погрешностей.

5.4.1. Холостой ход однофазного трансформатора.

При синусоидальном напряжении и потока, ток холостого хода имеет несинусоидальную форму, за счет насыщения железа в области амплитуды потока.

1.Ток холостого хода (рис.5.5.).

Рис.5.5. Ток холостого хода трансформатора.

Рассмотрим какие потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе (рис.5.6.).

Рис. 5.6. Потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе.

Ф₀  E₁, E₂ Ф_S1  E_2S

ЭДС рассеяния e_{1S =} -L_S(dl₀/dt) = -L_S = -I_m l_S cost

ЭДС рассеяния в комплексной форме (l_S = x)

В первой обмотке три ЭДС –, ,

Фаза ЭДС

E₁ = -W₁(dФ/dt) = -W = W₁Ф_m sin(t - /2), (W₁Ф_m = E_1m)

Действующие значения ЭДС обмотки E_1max = W₁Ф_m = 2f₁W₁Ф_m

E₁ = E₁ = 4,44 f₁W₁Ф_m E₂ = 4,44 f₁W₂Ф_m E₁/E₂ = k U₁/U₂ = k

При x.x. U₂ = E₂ U₁  E₁

Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе показана на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе.

2. Потери при холостом xоде трансформатора.

Мощность потребляемая трансформатором при x.x. идет на покрытие в обмотках и стали. P₀ = p _эл1 + P_магн p_эл1 = 12% от P₀. Поэтому, мощность при x.x. трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).

p_r = _r(f/100)B²

Pосн мг

p_b = _вх(f/100)²B²

p_доб = 15  20% Pосн мг

Итак P₀ = (1,15 1,2) P_мго

3.Схема замещения трансформатора при xолостом xоде.

Исследование работы трансформатора упрощается, если действительный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно заменить схемой элементы которой связаны между собой только электрически (рис.5.8.). Такая схема называется схемой замещения трансформатора. Схема замещения должна удовлетворять основным уравнениям ЭДС и МДС трансформатора.

Рис. 5.8. Схема замещения трансформатора.

Цепь ab - цепь намагничивания; z_m, r_m, x_m параметры цепи намагничивания.

Определение параметров z_m, x_m,r_m экспериментально (рис.5.9.)

Рис.5.9. Экспериментальное определение параметров трансформатора (P₀, U, I₀).

z₀=; r₀=; x₀=т.к. r₁<<r_m x₁<<x_m, то z_mz₀₌; r_mr₀=; x_mx₀=

и так из опыта x.x. определяем: параметры цепи намагничивания; потери в стали; определяем коэффициент трансформации.