§ 8.5. Изменение напряжения трансформатора

Изменение вторичного напряжения двухобмоточного трансфор­матора при номинальном режиме работы и определенном коэффи­циенте мощности определяется как разность между вторичным напряжением холостого хода U₂₀, соответствующим номинальному первичному напряжению U_1H, и напряжением U₂, соответствующим заданной нагрузке трансформатора, т. е.

Процентное изменение напряжения трансформатора ΔU мож­но определить по упрощенной диаграмме (рис. 8.14).

При построении диаграммы токомI₀ пренебрегают ввиду его незначительной величины 0,05—0,1 I_н. На диаграмме abc яв­ляется треугольником короткого замыкания со сторонами ас= U_к.з.= I₁ Z_к.з. , ba= U_к.з.х= I₁ x_к.з cb= U_к.за= I₁ r_к.з

Для определения ΔU делаем дополнительное построение. Из точек а и b строим перпендикуляры ad и bf на продолжение вектора- U₂ . Отрезок cd может считаться равным разности напряжений U_1Н-U₂ =сf-fd В то же время cf=U_K3acosφ₂, fd—U_K.₃._Xsinφ₂. Подставляя в формулу (8.14) значения отрезков, получаем

Наконец, исходя из уравнения (8.11), можем написать

п олученное выражение действительно лишь при номинальной нагрузке трансформатора.Чтобы выражением (8.15) можно было нагрузке, следует ввести коэффициент нагрузки

Тогда формула приобретет вид.

Таким образом, изменение вторичного напряжения трансформатора зависит не только от величины, но и от характера на­грузки. График зависимости вторичного напряжения от тока нагрузки называется внешней характеристикой трансформатора.Как видно из характеристики [U₂=f(/₂) (рис. 8.15)], с увели­чением нагрузки от нуля до номинальной напряжение на зажимах вторичной обмотки уменьшается в связи с увеличением падения напряжения в ней. Обычно внешние характеристики снимаются при cosφ₂=l и cosφ₂=0,8, определяющих наиболее важные ре­жимы работы трансформатора. Форма кривой зависит от характера нагрузки. При работе трансформатора с отстающим током, активноиндуктивной нагрузкой, кривая имеет падающий вид, при работе трансформатора с опережающим током, активно-емкостной нагрузкой,— восходящий вид при переходе от холостого хода к нагрузке. Наибольшее зна­чение U имеет при

§ 8.6. Потери и коэффициент полезного действия трансформатора

Мощность трансформатора определяется его полной мощностью.

Активная мощность трансформатора зависит от угла ф 1, Р_п -полезная (вторичная) мощность трансформатора величина которого определяется характером нагруз­ки, т. е. коэффициентом мощности потребителей Поэтому активная мощность трансформатора—величина непостоянная и не может быть принята за основную величину.

В трансформаторе при передаче энергии из первичной цепи во вторичную возникают магнитные и электрические потери, величина которых определяется первичной и вторичной активными мощнос­тями. Общие потери в трансформаторе

Магнитные потери, относящиеся к постоянным потерям, неза­висящим от нагрузки, слагаются из потерь на гистерезис и вихре­вые токи в магнитопроводе. Суммарная величина магнитных потерь принимается равной потерям холостого хода. В основном эти потери зависят от частоты тока и пропорциональны квадрату магнитной индукции в магнитопроводе.

Электрические потери являются переменными потерями, так как они зависят от нагрузки. Мощность этих потерь расходуется на нагрев проводников обмоток трансформатора. Электрические потери или потери в меди прямо пропорциональны квадрату тока

Потери в меди определяются из опыта короткого замыкания и равны потерям короткого замыкания. Если известны потери ко­роткого замыкания при номинальном токе, то электрические потери определяются по формуле

где —коэффициент нагрузки =I₂/I_2Н

Коэффициент полезного действия трансформатора

P₂ полезная мощность трансформатора

Р_пот - суммарные потери в трансформаторе (Р_пот=Р_СТ-+P_М= Р₀+ Р_К.З.);

т — число фаз;

r_К.З.75—активное сопротивление короткого замыкания при 75° С.

К. п. д. трансформатора зависит от нагрузки, поэтому если нагрузкатрансформатора отличается от номинальной, то при определении к. п. д. учитывается коэффициент нагрузки β=/₂/I_2H, тогда

К. п. д. трансформатора имеет наибольшее значение, когда потери короткого замыкания равны потерям холостого хода, т. е.

откуда

В современных силовых трансформаторах следовательно, максимальное значение к. п. д. соответствует значению =0,70,5.

К. п. д. трансформаторов достаточно высок и для силовых трансформаторов находится в пределах от 0,96 до 0,99 в зависимос­ти от их номинальной мощности.