Л 8. Тема: «Рабочие свойства трансформаторов»

§1. Режим холостого хода.

Холостым ходом называется режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке r_н=∞₁I₂=0.

Уравнение э.д.с. и токов примет вид

т.к. полезная мощность при работе трансформатора равна нулю, мощность на входе в режиме холостого хода Р₀расходуется на магнитные потери в магнитопроводе р_си электрические потери в меди одной лишь первичной обмотки (). Однако, ввиду небольшой величины токаI₀(2-10% отI_1н) электрическими потерямиможно пренебречь и считать, что вся мощность холостого хода – мощность магнитных потерь в стали магнитопровода. Поэтому магнитные потери в трансформаторе принято называть потерями холостого хода.

При исследовании свойств трансформаторов или же при их испытаниях проводят опыт холостого хода, в результате которого определяются некоторые параметры трансформатора, обычно проводится при U=U_н.

Рис. Однофазный трансформатор

Рис. Трехфазный трансформатор (Y/Y)

На схеме замещения

z₀=z₁+z_м

r₀=r₁+r_м

x₀=x₁+x_м

Для силовых трансформаторов можно принять

z₀z_м,r₀r_м, х₀х_м

§2. Опыт короткого замыкания.

Режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко z_н=0, при этомU₂=0.

Опыт проводят при пониженном подведенном напряжении U_к, при токеI_1к=I_1н.

На схеме замещения

Напряжение U_k=U_kн, при котором ток короткого замыкания равен номинальному (I_k=I_н), носит название напряжения короткого замыкания и обозначаетсяU_к.

Обычно величина U_к дается в % и определяется

U_к%=

В силовых трансформаторах U_к%=(4,5 . . . 15)%.

Величина U_кв относительных единицах равна сопротивлению короткого замыкания в относительных единицах.

U_к*=

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

U_ка=U_кcosφ_л

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

U_кр=U_кsinφ_к

§3. Изменение напряжения трансформатора.

При изменениях нагрузки трансформатора его вторичное напряжение не остается неизменным. В этом можно убедиться, воспользовавшись упрощенной схемой замещения трансформатора.

Величина изменения вторичного напряжения трансформатора при переходе от холостого хода до номинальной нагрузки является важнейшей характеристикой трансформатора и определяется выражением

Для определения величины воспользуемся упрощенной векторной диаграммой трансформатора, сделав на ней следующие дополнительные построения. Из точки А опустим перпендикуляр АД на продолжение вектора -. Будем считать, что отрезок ВД представляет собой разность.

U_1н==ВД=ВF+FД,

где BF=U_kacosφ₂,

FД=U_kpsinφ₂.

Тогда

U_1н-=U_kacosφ₂+U_kpsinφ₂

Изменение вторичного напряжения

Обозначим ,

;

тогда формула примет вид

=U_kacosφ₂+U_kpsinφ₂

Формула дает возможность определить лишь при номинальной нагрузке трансформатора. При необходимости расчета величина изменения вторичного напряжения при любой нагрузке следует ввести коэффициент нагрузки.

=β(U_kacosφ₂+U_kpsinφ₂)

Данное выражение показывает зависимость не только от характера, но и от величин нагрузки.

Рис. Внешние характеристики трансформатора.