2.5 Изображение векторной диаграммы приведенного трансформатора.

Она позволяет наглядно представить соотношении и углы сдвига различных величин трансформатора.

а) активная нагрузка, .

Построения векторной диаграммы удобно начинать с вектора рабочего потока сердечнике , амплитуда которого Векторную диаграмму строим на основании уравнении электрического состоянии и уравнение токов с учетом сдвига фаз между магнитном потоком Э.Д.С. и токами приведенного трансформатора, в этом случае масштаб всех величин вторичной обмотки одинаков с масштабами величин первичной обмотки.

Построение векторной диаграммы аналогично построению диаграммы идеализированного трансформатора (Рис. 2.8).

Рисунок 2.8 Векторная диаграмма нагруженного трансформатора при активной нагрузке

Ток Х.Х опережает по фазе магнитный поток на угол , определяемый потерями в стали магнитопроводе. Векторы Э.Д.С. отстают от вектора магнитного потока на 90˚. Приведенный ток сдвинут относительно приведенного Э.Д.С. на угол =arctg

где - активное сопротивление приемника, приведенным к числу витков первичной обмотки трансформатора.

При активной нагрузке падение напряжения на нем совпадает по фазе с

Падение напряжения на нагрузке сопротивлении уравновешивает Э.Д.С. . Вектор тока в первичной обмотке равен сумме векторов тока и приведенного тока во вторичной обмотке , направленного в противоположную сторону (Рис. 2.8).

Напряжения источника питания уравновешивает Э.Д.С. – и падение напряжения на внутреннем сопротивлении первичной обмотки

б) индуктивная нагрузка, . (Рис. 2.9)

Рисунок 2.9 Векторная диаграмма нагруженная трансформатора при индуктивной нагрузке

arctg ;

Напряжение на нагрузке опережает ток на угол

в) емкостная нагрузка (Рис.2.10)

Рисунок 2.10 Векторная диаграмма нагруженного трансформатора при емкостной нагрузке

,

При значительной емкостной составляющей нагрузки падение напряжения в емкостной составляющей сопротивления и индуктивное падение напряжения во второй обмотке частично компенсируют друг друга. В результате может оказаться больше, чем Э.Д.С. .

Как следует из векторной диаграммы трансформатора, при чисто емкостной нагрузки возрастание напряжения на вторичной обмотки может быть столь значительно, что это окажется опасным для изоляции. Возрастание напряжения на трансформаторе при емкостной нагрузке называется перевозбуждением трансформатора.

2.6 Опытное определение параметров схемы замечания трансформаторов. Опыты холостого хода и короткого замыкания.

Полученная электрическая схема замещения позволяет с достаточной точностью исследовать свойства трансформаторов в любом режиме.

Определение параметров схемы замещения возможно либо расчетным (в процессе проектирования трансформатора), либо опытным путем.

Ниже излагается порядок определения параметров схемы замещения трансформатора опытным путем, сущность которого состоит в проведении опыта холостого хода (Х.Х.) и опыта короткого замыкания (К.З.).

Опыт холостого хода. Холостым ходом называют режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке (. В этом случае уравнения напряжений и токов трансформаторов принимает вид

Собирается схема лабораторной установки (рис.2.11)

Рисунок 2.11 Схема лабораторной установки для исследования режима Х.Х. трансформатора

- начальные условия

Измеряют по полученным результатом рассчитывают:

В трансформаторах общего назначения

(в сотни раз);

; .

Потери Х.Х. в трансформаторе принято называть магнитными потерями. Сказанное обусловлено тем, что не превышает 2-10% от и электрические потери в меди обмотки можно пренебречь и считать, что вся мощность Х.Х. представляет мощность магнитных потерь в стали магнитопровода.

По данным опыта Х.Х. можно определить: коэффициент трансформации

так холостого хода при в процентах от номинального первичного тока

Опыт короткого замыкания: вторичная обмотка закорочена (Рис. 2.12). Устанавливают по показаниям вольтметра PV напряжения которое выбирают так, чтобы при закороченных зажимах вторичной обмотки, когда напряжение так первичной обмотки трансформатора был равен номинальному, т.е.

Рисунок 2.12 Схема лабораторной установки для исследования к.з. режима работы трансформатора

При опыте короткое замыкание измеряют и мощность .

В режиме короткого замыкания составляющая намагничивающего тока в сотни раз меньше поэтому можно считать Входное сопротивление трансформатора при этом режиме:

где - параметры короткого замыкания.

Параметры короткого замыкания определяют по формулам:

Напряжение при котором ток короткого замыкания равен номинальному , носит названия напряжения короткого замыкания и обозначается и выражают его в процентах от номинального.

для силовых трансформаторов от .

Напряжения короткого замыкания приводиться в паспортных данных и на щитке трансформатора.

Так как магнитный поток в магнитопроводе трансформатора пропорционален первичному напряжению , и это напряжение при опыте короткое замыкание составляет не более 10% от , то такую же небольшую величину составляет магнитный поток. Следовательно, можно считать, что магнитные потери, вызываемые этим потоком малы и ими можно пренебречь, и можно считать, что мощность потребляемая трансформатором при опыте короткое замыкание идет полностью на покрытие электрических потерь в обмотках трансформатора.