5.1.8. Изменение напряжения трансформатора при на­грузке

В трансформаторе, так же как и в электрическом гене­раторе, необходимо знать изменение напряжения на его вторичных зажимах при переходе от холостого хода к но­минальной нагрузке.Оно определяется по формуле

∆U%=100% и носит название процентного изменения напряжения трансформатора. Эта вели­чина при I₂ = 1₂ном и cos φ₂=1 составляет (2—3%)U₂ном. На диаграмме напряжений на­груженного трансформатора при номинальных токах в обмотках (рис.6) э. д. с. первичной обмотки Е₁ меньше, чем при холостом ходе, на паде­ние напряжения I₁Z₁, так какU₁ =  E₁ + (I₁ Z₁ + (I₁ X₁)

При уменьшении Е₁ умень­шается поток Ф_м и э. д. с. вто­ричной обмотки становится мень­ше, чем при холостом ходе, т. е. E₂ < E_2x

Напряжение U₂ вторичной об­мотки нагруженного трансформа­тора получается вычитанием падения напряжения во вторичной обмотке не из ЭДС холостого хода Е_2х, а из ЭДС нагружен­ного трансформатора Е₂, т. е. U₂ = Е₂ — (I₂r₂ + IX₂),

где X₂ — индуктивное сопротивление, обусловленное по­током рассеяния вторичной обмотки. Т. о., фор­мула ∆U%=100% учитывает потери напряжения в обеих обмот­ках.

5.1.9. Мощность потерь в обмотках нагруженного транс­форматора

Мощность потерь в обмотках трансформатора зависит от токов I₁ и I₂, активных сопротивлений обмоток r₁ и r₂ и равна Р₀ =I₁² r₁ + I₂² r₂.

Определение этой мощности производится опытом короткого замыкания трансформа­тора, который проводится по схеме рис5A, если вторич­ную обмотку замкнуть накоротко, а к первичной подвести такое пониженное напряжение U_к, при котором в обмотках устанавливаются номинальные токи I_1н и 1_2н. Напря­жение U_K называется напряжением короткого замыкания, оно не превышает (5—10%)U₁ном и всегда обозначено на табличке трансформатора. При этом опыте безразлично, какую обмотку сделать первичной.

Мощность в цепи питания, измеренная при этом опыте, расходуется на покрытие потерь в обмотках Р_оном и потерь в стали при коротком замыкании Р_ст.ном, которые вслед­ствие малого значения индукции В_к так малы, что ими пренебрегают. Тогда вся мощность при коротком замыка­нии равна:

Рк.ном = Ро.ном + Рст.ном ≈ Ро.ном

Таким образом, полные потери нагруженного трансфор­матора при номинальных токах и при номинальном напря­жении

∑Р = Ро.ном+ Рст.х

5.1.10. Трехфазные трансформаторы

В линиях электропередачи используют в основном трехфазные силовые трансформаторы. Внешний вид, конструктивные особенности и компоновка основных элементов этого трансформатора представлены на рис.7. и 8. . Магнитопровод трехфазного трансформатора имеет три стержня, на каждом из которых размещают­ся две обмотки одной фазы: первичная и вторичная обмотки фазы АХ и ах; BY и by; CZ и с г. (рис.6).

Рис. 7. Размещение обмо- Рис. 8. Расположение и

ток на сердечнике трехфазно- маркировка выводов на

го трансформатора крышке бака трансформатора

Для подключения трансформатора к линиям элек­тропередачи на крышке бака имеются вводы, пред­ставляющие собой фарфоровые изоляторы, внутри которых проходят медные стержни. Вводы высшего напряжения обозначают буквами А, В, С, вводы низ­шего напряжения — буквамиа, b, с. Ввод нулевого провода располагают слева от вводаа и обозначаютО (рис.8.).

Принцип работы и электромагнитные процессы в трехфазном трансформаторе аналогичны рассмотрен­ным выше. Особенностью трехфазного трансформато­ра является зависимость коэффициента трансформа­ции линейных напряжений от способа соединения об­моток.

Применяются главным образом три способа соеди­нения обмотоктрехфазного трансформатора:

1) соединениепервичных и вторичных обмоток звездой (рис.9,а);

2) соединение первичных обмоток звез­дой, вторичных — треугольником (рис.9.,б);

3) со­единение первичных обмоток треугольником, вторич­ных—звездой (рис.9,в).

а) б) в)

Рис. 9.. Способы соединения обмоток трехфаз­ного трансформатора

По ГОСТ 11677-65 трансформаторы соединяются в схемы звезда — звезда с выведенной нуле­вой точкой (Y/Yн), звезда — треугольник (Y/∆) и звезда с нулевой точкой — треугольник (Y_H/∆). В числителе обозначено соединение обмотки ВН, в знаменателе НН.

Обозначим отношение чисел витков обмоток одной фазы буквойk, что соответствует коэффициенту транс­формации однофазного трансформатора и может быть выражено через отношение фазных напряжений:k = ≈

Обозначим коэффициент трансформации линейных напряжений буквой с.

При соединении обмоток по схеме звезда — звезда c = U_2Л / U_1Л = U_2Ф /(U_1Ф) = 1 / k

При соединении обмоток по схеме звезда — тре­угольник c=U_2Л / U_1Л = U_2Ф /(U_1Ф) = k /

При соединении обмоток по схеме треугольник — звезда с = U_2Л / U_1Л = U_2Ф /U_1Ф =/ k

Таким образом, при одном и том же числе витков обмоток трансформатора можно в раза увеличить или уменьшить его коэффициент трансформации, вы­бирая соответствующую схему соединения обмоток.

Рис.10. Диаграмма МДС трехфазного трансформатора

Рис.11. Трехфазный трансформатор

Во многих случаях сеть напряжением U₁ должна одновременно питать две другие сети с различными напряжениями U₂ и U₃. Для этого необходимо иметь два трансформатора с коэффициентами трансформации k₁ = и k₂ = .

Для той же цели применяют трансформатор, имеющий одну первичную обмотку высшего напряжения (ВН) и две вторичные: среднего (СН) и низшего (НН).

Такой трансформатор называется трехобмоточным, например, трехфазный трансформатор номинальной мощностью S ном = 6300 кВ А и напряжениями ВН – 121 кВ, СН – 38,5 кВ и НН – 11 кВ.

Обмотки трехобмоточных трансформаторов соединяются по схеме

Y_H / Y_H / ∆ -0 -11 или Y_H / ∆ / ∆ - 11 - 11.

Номинальные мощности обмоток одинаковы. Трехобмоточный трансформатор экономичнее, чем два отдельных двухобмоточных трансформатора.

Многообмоточныетрансформаторы имеют одну первич­ную обмотку и несколько вторичных в зависимости от числа питаемых цепей и применяются, например, в радио­приемниках, телевизорах, магнитофонах и др. Все обмотки рассчитываются на соответствующие напряжения.