Основные характеристики и режимы работы трансформаторов

На щитках мощных трансформаторов обычно указываются:

1.Номинальные высшее и низшее напряжения, на которые рассчитан трансформатор в[ В].

2.Номинальная полная мощность в [В*А].

3.Токи,протекающие в обмотках при номинальной полной мощности [A].

Режимы работы трансформаторов

– Режим повышающего трансформатора, когда U2 больше U1.

– Режим понижающего трансформатора, когда U2 меньше U1.

– Режим номинальный при номинальных значениях напряжений и токов в первичной обмотке.

– Режим рабочий при номинальном напряжении в первичной обмотке.

– Режим холостого хода, когда ток во вторичной обмотке равен нулю.

– Режим короткого замыкания – напряжение вторичной обмотки рано нулю.

Отношение э.д.с. первичной обмотки к э.д.с. во вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации.

n_1,2=W₁/W₂ (4.1)

где W₁– число витков первичной обмотки.

W₂– число витков вторичной обмотки.

Приближенно коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения в первичной обмотке к напряжению вторичной обмотки при опыте холостого хода. Маломощные трансформаторы могут использоваться как повышающие и как понижающие, поэтому в паспорте трансформатора коэффициент трансформации обозначается как отношение высшего напряжения к низшему напряжению.

Коэффициент полезного действия трансформатора. КПД силовых электротехнических трансформаторов очень высок и обычно равен в номинальном режиме 0,98...0,99. Потери энергии в трансформаторах складываются из потерь в сердечнике и потерь в обмотках. Потери в сердечнике в свою очередь складываются из потерь на вихревые токи и потерь, связанных с явлением гистерезиса – нелинейной и неоднозначной зависимостью магнитной индукции В от напряженности Н магнитного поля. Для уменьшения потерь на вихревые токи 'сердечники трансформаторов набираются из тонких, и изолированных слоем лака стальных листов.

Потери из-за гистерезиса зависят от качества (сорта) электротехнической стали, а также от частоты колебаний переменного напряжения и напряженности магнитного поля в сердечнике. Экспериментально потери в стали определяются из опыта холостого хода трансформатора, когда ток I₂=0, а токI₁имеет небольшую величину (единицы процентов от номинальной величины). При этом практически вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на покрытие потерь в сердечнике трансформатора Р₀=Р_ст. Потери в медных проводах определяются из опыта короткого замыкания, при ко­тором токи в обеих обмотках имеют номинальное значение, а напряжение, подводимое к первичной обмотке, равно 1.2 процента от номинальной.

4.2.Трехфазные трансформаторы

Трехфазные трансформаторы выпускаются на мощность до 60МВА. Начиная с 1800 кВА разрешается использовать вместо одного трехфазного трансфор­матора группы из трех однофазных трансформаторов, каждый из которых рассчитан на мощность 600кВА.

Катушки индуктивности трехфазных трансформаторов как и однофазных располагаются в окнах электромагнитного сердечника из электротехнической стали с большим коэффициентом магнитной проницаемости. Коэффициенты трансформации также определяются отношением числа витков в первичной и вторичной обмотках. Варианты соединения первичных и вторичных обмоток трансформаторов определяются ГОСТ.

Для трехфазных трансформаторов ГОСТ разрешает следующие группы включения обмоток:

Группа 0-звезда/звезда с выведенной нулевой точкой;

Группа 11 а -звезда /треугольник

Группа 11 б -звезда (с выводом нулевой точки) /треугольник.

Группы соединения обмоток трансформатора служат также для условного обозначения сдвига фаз вторичного напряжения по отношению к первичному.