8.11. Зміна напруги і зовнішня характеристика трансформатора

Номінальною зміною напруги трансформатора при даному називається виражена у відсотках Номінальної вторинної напруги арифметична різниця між номінальною вторинною напругою на виводах вторинної обмотки при холостому ході і напругою на тих же виводах при номінальному вторинному струмі, номінальною частотою і номінальною первинною напругою:

(8.33)

Оскільки при холостому ході відсутнє падіння напруги в обмотці трансформатора, то згідно рівняння (8.31) а при їх номінальних значеннях тоді рівняння (8.33) прийме вигляд

(8.33а)

Абсолютне значення зміни напруги може бути визначене так, як сказано далі.

Кут між векторами первинної і вторинної напруги на рис.8.76 дуже малій, тому наближено за модуль вектора можна прийняти його проекцію на напрямок вектора, тобто відрізок; тоді. Безпосередньо виміряти, з достатньою точністю на векторній діаграмі дуже важко через те, що це мала величина.

Спроектуємо налінію векториі, тобто відповідно активну і індуктивну складові напруги їх проекціями будуть відрізкиAFіFD. Виходячи з цього

Підставивши це значення в формулу (8.33а), отримаємо

(8.34а)

Нагадаємо, що згідно формули (8.29)

і

- відповідно активна і реактивна складові напруги короткого замикання; з урахуванням цього

(8.34б)

Приймаючи до уваги умову (8.30) на основі виразу (8.34а) можна зробити висновок про те, що зміна напруги пропорційна струмові навантаження; її можна визначити для будь-якого струму, який відрізняється від номінального в разів. Дійсно, сторони трикутника короткого замикання (величини і) пропорційні струмові, тобто коефіцієнту навантаження, тому

(8.35а)

Маючи на увазі вираз (8.29а) і (8.296) отримаємо ще одну формулу дня визначення зміни напруги при будь-якому навантаженні:

(8.35б)

Вираз (8.356) дозволяє зробити два важливих висновки: 1) зміна напруги більша в того трансформатора, у якого більша напруга короткого замикання; 2) при заданій величині навантаження досягає найбільшого значення.

Слід сказати, що зроблені при виведені формул (8.34) допущення вносять деяку неточність при визначенні для активно-ємнісного навантаження, коли.

Зовнішньою характеристикою трансформатора називається залежністьможна також показати як залежністьабо і побудувати за допомогою формули (8.35) для будь-якого характеру навантаження.

Рисю8.8.Зовнішні характеристики трансформатора

На рис. 8.8 показані внутрішні характеристики при різних характерах навантаження; в межах вони практично прямолінійні.

Таким чином, тягові двигуни електровоза змінного струму, які представляють для тягового трансформатора активно-індуктивне навантаження, під час руху живляться напругою, яка змінюється. Аналогічно змінюється і напруга в контактній мережі, що отримує живлення від трансформаторів тягових підстанцій.

Контрольні залітання і задачі

1. З якою метою використовують трансформатори?

2. На чому заснований принцип дії трансформатора; що таке коефіцієнт трансформації?

3. З яких елементів складається активна частина трансформаторів? Яке їх призначення?

4. Опишіть будову тягового трансформатора; яке призначення трансформаторного масла і для чого використовується розширювач?

5. Як. виводяться рівняння ЕРС трансформатора?

6. Чому трансформатор не можна вмикати в мережу постійного струму?

7. Напишіть рівняння МРС трансформатора і поясніть роль кожної складової. Чи змінюється магнітний потік при переході від режиму холостого ходу до режиму навантаження?

8. Що таке приведений трансформатор? Для чого і при яких умовах робиться приведення?

9. Чому зі збільшенням вторинного струму зростає первинний струм?

10. Що називають схемою заміщення трансформатора? Як вона будується?

11. Що визначають при проведенні режимів холостого ходу і короткого замикання трансформатора?

12. Що називають напругою короткого замикання трансформатора і в яких одиницях вона вимірюється?

13. Зобразіть спрощену схему заміщення трансформатора в режимі навантаження і відповідну її векторну діаграму; покажіть, як буде змінюватись вторинна напруга при зміні величини і характеру навантаження?

14. Що називають номінальною зміною напруги трансформатора:, покажіть її на зовнішніх характеристиках при різних характерах навантаження?

15. ЕРС у вторинній обмотці трансформатора 100 В, а число витків первинної і вторинної обмоток відповідно дорівнюють300 і 60, Чому дорівнює приведене значення ЕРС?

16. В режимі короткого замикання вольтметр показує 50 В, амперметр -10 А, ватметр -300 Вт. Визначити параметри короткого замикання і номінальну зміну напруги при (якщоі) трансформатора, первинна, напруга якого дорівнює1000 В.

Частина 9. Трифазні і спеціальні трансформатори