сd

а)

сd

б)

в)

Рис. 4.3. Перетворення схем заміщення трансформатора:

а) реальний трансформатор;

б) приведений трансформатор; W1 = W2′ ; K = 1; ϕa =ϕб ; ϕC =ϕd ;

21

в) приведений трансформатор без електромагнітного зв’язку між обмотками

2

потенціали крапок ϕa =ϕб , ϕс =ϕd .

Точки з однаковими потенціалами а і б, с та d (рис.4.3, б) можна електрично з’єднати (рис. 4.3, в).

Тоді схема приведеного трансформатора прийме такий вигляд (рис.4.4).

Рис. 4.4. Приведена схема заміщення трансформатора

Тут опори Xm , Rm характеризують ланцюг намагнічування трансформатора так, що струм холостого ходу

Таким чином, замість схеми заміщення реального трансформатора (рис. 4.2), де між обмотками є електромагнітний зв’язок, для розрахунків використовують приведену схему заміщення гіпотетичного приведеного

зв’язок (рис. 4.4).

4.4. Зв’язок між опорами реального та приведеного трансформатора

Приведення вторинної обмотки трансформатора до первинної не повинно вплинути на його енергетичні параметри: всі потужності, струми і напруги приведеного трансформатора мають залишитися такі, як і в реального трансформатора.

22

5.Дослідне визначення параметрів приведеної схеми заміщення

Необхідність дослідного визначення параметрів схеми заміщення дуже важлива для потужних трансформаторів (S>50 кВА). Досліджувати їх методом безпосереднього навантаження дуже дорого: непродуктивна витрата електроенергії і необхідність високовартісного обладнання. Тому для визначення параметрів схеми заміщення використовують досліди ХХ та короткого замикання.

5.1.Дослід холостого ходу (ХХ)

Холостим ходом називають режим роботи трансформатора при

Для цього режиму трансформатора еквівалентна схема заміщення перетвориться так (рис. 5.1).

23

де позначення а), б), в) відповідають еквівалентним схемам на рис. 5.1.

Таким чином, для розрахунку параметрів схеми заміщення в режимі ХХ необхідно розрахувати спрощену схему (рис. 5.1, в) за експериментально знайденими напругою U1, струмом ХХ I0 та потужністю P0. Ця задача зводиться до розв’язання трикутника напруг холостого ходу (рис.5.2, а), у якому кут магнітних утрат δ у осерді трансформатора характеризує величину магнітних утрат, тобто якість шихтованої конструкції осердя.

Відповідні векторні діаграми режиму ХХ мають вигляд (рис. 5.2, б, в).

I0 X1

U1

24

а) б) в)

Рис. 5.2. Векторні діаграми досліду ХХ: а) трикутник напруг; б) векторна діаграма досліду ХХ; в) спрощена векторна діаграма досліду ХХ з урахуванням, що Rm >> R1 , X m >> X1 ; cosϕ0 – коефіцієнт потужності ХХ; δ – кут магнітних утрат

Електрична схема досліду ХХ має вигляд (рис.5.3).

Рис. 5.3. Електрична схема досліду ХХ

На вхід трансформатора подають номінальну напругу обмотки. В досліді ХХ експериментально вимірюють U1H ,U 2 H – номінальні напруги первинної та вторинної обмоток, I 0 – струм холостого ходу, P0 – потужність утрат ХХ. Оскільки корисна потужність у режимі ХХ дорівнює 0, то вимірювана потужність Р0 дорівнює магнітним утратам трансформатора (втратам на перемагнічування і втратам на вихрові струми)

де РГ – утрати на гістерезис (перемагнічування); РВС – утрати на вихрові струми.

i0 = (0,6 ÷10)%I Н .

Дослід ХХ може проводитись по первинній або вторинній обмотках. Співвідношення для визначення параметрів приведеної схеми з досліду ХХ, які випливають із (5.2) та рис.5.2, а, подані у таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

25

Формули для визначення параметрів за дослідом ХХ

Отже, у досліді ХХ за виміряними значеннями U1H, I0, P0, U2H визначають активний Rm , реактивний X m та повний Z m опори ланцюга намагнічування схеми заміщення трансформатора, а також коефіцієнт потужності ХХ cosϕ0 , кут магнітних утрат δ і коефіцієнт трансформації K

.

КЗ при номінальній напрузі на первинній обмотці. В досліді КЗ на первинну обмотку через регулятор напруги подають із 0 таку напругу U1k , щоб струми в обмотках були рівні номінальним, тобто I1k = I1H ; I2k = I2H .

При цьому напруга КЗ U1K виражається у %

26

згідно з (4.9) також незначний. Тому при досліді КЗ магнітними втратами нехтують і вважають, що потужність PK , виміряна у досліді КЗ, дорівнює

де Pe1 Pe 2 – утрати потужності на електричних опорах обмоток. Еквівалентна схема трансформатора при досліді КЗ отримується із

приведеної схеми трансформатора (рис.4.4), якщо взяти до уваги , що опори в колі намагнічування X m , Rm значно більші опорів обмоток R1,2 , X 1,2 (рис.5.4).

а) б)

Рис. 5.4. Еквівалентна схема трансформатора в досліді КЗ: а) в схемі враховано, що Rm >> R1 ≈ R2 , X m >> X1 ≈ X 2 ; б) результуюча схема досліду

У результуючій схемі досліду КЗ (рис. 5.4, б) використані позна-

Удосліді КЗ експериментально встановлюють активний опір КЗ RK

іреактивний опір КЗ X K .

Формули для визначення опорів приведеної схеми трансформатора випливають із співвідношень (5.7), (5.8):

Як бачимо із (5.10), у досліді КЗ визначаються приведені опори вторинної обмотки (рис.4.4). Реальні опори вторинної обмотки схеми заміщення трансформатора (рис.4.2) треба знайти із співвідношень (4.29), (4.30)

27

де К – коефіцієнт трансформації трансформатора.

Дослід КЗ може бути зроблений по будь-якій із обмоток. Електрична схема досліду КЗ зображена на рис. 5.5.

Рис.5.6. Трикутник напруг (опорів) досліду КЗ подані у таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 Формули для визначення параметрів за дослідом КЗ

28