1. Какие потери покрываются мощностью холостого хода P₀ и мощностью к.з. Pк. Для чего производят опыт холостого хода и короткого замыкания трансформатора? Что такое КПД трансф-ра и как его определить, используя данные опыта ХХ и К.З.?

Мощность, потребляемая трансф-ром при ХХ идет на покрытие потерь в обмотках и стали (магнитные потери): P₀ = p _эл1 + P_магн ; , p_эл1 = 1  2% от P₀

→м-ть при ХХ трансф-ра идет на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).

p_r = _r(f/100)B² _r зависит от величины листа

Pосн мг

p_вх = _вх(f/100)²B² _вх зависит от процентного сод-ия кремния в стали

p_доб = 15  20% Pосн мг Итак P₀ = (1,15  1,2) P_мго

При КЗ трансф-р потребляет из сети активную мощность. Эта мощность в основном идет на покрытие потерь в обмотках: .

Т.к. при КЗ текут номинальные токи I₁ и I₂, а вся м-ть трансф-ра идет на нагрев обмоток, так как I₀=0, Ф₀=0, то есть потери в стали равны нулю.Т.к. потери в стали p_мг = B² ; B  U

При КЗ напряжение ↓в 1520 раз, потери в стали ничтожно малы и ими пренебрегаем.

Опыт ХХ. Для определения к-та трансформации, потерь в стали и параметров цепи намагничивания. По данным опыта можно рассчитать (z₀=;r₀=;x₀=;r₁<<r_m;x₁<<x_m): 1.;2.;3.акт.сопр. цепи намагн-ния: r_m  r₀ = ;4. z_m  z_{0 =} ;5. x_m  x₀ = .

Опыт КЗ. Для определения напряжения КЗ, потерь в меди обмоток и сопротивлений КЗ. Определяют: 1.;2.; ; 3.; 4.полное сопр. КЗ: ; 5.индукт.сопротивление КЗ: .

Используя опыты ХХ и КЗ получают все нагруз.хар-ки, задаваясь β.

КПД трансформатора– это отношение мощности, отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности потребляемой им из сети, то есть n = Р2/Р1, n (%) =( Р2/Р1) 100.

Через опыты ХХ и КЗ: ;При ХХP₀ = P_МГ. При КЗ P_К= P_ЭЛ1,2 = I²r_к, - коэффициент нагрузки.

Тогда ; P_КH­ – мощность КЗ при номинальном токе I_H, , тогда

Задаваясь  = 0,25; 0,5; 0.75; 1.0; 1.25 при cos₂ = const построим зависимость  = f().

Максимум  наступает тогда, когда потери в стали равны потерям в меди.

p₀ = ²Р_КН , откуда

2.Какие условия необходимо выполнить для нормальной параллельной работы трансформаторов? К чему приведет, если трансформатор 1 и трансформатор 2 имеют различные коэффициенты трансформации ?

Трансф-ры в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить трансф-р на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения КПД установки включать и отключать часть трансф-ров. Для трёхфазных трансф-ров ставятся три условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансф-ров.

1. Напряжения первичных и вторичных обм-к трансф-ров должны быть одинаковыми, т.е. K_I = K_II = K_III = …, причем обмотки трансф-ров должны быть включены одноименными зажимами (а1 с а2 и т.д. ) на одну шину, чтобы индуктированные во вторичных обмотках ЭДС были равны и направлены встречно, и их геометрическая сумма равнялась нулю, тогда между трансф-ми не возникнет никаких токов. Если это условие не выполняется, то появляется составляющая ΔЕ2, которая создает между трансф-ми уравнительные токи Iур, а т. к. сопротивления КЗ обмоток малы, то Iур может быть очень велик.

2. Напряжения КЗ параллельно работающих трансф-ров должны быть одинаковыми, т.е. U_KI = U_KII = U_KIII. Если эти напряжения не равны, то нагрузка между трансф-ми распределяется неравномерно у трансф-ра с меньшим Uкз нагрузка будет выше.

3. Группы соединения параллельно работающих трансф-ров должны быть одинаковыми. Если группы параллельно включенных трансф-ров одинаковы, то и вектора линейных ЭДС вторичных обмоток совпадают, и уравнительных токов нет. Если группы трансф-ров неодинаковы, то эти вектора не совпадают по фазе, и их геометрическая сумма не равна нулю, значит появляются большие уравнит. токи. Кроме того, мощн-ть параллельно работ-х трансф-ров не должна отличаться более чем в 3 раза.

Параллельная работа трансф-ров при неравенстве коэффициентов трансформации

Начнем с того, что K_I = K_II

При равенстве K_I = K_II вторичные ЭДС Е_2I и Е_2II равны и по контуру направлены встречно и их сумма равна 0 т.е. при этом не будет никаких уравнит. токов. Теперь пусть K_I < K_II т.е. E_2I > E_2II (U_2I > U_2II). В этом случае при ХХ сумма напряжений по контуру не равна нулю, а значит будет уравнительный ток. Появится ,.

Учтем для простоты только индукт. сопротивления, т.к. акт. сопротивления малы, тогда

,  создает в обмотках потоки, которые создают ЭДС икоторые выравнивают напряжение доU₂ на шинах.

Диаграмма при холостом ходе имеет вид (а).

Уравнительный ток будет существовать и при нагрузке. Он будет для каждого трансформатора складываться с нагрузочным током геометрически. Из диаграммы (б) видно, что в том трансф-ре, где к_I меньше (напряжение больше) трансф-р перегружен. Т.е. получается, что первый трансформатор перегружен, а второй недогружен. Для того, чтобы разница в нагрузке была в допустимых пределах, часто предусматривают, чтобы разница в коэффициентах трансформации была не более 0,5% от их среднего значения.

, где  среднее геометрическое.

Если тр-р меньшей мощности включается в параллельную работу, то он должен иметь больший к-т трансформации.

3. Что такое группа соединения трансформаторов и от чего она зависти? Покажите 12 и 11 группу трансформаторов. Возможна ли параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения?

Группой соединения трансформатора называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения.

Группа соединения зависит от:

1. от направления намотки;

2. маркировки концов обмотки;

3. схемы соединения обмоток.

Группы соединения трехфазных трансформаторов:

1) соединение/, рис 30

2) соединение/, рис. 31.

Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу. Параллельная работа трансформаторов

Трансформаторы в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить трансформатор на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения кпд установки включать и отключать часть трансформаторов. Для трёхфазных фазных трансформаторов ставятся при условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансформаторов.

4. Напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов должны быть одинаковыми, т.е.

K_I = K_II = K_III = …

5. Напряжения короткого замыкания параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми, т.е.

U_KI = U_KII = U_KIII

6. Группы соединения параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми. Кроме того, мощность параллельно работающих трансформаторов не должна отличаться более чем в три раза.

Параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения

Утрансформаторов имеющих одинаковые группы соединения вторичные ЭДС совпадают по фазе. А у трансформаторов с различными группами соединения вторичные ЭДС могут быть равными по величине, однако они всегда сдвинуты по фазе. Поэтому даже при совершенно одинаковых коэффициентах трансформации во вторичных обмотках появится уравнительный ток.

Рис. 44

Возьмем для примера 12 и 11 группу, рис. 44

E = 2E_2Isin15 = 0,52E_2I, тогда

, что составляет 26 от установившегося тока короткого замыкания, что примерно в 3-5 раз превысит номинальный ток.

Уравнительный ток можно определить по другой формуле:

,

где: φ – угол сдвига векторов вторичных напряжений трансформаторов,

I_ном1 и I_ном2 – номинальные токи первого и второго трансформаторов.

Поэтому параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения недопустима.

4. Покажите кривую момента АД и поясните физ.смысл этой кривой. Что такое расчётная ф-ла момента? Запишите выражение этой ф-лы и поясните физ. смысл её. Что такое макс. момент МКР(max) асинхр. машины, запишите эту ф-лу?

М - электромагнитный момент, создаваемый в результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в роторе. Электромагнитный момент двигателя должен уравновесить момент на валу – М₂ и момент холостого хода М = М₂ + М₀ .

Расчетная формула момента:, т.е. момент зависит от потока и активной составляющей тока ротора.

Пояснение зависимости M = f(S):

1.Область от S = 0  S_кр

При малом скольжении X_2S=Х₂S  0, тогда ток в роторе активному току, с увеличением М_В S Ф=const M

В области M_max начинает проявляться индуктивное сопротивление X_2S. При M_max самая большая .

2.Область скольжений S = S_кр  1

S X_2S (угол сдвига) M

3.Ток, при S = 1 равен пусковому, который в 57 раз больше номинального. И момент равен начальному пусковому моменту.

4.При S = 0 ток I₁  0, т.к. при S = 0 двигателем потребляется реакт. мощность для создания вращающего поля, кроме того, двигателем потребляется активная мощность на покрытие потерь в статоре.

При S = 0 ток ротора , т.к.

Кривая зависимости M = f(S) характеризуется тремя моментами:1)Пусковой момент М_п при S = 1; 2) Максимальный момент М_max  S_кр ; 3) Номинальный момент М_Н  S_Н

Отношение макс. (критического) момента к номинальному, называется перегрузочной способностью

Максимальный (критический) момент АМ

соответствует максимальному моменту.

Знак ‘+’ ­­­­­­­­­­­­ соотв-т двигат. режиму, ‘-‘ генерат. режиму.

При генераторном режиме

Из выражения М_кр опр-тся квадратом напряж., не зависит от акт. сопр. роторной цепи, но влияет на его расположение. Если сопротивление рот. цепи , то S_кри кривая момента смещается вправо ,

Чем больше акт. сопр. в роторной цепи, тем больше пуск. момент и меньше пуск. ток. Это ценное свойство используется в двигателях с фазным ротором.