5.5 Режимы работы трансформаторов

Различают несколько режимов работы трансформатора: номинальный режим работы – при номинальных значениях напряжения и токапервичной обмотки трансформатора;рабочий режим, при котором , токI₁ определяется нагрузкой трансформатора, а ток вторичной обмотки ;режим холостого хода – режим ненагруженного трансформатора, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута (I₂=0) или подключена к приемнику с очень большим сопротивлением нагрузки (вольтметр); режим короткого замыкания – режим трансформатора, при котором его вторичная обмотка замкнута накоротко (U₂=0) или подключена к приемнику с очень малым сопротивлением нагрузки (амперметр).

Режимы холостого хода и короткого замыкания – аварийные режимы.

5.6 Потери и кпд трансформатора

В процессе трансформирования электрической энергии часть энергии теряется в самом трансформаторе на покрытие потерь, которые разделяются на электрические и магнитные.

Электрические потери Р_Э возникают в связи с нагревом обмоток трансформатора при прохождении по ним электрического тока. Мощность электрических потерь при проектировании трансформатора определяют:

,

(5.5)

где m – число фаз в обмотках трансформатора, а для изготовленного трансформатора – опытным путем, измеряя мощность короткого замыкания Р_КЗ.

Электрические потери называют переменными, так как их величина зависит от нагрузки трансформатора.

Магнитные потери Р_М происходят главным образом в магнитопроводе трансформатора, причиной которых является систематическое перемагничивание магнитопровода переменным магнитным полем. Перемагничивание вызывает два вида магнитных потерь: от гистерезиса Р_Г, которые связаны с затратой энергии на уничтожение остаточного магнетизма в ферромагнитном материале магнитопровода и от вихревых токов Р_В.Т.., наводимые переменным магнитным полем в пластинах магнитопровода.

Для снижения потерь магнитопровод выполняют из магнито-мягкого ферромагнитного материала, шихтованным в виде пакетов из тонких пластин электротехнической стали, изолированных пленкой лака.

Магнитные потери от гистерезиса прямо пропорциональны частоте перемагничивания магнитопровода, то есть частоте переменного тока, а магнитные потери от вихревых токов пропорциональны квадрату этой частоты

Суммарные магнитные потери принято считать равными

.

(5.6)

При неизменном первичном напряжении магнитные потери постоянны, то есть не зависят от нагрузки трансформатора.

Для изготовленного трансформатора магнитные потери определяют опытным путем, измеряя мощность холостого Р_ХХ хода при U_1ном .

Активная мощность, поступающая в нагрузку трансформатора

, где ,

(5.7)

суммарные потери в трансформаторе.

Коэффициент полезного действия (КПД) – отношение активной мощности на выходе вторичной обмотки Р₂ (полезная мощность) к активной мощности на входе первичной обмотки Р₁ (подводимая мощность)

или

(5.8)

В общем случае КПД трансформатора зависит от режима нагрузки.