6. Схема заміщення приведення трансформаторів.
Параметри вторинної обмотки трансформатора завжди відрізняються від параметрів первинної, особливо при великих значеннях коефіцієнту трансформації і це ускладнює розрахунки та побудову векторних діаграм, бо вектори електричних величин первинного та вторинного кола дуже сильно будуть відрізнятися по довжині.
Це ускладнення можна усунути, якщо провести приведення всіх параметрів трансформатора до одного числа витків (звичайно W1), перерахувати е.р.с., напругу, струм та опір вторинного кола на число витків W1 первинного кола.
Таким чином,
реальний трансформатор з коефіцієнтом
трансформації К=
замінюємо
(заміщаємо) еквівалентним з К=
=1,
в якому W2`=W`.
Такий трансформатор називають приведеним. Але енергетичні показники приведенного трансформатору залишаються незмінними (потужність, фазові зсуви).
Приведена
е.р.с. Е2`
= E2
Приведена
напруга U2`
= U2
Приведений активний
опір r2`
= r2
(
)2
Приведений інд.
опір x2`
= x2
(
)2
Приведений повний
опір Z2`
= Z2(
)2
Приведений повний опір
навантаження Zн`
= Zн(
)2
Рівняння напруг і струмів для приведеного трансформатора:
Ŭ1 = (-Ė1) + Ĭ1Z1 = -Ė1 + j Ĭ1x1 + Ĭ1r1
Ŭ2 = Ė1 +Ĭ2Z2 = -Ė2 - jĬ2x2 – Ĭ2r2
Ĺ1 = Ĭ0 + (- Ĭ2`)
Є ще один засіб, який полегшує дослідження електромагнітних процесів та розрахунків трансформаторів – це електрична схема заміщення приведеного трансформатора.
В приведеному трансформаторі Ė1 = Ė2, тому потенціали точок (А, а) та х.х. – однакові і їх можна з’єднати, в результаті чого отримаємо схему заміщення.
Ця схема складається із 3-х гілок –
-
первинна r1, x1, струм І1 ,
-
вторинна Z2` = r2`+jx2` та Zн`= rн`+jxн`, струм І2.
Гілка намагнічування
Zm = rm + jxm та струм Ĭ0
Всі параметри схеми заміщення (крім Zн`) є постійними і сожуть бути визначеними з дослідів х.х. та К.З.
7. Векторна діаграма трансформатора.
Побудову векторної діаграми починають з вектору Фmax.
Тема: ТРАНСФОРМУВАННЯ 3-ФАЗНОГО СТРУМУ ТА СХЕМИ
З’ЄДНАННЯ ОБМОТОК 3-ФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Трансформування 3-фазної системи напруг можна здійснити трьома однофазними трансформаторами, з’єднаними в трансформаторну группу.
Недоліки трансформаторної групи – громіздкість, велика вага, підвищенав вартість. Застосовується тільки в установках великої потужності з метою зменшення ваги та габаритів одиниці обладнання, що важливо для транспортування та монтажу.
В установках потужністю до 60 000 кВА застосовують 3-фазні трансформатори, в яких обмотки розташовані на трьох стержнях, об’єднаних в загальний магнітопровод двома ярмами.
Але отриманий таким чином магнітопровод являється несиметричним,бо магнітний опір потоку середньої фази Фв є меншим від магнітного опору крайніх стержнів ФА і Фс.
Для зменшення магнітної несиметрії магнітопровода, тобто зменшення магнітного опору потокам крайніх фаз переріз ярм роблять на 10-15% більше перерізів стержнів, що зменшує їх магнітний опір.
Несиметрія струмів х.х. 3-стержньового трансформатора практично не впливає на роботу трансформатора, бо навіть при невеликому навантаженні різниця в значенні струмів ІА, Ів, Іс стає непомітною.
Таким чином, при симетричній напрузі живлення та рівномірному навантаженні всі фази 3-фазного трансформатора знаходяться в однакових умовах, тому рівняння напруг, м.р.с. та струмів, а також схеми заміщення та векторні діаграми, які ми розглянули для однофазного трансформатора, можна використати для дослідження роботи кожної фази 3-фазного трансформатора.
Обмотки 3-фазного трансформатора прийнято з’єднувати зіркою, зіркою з нульовим виводом, трикутником, зігзагом з нульовим виводом. Схема з’єднання відображає дріб: в числівнику схема з’єднання, в знаменнику – н.н.
Y/Y Y/Δ
З’єднання в зігзаг використовують в трансформаторах спеціального призначення (наприклад, в трансформаторах для випрямлячів0 – обмотка розділяється на дві частини і розташовані на різних стержнях.
Початок обмоток А, В, С (а, в, с)
Кінці – X, Y, Z (x, y, z)
Дослідне визначення параметрів схеми заміщення трансформаторів.
Розглянута нами електрична схема заміщення трансформатора дозволяє
досить точно дослідити властивості трансформаторів в любому режимі.
Вона використовується для визначення характеристик трансформаторів потужністю 50 кВА та більше, бо дослідження таких трансформаторів методом безпосереднього навантаження досить складне.
Для трансформаторів параметри схеми заміщення проводять розрахунком або дослідним шляхом:
Z1 = r1 +jx1
Zm = rm +jxm
Z2` = r2` +jx2`
1. Дослід холостого ходу - Ĭ2 = Ĭ1 - Ĭ0
І2 = 0 І1 = І0
Рівняння напруг для х.х.
Ŭ1 = -Ė1 + j Ĭ0x1 + Ĭ0r1
Ŭ2 = Ė2
Так як корисна потужність на виході Р2 = 0
Р2 = U2H·I2H·cos φ2 = 0 тоді Р1 = Р0
Ці втрати називають втратами х.х., вони складаються із електричних витрат та магнітних (на гістерезис та вихрьові струми).
Але І1о = (2-10)%І1н, тому електричними втратами можна знехтувати і вважати, що потужність, яку споживає трансформатор в режимі х.х. складає потужність магнітних втрат (втрат холостого ходу).
За допомогою ЛАТР напругу плавно збільшують від 0 до 1,15 U1н і через однакові значення струму І1о знімають показання приладів, та будують характеристики х.х.
cos
φ2
=
Із досліду х.х. визначають:
1) К
=
2)
і0
=
3) Втрати
х.х. Р0
Якщо значення І1о та потужності Р0 при U1 = U1H, помітно перевищують значення цих параметрів, приведених в каталогах, це свідчить про наявність несправностей трансформатора (К.З. витки в обмотках, або замкнена частина пластин магнітопроводу).
Параметри гілки намагнічення визначають по формулам:
Zm
=
rm
= Zm
· cos φ0
Xm
=
