5 РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

ГЛАВА ПОД НАГРУЗКОЙ

5.1. УРАВНЕНИЯ И ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРА

5.2. НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

5.3. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

5.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСФОРМАТОРАХ

5.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

В простейшем трансформаторе падениями напряжения в обмотках и потоками рассеяния пренебрегают, однако в реальном трансформаторе их влияние следует учитывать. Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют определить параметры схемы замещения трансформатора. Несимметричные режимы работы можно исследовать методом симметричных составляющих. Условия параллельной работы трансформаторов выдвигают определенные требования к их коэффициентам трансформации, группам соединения обмоток и напряжениям короткого замыкания.

Цель главы – изучение режимов работы трансформаторов, в том числе несимметричных и переходных, а также особенности конструкции и работы некоторых специальных видов трансформаторов.

После изучения главы необходимо знать

 Понятие “простейший трансформатор”.

 Построение векторной диаграммы трансформатора.

 Что называют треугольником короткого замыкания.

 Характеристики трансформатора: внешняя и КПД.

 Определение параметров трансформатора из опытов.

 Однофазное короткое замыкание и методы его исследования.

 Влияние схемы соединения обмоток трансформатора на его работоспособность в

несимметричных режимах.

 Условия параллельной работы.

 Особенности включения трансформатора на напряжение.

 Определение токов внезапного короткого замыкания.

 Методы защиты от перенапряжений в трансформаторах.

 Особенности работы трехобмоточных трансформаторов.

 Преимущества автотрансформаторов перед силовыми трансформаторами.

 Способы регулирования напряжения трансформаторов.

5.1. УравнениЯ и векторная диаграмма трансформатора

5.1.1. Простейший трансформатор

Принципиальная схема однофазного трансформатора, работающего под нагрузкой, представлена на рис. 5.1.

В простейшем трансформаторе падениями напряжения в обмотках и потоками рассеяния пренебрегают. Тогда уравнения трансформатора будут иметь вид

(5.1)

Если const, то , основной магнитный поток и ток также не зависят от нагрузки. Векторная диаграмма для этого случая представлена на рис. 5.2.

Строится она так. Откладываем вектор , ток опережает магнитный поток на угол . ЭДС отстают от магнитного потока на 90^о. Если нагрузка активно-индуктивная, то ток отстает от = на угол ₂. Из векторной диаграммы наглядно видно, что при увеличении нагрузки (тока ) ток в первичной обмотке растет, так как он имеет две составляющих: - идущую на создание основного магнитного потока и , которая уравновешивает МДС, создаваемую токами вторичной обмотки, то есть компенсирующей размагничивающее влияние вторичной обмотки.

5.1.2. Реальный трансформатор

В реальном трансформаторе необходимо учесть влияние активного сопротивления обмоток и потоков рассеяния. В этом случае уравнения трансформатора будут иметь вид:

. (5.2)

Э

Рис. 5.3

ти уравнения можно изобразить в виде векторной диаграммы на рис. 5.3.

В начале откладываем вектор основного магнитного потока Ток , идущий на создание этого потока, опережает его на угол ЭДС отстает от на 90. При активно-индуктивном характере нагрузке, ток отстает от ЭДС. Это позволяет определить .

В соответствии со вторым уравнением (5.2), находим напряжение на зажимах вторичной обмотки , а в соответствии с первым уравнением (5.2) - .

Угол позволяет определить активную мощность, подводимую к трансформатору из сети

. (5.3)

Векторная диаграмма наглядно отображает процессы, происходящие в трансформаторе. Так из векторной диаграммы следует, что при активно-индуктивной нагрузке напряжение меньше . Только при работе вхолостую

.

Ток в первичной обмотке автоматически изменяется в зависимости от . Векторная диаграмма позволяет проанализировать и режим работы трансформатора. Так при помощи векторной диаграммы можно объяснить зависимость при и . Эта зависимость приведена на рис. 5.4.

Наименьшее значение имеет место при холостом ходе трансформатора . С ростом увеличивается, достигая максимального значения при номинальной нагрузке.