РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
1. Схема замещения трансформатора.
Используется при анализе работы и расчете трансформаторов. При составлении схемы замещения требуется предварительное приведение первичной и вторичной обмоток к одному числу витков. Обычно приводят вторичную обмотку к первичной.
Суть такого приведения заключается в том, что реальную вторичную обмотку, имеющую число витков (W2), заменяют
расчетной, энергетически эквивалентной обмоткой, имеющей число витков (W1). В результате в первичной и приведенной вторичной
обмотках как бы индуктируются одинаковые ЭДС и на схеме их можно соединить электрически.
Все величины, относящиеся к приведенной вторичной обмотке, обозначаются теми же буквами, но со штрихом сверху и называются приведенными величинами.
Чтобы получить приведенную ЭДС вторичной обмотки Е2/ запишем
|
|
|
|
Е/ |
Е |
2 |
К Е |
2 |
W1 |
|
Е |
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К- коэффициент трансформации |
||||||||||||
Полные мощности реальной и приведенной ВО должны быть |
||||||||||||||||||
одинаковыми |
|
|
|
|
|
Е2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
Е |
|
I |
|
Е/ |
I / |
; |
I / |
I |
|
|
I |
|
приведенный ток ВО транс-ра |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
2 |
2 |
|
2 |
|
Е2/ |
2 |
|
K |
2 |
|
|||
Электрические потери в реальной и приведенной ВО должны быть одинаковыми, (для потерь используем малые буквы)
2 |
|
/ 2 |
/ |
|
/ |
|
I2 |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
рэл2 I2 |
r2 |
(I2 ) |
r2 |
; |
r2 |
|
|
|
|
|
r2 K |
|
r2 |
; |
|
1 |
|
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(I2 K |
) |
|
|
|
|
|
|
r2/ |
- приведенное активное сопротивление ВО транс-ра. |
Поступая аналогично, можно получить
Х2/ K2 Х2 ; Z2/ K2 Z2 r2/ jX2/ ; ZH/ K2 ZH rH/ jXH/ ;
|
|
|
/ ); |
Уравнение равновесия |
I1 |
I 0 ( |
I 2 |
||
|
|
|
токов |
|
В соответствии со II-ым законом Кирхгофа для первичной
и вторичной обмоток трансформатора можно записать следующие уравнения в комплексной форме:
|
|
|
|
|
; -Уравнение равновесия напряжений |
|
U |
1 E1 |
j I1 |
X1 |
I1 r1 |
||
|
|
|
|
|
для первичной обмотки. |
|
|
|
|
|
X 2 ; |
Уравнение равновесия напряжений для |
|
U 2 E 2 I 2 r2 j I 2 |
||||||
вторичной обмотки |
||||||
|
|
|
|
|
||
С учетом трех последних уравнений строится Т-образная схема замещения трансформатора
Т-образная схема замещения Трансформатора
Х |
r1 |
|
r / |
Х2/ |
1 |
|
a |
2 |
|
|
|
|
|
|
I1 |
|
r0 |
/ |
|
|
|
(-I2 ) |
|
|
|
|
I0 |
|
(-U2/) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z / |
|
|
Х0 |
|
H |
|
|
|
|
b
|
Схема замещения состоит из трех |
||||||||||
|
ветвей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Первичная ветвь: |
I |
|
Z |
1 r1 |
j X1 |
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
I |
Z 2 |
/ Z Н / |
|
– |
Приведенная |
вторичная |
|
||||||||
ветвь: |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
– |
Ветвь |
|
Z |
|
|
r |
j X |
|
|||
намагничивания: |
|
I |
0 |
0 |
0 |
||||||
|
|
|
0 |
|
|
||||||
r0 - активное сопротивление, которое определяет магнитные потери в ферромагнитопроводе
X0 - индуктивное сопротивление, определяет реактивную мощность, расходуемую на создание основного магнитного потока
Сопротивление цепи намагничивания |
Z 0 Z1 Z 2 |
/ ; |
|
Исходя из этого в ряде случаев полагают |
|
||
Z 0 |
|
I0 ; |
|
Тогда можно перейти от Т– образной схемы замещения к упрощённой схеме замещения трансформатора:
Упрощенная схема замещения Трансформатора
rК |
|
ХК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1
ZК
2. Внешние характеристики трансформатора
|
|
|
|
; |
U 2 E2 I 2 r2 |
j I 2 X 2 |
|||
ВЫВОД: С увеличением тока нагрузки напряжение на зажимах трансформатора изменяется из-за падения напряжения на внутренних сопротивлениях Т (вычитание происходит векторно).