3. Потери трансформатора и кпд рабочие характеристики трансформаторов

Внешней характеристикой Трансформатора называется зависимость напряжения на вторичной обмотке от тока нагрузки (вторичной обмотки)

U = F (I₂), при

U_1H = const, f = const, cos (p₂ ⁼ const.

о

^2Н

Уравнение равновесия напряжений для вторичной обмотки

U 2 = E 2 — 12 • r₂ — j -12 • X₂;

ВЫВОД:

С увеличением тока нагрузки напряжение на зажимах трансформатора изменяется из-за падения напряжения на внутренних сопротивлениях Трансформатора (вычитание происходит векторно).

Относительное падение напряжения равно AU_H = ^{Ua) — U; H} 100%;

U20

Для силовых Трансформаторов AUн — 2...5%;

2. Потери трансформатора и кпд

Трансформатор потребляет из сети активную мощность

P = U₁ • I₁ • cosg\;

Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в первичной обмотке

рэл 1 = V • п;

2

*1,5

_p = I ² • _r = С • Ф² • f^1р*

^рМ ^I10 ^r0 ^СМ ^ФМ J ;

Другая часть мощности теряется в виде магнитных потерь в сердечнике

где См - постоянный для данного трансформатора коэффициент

^РЭМ ^{— Р}\ ^- (РЭЛ1 ^{+ р}М

Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь во вторичной обмотке 2

^рЭЛ 2 ^— h * ^r2^;

Оставшаяся мощность является полезной и передается нагрузке:

^Р2 ^{— Р}ЭМ ^рЭЛ2 ^{— U}2 * ^2 * ^cos^2^;

КПД

Pi

Pi .

^P2 + E p’

E p =⁽ РЭЛ1 + Рм + Рэл 2); - суммарные потери в

трансформаторе

л

Максимальный КПД у трансформатора достигается при равенстве электрических и магнитных потерь.

Л_Н=0,9^0,95 (при небольшой мощности);

Л_Н =0,98^0,99 (при больших мощностях);

2. Трехфазный трансформатор

Трехфазный ток как правило преобразуют с помощью трехстержневых трехфазных трансформаторов, у которых первичная и вторичная обмотки размещаются на одном стержне.

Ферромагнитный сердечник изготавливается из тонких (примерно 0,5 мм) изолированных друг друга листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на вихревые токи.

X

х

Обмотка высшего напряжения (ВН)

Обмотка низшего напряжения (НН)

Наименование	Обозначения
	ВН		НН
	начало	конец	начало	конец
1 фаза	А	Х	a	x
2 фаза	В	Y	b	У
3 фаза	С	Z	c	z

Первичная и вторичная обмотки могут быть соединены звездой или треугольником.

Схема соединения обмоток указывается на щитке в виде дроби, обмотки ВН/НН например

— Y Y Д

Если имеется нейтральный провод, то указывается стрелка или буква n.

Трехфазные трансформаторы делятся на группы в зависимости от схемы соединения первичной и вторичной обмоток. Номер группы в виде целого числа указывается справа от схемы соединения обмоток, например,

Д ^11;

Группа трансформаторов определяется углом сдвига между векторами линейных напряжений на одноименных зажимах первичной и вторичной обмоток:

• •

N

ГР

угол фаз (U ab ,U ab).

N

ГР

330°

30°

30° ^;

Номер группы устанавливается заводом изготовителем. Она необходима для определения возможности параллельной работы нескольких трансформаторов на общую нагрузку.

Условия параллельной работы трансформаторов:

1. Одинаковые группы.

2. Одинаковые номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток.

3. Одинаковые напряжения КЗ.

Если нагрузка симметричная, то все фазы трехфазного трансформатора работают в одинаковых режимах. В этом случае для каждой фазы справедливы все зависимости и схема замещения для однофазного трансформатора.

TS _ ^UAB_ ^UBC _ ^UCA _ ^UЛ1 . К гг — — — — ;

Л

U

ab

U

bc

U

ca

U

Л 2

При симметричной нагрузке и одинаковых схемах включения первичной и вторичной обмоток, коэффициент трансформации определяется отношением линейных напряжений:

_Ua_Ub_Uc_U*i.

^КФ ^{— — — —} ;

U„ U_b U„ U.

a

c

Ф 2

Если схемы соединения первичной и вторичной обмоток разные, то коэффициент трансформации определяется через отношение фазных напряжений: