РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
1. Внешние характеристики трансформатора
Внешней характеристикой Трансформатора называется зависимость напряжения на вторичной обмотке от тока нагрузки (вторичной обмотки)
U2 F(I2 ),
при |
|
|
U1H const, |
f1 const, |
cos 2 const. |
|
|
|
U2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos 2=1 (активная нагр.) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
U20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
U2Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos 2=0,8 (активно-инд. нагр.)
I2
0
I2Н
Уравнение равновесия напряжений для вторичной обмотки
|
|
|
|
; |
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 Трансформатора (вычитание происходит векторно).
Относительное падение напряжения равно
UH U20U U2H 100%;
20
Для силовых Трансформаторов UH 2...5%;
2. Потери трансформатора и КПД
Трансформатор потребляет из сети активную мощность
P1 U1 I1 cos 1;
Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в первичной обмотке pЭЛ1 I12 r1;
Другая часть мощности теряется в виде магнитных потерь в сердечнике
pМ I102 r0 СМ ФМ2 f 1,5 ;
где См – постоянный для данного трансформатора коэффициент
Оставшаяся мощность электромагнитным путем передается во вторичную обмотку и называется электромагнитной мощностью
PЭМ P1 ( pЭЛ1 рМ );
Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь во
вторичной обмотке |
p |
|
I |
|
2 r ; |
|
ЭЛ 2 |
2 |
|||
|
|
|
2 |
Оставшаяся мощность является полезной и передается нагрузке:
P2 PЭМ pЭЛ 2 U2 I2 cos 2 ;
КПД
P2 |
|
|
P2 |
; |
|
P2 |
p |
||||
P1 |
|
|
|||
p ( pЭЛ1 рМ |
pЭЛ 2 ); – суммарные потери в |
||||
|
|
|
|
трансформаторе |
|
Н
Р2
0 |
Р2Н |
|
Максимальный КПД у трансформатора достигается при равенстве электрических и магнитных потерь.
Н=0,9 0,95 (при небольшой мощности);Н =0,98 0,99 (при больших мощностях);
3. 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.
Обмотка высшего напряжения (ВН) |
|
|
A |
В |
С |
|
|
Ф |
X |
Y |
Z |
х |
y |
z |
a |
b |
c |
Обмотка низшего напряжения (НН) |
||