III. Полная схема замещения трансформатора.
А) схема замещения первичной обмотки.
R1 моделирует нагрев катушки протекающим током xp1, моделирует наличие магнитопотока рассеивания Фр1
Б) Схема замещения вторичной обмотки
параметры моделируют
те же процессы.
В) схема замещения магнитной цепи.
Из-за потерь на гистерезисе и на вихревых токах, магнитный поток отстаёт от создающего его тока на угол σ магнитных потерь.
Для создания единой электрической схемы замещения прибегают к искусственному моменту: заменяют ЭДС Е2 между А’ и B’ на ЭДС E’2=E1.
Формула приведения
E’2=E1
.
Полученная схема замещения должна быть эквивалентна по мощности потребляемого питания реальному трансформатору.
В общей схеме замещения R0 моделирует нагрев питания сердечника вихревыми токами. Х0 моделирует перемагничивание сердечника по петле гистерезиса.
Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформаторов.
Опыт при холостом ходе.
I’2=0
Схема замещения:
Сравним мощность, которая выделяется на сопротивлении R1 в номинальном режиме
Параметрами Хр1 и R1 можно пренебречь.
В итоге получаем:
Р0 называют потерями в опыте холостого хода или магнитными потерями или потерями в стали. Р0=Рмагн=Рстали
Опыт холостого хода позволяет определить параметры магнитной цепи.
Опыт короткого замыкания.
Rн=0 I2=max
В виду малости U1кз ток I10xx становиться настолько мал, что параметрами R0 и Х0 можно пренебречь, то есть эта диагональ отсутствует.
Опыт короткого замыкания позволяет определить параметры первичной и вторичной катушек трансформатора.
Считают, что
Опыт короткого замыкания позволяет определить важный параметр трансформатора – напряжение короткого замыкания. Это выраженное в процентах напряжение на первичной обмотке, при котором в накоротко замкнутой вторичной обмотке протекает номинальный ток
.
Для силовых
трансформаторов напряжение
Uк
= 5…8%.
Напряжение короткого замыкания
активная составляющая напряжения короткого замыкания
реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
Эти напряжений
,
,
связаны между собой соотношением
.
Упрощенная схема замещения трансформатора и внешняя характеристика.
Схема замещения:
Внешняя характеристика трансформатора представляет собой зависимость между вторичным напряжением и током нагрузки при заданном первичном напряжении
при
.
Изменение вторичного напряжения определяют в процентах
.
Если ввести понятие
коэффициента нагрузки трансформатора
,
то с учетом векторной диаграммы (рис.
9.9) и соотношений (9.18) и (9.19) выражение
(9.21) можно привести к виду
или
.
По известному
значению
определяют вторичное напряжение
Пример
Известны
номинальные данные однофазного
трансформатора: мощность
=
5 кВА,
первичное напряжение
= 400 В,
вторичное напряжение
=
120 В,
а также мощность потерь при холостом
ходе
= 50 Вт,
при коротком замыкании
= 150 Вт
и напряжение короткого замыкания
%
= 6,5 %.
Определить ток
холостого хода, коэффициент трансформации,
параметры схемы замещения, активную и
реактивную составляющие напряжения
короткого замыкания, ток короткого
замыкания, напряжение
и ток
для нагрузки с параметрами
= 4 Ом,
= 0,8.
Указания: 1) принять
ток холостого хода равным 8 % от номинального
значения;
и
;
2) принять потери мощности в обмотках
при коротком замыкании одинаковыми.
Решение. Номинальный ток первичной обмотки
ток холостого хода
коэффициент трансформации
Параметры схемы замещения
Ом;
Ом;
Ом.
В режиме короткого замыкания
Сопротивления короткого замыкания
Ом;
Ом;
Ом.
С учетом указания 2
Ом;
Ом.
Ток короткого замыкания
на первичной стороне
или
на вторичной стороне
Для определения
напряжения
и тока
при заданных параметрах нагрузки
рассчитаем ток
где
Ом;
Ом.
Коэффициент нагрузки
Изменение вторичного напряжения по (9.23)
%.
Вторичное напряжение и вторичный ток
