Лабораторная работа №2
СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ ОБМОТОК
ТРАНСФОРМАТОРОВ
Цель работы. Изучение электрической схемы соединений; приобретение навыков по определению потери активной и реактивной мощности в трансформаторе.
2.1 Общие сведения
Графическое изображение двухобмоточного трансформатора, используемое в схемах электрических сетей, показано на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 Графическое изображение двухобмоточного трансформатора
Первичным
напряжением
считается напряжение со стороны питания
трансформатора, вторичным
– напряжение со стороны нагрузки
.
Соответственно и обмотки трансформатора
называются первичной и вторичной.
Стрелка, перечеркивающая обозначение
трансформатора, показывает, что
трансформатор имеет устройство
регулирования напряжения под нагрузкой.
На рисунке 2.2,а
представлены схемы замещения
двухобмоточного трансформатора.
Продольными параметрами схемы являются
активное и реактивное сопротивления
и
обмоток трансформатора. Поперечными
параметрами схемы являются активная и
реактивная проводимости
и
,
которые определяют соответственно
активную и реактивную составляющие
тока холостого хода трансформатора
.
Поскольку трансформатор связывает сети разных напряжений, все его параметры приводятся к одному напряжению. Без специальной оговорки будем считать, что все параметры трансформатора приведены к напряжению первичной обмотки. На подстанциях электрических сетей первичной обмоткой является, как правило, обмотка высшего напряжения, а вторичной - обмотка низшего напряжения.
Наряду с Г-образной
схемой замещения используется упрощенная
схема замещения, представленная на
рисунке 2.2,б, в которой поперечная ветвь
представлена в виде потерь мощности
.
Рисунок 2.2 Схемы замещения:
а – Г– образная схема замещения; б – упрощенная схема замещения
В справочной литературе приводятся следующие каталожные (паспортные) данные двухобмоточных трансформаторов:
номинальная
мощность трансформатора, кВ
А;
номинальные
напряжения обмоток высшего и низшего
напряжения трансформатора;
потери
активной мощности при холостом ходе,
кВт;
ток
холостого хода, %;
напряжение
короткого замыкания, %;
– Потери активной мощности при коротком замыкании трансформатора, кВт.
Последние четыре параметра определяются из опыта холостого хода и опыта короткого замыкания. Схемы этих опытов показаны на рисунке 2.3
Рисунок 2.3 Схемы опытов: а – холостого хода; б – короткого замыкания
В опыте холостого
хода на первичную обмотку трансформатора
подается номинальное напряжение
,
а вторичная обмотка разомкнута (холостой
ход). Амперметром
измеряется ток холостого хода
,
а ваттметром
–
потери активной мощности при холостом
ходе
.
Ток холостого хода выражается в процентах
от номинального тока трансформатора.
В опыте короткого
замыкания вторичная обмотка трансформатора
замыкается накоротко, а к первичной
подается такое напряжение
,
чтобы через эту обмотку протекал
номинальный ток
.
Величины напряжения
и тока
измеряются вольтметром
и амперметром
соответственно. Ваттметром
измеряются потери активной мощности
.
Потери активной мощности в обмотках трансформатора при его номинальной загрузке равны величине , измеренной в опыте короткого замыкания.
;
Активное сопротивление трансформатора, Ом, зависит
;
Реактивное сопротивление трансформатора, Ом, определяется
;
В данной формуле
введение числового коэффициента 10
позволяет получить реактивное
сопротивление трансформатора в Ом при
подстановке напряжения
в кВ, а мощности в кВ
А.
Активная проводимость трансформатора , См, определяется через потери активной мощности при холостом ходе
;
Реактивная
проводимость трансформатора
,
См, определяется соответственно через
потери реактивной мощности
при холостом ходе
;
Величина потерь реактивной мощности , Вар, является расчетным параметром и определяется следующим образом
.
Передача мощности
через трансформатор сопровождается
потерями активной и реактивной мощности
в его сердечнике и обмотках. Потери
активной мощности в сердечнике
расходуются на перемагничивание стали
сердечника и на нагрев этого сердечника
вихревыми токами. Потери реактивной
мощности в сердечнике
расходуются на создание в нем магнитного
потока. Потери в сердечнике не зависят
от нагрузки, а зависят от напряжения
сети
,
к которому подключен трансформатор.
Это напряжение,
как правило, заранее не известно и
принимается приблизительно равным
номинальному напряжению сети
,
а потери в сердечнике трансформатора
- приблизительно равными потерям
холостого хода
и
.
Потери активной мощности в обмотках трансформатора расходуются на нагрев обмоток и имеют квадратичную зависимость от нагрузки трансформатора. Потери реактивной мощности в обмотках трансформатора обусловлены потоком рассеивания и также имеют квадратичную зависимость от нагрузки трансформатора.
Суммарные потери активной мощности, Вт, и реактивной мощности, Вар, в трансформаторе при его мощности, равной S, В А, определяются выражениями
;
.