Из учебника:

уравнение токов трансформатора:

Из этого уравнения следует, что первичный ток можно рас­сматривать как сумму двух составляющих: составляющую создающую МДС , необходимую для наведения в магнитопроводе основного магнитного потока Ф, и составляющую — , которая, создавая МДС — , компенсирует МДС вторичной обмотки трансформатора. Такое действие составляющих

первичного тока приводит к тому, что любое изменение тока на­грузки сопровождается изменением первичного тока за счет изменения его составляющей — , находящейся в противофазе с током нагрузки

Основной магнитный поток Ф является переменным, а поэто­му магнитопровод трансформатора подвержен систематическому перемагничиванию. Вследствие этого в магнитопроводе транс­форматора имеют место магнитные потери от гистерезиса и вих­ревых токов, наводимых переменным магнитным потоком в плас­тинах электротехнической стали. Мощность магнитных потерь эквивалентна активной составляющей тока х.х. Таким образом, ток х.х. имеет две составляющие: реактивную , представляю­щую собой намагничивающий ток, и активную , обусловлен­ную магнитными потерями:

Обычно активная составляющая тока х.х. невелика и не пре­вышает 0,10 от , поэтому она не оказывает заметного влияния на ток х.х.

I На рис. 1.17 представлена векторная диаграмма, на которой I показаны векторы тока х.Х. И его составляющих и . Угол , на который вектор основного магнитного потока отстает

по фазе от тока , называют углом магнитных потерь. Нетрудно заметить, что этот угол увеличивается с ростом активной состав­ляющей тока х.х. , т. е. с ростом магнитных потерь в магнито­проводе трансформатора.

Сила тока х.х. в трансформаторах большой и средней мощ­ности соответственно составляет 2—10% от номинального пер­вичного тока. Поэтому, при нагрузке, близкой к номинальной, пренебрегая током и преобразуя (1.22), получим:

т. е. токи в обмотках трансформатора об­ратно пропорциональны числам витков этих обмоток: ток больше в обмотке с меньшим числом витков и меньше в об­мотке с большим числом витков. Поэтому обмотки НН выполняют проводом боль­шего сечения, чем обмотки ВН, имеющие большее число витков.

Приведённый трансформатор и схема его замещения.

Параметры трансформатора для первичной и вторичной обмоток сильно отличаются друг от друга. Выразить их на одной векторной диаграмме сложно, поэтому, все параметры вторичной обмотки приводят к виткам первичной обмотки и обозначают штрихом.

Такое преобразование позволяет при расчётах

заменить реальную схему эквивалентной

электрической.

(r_a) – эквивалентное активное сопротивление в цепи

намагничивания, на котором выделяется такое же

количество теплоты, что и при перемагничивании

сердечника.

(X₀) – эквивалентное индуктивное сопротивление рассеивания магнитного поля.

Трёхфазные трансформаторы.

Трёхфазный ток.

Симметричная нагрузка – это если нагрузка одного характера (только резисторы или емкости).

Нулевой провод гарантирует симметричное напряжение, без него нарушается симметрия напряжения.

Трёхфазные трансформаторы.

Все физические процессы в трёхфазном трансформаторе протекают также как и у однофазных. Наибольшее распространение получили трёхстержневые трёхфазные трансформаторы.

В отличии от однофазных трансформаторов коэффициент трансформации трёхфазных трансформаторов зависит ещё и от схемы соединения обмоток.

У трёхфазного трансформатора обмотки называются обмотками высокого и низкого напряжения.

Коэффициент трансформации.

				Схема соединения
				Коэффициент трансформации

Определение параметров трансформатора.

Параметры трансформатора измеряют в двух опытах.

1.Опыт холостого хода.(от 1 до 1,1 U_1.НОМ.).

РНО – лабораторный автотрансформатор

Коэффициент мощности (cos φ)

cos φ – показывает какая часть от полной мощности является активной (полезной).

Если низкий коэффициент (cos φ) , то нужен больше источник питания, т.е.

На переменном токе: P = S cosφ

На постоянном: P = U I

1. Коэффициент трансформации.

- (измеряется только на холостом ходу, под нагрузкой не измеряется).

ЭДС = напряжению Е = U т.к. I R → 0.

2. Относительный ток холостого хода.

При

3) Измеряется мощность магнитных потерь, т.к. магнитный поток значителен, а токи малы. Ваттметр показывает магнитные потери.

4) Определяется (tg) магнитных потерь (ваттметр).

5) Рассчитываются параметры ветви намагничивания приведённого тарнсформатора.

2.Опыт короткого замыкания.

Схема включения та же самая, но вторичная обмотка замыкается на амперметр.

Данный опыт проводится только при одном значении.

При

Изменяя напряжение на реостате (в начале схемы) когда токи I₁ и I₂ станут равными номинальным – это и будет напряжение короткого замыкания.

Измеряются два параметра:

1.Относительное напряжение короткого замыкания, обычно это составляет (4-10%) напряжения.

2.Мощность электрических потерь (ваттметр).

Потери и КПД в трансформаторе.

Пусть - мощность, потребляемая трансформатором из сети.

- мощность, отдаваемая вторичной обмоткой потребителю.

- мощность потерь.

- потери в стали в магнитопроводе.

- электропотери в первой и второй обмотках.

КПД (η) P2 – полезная мощность; P1 – полная мощность.

КПД зависит от степени загрузки и коэффициента мощности (cos φ)/

Загрузка трансформатора:

I₁ – фактический ток; I_1Н – номинальный ток.

Группы соединения обмоток.

если 0 или 11 умножить на 30^О , то получим угол сдвига фаз трансформатора.

0….11 - цифра это группа соединения обмоток трансформатора.

Обозначение групп в специальных справочниках.

Свойства трансформаторов зависят от сдвига фаз между ВН и НН, т.е. обмотками высокого и низкого напряжения.

Группа соединения обмоток указывает на то как соединены ( под каким углом сдвига) обмотки.

Группа соединения обмоток указывает на сдвиг фаз между высшим линейным напряжением и низшим линейным напряжением.

Угол сдвига фаз определяется как произведение цифры, обозначающей группу и 30⁰(градусов).

Параллельная работа трансформаторов.

Для питания объектов на подстанциях устанавливают не один трансформатор, а два половинной мощности. Это позволяет повысить надёжность электроснабжения и обеспечить оптимальную загрузку трансформаторов в разное время суток.

У словия включения трансформаторов на параллельную работу.

1.Трансформаторы должны принадлежать к одинаковой группе соединения обмоток.

2.Трансформаторы должны быть сфазированы (соответствующая обмотка должна быть подключена к соответствующей фазе)

3.Трансформаторы должны иметь одинаковый коэффициент трансформации при одинаковых высших или низших напряжениях.

4.По мощности трансформаторы могут отличаться не более чем в 3 раза.

5.Трансформаторы должны иметь одинаковое напряжение КороткогоЗамыкания.

Не выполнение этих условий может привести к тому, что один трансформатор будет перегружен, а другой не догружен и т.д.

Измерительные трансформаторы.

Применяются для расширения пределов амперметров, а также для подключения счётчиков, ваттметров.

Первичная обмотка содержит один или несколько витков толстого провода (иногда шина или жила кабеля). Число витков вторичной обмотки подбирается таким образом, чтобы при .

Причём нормальный режим работы трансформатора это режим Короткого Замыкания.

Трансформаторы выпускаются с коэффициентом трансформации:

Заземление обмотки трансформатора.

Существует два основных случая заземления обмотки трансформаторов...

1. В распределительных электросетях трехфазного тока заземляется так называемый "нулевой" провод... Это делается с целью возможности равномерного распределения фазовых напряжений и мощностей при бытовых потребителях однофазного тока...

Промышленные установки, как правило, используют трехфазные цепи, которые могут использовать (схема ЗВЕЗДА) нулевой провод, а могут обходиться и без него (схема ТРЕУГОЛЬНИК)...

2. В специальной аппаратуре применяются трансформаторы с экранирующей обмоткой. Это может быть один слой обмоточного провода, либо один виток фольги, размещенный между первичной и вторичными обмотками.

Основное назначение - экранирование помех, проникающих из питающей сети за счет емкостной связи между обмотками... В основном применяется в измерительной аппаратуре. Как вариант, может применяться в качестве защиты от случайного межобмоточного замыкания... механизм прост, при замыкании первичной обмотки на заземленный экран, резко возрастает ток, который пережигает плавкую вставку предохранителя, либо включает специальную систему защиты сети... Многие ошибочно считают, что предохранитель в аппаратуре стоит для защиты самого прибора. Это не так. Время срабатывания стандартного предохранителя 0,15 сек, за это время электронная "начинка" может выйти из строя несколько раз, если уменьшить это время, то предохранитель сгорит при первом же включении, за счет броска тока при зарядке конденсаторов фильтра питания.

Измерительный трансформатор напряжения.

П рименяют для расширения пределов измерения напряжения в цепях переменного тока с напряжением свыше 1000В.

К ним подключают вольтметры, напряженческие катушки (обмотки) счётчиков, ваттметров, фазометров и.т.д.

Соотношение витков первичной и вторичной обмоток подбирается таким образом, чтобы при было .

Автотрансформаторы.

А втотрансформатор – это трансформатор у которого часть первичной обмотки является вторичной или часть вторичной является первичной, т.е. это однообмоточный трансформатор.

Применяется для регулирования напряжения у потребителей.

Достоинство: самый высокий КПД из трансформаторов, дешевизна.

На тероидный (кольцо) магнитопровод намотана одна обмотка медного с эмалевой изоляцией провода, который одновременно выполняет функцию первичной и вторичной обмотки.

Скользящий контакт (а) может занимать любое положение от X(x) до (A').

Переменный магнитный поток созданный намагничивающим током (I₀) в каждом витке наводит ЭДС:

Величина ЭДС наводимого на участке (ax) будет равна:

Изменяя положение точки (а) можно получать от 0 до U₁ и свыше U₁.

Достоинствами автотрансформатора являются:

1.Высокий КПД

2.Меньшие размеры, чем у двухобмоточного.

3.Меньшая стоимость.

Недостатки:

1.Элктрическая связь обмотки Высокого Напряжения с обмоткой Низкого Напряжения.

2.При использовании автотрансформаторов в схемах понижения напряжения между проводами сети (ВН), (НН) и землёй возникает напряжении, приблизительно равное, напряжению между проводами и землёй на стороне Высокого Напряжения. По этой причине нельзя применять автотрансформаторы для понижения напряжения сетей подводимых непосредственно к потребителю.