Мощность потерь КПД трансформатора

СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Это работа трансформатора, когда выводы вторичной обмотки замкнуты сами на себя. Опыт проводят при условии, что в первичной и вторичной обмотках протекают номинальные токи. Напряжение первичной обмотки в опыте короткого замыкания

при токе равно примерно 5-10% номинального (рис 9).

Рис.9

По показаниям приборов в опыте короткого замыкания можно определить мощность потерь в обмотках (потери в меди), так как потери в магнитопроводе составляют лишь 0,005-0,1 потерь при номинальном режиме из-за пониженного напряжения . А также можно рассчитать параметры упрощенной схемы замещения (рис.10), где:

Рис.10

Одним из методических приемов, облегчающих исследование электромагнитных процессов и расчет трансформаторов, является замена реального трансформатора с магнитными связями между обмотками эквивалентной электрической схемой (рис.5).

Рис.5

На этом рисунке представлена эквивалентная схема приведенного трансформатора, на которой сопротивления R и X условно вынесены из соответствующих обмоток и включены с ними последовательно. Т.к. k = 1, то E₁ = E₂. Поэтому точки А и а, а также В и в на приведенном трансформаторе имеют одинаковые потенциалы, что позволит электрически соединить эти точки, получив Т-образную эквивалентную схему замещения (рис.6).

Рис 6.

Т.о. схема замещения трансформатора – это электрическая схема трансформатора, в которой магнитная связь заменяется электрической. Схема замещения трансформатора представляет собой совокупность трех ветвей: первичной(, ), намагничивающей (, ), и вторичной (, ).

Произведя математическое описание этой схемы методами Кирхгофа, можно сделать вывод о том, что она полностью соответствует уравнениям ЭДС и токов реального трансформатора. Отсюда появляется возможность электрического моделирования трансформатора на ЭВМ. Проводя исследования относительно нагрузки Z_H' (единственного переменного параметра схемы), можно прогнозировать реальные характеристики трансформатора, начиная от холостого хода и кончая коротким замыканием

Мощность, потребляемая трансформатором , а мощность, которая передается на нагрузку,

Уравнение баланса активных мощностей имеет вид: , где - магнитные потери (потери в стали), - электрические потери в обмотках (потери в меди).

Магнитные потери слагаются из потерь на вихревые токи и гистерезис. Магнитные потери зависят только от магнитного потока и не зависят от силы тока в обмотках. Поскольку основной магнитный поток является постоянным (он пропорционален первичному напряжению), потери в стали также считаются постоянными и не зависят от коэффициента загрузки трансформатора . Эти потери можно определить экспериментально в опыте холостого хода: .

Электрические потери в обмотках зависят от нагрузки трансформатора, поэтому их называют переменными:

Выразим мощность через коэффициент загрузки ,. если :

Отношение активной мощности на выходе трансформатора к активной мощности на входе называется КПД трансформатора: . При номинальных значениях напряжения и тока первичной обмотки трансформатора и коэффициенте мощности приемника , КПД очень высок и у мощных трансформаторов превышает 99%. Из-за значительной ошибки погрешностей измерений прямое определение КПД трансформатора,(т.е. на основании непосредственного измерения мощностей и ) почти не применяется. КПД определяют косвенным методом, основанным на измерении мощности потерь в трансформаторе:

т.е. величина КПД трансформатора зависит от величины нагрузки () и ее характера (). Максимальное значение КПД соответствует такой нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим. Отсюда значение коэффициента нагрузки, соответствующее максимальному КПД:

. Обычно КПД имеет максимальное значение при .Зависимость КПД от нагрузки трансформатора показана на рис.12.

Рис.12

Дата добавления: 2014-12-16