Схемы замещения трансформатора.Определение параметров с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания

При постоянном по величине первичном напряжении магнитный поток трансформатора почти не меняется с изменением нагрузки и может быть принят равным магнитному потоку при холостой работе.

Магнитный поток трансформатора может сохранить свою величину при нагрузке лишь потому, что с появлением тока во вторичной обмотке увеличивается и ток в первичной обмотке и при том настолько, что разность магнитодвижущих сил или ампервитков первичной и вторичной обмоток остается почти равной магнитодвижущей силе или ампервиткам при холостой работе. Таким образом появление во вторичной обмотке размагничивающей магнитодвижущей силы или ампервитков сопровождается автоматическим увеличением магнитодвижущей силы первичной обмотки.

Так как для создания магнитного потока трансформатора требуется, как было указано выше, небольшая магнитодвижущая сила, то можно сказать, что увеличение вторичной магнитодвижущей силы сопровождается почти таким же по величине увеличением первичной магнитодвижущей силы.

Следовательно, можно написать: I2w2 = I1w1

Из этого равенства получается вторая основная характеристика трансформатора, а именно, отношение: I1/I2 = w2/w1 = 1/kт, где kт — коэффициент трансформации.

Таким образом, отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформатора равно единице, деленной на его коэффициент трансформации.

Итак, основные характеристики трансформатора заключаются в отношениях Е1/Е2 = w1/w2 = kти I1/I2 = w2/w1 = 1/kт

Если перемножить левые части отношений между собой и правые части между собой, то получим I1E1/I2E2 = 1 и I1E1 = I2E2

Последнее равенство дает третью характеристику трансформатора, которую можно выразить словами так: отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора мощность в вольт-амперах, почти равна мощности, подводимой к первичной обмотке также в вольт-амперах.

Если пренебречь потерями энергии в меди обмоток и в железе сердечника трансформатора, то можно сказать, что вся мощность, подводимая к первичной обмотке трансформатора от источника энергии, передается вторичной обмотке его, причем передатчиком служит магнитный поток

Режимом холостого хода трансформатора называют режим, когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута (Z_н® , I₂ = 0), а на первичную обмотку подается номинальное напряжение U_1н.

Режим холостого хода осуществляют по схеме, приведенной на рис. 14.1.

Рис. 14.1. Схема опыта холостого хода

По результатам опыта имеем параметры холостого хода:

• приложенное первичное напряжение U₁;
• вторичное напряжение U₂ = E₂;
• ток холостого хода I₀;
• мощность, потребляемая на холостом ходу P₀.

Полезная мощность трансформатора P₂ = 0, но потребляемая мощность P₀ расходуется на магнитные потери (потери в стали Р_ст от перемагничивания сердечника) и электрические потери в первичной обмотке ; но так как от I_1Н, то этими потерями в обмотке можно пренебречь.

Потери мощности в стали P_ст с изменением нагрузки остаются неизменными.

Потери холостого хода затрачиваются на потери мощности от вихревых токов, наводимых в магнитопроводе, и от перемагничивания петли гистерезиса.

По полученным данным из опыта холостого хода можно рассчитать следующие величины:

• коэффициент трансформации ;
• коэффициент мощности холостого хода ;
• ток холостого хода в процентах ;
• полное сопротивление .

Согласно схемы замещения трансформатора на холостом ходу (рис. 14.2)

; ; , (14.1)

где r_M и x_M – активная и реактивная составляющие сопротивления контура намагничивания.

Рис. 14.2. Схема замещения приведенного трансформатора в режиме холостого хода

Величины этих составляющих определяются по следующим формулам:

; или (14.2)

; . (14.3)

Рис. 14.3. Параллельная схема замещения контура на магничивания трансформатора

Иногда последовательная схема замещения контура намагничивания заменяется на параллельную, как это показано на рис. 14.3. Переход от одной схемы к другой эквивалентной рассматривается в курсе ТОЭ. Активная составляющая тока холостого хода идет на покрытие потерь мощности . (14.4) Реактивная составляющая тока холостого хода создает основной магнитный поток

; (14.5)

или ; . (14.6)

Дата добавления: 2015-05-06