Режимы работы трансформатора

К основным режимам работы трансформатора относятся: холостой ход, опыт короткого замыкания и режим нагрузки. Каждому режиму соответствуют схемы замещения, которые позволяют рассчитать параметры трансформатора (коэффициент трансформации, коэффициент нагрузки, КПД, потери).

Исследование нагрузочного режима трансформатора производится на основе векторных диаграмм, построенных для приведенного трансформатора у которого параметры вторичной обмотки приведены к напряжению U ₁ и числу витков w ₁ первичной обмотки. Соответственно, приведенный трансформатор имеет коэффициент трансформации k = 1.

При замене реального трансформатора приведенным активные, реактивные, полные мощности и коэффициент мощности вторичной обмотки трансформатора считаются неизменными.

Для приведенного трансформатора:

;

k - коэффициент трансформации реального трансформатора.

Схема замещения приведенного трансформатора приведена на рис.5.6.а), векторная диаграмма, соответствующая схеме замещения – на рис.5.6,б).

Рис.5.6. Схема замещения и векторная диаграмма приведенного трансформатора.

При опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора подводится номинальное напряжение U _{1 ном} , ток в первичной обмотке I ₀ составляет 4 – 10 % от I _{1 ном} . Уравнение электрического равновесия в комплексной форме:

;

.

Схема замещения трансформатора при холостом ходе приведена на рис.5.7.

Рис.5.7.Схема замещения трансформатора при холостом ходе.

Пренебрегая падением напряжения на первичной обмотке трансформатора можно считать, что мощность, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода, расходуется в основном на потери в стали .

Параметры схемы замещения определяются по формулам:

; ; .

Коэффициент трансформации находится как отношение:

.

При опыте короткого замыкания к первичной обмотке трансформатора подводится напряжение U _{1 k} = 5 – 10 % U _{1 ном} . При этом напряжении магнитный поток, определяемый из уравнения U _{1 k} ≈ E _{1 k} = 4,44 fw ₁ Ф_m, а, следовательно, и магнитная индукция B_m трансформатора малы. Поэтому потерями в магнитопроводе можно пренебречь и считать, что вся мощность, потребляемая трансформатором, идет на нагрев его обмоток, т.е. P = P_м.

При опыте короткого замыкания определяют параметры упрощенной схемы замещения (рис.5.8):

, , .

Рис.5.8. Схема замещения трансформатора при коротком замыкании.

Таким образом определить параметры Т -образной схемы замещения трансформатора (рис.5.7,а) можно с помощью данных, полученных из опытов х.х. и к.з.

Сопротивление намагничивающей цепи:

.

Активное и индуктивное сопротивления намагничивающей цепи:

, .

Полное сопротивление короткого замыкания:

.

Активное и индуктивное сопротивление короткого замыкания:

, .

Сопротивления первичной обмотки трансформатора:

, ,

где и – приведенные сопротивления вторичной обмотки.

Сопротивления вторичной обмотки трансформатора

, ,

где – коэффициент трансформации.

Дата добавления: 2014-01-06