9.3. Паспортні дані й зовнішня характеристика трансформатора

Основні параметри. У процесі перетворення напруги в трансфор­маторі виникають втрати електричної енергії в обмотках і магнітопроводі, ви­кликані нагріванням. Тривалий перегрів обмоток може викликати старіння і руйнування ізоляції, тому для забезпечення тривалої роботи силового трансфо­рматора заводом-виробником задаються показники, що називаються паспорт­ними даними: повна потужність Sn, коефіцієнт трансформації n, напруги UjH і U2h , напруга короткого замикання UK3, струми IjH, !2н і струм холостого ходу І10н, частота fH, втрати в сталі магнітопроводу АР0н і в обмотках АРмн та ін. У

процесі тривалої експлуатації властивості ізоляції погіршуються, зростають втрати енергії. Тому періодично перевіряють основні дані трансформатора, до яких належать Uкн й 110н, що характеризують втрати енергії в обмотках, ізоля­ції і сталі магнітопроводу. Для цього проводять два досліди: дослід холостого ходу і дослід короткого замикання. На підставі цих дослідів визначають також параметри схем заміщення.

Дослід холостого ходу. Схема увімкнення вимірювальних приладів при досліді холостого ходу наведена на рис. 9.5,а. У процесі досліду вимірю­ють: U1, U2, І10, Р0 при зміні U від 0 до U1H. При U1 = U1H визначають: втрати в

сталі магнітопроводу АР0н, коефіцієнт трансформації n = U1/U2, струм холостого ходу 110н. Отримані дані дозволяють розрахувати параметри схеми заміщення:

При розрахунку передбачається, що втрати в обмотці невеликі, тому що 110н становить 5 - 10% від 11н.

Дослід короткого замикання. При досліді короткого замикання (рис. 9.5,б) вторинна обмотка трансформатора замкнена накоротко, а первинна обмотка включається через регулятор напруги РН на таку знижену напругу U1k при якій в обмотках трансформатора протікають номінальні струми. Цю напру­гу називають напругою короткого замикання. У досліді вимірюють І1, І2, U1 = =Uk і Р2 при зміні струму І1 від 0 до І1Н При І1 = І1Н, визначають втрати корот­


^                      J1R (9.9)

Хк = VzR - Rl; cos = Zr,

де RK = R1 + R2 й ХК = Х1 + Х 2 - активний і індуктивний опори короткого зами­кання трансформатора.

При розрахунку припускають, що при малій напрузі магнітний потік і струм, що намагнічує, малі, тобто І10 ~ 0. Тому можна вважати, що магнітору­шійні сили первинної і вторинної обмоток трансформатора рівні

w1I1 = w2I2 або І1 = 12 (9.10) і, отже, ватметр вимірює втрати потужності тільки в обмотках.

Напругу короткого замикання і її активну й реактивну складові виража­ють звичайно у відсотках:

Uk % = 100% . (9.11)

За значенням UK можна розрахувати струм короткого замикання ІК при аварійному режимі:

J1k = -Z^ = UJM~ =   ■ (9.12)

9.3.4. Зовнішня характеристика трансформатора. Робочі властивості трансформатора характеризують залежністю напруги на навантаженні U2 і ККД П від струму І2. Залежність U2(I2) при різному характері навантаження (актив­ному, реактивному, ємнісному) називають зовнішньою характеристикою трансформатора.

Зовнішня характеристика трансформатора U2(I2) і залежність п(І2) можуть бути отримані дослідним шляхом або розраховані за еквівалентною схемою за­

міщення. В останньому випадку рівняння електричного стану, отримане з Г-подібної схеми заміщення (рис. 9.4,б), має вигляд

U'2 = Ul-(RK + JXK)Ґ2 . (9.13) Вигляд залежності U2(I2) визначається характером навантаження. Так, при ємнісному навантаженні (соБф < 0) із зростанням струму I2 напруга U2 під­вищується, а при індуктивному (соБф > 0) - падає (рис. 9.6).

Коефіцієнт корисної дії трансформатора ц дорівнює відношенню корисної активної потужності Р2 до всієї активної потужності, що надходить з мережі:

Р2 = U212 cosj = Р ■SH cosj, (9.15) де SH - повна потужність трансформатора, ВА; в = I2/I2H - коефіцієнт наванта­ження.

U2

cosф < 0 cosф = 1 cosф > 0

Втрати в сталі АРС не залежать від навантаження і дорівнюють втратам холостого ходу. Втрати в обмотках АРМ пропорційні квадрату струму

АРм = RK122 = RKIН Р2 =АРмн Р2, де Rк - активний опір обмотки.

Після підстановки вираз для ККД матиме вигляд

=          Р ■ SH cos

h = Р-Sh cosj2 +АРС +АРмнР2 ' (916) Залежності, АРС і ц від коефіцієнта навантаження в представлені на рис. 9.7. Залежність ц(в) має максимум. За допомогою підбору параметрів об­моток і магнітопроводу для силових трансформаторів обирають цтах при в = 0,6 - 0,7.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я