Вопорс 39

Вопрос 35. Опыт короткого замыкания трансформатора. Этот опыт, как и опыт холостого хода, проводят для определения параметров трансформатора. Определение: опытом короткого замыкания называют испытание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном токе в первичной обмотке, при этом U1 составляет (5-10)%U1ном.

Рис.5.10. Схема опыта короткого замыкания

В процессе проведения опыта определяются: I_кз=I₁; U_кз=U_к; P_кз=P_к=P_пк

Напряжение КЗ обычно обозначается:

Мощность P_пк – это мощность, обусловленная активным сопротивлением обмоток и расходуемая на их нагрев (иногда ее еще называют мощностью короткого замыкания). Исходя из схемы замещения трансформатора при коротком замыкании (рис.5.9), получаем

, где - полное сопротивление трансформатора.

Определив U_к и I₁, можно вычислить полное сопротивление

Мощность при коротком замыкании можно выразить формулой .

Поэтому активное сопротивление обмоток трансформатора находят из показаний ваттметра и амперметра.

Зная Z_к и R_к, можно вычислить индуктивное сопротивление обмоток:

Рис.5.11.: а) – схема замещения; б) векторная диаграмма – треугольник напряжений короткого замыкания.

Зная Z_к, R_к и X_к трансформатора, можно построить основной треугольник напряжений короткого замыкания (ΔOAB рис.5.11), а также определить активную и индуктивную составляющие напряжения короткого замыкания:

;

В мощных трансформаторах преобладают составляющие U_kp и X_k по сравнению с U_ka и R_k.

Согласно изложенному, напряжение короткого замыкания характеризует значение активных сопротивлений и индуктивных сопротивлений рассеяния трансформатора и является поэтому важной характеристикой трансформатора. Значение U_k% указывается в паспортной табличке трансформатора. В силовых трансформаторах U_k%=4,5÷15.

Если короткое замыкание происходит при номинальном первичном напряжении, то

или в относительных единицах .

Если, например, U_k%=10%, то I_K=10·I_H.

Вопрос 36 . Вторичное напряжение. Большое значение имеет напряжение на вторичных выводах трансформатора, так как к этой обмотке подсоединяются приборы, устройства, машины. Например, если напряжение на осветительных лампах мало, то они горят тускло; если напряжение питания асинхронных двигателей меньше номинального на 10 %, то вращающий момент двигателя уменьшается на 19 % и такой момент может быть недостаточным для рабочей машины, приводимой в действие электродвигателем; пониженное напряжение какого-либо автоматического выключателя может отрицательно сказаться на его нормальной работе. Поэтому важно уметь найти напряжение питания устройств, подключаемых к вторичной обмотке трансформатора.

Изменение вторичного напряжения. Изменение вторичного напряжения определяют в процентах (2.18)

Формулу для определения можно получить из векторной диаграммы рис. 2.14, построенной для упрощенной схемы замещения рис. 2.10. Практически, с допустимой погрешностью, можно считать, что и . Тогда .

Из прямоугольных треугольников и следует, что в соответствующем масштабе ; .

Тогда .

Введем понятие коэффициента нагрузки трансформатора . После подстановки двух последних соотношений в (2.18) получим:

, (2.19) где и — в процентах.

Если значение найдено, то вторичное напряжение (2.20)

Значение (при номинальной нагрузке) может быть найдено по каталожным данным, где приводятся значения . Напряжение короткого замыкания есть отклонение напряжения от его номинального значения при номинальном токе.

Внешняя характеристика трансформатора. Она представляет собой зависимость между вторичным напряжением и током нагрузки при заданном напряжении на входе трансформатора . Она может быть рассчитана по (2.20) с учетом (2.19) при изменении коэффициента нагрузки, а также по каталожным данным (в примере 2.1 дан расчет одной из точек внешней

характеристики). Внешние характеристики при активной и активно-индуктивной нагрузках представлены на рис. 2.15. Чем больше нагрузка, т.е. чем больше ток , тем меньше напряжение . В пределах от холостого хода до номинальной нагрузки, т. е. от до , напряжение изменяется лишь на несколько процентов. Чем больше нагрузка, тем больше токи и , а значит, больше и падения напряжения на сопротивлениях обмоток трансформатора и, следовательно, тем меньше напряжение .

Вопрос 37. Отношение активной мощности на выходе трансформатора к активной мощности на входе называется КПД трансформатора. (или ).В общем случае КПД трансформатора зависит от его режима работы. В связи с высоким коэффициентом мощности КПД трансформатора превышает 99%. По этой причине практически не применяется прямое определение КПД, т.е. КПД трансформатора не определяется на основании непосредственного измерения и , КПД трансформатора η не изменяется.

Т.к. мощность потерь , то КПД:

Мощность потерь в трансформаторе равна сумме мощностей в магнитопроводе и в проводах (первичной и вторичной) обмоток . Мощности потерь в магнитопроводе и проводах обмоток практически равны активным мощностям трансформатора, измеренным в опытах холостого хода и короткого замыкания соответственно (см. разделы 5.5 и 5.7).

Потери в проводах обмоток называют переменными потерями, а потери в магнитопроводе постоянными.

Рис.5.23 Изменение КПД трансформатора в зависимости от нагрузки и потерь в магнитопроводе и проводах.

На графике 5.23 показана зависимость от - коэффициента загрузки трансформатора

, где: - ток нагрузки при номинальном первичном токе .

Выводы:

1. КПД трансформатора зависит от значений коэффициента мощности приемника-потребитель и коэффициента загрузки .

2. Максимум КПД для максимальной загрузки ( =1) можно получить при равенстве потерь в магнитопроводе и потерь в проводах.

3. Трансформаторы рассчитывают так, чтобы максимум КПД соответствовал средней нагрузке. Например, при отношении мощностей потерь (где -мощность потерь в проводах обмоток при номинальных токах) максимум КПД будет при нагрузке, которая соответствует

Вопрос 38

Для трансформирования трехфазной системы токов можно воспользоваться трансформаторной группой - тремя однофазными трансформаторами, работающими как один агрегат (рис.5.24а). Но можно объединить три однофазных трансформатора в один трехфазный аппарат (рис.5.24г) и получить экономию материалов.

Рис.5.24 Трехфазный трансформатор. а)-группа из трех однофазных трансформаторов, б)-магнитопровод с общей центральной частью, в)-магнитопровод без центральной части, г)-несимметричный магнитопровод, д), е),-обозначение трехфазного трансформатора на С х Э.

Нейтральному проводу в магнитной системе трехфазного трансформатора соответствует нейтральный (средний) общий стержень (рис.5.24б). При симметричной трехфазной системе этот стержень не нужен и может быть удален (рис.5.24в), т.к. сумма мгновенных значений трех магнитных потоков в любой момент времени равна нулю: ф_А+ф_В+ф_С=0, так как они равны по величине и сдвинуты по фазе на угол 120⁰.

Каждый магнитный поток в своей вторичной обмотке индуцирует свою ЭДС, которые равны по величине и сдвинуты на угол 120⁰. Следовательно, три вторичные обмотки, соединенные или , являются источником трехфазного напряжения.

Выводы обмоток трехфазного трансформатора размечаются в порядке чередования фаз:

v на стороне высшего напряжения выводы:

А, В, С (С_1, С₂, С₃) – начала обмоток;

X, Y, Z (C₄, C₅, C₆) – их концы.

v на стороне низшего напряжения выводы;

а, в, с – начала обмоток;

x, y, z – их концы.

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах.

При некоторых условиях может оказаться, что для питания электроприемников мощности одного трансформатора не хватает. Такое положение создается, если суммарная мощность приемников, подключенных к вторичной обмотке трансформатора, больше мощности трансформатора или, если для питания приемников требуется большая надежность, не обеспечиваемая одним трансформатором.

Рис. 5.27. Схема включения двух однофазных трансформаторов на параллельную работу.

При параллельной работе первичные обмотки трансформаторов получают энергию от общего источника, а вторичные обмотки подключаются к общему приемнику (рис.5.27).

Для нормальной работы в режиме параллельного соединения трансформаторы должны отвечать следующим условиям:

1. коэффициенты трансформации всех трансформаторов должны быть равны, т.е. К₁ = К₂=…К_n.(разница значений коэффициента трансформации не должна превышать 50%).

2. трансформаторы должны иметь одинаковые:

v номинальные первичные и вторичные напряжения,

v напряжения короткого замыкания u_K1= u_K2=…=u_kn (допускается отклонение ±10%)

3. все трехфазные трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединений(0 или 11).

Если трансформаторы принадлежат к разным группам соединения обмоток, то между векторами линейных вторичных ЭДС (а, следовательно, и напряжений) сдвиг фаз будет отличаться от 0⁰, а их векторная разность не будет равна нулю.

На рис.5.28 показана векторная диаграмма линейных вторичных ЭДС трансформаторов, принадлежащих к нулевой и одиннадцатой группам соединения обмоток.

Рис.5.28.. Возникающая ЭДС D Е ₂= Е ₂₁- Е ₂₂ настолько велика, что создаваемый ею уравнительный ток превышает номинальный ток в несколько раз и режим оказывается аварийным.

Дата добавления: 2015-05-06