Рабочие характеристики трансформатора. Характеристики трансформатора

Нагрузочные характеристики трансформатора — Мегаобучалка

 

Нагрузочные характеристики трансформатора – это зависимости вторичного напряжения , коэффициента мощности и коэффициента полезного действия от тока нагрузки при .

Зависимость называется внешней характеристикой трансформатора.

На основании второго закона Кирхгофа для вторичной цепи уравнение внешней характеристики записывается в виде:

.

Внешняя характеристика трансформатора при различных характерах нагрузки представлена на рис. 7.

Коэффициент полезного действия зависит от режима работы трансформатора и может определяться методом косвенного измерения, основанного на прямом измерении потерь в трансформаторе:

,

где - коэффициент загрузки.

Вид характеристики представлен на рис.8.

В режиме холостого хода . При малых значениях нагрузки, когда потери в обмотках не велики, а потери в магнитопроводе соизмеримы с полезной мощностью , значение КПД не большое. С увеличением тока нагрузки КПД трансформатора растет и достигает наибольшего значения при равенстве потерь в обмотках и потерь в магнитопроводе ( ). При увеличении нагрузки сверх потери в обмотках много больше потерь в магнитопроводе и КПД незначительно снижается.

 

 

ПРИМЕРЫ

 

1. В однофазном трансформаторе используется магнитопровод с активным сечением 20 см2, работающий в номинальном режиме с магнитной индукцией Тл. Число витков первичной и вторичной обмоток и , частота переменного напряжения сети 50 Гц. Определить ЭДС одного витка трансформатора, ЭДС первичной и вторичной обмоток, а также коэффициент трансформации.

Решение. Максимальный магнитный поток одинаково для обеих обмоток и равно В. ЭДС обмоток пропорциональны числу их витков, т.е. В и В.

Коэффициент трансформации равен .

2. Показания амперметра и вольтметра при опыте короткого замыкания составляют В, А, мощность потерь в меди равна 400 Вт. Определить параметры схемы замещения трансформатора (см. рис. 9), если , а активное и реактивное сопротивления первичной обмотки Ом и Ом. Найти коэффициент мощности трансформатора.

Решение. Активное сопротивление короткого замыкания

(Ом),

полное сопротивление (Ом).

Следовательно, реактивное сопротивление короткого замыкания

(Ом).

Приведенные к первичной обмотке активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки

(Ом)

и

(Ом).

Активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки

(Ом)

и

(Ом).

Коэффициент мощности трансформатора в режиме короткого замыкания .

 

 

Электрические машины

Электрические машины представляют собой электромеханические устройства, предназначенные для преобразования энергии. В электрических генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую энергию, в электродвигателях происходит обратное преобразование. Электрические машины обладают свойством обратимости: каждый генератор может работать в качестве двигателя и наоборот. При работе машины в режиме генератора она развивает на валу противодействующий электромагнитный момент, а при работе двигателем - противодействующую ЭДС.

По роду тока электрические машины подразделяются на машины переменного тока и машины постоянного тока.

 

megaobuchalka.ru

Внешняя характеристика трансформатора

Поиск Лекций

Свойства трансформатора в рабочем режиме характеризуется зависимостью вторичного напряжения от нагрузки и коэффициентом полезного действия (КПД).

Зависимость вторичного напряжения трансформатора от его нагрузки при постоянном номинальном напряжении первичной обмотки называется внешней (нагрузочной) характеристикой.

При изменении нагрузки изменяется ток и мощность, отдаваемая нагрузке, . Такое изменение удобно оценивать, введя понятие коэффициента нагрузки

(28)

Тогда внешняя характеристика это зависимость вторичного напряжения трансформатора от коэффициента нагрузки, то есть,

при .

Вид внешней характеристики зависит от характера нагрузки, то есть от коэффициента нагрузки ( ) и знака угла нагрузки ( ). При активной или активно-индуктивной нагрузке вторичное напряжение уменьшается с ростом нагрузки, а при активно-емкостной – увеличивается (рис. 10). Отметим, что вторичное напряжение при отсутствии нагрузки соответствует режиму холостого хода, то есть, является номинальным напряжением вторичной обмотки.

 

 

Рис. 10. Внешняя характеристика трансформатора

 

Характеристика 1 – соответствует емкостной нагрузке трансформатора ( ).

Характеристика 2 – соответствует активной нагрузке трансформатора ( ).

Характеристика 3 – соответствует индуктивной нагрузке трансформатора ( ).

Обычно вторичное напряжение оценивают не по значению напряжения, а по отклонению напряжения от номинального значения . Оно называется изменением вторичного напряжения и выражается в % от номинального.

(29)

где

– текущее значение напряжения на вторичной обмотке.

Можно доказать, что изменение напряжения может быть выражено:

(30)

Проведем несложные преобразования, учитывая, что

Получаем выражение для определения процентного отклонения вторичного напряжения:

(31)

где – угол нагрузки, равный

Тогда, зная изменение напряжения и номинальные данные трансформатора, можно всегда рассчитать значение вторичного напряжения:

(32)

Из выражений (31) и (32) вытекает линейная зависимость вторичного напряжения от коэффициента нагрузки, а также и становится понятным, почему так выглядит внешняя характеристика трансформатора при разной нагрузке (рис. 10).

Внешняя характеристика трансформатора играет важную роль при выборе режима работы трансформатора в конкретных условиях, а также для выбора самого трансформатора.

Обычно при неизменном первичном напряжении U1 колебания нагрузки трансформатора вызывают сравнительно малое изменение вторичного напряжения U2. Однако в условиях эксплуатации электроустановок часто возникает необходимость поддерживать постоянным вторичное напряжение или изменять его в определенных пределах. Для решения этой задачи изменяют ЭДС вторичной обмотки, действующее значение которой

ЭДС обмотки можно изменить путем изменения числа ее витков или магнитного потока. Наибольшее распространение получило регулирование напряжения посредством изменения числа витков. Для этого обмотки выполняют с несколькими ответвлениями, каждое из которых соответствует определенному числу витков. При переключении обмоток напряжение изменяется ступенями. Обмотки ВН трансформаторов обычно имеют пять ответвлений, которые позволяют изменять вторичное напряжение на ±2,5% и 5% от номинального. При изменении числа витков первичной обмотки магнитный поток в магнитопроводе будет изменяться.

Регулировочные ответвления могут быть сделаны как на первичной, так и на вторичной обмотках. Если трансформатор работает в условиях постоянства первичного напряжения, регулировочные ответвления целесообразно делать на вторичной обмотке. Если же первичное напряжение изменяется, регулировочные ответвления целесообразно делать на первичной обмотке, чтобы при изменениях первичного напряжения отношение оставалось бы неизменным. В этом случае магнитный поток в магнитопроводе трансформатора будет оставаться неизменным, не увеличивая потерь в стали и намагничивающего тока. При этом соотношение потерь в стали и меди остается неизменным и обеспечивается наиболее выгодный КПД трансформатора.

Понижающие силовые трансформаторы большей частью работают в условиях изменения первичного напряжения и регулировочные ответвления делаются у обмотки ВН. По конструктивным соображениям регулировочные ответвления целесообразно делать у обмотки ВН, так как в этом случае переключатели должны быть рассчитаны на меньший ток. Так как при регулировании напряжения отключается часть витков только одной обмотки, то при этом нарушается симметричное расположение действующих витков одной обмотки относительно другой. Это приводит к дополнительному магнитному рассеянию и потерям. При аварийных режимах (короткое замыкание) возникают механические усилия, которые могут достигать опасной для обмоток величины. Поэтому необходимо обеспечить достаточную механическую прочность обмоток. При отключении части витков в середине обмотки механическая прочность обмотки снижается в меньшей степени, чем при отключении части витков у конца обмотки, поэтому в обмотках трансформаторов ответвления располагают в средней части обмотки. Переключение с одного ответвления на другое производят только после отключения трансформатора от первичной и вторичной сетей, чтобы избежать возможных коротких замыканий регулировочных витков обмотки и разрыва цепи обмотки под нагрузкой. Переключение осуществляют поворотом рукоятки переключателя, расположенной на крышке бака трансформатора.

Существуют также схемы регулирования напряжения без отключения трансформатора от сети. В таких трансформаторах реагирование напряжения производится под нагрузкой (РПН). Для ограничения токов коротких замыканий в регулируемых витках в процессе переключения эти витки замыкаются на относительно большое индуктивное или активное сопротивление.

 

poisk-ru.ru

Внешняя характеристика трансформатора

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 85Следующая ⇒

При колебаниях нагрузки трансформатора его вторичное напряжение меняется. В этом можно убедится, воспользовавшись упрощенной схемой замещения трансформатора (см. рис. 1.35.), из которой следует, что

Измерение вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки от х.х. до номинальной является важнейшей характеристикой трансформатора и определяется выражением

(1.67)

Рис. 1.37. К выводу формулы

Для определения воспользуемся упрощенной векторной диаграммой трансформатора, сделав на ней следующее дополнительное построение (рис. 1.37.). Из точки А отпустим перпендикуляр на продолжение вектора , получим точку D. С некоторым допущением будем считать, что отрезок представляет собой разность , где , тогда

(1.68.)

Измерение вторичного напряжения (1.67) с учетом (1.68) примет вид

(1.69)

Обозначим (Uk.a./U1ном)100=Uk.a.; (Uk.p./U1ном)100=Uk.p., тогда выражение изменения вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки примет вид

(1.70)

Выражение (1.70) дает возможность определить изменение вторичного напряжения лишь при номинальной нагрузке трансформатора. При необходимости расчета измерение вторичного напряжения для любой нагрузки в выражение (1.70) следует ввести коэффициент нагрузки, представляющий собой относительное значение тока нагрузки b=I2/I2ном

(1.71)

из выражения (1.71) следует, что изменение вторичного напряжения зависит не только от величины нагрузки трансформатора (b), но и от характера этой нагрузки (j2).

Рис. 1.38. Зависимость от величины нагрузки (а) и коэффициента мощности нагрузки (б) трехфазного трансформатора (100 кВ·А, 6,3/0,22 кВт, ur=5,4%, cosjr=0,4)

 

На рис. 1.38, а представлен график зависимости при cosj2=const, а на рис. 1.38, б – график при b=const. На этих графиках отрицательные значения при работе трансформатора с емкостной нагрузкой соответствуют повышению напряжения при переходе от режима х.х. к нагрузке. Имея в виду, что получим еще одно выражение для расчета изменения вторичного напряжения при любой нагрузке:

(1.72)

Из (1.72) следует, что наибольшее значение изменения напряжения имеет место при равенстве углов фазового сдвига j2=jк, тогда cos(jk-j2)=1.

Зависимость вторичного напряжения трансформатора от нагрузки называют внешней характеристикой. Напомним, что в силовых трансформаторах за номинальное напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме х.х. при номинальном первичном напряжении (см. § 1.3.).

Рис. 1.39. Внешние характеристики трансфоматора.

Вид внешней характеристики (рис. 1.39) зависит от характера нагрузки трансформатора (cosj2). Внешнюю характеристику трансформатора можно построить по (1.72) путем расчета для разных значений b и cosj2.

Пример 1.6. Для трансформатора, данные которого приведены в примерах 1.4 и 1.5, (см. § 1.11.), определить изменение вторичного напряжения при номинальной нагрузке (b=1) с коэффициентом мощности cosj2 = 1,8 для нагрузок двух характеров: активно-индуктивной и ативно-емкостной.

Решение. Из примера 1.4 имеем: uk75 =5,4%; cosφk75=0,4; sinφk75 =0,92 . По (1.72) при cosφ2 = 0,8 и sinφ2 = 0,6 получим:

для активно-индуктивной нагрузки ∆U=5,4(0,4•0,8+0,92•0,6)=4,65%;

для активно-емкостной нагрузки ∆U=5,4[0,4•0,8+0,92•(-0,6)]=-1,2%.

В результате аналогичных расчетов, проделанных при β=0÷1,2, для нагрузок с cosφ2, равным 0,7; 0,8; 0,9 и 1,0, получены данные, по которым построены графики ∆U = f(β), представленные на рис 1 38, а.

Наибольшее изменение напряжения соответствует активно-индуктивной нагрузке с cosφ2 = cosφk75 = 0,40 и коэффициенту нагрузки β = 1 (перегрузка трансформатора недопустима) ∆U тax= uk75= 5,4% (см рис. 1.38,6)

 

Потери и КПД трансформатора

В процессе трансформирования электрической энергии часть энергии теряется в трансформаторе на покрытие потерь. Потери в трансформаторе разделяются на электрические и магнитные.

Электрические потери. Обусловлены нагревом обмоток трансформаторов при прохождении по этим обмоткам электрического тока. Мощность электрических потерь РЭпропорциональна квадрату тока и определяется суммой электрических потерь в первичной РЭ1и во вторичной РЭ2обмотках:

Рэ= Рз1 + Рэ2= mI12r1+ mI’22r’2, (1.73)

где т — число фаз трансформатора (для однофазного трансформатора т = 1, для трехфазного т = 3).

При проектировании трансформатора величину электрических потерь определяют по (1.73), а для изготовленного трансформатора эти потери определяют опытным путем, измерив мощность к.з. (см. § 1.11) при номинальных токах в обмотках Рк.ном-

Pэ=β2Pk.ном, (1.74)

где Р — коэффициент нагрузки (см. § 1.13).

Электрические потери называют переменными, так как их величина зависит от нагрузки трансформатора (рис. 1.40).

Магнитные потери. Происходят главным образом в магнитопроводе трансформатора. Причина этих потерь — систематическое перемагничивание магнитопровода переменным магнитным полем. Это перемагничивание вызывает в магнитопроводе два вида магнитных потерь: потери от гистерезиса РГ, связанные с затратой энергии на уничтожение остаточного магнетизма в ферромагнитном материале магнитопровода, и потери от вихревых токов РВТ, наводимых переменным магнитным полем в пластинах магнитопровода:

PМ=PГ+PВ.Т

С целью уменьшения магнитных потерь магнитопровод трансформатора выполняют из магнитно-мягкого ферромагнитного материала — тонколистовой электротехнической стали. При этом магнитопровод делают шихтованным в виде пакетов из тонких пластин (полос), изолированных с двух сторон тонкой пленкой лака.

Магнитные потери от гистерезиса прямо пропорциональны частоте перемагничивания магнитопровода, т. е. частоте переменного тока (РГ = f), а магнитные потери от вихревых токов пропорциональны квадрату этой частоты (PВТ ≡ f2). Суммарные магнитные потери принято считать пропорциональными частоте тока степени 1,3, т. е. РМ = f1,3. Величина магнитных потерь зависит также и от магнитной индукции в стержнях и ярмах магнитопровода (Рм ≡ В2) При неизменном первичном напряжении (U1 = const) магнитные потери постоянны, т.е. не зависят от нагрузки трансформатора (рис. 1.40, а).

Рис. 1.40. Зависимость потерь трансформатора от его нагрузки (а) и энергетическая диаграмма (б) трансформатора

При проектировании трансформатора магнитные потери определяют по значению удельных магнитных потерь РУД, происходящих в 1 кг тонколистовой электротехнической стали при значениях магнитной индукции 1,0; 1,5 или 1,7 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц:

, (1.75)

где В — фактическое значение магнитной индукции в стержне или ярме магнитопровода трансформатора, Тл; Вх — магнитная индукция, соответствующая принятому значению удельных магнитных потерь, например Вх= 1,0 или 1,5 Тл; G — масса стержня или ярма магнитопровода, кг.

Значения удельных магнитных потерь указаны в ГОСТе на тонколистовую электротехническую сталь. Например, для стали марки 3411 толщиной 0,5 мм при В = 1,5 Тл и f= 50 Гц удельные магнитные потери P1.5/50=2,45 Вт/кг.

Для изготовленного трансформатора магнитные потери определяют опытным путем, измерив мощность х.х. при номинальном первичном напряжении Р0ном (см. § 1.11).

Таким образом, активная мощность Р1, поступающая из сети в первичную обмотку трансформатора, частично расходуется на электрические потери в этой обмотке Рэ1. Переменный магнитный поток вызывает в магнитопроводе трансформатора магнитные потери Рэм. Оставшаяся после этого мощность, называемая электромагнитной мощностью Рэм = Р1 - Рэ1 - Рм , передается во вторичную обмотку, где частично расходуется на электрические потери в этой обмотке Рэ2.Активная мощность, поступающая в нагрузку трансформатора, Р2 = Р1 - ∑Р , где ∑Р=Рэ1+Рм+Рэ2 — суммарные потери в трансформаторе. Все виды потерь, сопровождающие рабочий процесс трансформатора, показаны на энергетической диаграмме (рис. 1.40, б).

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется как отношение активной мощности на выходе вторичной обмотки Р2(полезная мощность) к активной мощности на входе первичной обмотки Р1 (подводимая мощность):

η= P2/Р1=(Р1-∑P)/Р1 = l-∑P/Р1. (1.76)

Сумма потерь ∑P=P0ном+β2Pк.ном.

Активная мощность на выходе вторичной обмотки трехфазного трансформатора (Вт)

Р2 = √3U2I2cosφ2=βSномcosφ2 , (1.78)

где Sном= √3U2HOM I2HOM — номинальная мощность трансформатора, В-А; I2 и U2 — линейные значения тока, А, и напряжения В.

Учитывая, что Р1 = Р2 + ∑Р, получаем выражение для расчета КПД трансформатора:

(1.79)

Рис.1.41. График зависимости КПД трансформатора от нагрузки

Анализ выражения (1.79) показывает, что КПД трансформатора зависит как от величины (β), так и от характера (cosφ2) нагрузки. Эта зависимость иллюстрируется графиками (рис. 1.41). Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим: Р0ном=β'2/РК.НОМ, отсюда значение коэффициента нагрузки, соответствующее максимальному КПД,

(1.80)

Обычно КПД трансформатора имеет максимальное значение при β'=0,45÷0,65. Подставив в (1.79) вместо Р значение Р' по (1.80), получим выражение максимального КПД трансформатора:

(1.81)

Помимо рассмотренного КПД по мощности иногда пользуютсяпонятием КПД по энергии, который представляет собой отношение количества энергии, отданной трансформатором потребителю W2(кВт-ч) в течение года, к энергии W1, полученной им от питающей электросети за это же время: η=W2/W1.

КПД трансформатора по энергии характеризует эффективность эксплуатации трансформации.

Пример1.7. Определить КПД и построить графики зависимости η = f(β) трехфазного трансформатора мощностью 100 кВ-А, напряжением 6,3/0,22 кВ по данным опытов х.х. (см. пример 1.4) и к.з. (см. пример 1.5): Р0ном=605Вт, Рk.ном=2160Вт). Расчет выполнить для двух значений коэффициента мощности нагрузки: 0,8 и 1,0.

Решение. Для построения графиков л = /(Р) вычисляем КПД для ряда (шачений коэффициента нагрузки Р, равных ОД5; 0,50; 0,75 и 1,0. Результаты расчета приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

β	β2Рkном, Вт	∑P, Вт	КПД, %, При cosφ2
cosφ2=0,8	cosφ2=1
0,25 0,50 0,75 1,0			96,5 97,3 97,1 96,6	97,0 97,8 97,6 97,3

 

 

Примечания: 1) [см. (1.80)]; 2) Р0ном = 605 Вт.

Максимальное значение КПД по (1.81):

При cosφ2=0,8

, или 97,2%;

При cosφ2=1,0

, или 97,8%.

Таким образом, КПД выше при активной нагрузке.

Читайте также:

lektsia.com

принцип действия и характеристики силового трансформатора

Трансформатор состоит из стального сердечника и обмоток, намотанных изолированным обмоточным проводом. Сердечник собирается из тонких пластин специальной электротехнической стали для сниже-ния потерь энергии. Обмотка, предназначенная для подключения к сети переменного тока, называется первичной. Нагрузка подключается к вторичной обмотке, которых в трансформаторе может быть несколь-ко. Номера обмоток обычно проставляются римскими цифрами. Часто обмоткам присваивают номера их выводов. Работа трансформатора основана на магнитном свойстве электрического тока. При подключении концов первичной обмотки к электросети по этой обмотке протекает переменный ток, который создает вокруг ее витков и в сердечнике трансформатора переменное магнитное поле. Пронизывая витки вторичной обмот-ки, переменное магнитное поле индуцирует в них ЭДС. Соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток определяет получаемое напряжение на выходе трансформатора. Если количество вит-ков вторичной обмотки больше, чем первичной, выходное напряжение трансформатора будет больше напряжения сети. Такая обмотка называется повышающей. Если же вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная, выходное напряжение окажется меньше сетевого (понижающая обмотка). Трансформатор - это пассивный преобразователь энергии. Его коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше единицы. Это означает, что мощность, потребляемая нагрузкой, которая подключена к вто-ричной обмотке трансформатора, меньше, чем мощность, потребляемая нагруженным трансформатором от сети. Известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение, следовательно, в повышаю-щих обмотках сила тока меньше, а в понижающих - больше силы тока, потребляемого трансформатором от сети.

Параметры и характеристики трансформатора Два разных трансформатора при одинаковом напряжении сети могут быть рассчитаны на получение оди-наковых напряжений вторичных обмоток. Но если нагрузка первого трансформатора потребляет большой ток, а второго - маленький, значит, первый трансформатор характеризуется по сравнению со вторым большей мощностью. Чем больше сила тока в обмотках трансформатора, тем больше и магнитный поток в его сердечнике, поэтому сердечник должен быть толще. Поэтому габариты трансформатора зависят от его мощности. И наоборот, сердечник определенного размера пригоден для изготовления трансформатора только до определенной мощности, которая называется габаритной мощностью трансформатора. Количество витков вторичной обмотки трансформатора определяет напряжение на ее выводах. Но это напряжение зависит также и от количества витков первичной обмотки. При определенном значении нап-ряжения питания первичной обмотки напряжение вторичной зависит от отношения количества витков вторичной обмотки к количеству первичной. Это отношение и называется коэффициентом трансформации. Чем меньше габариты сердечника, тем больше должно быть количество витков каждой обмотки. Поэтому размеру сердечника трансформатора соответствует вполне определенное количество витков его обмоток, приходящееся на один вольт напряжения, меньше которого брать нельзя. Эта харак-теристика называется количеством витков на вольт. Как и всякий преобразователь энергии, трансформатор обладает коэффициентом полезного действия - отношением мощности, потребляемой нагрузкой, к мощности, которую нагруженный трансформатор потребляет от сети.

Вернуться к расчету сетевого трансформатора.

elcs.narod.ru

Рабочие характеристики трансформатора. — МегаЛекции

Трансформатор потребляет из сети мощность:

где m1 – число фаз.

Часть этой мощности, как отмечалось, теряется в виде потерь в обмотках:

другая часть — в виде потерь в сердечнике на гистерезисе и вихревые токи.

Электромагнитная мощность:

передается во вторичную обмотку посредством магнитного поля.

Полезная мощность равна:

Потери в стали:

мало изменяются при изменении нагрузки и относятся к категории постоянных потерь. Потери в обмотках:

являются переменными т.к. изменяются при изменении тока. Коэффициент полезного действия трансформатора показывает соотношение между мощностью, которая передается из первичной обмотки во вторичную и обратно, и мощностью, которая преобразуется в тепло. КПД определяется по формуле:

КПД силовых трансформаторов обычно достигает 94…98%. Рассчитывают трансформаторы таким образом, чтобы КПД имел наибольшее значение при нагрузке β = 0,5 – 0,7 от номинальной. Обычно трансформаторы работают с некоторой недогрузкой — в области максимального значения КПД рис. 1.

Рис. 1 - Коэффициент полезного действия трансформатора

При передаче значительной реактивной мощности (при уменьшении cosφ2) КПД уменьшается, что показано на рис. 1, кривая 2.

Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость:

при и cosφ1 = const (рис. 1).

Рис. 1 — Внешняя характеристика трансформатора

Из рис. 1 следует, что внешняя характеристика трансформатора при увеличении тока нагрузки до номинального является достаточно жесткой. Изменение напряжения составляет всего несколько процентов и зависит от характера нагрузки, что находится в соответствии с векторной диаграммой (рис. 1 другой статьи).

При активной и активно-индуктивной нагрузке напряжение уменьшается, при активно-емкостной нагрузке оно может несколько возрастать. На практике величина изменения напряжения обычно рассчитывается по приближенной формуле:

где β = I2/I2н нагрузка трансформатора в относительных единицах;

Изменением напряжения двухобмоточного трансформатора при заданной нагрузке называется выраженная в процентах от номинального вторичного напряжения разность:

где U2o и U2н — вторичные напряжения при холостом ходе и при нагрузке.

Существуют определенные ГОСТом допустимые нормы изменения напряжения трансформатора при номинальной нагрузке. Часто в конструкции трансформатора предусматривается возможность в небольших пределах регулировать вторичное напряжение путем изменения числа витков первичной или вторичной обмоток, имеющих дополнительные выводы.

Физически влияние величины нагрузки на вторичное напряжение объясняется изменением (увеличением) падения напряжения на соп­ротивлениях обмоток трансформатора при увеличении тока нагрузки I2 (или I2’).

Логическая цепочка этого процесса такова:

При возрастании тока увеличивается и ток I1 вызывая увеличение падения напряжения в сопротивлениях первичной обмотки. Поскольку:

то это приводит к некоторому снижению ЭДС E1, и соответствующему изменению магнитного потока взаимоиндукции, а это влечет за собой уменьшение . В свою очередь падение напряжения на сопротивлениях вторичной обмотки создают дополнительные изменения напряжения .

Влияние характера нагрузки (отношения xн /rн) на величину вторичного напряжения при неизменном токе нагрузки удобно проследить, пользуясь упрощенной векторной диаграммой (рис. 1), на которой показаны режимы работы трансформатора для случаев φ2 > 0, φ2 = 0 и φ2 < 0, а также геометрическое место концов вектора при изменении угла φ2 пределах :

Построение упрощенных диаграмм производятся следующим образом: из точки 0 как из центра проводится дуга окружности радиусом, равным в принятом масштабе величине напряжения ; под углом φ2 проводятся направления вектора вторичного напряжения ; во всех случаях нагрузки треугольник короткого замыкания распо­лагается таким образом, чтобы вершина А была на дуге , вер­шина С — на направлении вектора ; а катет ВС совпадал с направлением вектора тока .

Рис. — 1. Упрощенная векторная диаграмма приведенного трансформатора при различных по характеру нагрузках

Точки С, С1 и C2 определяют величину приведенного вторичного напряжения при соответствующем значении φ2 . Если треугольник ABC поместить в положение 0 B' C', то дуга, проведенная из вершины С радиусом, равным , пройдет через точки С, С1 и C2 и является, таким образом, геометрическим местом конца вектора напряжения .Из рис. 1 хорошо видно, что при активно-индуктивной (φ2 > 0) и чисто активной нагрузке (φ2 = 0) приведенное вторичное напряжение меньше первичного напряжения .

При активно-емкостной нагрузке (φ2 < 0) вторичное напряжение может стать даже больше первичного.

Физически это объясняется следующим образом. Реактивная мощность, необходимая для создания магнитного поля взаимоиндукции определяется, главным образом, реактивным сопротивлением рассеяния xk. При активно-емкостной нагрузке эта реактивная мощность может забираться от нагрузки и при определенной величине емкости в нагрузке избыток реактивной мощности отдается в первичную сеть. При этом растет ЭДС:

что приводит к перевозбуждению трансформатора, т.е. к возрастанию потока и увеличению напряжения .

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

---

• 
  Когда включат горячую воду на макаренко
• 
  Куда утилизировать лампы дневного света
• 
  Ре проводник
• 
  Скорость света в км с
• 
  Точечный светильник как поменять
• 
  В машине переменный ток или постоянный
• 
  Норматив на общедомовые нужды по электроэнергии
• 
  Электрическая аварийная служба
• 
  Автомат контактор
• 
  Монтаж люстры на натяжной потолок
• 
  Стартер лампы