Режимы работы трансформатора

Для исследования режимов работы трансформатора, расчета сетей целесообразно магнитную связь между первичным и вторичным контурами заменить электрической связью. На рис. 2.26 представлена Т-образная схема замещения трансформатора.

На схеме: X₁,X₂,R₁,R₂ - индуктивные и активные сопротивления первичной и вторичной обмоток; Z_H - сопротивление нагрузки; X₀ - индуктивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком трансформатора; R₀ - активное сопротивление, обусловленное магнитными потерями мощности в магнитопроводе трансформатора; R´₂=R₂ n², X´₂ =X₂ n², I´₂ =I₂ /n, U´₂ = U₂ n - приведенные параметры вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 2.26

При опыте холостого хода U₁ =U_1H, вторичная обмотка при этом разомкнута, в результате I₂₀ =0, в то время как процентное отношение тока холостого хода в первичной цепи I₁₀*= I₁₀ /I_1H = (4 ÷10)%

Активная мощность, потребляемая трансформатором P₀ затрачивается на потери мощности в магнитопроводе P_M

Рассчитываем: коэффициент трансформации n = U₁ / U₂

Параметры схемы замещения

R₀ = P₀ / I_10H ²

Z₀ = U_1H / I_10H

cosφ_0H = P₀ / (I_10HU_1H)

При расчете предполагается, что потери в первичной обмотке невелики.

При опыте короткого замыкания вторичная обмотка замкнута накоротко, а первичная включается на пониженное напряжение U_1k, при котором в обмотках трансформатора протекают номинальные токи I_1H и I_2H здесь U₂=0 и Z`_H = 0.

В этом случае вся мощность P_k,потребляемая трансформатором, идет на нагрев его обмоток т.е. равна электрическим потерям Pэ в проводах обмоток.

Параметры упрощенной схемы замещения (рис 2.27):

Рис. 2.27

Напряжение короткого замыкания выражается обычно в процентах

КПД трансформатора – отношение полезной активной мощности P₂ ко всей активной мощности, поступающей из сети P₁.

,

где

S_H – полная мощность трансформатора

- коэффициент нагрузки

- коэффициент мощности потребителя электроэнергии.

ΔP_M = P₀; ΔPэ = R_kI₂² = R_kI_н² β² = β² P_k

КПД максимален при

Обмотки трехфазных трансформаторов могут соединяться звездой и треугольником. При симметричной нагрузке электромагнитные процессы в каждой фазе трехфазного трансформатора одинаковы, поэтому полученные ранее формулы для однофазного трансформатора могут быть применимы к трехфазным. Однако необходимо использовать фазные токи, напряжения и мощности.

Для трехфазного трансформатора активная мощность, потребляемая сим­метричной нагрузкой, равна:

где Р_Ф2 - мощность, потребляемая нагрузкой каждой фазы.

Для схемы соединения "звезда": I_Ф2=I₂; U_Ф2 = ,

где I₂ и U₂ - линейный ток и линейное напряжение.

Для схемы соединения "треугольник*': I_Ф2 = ; U_Ф2=U₂. Следовательно, независимо от схемы соединения:

Умножая на 3, получают:

где

При I₂=I_2Н ; U₂=U_2Н номинальную мощность трехфазного трансформатора
определяют так:

Ее можно выразить через I_2Н и U_2Н: