Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Различают несколько режимов работы трансформатора, имеющего номинальную полную мощность 5нОМ = SlHOM = UlliOMllmM:
• номинальный режим, т.е. режим при номинальных значениях напряжения U1 = f/lHOM и тока /[ = /іном первичной обмотки трансформатора;
• рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному значению или равно ему: U1 = UiliOM, а ток /| меньше своего номинального значения /1ном или равен ему и определяется нагрузкой трансформатора, т. е. током I2;
• режим холостого хода, т. е. режим ненагруженного трансформатора, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута (I2 = 0) или подключена к приемнику с очень большим сопротивлением нагрузки (например, к вольтметру);
• режим короткого замыкания трансформатора, при котором его вторичная обмотка коротко замкнута (U2 = O) или подключена к приемнику с очень малым сопротивлением нагрузки (например, к амперметру).
Режимы холостого хода и короткого замыкания специально создаются при испытании трансформатора.
155
7.3. Режим холостого хода трансформатора
В режиме холостого хода (рис. 7.5) трансформатор превращается в катушку с магнитопроводом, к обмотке которой с числом витков W1 подключен источник синусоидального напряжения.
Опытом холостого хода называется испытание трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном первичном напряжении U1x = UillOM. На основании этого опыта по показаниям измерительных приборов определяют коэффициент трансформации и мощность потерь в магнитопроводе трансформатора. Опыт холостого хода является обязательным при заводском испытании трансформатора.
При номинальном первичном напряжении Uix = UlHOM ток холостого хода Z1x составляет 2—8 % номинального первичного тока Лном (тем меньше, чем больше номинальная полная мощность трансформатора), т.е. UXx=-EXx. Кроме того, при разомкнутой цепи вторичной обмотки U2x = E2x. Поэтому, измерив вольтметром первичное U{x и вторичное U2x напряжения в режиме холостого хода, определяют коэффициент трансформации повышающего или понижающего трансформатора:
«21
«12
W2 U2x > j
Wx Е[х U1x
щ_ U1x > 1
W2 Ejx U1x
(7.1)
Коэффициент трансформации указывается на щитке трансформатора в виде отношения напряжений высшего к низшему при его холостом ходе, например «6000/230 В».
Мощность потерь в трансформаторах при холостом ходе складывается из мощности потерь в магнитопроводе (на вихревые токи и магнитный гистерезис), мощности потерь в проводах первичной обмотки (RBiIfx), а также мощности добавочных потерь (потери из-за вибрации листов стали в местах их стыков, в конструктивных деталях вследствие потока рассеяния и т.д.). При холостом ходе ток /|х <sc /)ном и мощность потерь в проводах ничтожны по
L«0
W2
Pix
U1X® щ
а Uix
I. ©
Uix Ju2x
Рис. 7.5
156
сравнению с мощностью потерь в магнитопроводе (исключение составляют трансформаторы, номинальная полная мощность которых менее 1 ООО В - А). То же относится и к мощности добавочных потерь. Поэтому опыт холостого хода служит для определения мощности потерь в магнитопроводе трансформатора. Мощность потерь в трансформаторе при холостом ходе мала и составляет 0,3—1,4 % его номинальной полной мощности (тем меньше, чем больше номинальная полная мощность трансформатора). Тем не менее мощность потерь в магнитопроводе имеет важное практическое значение, так как силовые трансформаторы редко отключаются от первичной сети.
Ток холостого хода Z1 х состо- рис. 7.6
ит из реактивной /1рх и активной /1ах составляющих. Последняя определяется потерями в магнитопроводе и добавочными потерями. В большинстве случаев активная составляющая /1ах меньше 10 % реактивной составляющей /ірх, и можно считать, что ток холостого хода отстает по фазе от первичного напряжения практически на четверть периода, т.е. (P1x = 71/2 (рис. 7.6).
При ограниченных возможностях охлаждения важно знать, как изменится режим холостого хода трансформатора при изменении первичного напряжения. Зависимости P1x=J(U1x) и I\X=J(U\X) называются характеристиками холостого хода трансформатора (рис. 7.7). Сначала при повышении первичного напряжения Cl1x от нулевого значения магнитопровод не насыщен и ток /1х увеличивается пропорционально напряжению; за-
тем начинает сказываться насыщение магнитопровода, например при U1x > 0,8?/1ном, и ток холостого хода /|Х быстро нарастает.
Для большинства силовых трансформаторов допустимый верхний предел длительного повышения первичного напряжения в режиме холостого хода ра-
вен 1,Ш1ном. Рис. 7.7
157
7.4. Режим короткого замыкания трансформатора
Различают режим короткого замыкания в эксплуатационных условиях и опыт короткого замыкания. Первый представляет собой аварийный режим трансформатора, при котором трансформатор сильно нагревается, что может вызвать его разрушение.
Опытом короткого замыкания называется испытание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном первичном токе /ік = Лном (рис- 7.8). На основании этого опыта определяют мощность потерь в проводах обмоток и треугольник внутреннего падения напряжений. Опыт короткого замыкания, как и опыт холостого хода, обязателен при заводских испытаниях.
