Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Напряжение первичной обмотки в опыте короткого замыкания Uxк при токе Ixк = /1ном составляет 5—10% его номинального значения {/,„ом, а действующее значение ЭДС Е2к — 2—5 % его значения в рабочем режиме. Пропорционально значению ЭДС уменьшается магнитный поток в магнитопроводе (7.11), а вместе с ним намагничивающий ток и мощность потерь в магнитопроводе. Поэтому опыт короткого замыкания служит для определения мощности потерь в проводах первичной и вторичной обмоток:
PXK=RBXIx2K+RB2IiK. (7.2)
Мощность потерь в трансформаторе в опыте короткого замыкания составляет 1—4 % его номинальной полной мощности (тем меньше, чем больше номинальная полная мощность трансформатора).
Из опыта короткого замыкания определяют:
• полное сопротивление короткого замыкания трансформатора
ZK=UXK/IXK; (7.3)
• активное сопротивление короткого замыкания трансформатора
R, = Py, II; (7-4)
• индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора
X^M^Rj. (7.5)
На рис. 7.9, а и б построены треугольник сопротивлений и подобный ему треугольник внутреннего падения напряжений, стороны которого представляют в процентах номинального напряже-
158
Рис. 7.8
Рис. 7.9
ния <7|НОМ первичное напряжение в опыте короткого замыкания UiK и его активную и индуктивную составляющие:
A HOM
и
100%;
ІНОМ
Цк.р = У'ном юо%; (7.6)
^ ІНОМ
= ?кАном.100% л
ІНОМ
Напряжение короткого замыкания мк является важным параметром трансформатора и указывается на его щитке. Оно определяет изменение вторичного напряжения нагруженного трансформатора.
Напряжение короткого замыкания составляет 5—10% номинального первичного напряжения и тем больше, чем выше номинальные напряжения обмоток трансформатора. Это объясняется тем, что с увеличением толщины изоляции проводов возрастают потокосцепления рассеяния, а следовательно, и индуктивные сопротивления рассеяния Xpacl и Хряс2.
Опыт короткого замыкания может служить также контрольным опытом для определения коэффициента трансформации повышающего и понижающего трансформаторов
W12----— > 1.
U>2 1\к
(7.7)
7.5. Рабочий режим трансформатора
В рабочем режиме вторичная обмотка трансформатора подключается к приемнику энергии с сопротивлением нагрузки
159
и.
Идеализированный | трансформатор
Лв1 jXpacl Ё\
г--------*- -л I
і___________11
ржі ¦
U2
б
Рис. 7.10
Z2 = Z2Zy2 по схеме, представленной на рис. 7.10, а, которой соответствует схема замещения на рис. 7.10, б, где RBl, Rb2 и ЛрасЬ ^рас2 ~ активные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния первичной и вторичной обмоток.
Магнитный поток в магнитопроводе трансформатора в рабочем режиме и в режиме холостого хода (см. подразд. 7.3) изменяется мало. Поэтому можно считать, что уравнение баланса МДС в рабочем режиме будет иметь вид
I1W1 = I2W2 +Ilxwu
(7.8)
где IyxWi — МДС тока в первичной обмотке в режиме холостого хода.
Разделив обе части уравнения (7.8) на число витков первичной обмотки If1, получим
Л =І'і + Ііх,
(7.9)
где I2 = I2 w2/w{ — приведенный ток вторичной цепи к первичной цепи.
Схеме замещения трансформатора соответствуют уравнения, составленные по второму закону Кирхгофа:
U1 =-?, +Rjt + JX1
расі11
U2 = -E2 - RJ2 - jXpuc2I2
-Е\ + Z0q]Ii', -E2 — Z0JiI
(7.10)
160
где Z06x = R„x +/Apaci и Z002 = Rr2 +jXpac2 — комплексные сопротивления, учитывающие активные сопротивления обмоток и их индуктивности рассеяния. При этом действующие значения ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках трансформатора с числами витков Wx и W2, и амплитудное значение синусоидального магнитного потока C> = <Pmsinco/ в магнитопроводе связаны по (3.18) соотношениями
со
Ex = —wx0m =AMfwx0m;
со
E2 =-j=w20m=4,44fw20„,
(7.11)
На рис. 7.11 приведена векторная диаграмма трансформатора, построенная по (7.9) и (7.10) при ср2 > 0, т.е. при индуктивном характере нагрузки.
Из уравнений трансформатора и его векторной диаграммы следует, что отношение действующих значений напряжений между выводами вторичной обмотки и между выводами первичной обмотки не совпадает с отношением действующих значений ЭДС, индуцируемых в этих обмотках магнитным потоком Ф в магнитопроводе. Действующие значения напряжений Z06xIx и Z062I2 на-
Рис. 7.11
161
зываются полными внутренними падениями напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора. Заметим, что приведенная векторная диаграмма показывает лишь качественные соотношения между величинами. В большинстве случаев треугольники внутренних падений напряжений малы и можно считать, что
U1IU1-E2IE1=^. (7.12)
Wx <
Следует также отметить, что намагничивающий ток в трансформаторе зависит от его нагрузки, т.е. от тока I2. Это объясняется тем, что при изменении нагрузки изменяются ток в первичной обмотке и ее полное внутреннее падение напряжения Z06IZ1. Однако в большинстве случаев падение напряжения Z061Z1 много меньше напряжения питающей сети Ux и можно считать, что намагничивающий ток равен току холостого хода трансформатора Z1x при токе I2 = 0.
7.6. Внешняя характеристика и КПД трансформатора
Если напряжение между выводами первичной обмотки трансформатора постоянно и равно номинальному значению Ux = U[HOM, то при изменении сопротивления нагрузки изменяются токи в обмотках трансформатора Z1 и Z2 и вторичное напряжение U2.
