8. Потери и коэффициент полезного действия трансформатора.

Потери энергии в трансформаторе складываются из двух основных составляю-

щих, соответственно двум основным составляющим его конструкции: электри-

ческие потери в электрических обмотках трансформатора и магнитные потери в

магнитопроводе.

Энергетическая диаграмма трансформатора

Здесь P1 – активная мощность, потребляемая трансформатором от источника;

P2 – активная мощность, отдаваемая трансформатором приемнику; ΔPЭл – элек-

трические потери в обмотках трансформатора; ΔРм – магнитные потери в маг-

нитопроводе трансформатора; ΔРдоп – дополнительные потери в остальных эле-

ментах конструкции, которые составляют до 10% всех потерь.

Электрические потери:

ΔPэл = ΔPэл.ном β2

Магнитные потери в трансформаторе ΔРм складываются из двух

составляющих – потерь на гистерезис ΔРГ и потерь от вихревых токов ΔРВТ:

ΔРм = ΔРГ + ΔРВТ .

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется соотношением

потерь и полезной мощности:

В режиме холостого хода КПД трансформатора η = 0. Мощность холостого хо-

да P0 , потребляемая трансформатором в этом режиме, расходуется на компен-

сацию магнитных потерь. С увеличением нагрузки в достаточно небольшом

диапазоне (приблизительно β = 0,2) КПД достигает больших значений. В ос-

тальной части рабочего диапазона КПД трансформатора держится на высоком

уровне. В режимах, близких к номинальному, КПД трансформатора ηном = 0,9 – 0,98.

Трансформаторы(9-16)

9. Группы соединения обмоток трансформатора.

Трансформаторы делят на группы в зависимости от сдвига по фазе между линейными напряжениями, измеренными на одноименных зажимах.

На рис. 12-23 а, показаны обмотки однофазного трансформатора, намотанные по левой винтовой линии и называемые поэтому левыми, причем у обоих обмоток начала А, а находятся сверху, а концы Х, х – снизу. Будем считать э.д.с. положительной, если она действует от конца обмотки к ее началу, а обмотки сцепляются с одним и тем же потоком. Вследствие этого э.д.с. этих обмоток в каждый момент времени действует в одинаковых направлениях. Поэтому э.д.с. ЕА и Еа совпадают по фазе. встречное соединение согласное соединение 8 . Если же у одной из обмоток переменить начало и конец (рис. 12.23, б), то направление э.д.с., изменится на обратное, и э.д.с. ЕА и Еа будут иметь сдвиг на 180 . Такой же результат получится, если одну из обмоток выполнить «правой». Для обозначения сдвига фаз обмоток трансформатора векторы их линейных э.д.с. уподобляют стрелкам часового циферблата, причем вектор обмотки ВН принимают за минутную стрелку, направленную на цифру 12, а вектор э.д.с., обмотки НН принимают за часовую стрелку. Тогда на рис. 12.23,а часы будут показывать 0 или 12 часов, и такое соединение обмоток называют группой 0. На рис. 12.23, б часы будут показывать 6 ч, и такое соединение обмоток называют группой 6. В этих случаях соединения обозначаются I/I-0 и I/I-6. В России (СССР) стандартизованы и изготавливаются однофазные трансформаторы только с соединением I/I-0. В трехфазном трансформаторе при соединениях обмоток и э.д.с. как показано на рис. 12.24, а звезды фазных э.д.с. и треугольники линейных э.д.с., будут иметь вид на рис. 12.24 б. При этом одноименные векторы линейных э.д.с. (ЕАВ, Еаb) направлены одинаково, т.е. совпадают по фазе. Поэтому схема соединений обозначается Y/Y-0. Если на рис. 12.24 а, произвести перестановку фаз обмотки НН и разместить фазу «а» на среднем стержне, фазу «b» - на правом, а фазу «с» - на левом, то на векторной диаграмме НН (рис. 12-24, г) произойдет круговая перестановка фаз a, b, c по часовой стрелке. При этом получится группа соединений 4, а при обратной перестановке будет группа 8.Если переменить местами начала и концы обмоток, то получатся еще группы соединений 6, 10, 2. Таким образом, при соединении по схеме Y/Y возможно шесть групп соединений (0, 2, 4, 6, 8, 10), причем все они четные. Такие же группы соединений можно получить по схеме / . При соединении обмоток по схеме Y/ (рис. 12-25,а) векторные диаграммы э.д.с. обмоток ВН и НН будут иметь вид на рис. 12-25,б. При этом одноименные линейные э.д.с., например, ЕАВ и Еab будут сдвинуты на 30 и расположатся на циферблате по рис. 12-25, в, это соединение обмоток обозначается Y/ -11. При круговых перестановках фаз и при перемаркировке начал и концов одной из обмоток можно получить также другие нечетные группы 1, 3, 5, 7, 9. Большой разнобой в схемах и группах соединений трансформаторов нежелателен.Поэтому ГОСТ 11677-75 предусматривает изготовление трехфазных силовых трансформаторов со следующими группами: Y/Y0 – 0; /Y0 – 11; Y/ - 11; Y0/ - 11, а также Y – зигзаг – 11. При этом первым обозначено соединение обмотки ВН, вторым – НН, а индекс «0» указывает на то, что наружу выводится нулевая точка обмотки. Обозначения начал и концов обмоток трансформаторов приводится в таблице 12-1. Зажимы нулевой точки при соединении в звезду обозначаются 0, 0m, 0.