- •После изучения главы необходимо знать
- •5.1. УравнениЯ и векторная диаграмма трансформатора
- •5.1.1. Простейший трансформатор
- •5.1.2. Реальный трансформатор
- •Угол позволяет определить активную мощность, подводимую к трансформатору из сети
- •5.1.3. Упрощенная схема замещения и векторная диаграмма
- •5.1.4. Изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при нагрузке
- •5.1.5. Коэффициент полезного действия трансформатора
- •5.1.6. Опытное определение параметров трансформаторов
- •5.2. Несимметричная нагрузка трёхфазных
- •5.2.1. Однофазное короткое замыкание в трехфазном трансформаторе при соединении обмоток
- •5.2.2. Однофазное короткое замыкание в трёхфазном трансформаторе при соединении обмоток
- •5.3. Параллельная работа трансформаторов
- •5.4. Переходные процессы в трансформаторах
- •5.4.1. Включение трансформатора на напряжение
- •5.4.2. Внезапное короткое замыкание трансформатора
- •5.4.3. Перенапряжения в трансформаторах
- •5.5. Специальные трансформаторы
- •5.5.1. Трехобмоточные трансформаторы
- •5.5.2. Автотрансформаторы
- •5.5.3. Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой
5 РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
ГЛАВА ПОД НАГРУЗКОЙ
5.1. УРАВНЕНИЯ И ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРА
5.2. НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
5.3. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
5.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСФОРМАТОРАХ
5.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
В простейшем трансформаторе падениями напряжения в обмотках и потоками рассеяния пренебрегают, однако в реальном трансформаторе их влияние следует учитывать. Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют определить параметры схемы замещения трансформатора. Несимметричные режимы работы можно исследовать методом симметричных составляющих. Условия параллельной работы трансформаторов выдвигают определенные требования к их коэффициентам трансформации, группам соединения обмоток и напряжениям короткого замыкания.
Цель главы – изучение режимов работы трансформаторов, в том числе несимметричных и переходных, а также особенности конструкции и работы некоторых специальных видов трансформаторов.
После изучения главы необходимо знать
Понятие “простейший трансформатор”.
Построение векторной диаграммы трансформатора.
Что называют треугольником короткого замыкания.
Характеристики трансформатора: внешняя и КПД.
Определение параметров трансформатора из опытов.
Однофазное короткое замыкание и методы его исследования.
Влияние схемы соединения обмоток трансформатора на его работоспособность в
несимметричных режимах.
Условия параллельной работы.
Особенности включения трансформатора на напряжение.
Определение токов внезапного короткого замыкания.
Методы защиты от перенапряжений в трансформаторах.
Особенности работы трехобмоточных трансформаторов.
Преимущества автотрансформаторов перед силовыми трансформаторами.
Способы регулирования напряжения трансформаторов.
5.1. УравнениЯ и векторная диаграмма трансформатора
5.1.1. Простейший трансформатор
Принципиальная схема однофазного трансформатора, работающего под нагрузкой, представлена на рис. 5.1.
В простейшем трансформаторе падениями напряжения в обмотках и потоками рассеяния пренебрегают. Тогда уравнения трансформатора будут иметь вид
(5.1)
Если const, то , основной магнитный поток и ток также не зависят от нагрузки. Векторная диаграмма для этого случая представлена на рис. 5.2.
Строится она так. Откладываем вектор , ток опережает магнитный поток на угол . ЭДС отстают от магнитного потока на 90о. Если нагрузка активно-индуктивная, то ток отстает от = на угол 2. Из векторной диаграммы наглядно видно, что при увеличении нагрузки (тока ) ток в первичной обмотке растет, так как он имеет две составляющих: - идущую на создание основного магнитного потока и , которая уравновешивает МДС, создаваемую токами вторичной обмотки, то есть компенсирующей размагничивающее влияние вторичной обмотки.
5.1.2. Реальный трансформатор
В реальном трансформаторе необходимо учесть влияние активного сопротивления обмоток и потоков рассеяния. В этом случае уравнения трансформатора будут иметь вид:
. (5.2)
Э
Рис. 5.3
В начале откладываем вектор основного магнитного потока Ток , идущий на создание этого потока, опережает его на угол ЭДС отстает от на 90. При активно-индуктивном характере нагрузке, ток отстает от ЭДС. Это позволяет определить .
В соответствии со вторым уравнением (5.2), находим напряжение на зажимах вторичной обмотки , а в соответствии с первым уравнением (5.2) - .
Угол позволяет определить активную мощность, подводимую к трансформатору из сети
. (5.3)
Векторная диаграмма наглядно отображает процессы, происходящие в трансформаторе. Так из векторной диаграммы следует, что при активно-индуктивной нагрузке напряжение меньше . Только при работе вхолостую
.
Ток в первичной обмотке автоматически изменяется в зависимости от . Векторная диаграмма позволяет проанализировать и режим работы трансформатора. Так при помощи векторной диаграммы можно объяснить зависимость при и . Эта зависимость приведена на рис. 5.4.
Наименьшее значение имеет место при холостом ходе трансформатора . С ростом увеличивается, достигая максимального значения при номинальной нагрузке.