Э

Рисунок 4.7 - Схемы замещения первичной (а) и вторичной (б)

Обмоток трансформатора при нагрузке

лектрическая схема замещения вторичной обмотки показана на рисунке 4.7,б, на которой r₂ - её активное сопротивление, а - полное сопротивление нагрузки. У

Рисунок 2.7

равнение электрического равновесия вторичной обмотки при нагрузке имеет вид

. ( 4.25 )

Это уравнение источника электрической энергии, что и представляет собой трансформатор по отношению к нагрузке. Как видно, при работе под нагрузкой напряжение на нагрузке отличается от ЭДС Е₂ на величину падения напряжения на внутренних сопротивлениях вторичной обмотки. Следует отметить, что соотношение между ЭДС Е₂ и напряжением U₂ зависит также от характера нагрузки, о чем будет сказано ниже.

Векторные диаграммы первичной и вторичной обмоток являются графическим решением уравнений (4.19), (4.23) и (4.25).

Для вторичной обмотки (рисунок 4.8, б) сдвиг по фазе между током I₂ и напряжением U₂ , (угол φ₂) определяется соотношением параметров нагрузки

, (4.26)

а угол ψ₂ - соотношением реактивных и активных сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки, т.е.

. (4.27)

На рисунке 4.8 векторные диаграммы изображены для случая активно-индуктивной нагрузки.

Н

Рисунок 4.8 - Векторные диаграммы первичной (а) и вторичной (б) обмоток трансформатора

а векторной диаграмме первичной обмотки (рисунок 4.8, а) вектор тока получают, пристраивая к вектору тока холостого хода вектор тока , измененный в отношении и повернутый на 180°, т.е. вектор , что соответствует уравнению (4.19).

Построение вектора первичного напряжения U₁ аналогично построе­нию для режима холостого хода, однако векторы падений на-

пряжения и ориентируются по отношению к вектору тока .

С

двиг по фазе между током I₁ и напряжением U₁ обозначают φ₁. Угол φ₁, определяет, как известно, при заданных значениях тока и напряже­ния, подводимую к трансформатору от сети активную P₁ = U₁I₁cosφ₁ и реактивную Q₁ = U₁I₁sinφ₁ мощности. Чем больше угол φ₁, тем меньше активная и тем больше реактивная мощности.

4.2.3. Режим короткого замыкания

Короткое замыкание (к.з.) трансформатора представляет собой такой режим его работы, когда вторичная обмотка замкнута накоротко (Z_н = 0) и, следовательно, вторичное напряжение U₂ равно нулю.

При внезапном коротком замыкании, когда к первичной обмотке подводится номинальное напряжение, токи в обмотках превышают номинальные значения в 10…20 раз. Такое к.з. может иметь место при эксплуатации трансформатора и является аварийным. Возникают недопустимые перегревы обмоток и значительные электродинамические усилия, которые приводят к разрушению трансформатора. Для защиты трансформатора от коротких замыканий применяются быстродействующие автоматы защиты.

В процессе испытания трансфор­маторов производят опыт короткого замыкания, но при таком понижен­ном первичном напряжении, чтобы токи в обмотках были равны номи­нальным. Это напряжение, выраженное в % от номинального (u_к %), заносится на заводскую табличку трансформатора. Измерения при таком испытательном коротком замыкании, также как и измерения при холостом ходе позволяют определить ряд важных параметров трансформатора.