4.4.2. Внешняя характеристика трансформатора

Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость при и cosφ₁ = const (рисунок 4.16). Из рисунка 4.16 следует, что внешняя характеристика трансформатора при увеличении тока нагрузки до номинального является достаточно жесткой. Изменение напряжения составляет всего несколько процентов и зависит от характера нагрузки, что находится в соответствии с векторной диаграммой (рисунок 4.15).

При активной и активно-индуктивной нагрузке напряжение уменьшается, при активно-емкостной нагрузкет оно может несколько возрастать.

Н

Рисунок 4.16 –

Внешняя характеристика трансформатора

а практике величина изменения напряжения обычно рассчитывается по приближенной формуле

(4.42)

где β = I₂/I_2н нагрузка трансформатора в относительных единицах;

- активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, %.

4.4.3. Потери в трансформаторе и его кпд

Трансформатор потребляет из сети мощность

, (4.43)

где m₁ – число фаз.

Часть этой мощности, как отмечалось, теряется в виде потерь в обмотках и, другая часть - в виде потерь в сердечнике на гистерезисе и вихревые токи.

Электромагнитная мощность

= m (4.44)

передается во вторичную обмотку посредством магнитного поля.

Полезная мощность равна

= Δ (4.45)

П

Рисунок 4.17 – Коэффициент

Полезного действия трансформатора

отери в стали мало изменяются при изменении нагрузки и относятся к категории постоянных потерь. Потери в обмотках являются перемен­ными, т.к. изменяются при изменении тока. Коэффициент полезного действия трансформатора показывает соотношение между мощностью, которая передается из первичной обмотки во вторичную и обратно, и мощностью, которая преобразуется в тепло. КПД определяется по формуле

(4.46)

КПД силовых трансформаторов обычно достигает 94…98%. Рассчитывают трансформаторы таким образом, чтобы КПД имел наибольшее значение при нагрузке β = 0,5 – 0,7 от номинальной. Обычно трансформаторы работают с некоторой недогрузкой - в области максимального значения КПД (рисунок 4.17).

При передаче значительной реактивной мощности (при уменьшении cosφ₂) КПД уменьшается, что показано на рисунке 4.17, кривая 2.

4.5. Понятие о трехфазных и специальных трансформаторах

4.5.1. Трехфазные трансформаторы

Для преобразования переменного тока в трехфазных цепях применяются трехфазные трансформаторы, имеющие, как правило, трехстержневой магнитопровод (рисунок 4.18, б).

Обмотки фаз трансформатора соединяются звездой (Υ) или треугольником (Δ). Первичные и вторичные обмотки каждой фазы размещаются на одном и том же сердечнике и сцеплены с одним магнитным потоком.

Присущая таким трансформаторам небольшая магнитная несимметрия из-за того, что фаза, расположенная на среднем стержне, находится в несколько иных условиях, чем фазы на крайних стержнях, при эксплуатации не имеет большого значения. Намагничивающие токи обмоток фаз, размещенных на крайних сердечниках, больше, чем в средней, на 10…15%.

Рисунок 4.18 – Групповой (а) и стержневой (б) трехфазные