лекция 9. Лекция режимы работы трансформаторов. План
 Скачать 382.88 Kb.
|
|
9 - ЛЕКЦИЯ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ. ПЛАН: 1. Режим холостого хода. 2. Режим короткого замыкания трансформатора. 3. Нагрузочный режим трансформатора. 3. Потери мощности и КПД трансформатора Режим холостого хода. Этот режим является испытательным режимом, на выход трансформатора подается номинальное напряжение U 1 =U 1H , а во вторичном обмотке отсутствует нагрузка, т.е. она разомкнута и соответственно I 2 =0. При этом по первичной обмотке протекает небольшой ток холостого хода I 10 который наводит магнитный поток. Этот ток составляет 3-10% номинального тока I 10 =(3 . \ . 10) I 1H . Магнитный поток создаваемый этим током состоит из двух составляющих; Ф- основной поток, который замыкается по сердечнику; Фр – поток рассеивания, который сцеплен только с первичной обмоткой и замыкается частично по сердечнику, частично через воздух. Измерения, произведенные при опыте холостого хода, позволяют определить 1) коэффициент трансформации «К» 2) потери на нагрев сердечника; 3) Ток Iо; 4) Cos φ 0 5) Параметры намагничивающего контура схемы замещения: т.е. Z 0 X 0 R 0 Вольтметр вторичной обмотки измеряет напряжение вторичной обмотки значение которого при холостом ходе U 20 = E 2 = U 2H Коэффициент трансформации «К» находят по показаниям вольтметров, пренебрегая потерями в первичной обмотке I 0 Z 1. K = E 1 /E 2 ≈ U 1H /U 2H Мощность Р о потребляемая трансформатором из сети и измеряемая ваттметром можно приближенно считать P 0 ≈ ΔP C здесь ΔP C -потери на стали или магнитопровод трансформатора Ток Io измеренный амперметром, обычно выражают в процентах от номинального тока первичной обмотки. I 0 % = I 0 / I 1H * 100% Косинус φ 0 вычисляют по данным измерений, произведенных во время опыта холостого хода по формуле Cos φ 0 = P 0 U 1H I 0 Параметры намагничивающего контура r 0 = P 0 /I 0 2 ; Z 0 = U 1H /I 0 ; X 0 = √Z 2 0 – r 2 0 Опыт короткого замыкания (режим короткого замыкания) U 1K = (0,02 – 0,03) U 1H Режим короткого замыкания трансформатора представляет собой аварийный режим трансформатора, так как вторичная обмотка может сильно нагреться и сгореть. Поэтому производится опыт короткого замыкания, при котором ток вторичной обмотки не превышало I 2H Для этого на первичную обмотку подается пониженное напряжение U 1K с помощью ЛАТРа, а вторичная обмотка замыкается на коротко с помощью амперметра. Напряжение короткого замыкания трансформатора этого режима составляет 2-3% от номинального напряжения, поэтому возникает магнитный поток не значительный, потери которого можно пренебречь. Под действием номинальных токов, протекающих по первичному I 1 =I 1H и по вторичному I 2 =I 2H возникают так называемые электрические потери, которые определяются по формуле P K = P ЭЛ = I 2 1H R 1 + I 2 2H R 2 Величину электрических потерь можно определить при помощи ваттметра, который подключен к цепи первичной обмотки, таким образом, при помощи данного опыта определяются электрические потери. Z K = U 1K /I 1H ; R K = P K /I 2 1H ; X K = √Z 2 K – R 2 K Нагрузочный режим трансформатора. При этом режиме работы трансформатора на вход и во вторичную обмотку включается нагрузка. Если обратить внимание на то, что в режиме холостого хода и в этом режиме на вход трансформатора подается номинальное напряжение, то в этих режимах в магнитопроводе будет одинаковый магнитный поток или магнитодвижущие силы (МДС) i 1 W 1 + i 2 W 2 = i 10 W 1 (1) здесь, i 1 W 1 + i 2 W 2 – F МДС нагрузочного режима i 10 W 1 F МДС режима холостого хода (1) – векторной форме I’ 1 W’ 1 + I’ 2 W’ 2 = I’ 10 W 1 Из этого выражения видно, что при изменении тока вторичной обмотки будет изменяться ток первичной обмотки. Это и процесс трансформаторах называется саморегулированием. Зависимость вторичного напряжения U 2 трансформатора от тока I 2 при U 1 = const и cosφ 2 = const называется внешней характеристикой трансформатора. Основной характеристикой данного режима является нагрузочная или внешняя характеристика трансформатора U 2 = f (I 2 ) ΔU 2 – перепад напряжения относительно напряжения холостого хода, которая возникает под действием напряжения имеющее место в активном сопротивлении вторичной обмотки. ΔU% = U 2H – U 2 /U 2H * 100 Потери мощности и КПД трансформатора. (энергетическая диаграмма) P 1 = U 1 I 1 cosφ 1 ; P 1 = U 2 I 2 cosφ 2 P ЭМ = электромагнитная мощность Δ Рс- потери в сердечнике ΔР 1М – потери в первичной медной обмотке Δ Р 2М - потери во вторичной медной обмотке. Р 1 – мощность активная потребляемая от сети. Р 2 – мощность активная на нагрузке (полезная мощность) Коэффициент полезного действия трансформатора можно рассчитать следующим образом: η = P 2 /P 1 = P 2 /P 2 + ΣΔP = U 2 I 2 cosφ 2 / U 2 I 2 cosφ 2 + ΔP C + ΔP M = = U 2H * β I 2H cosφ 2 / U 2H * β I 2H cosφ 2 + ΔP 0 + β 2 I 1H 2 R 1 = = β S H cosφ 2 /S H β cosφ 2 + ΔP 0 + ΔP K (здесь ΔP 0 = ΔP C ; ΔP M – потери на медных обмотках, I 2 /I 2H = β коэф. загрузки – I 2 = β I 2H ) (здесь ΔP K = ΔP M ) При β’ = 0,5 – 0,6 η – оптимально Трансформаторы КПД обычно бывают в пределах η = (0.86 – 0.99) Контрольные вопросы 1. При каких условиях производят опыты х.х и к.з.? 2. Какие параметры трансформатора можно определить по опытным данным и как? 3. Что называют внешней характеристикой трансформатор? 4. Как определяется потери энергии в трансформаторе? 5. Как определяется КПД трансформатора? |