Схема замещения трансформатора при холостом ходе

Устройство трансформатора

Трансформатор – статистический электромагнитный аппарат преобразующий систему переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения. Трансформаторы служат для передачи и распределения электроэнергии потребителей. Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие; однофазные, трех и многофазные; силовые, измерительные, испытательные и т. д.

Номинальные данные щитка: S_H, квт, U₁_H/U₂_H, I₁_H/I₂_H, l/l.

Активными элементами трансформатора являются:

1. магнитопровод;

2. обмотки.

Магнитопроводы бывают:

1. броневые;

2. стержневые.

Для магнитопровода используется электротехническая сталь:

1. горячекатаная;

2. холоднокатаная.

Шихтовка железа стержневого трансформатора

Горячекатаная сталь Холоднокатаная сталь

Холоднокатаная сталь

Однофазный

Трехфазный

Броневой трансформатор

Марка стали (пример).

Первая цифра – по структурному состоянию и прокату:

1. горячекатаная изотропная;

2. холоднокатаная изотропная;

3. холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой.

Вторая цифра – содержание кремния:

1.до 0,8 %;

2. 1,8 – 2,8 %;

3. 2,8 – 3,8 %;

4. 3,8 – 4,8 %.

Третья цифра – характеризует удельные потери :

1. нормальные потери;

2. низкие потери;

3. пониженные потери;

Четвертая цифра – порядковый номер типа стали.

Обмотки (однослойные и многослойные):

а) дисковые у броневого трансформатора

б) цилиндрические

в) винтовые

г) непрерывные

Ток холостого хода

При синусоидальном напряжении и потока, как холостого хода имеет несинусоидальную форму, за счет насыщения железа в области амплитуды потока.

Рассмотрим какие потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе.

Ф₀ ® E₁, E₂Ф_S₁ ® E₂_S

ЭДС рассеяния

e_{1S =} -L_S(dl₀/dt) = -L_S= -I_m wl_S coswt

ЭДС рассеяния в комплексной форме (wl_S = x)

В первой обмотке три ЭДС – , ,

Фаза ЭДС

E₁ = -W₁(dФ/dt) = -W = wW₁Ф_m sin(wt - p/2), (wW₁Ф_m = E_1m)

Действующие значения ЭДС обмотки

E₁_max = wW₁Ф_m = 2pf₁W₁Ф_m

E₁ =

E₁ = 4,44 f₁W₁Ф_m

E₂ = 4,44 f₁W₂Ф_m

E₁/E₂ = k U₁/U₂ = k

При x x

U₂ = E₂

U₁ » E₁

Потери при холостом ходе трансформатора

Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе идет на покрытие в обмотках и стали: P₀ = p_эл1 + P_магн

p_эл1 = 1 ¸ 2% от P₀

Поэтому, мощность при холостом ходе трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).

p_r = s_r(f/100)B²

Pосн мг

p_b = s_вх(f/100)²B²

p_доб = 15 ¸ 20% Pосн мг Итак P₀ = (1,15 ¸ 1,2) P_мго

Схема замещения трансформатора при холостом ходе

Исследование работы трансформатора упрощается, если действительный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно, заменить схемой элементы которой, связаны между собой только электрически. Такая схема называется схемой замещения трансформатора. Схема замещения должна удовлетворять основным уравнениям ЭДС и МДС трансформатора.

Цепь ab - цепь намагничивания

z_m, r_m, x_m параметры цепи намагничивания.

1.2.4.Определение параметров экспериментально z_m, x_m,r_m

P₀, U, I₀

z₀ = ; r₀ = ; x₀ =

т. к. r₁ << r_m x₁ << x_m, то

z_m » z_{0 =} ; r_m » r₀ = ; x_m » x₀ =

Из опыта холостого хода определяем:

1. параметры цепи намагничивания;

2. потери в стали;

3. определяем коэффициент трансформации.