Режимы работы и основные параметры трансформаторов

 

В рабочем (номинальном) режиме работы трансформатора, пренебрегая падением напряжения в обмотках, принято считать . В этом случае при неизменном по значению номинальном напряжении первичной обмотки при любой нагрузке трансформатора ЭДС Е1 постоянна.

Расчетные действующие значения ЭДС в первичной и вторичной обмотках

(7.1)

где Фm – максимальное значение потока, Вб.

Кроме того, без учета потерь в трансформаторе, можно считать равными мощности трансформатора, потребляемую из сети и отдаваемую потребителю

(7.2)

Тогда коэффициент трансформации трансформатора

(7.3)

 

ЭТО ВАЖНО. В понижающем трансформаторе в k раз; также в k раз. В повышающем трансформаторе соотношения обратные.

 

В процессе работы трансформатора часть энергии теряется на покрытие потерь. Потери в трансформаторе разделяются на электрические и магнитные.

Электрические потериРЭ обусловлены нагревом обмоток трансформатора при протекании по этим обмоткам тока. Мощность электрических потерь РЭ определяется суммой электрических потерь в первичной и вторичной обмотках

(7.4)

где m – число фаз в обмотках трансформатора; r1 и r2 – активное сопротивление первичной и вторичной обмоток, Ом.

Электрические потери трансформатора являются переменными, так как их величина зависит от нагрузки трансформатора.

Магнитные потериРМ это потери, в магнитопроводе, обусловленные потерями от гистерезиса и потерями от вихревых токов. Суммарные магнитные потери принято считать пропорциональными частоте тока в степени 1,3, т.е. РМ = f 1,3. Величина магнитных потерь зависит также и от величины магнитной индукции в стержнях и ярмах магнитопровода (РМ º В2). При неизменном первичном напряжении магнитные потери в трансформаторе имеют постоянное значение, т.е. не зависят от нагрузки трансформатора.

Суммарные потери в трансформаторе

(7.5)

В режиме холостого хода трансформатора цепь его вторичной обмотки разомкнута, а к первичной обмотке подведено номинальное напряжение, в которой протекает небольшой ток холостого хода Iо.

 

ЭТО ВАЖНО. В режиме холостого хода с помощью электроизмерительных приборов определяют коэффициент трансформации (7.3) и мощность потерь в магнитопроводе трансформатора РМ.

В режиме короткого замыкания (КЗ) трансформатора вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. Следует различать КЗ в условиях эксплуатации и опыта.

 

ЭТО ВАЖНО. В эксплуатационных условиях КЗ – аварийный режим, при котором в трансформаторе выделяется большое количество теплоты, и создаются большие механические усилия, способные его разрушить. Опыт же КЗ проводится при таком первичном напряжении, чтобы значения токов I1 и I2 обмоток трансформатора были номинальными. Опыт КЗ проводится с целью, определения электрических потерь РЭ в обмотках трансформатора.

 

Расчетное значение КПД трансформатора

(7.6)

где b - коэффициент нагрузки трансформатора, определяется по формуле

(7.7)

SН – номинальная, полная мощность трансформатора; cosj2 - коэффициент мощности потребителя; РМ – потери в магнитопроводе трансформатора (потери холостого хода); РЭ – потери в обмотках трансформатора (потери короткого замыкания).