ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 203
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
' , надо изменить сопротивления r2и х2прямо пропорционально квадрату коэффициента трансформации, что также определяется условием сохранения неизменной вторичной мощности, т. е.
откуда
В трансформаторах между первичным и вторичным контурами имеется только магнитная связь, прямой электрической связи нет. Это создает известные неудобства при расчетах. Практически более удобной для рассмотрения является электрическая схема замещения трансформатора, в которой магнитная связь между контурами заменена электрической.
Для приведенного трансформатора уравнения напряжений имеют вид:
Так как E1'= E1то обе цепи трансформаторов можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 8.8.
На этой схеме r1 и r'2представляют собой активные сопротивления обмоток, а x1=2пfLS1 и x2=2пfLS2— их реактивные сопротивления рассеяния, изображенные в виде отдельных катушек: I0— ток холостого хода, E1— э. д. с, наводимая магнитным потоком Ф. Здесь реальные обмотки представлены в виде идеальных (без всякого рассеяния), объединенных в одну обмотку. Такое объединение возможно, так как потенциалы начальных и конечных точек обмоток соответственно равны друг другу (E1=
E2'), следовательно, распределение токов не изменится. Эта объединенная обмотка имеет реактивное сопротивление х0и активное r0и называется намагничивающей ветвью. Очевидно, что
где
Величину r0находим из равенства
По первому закону Кирхгофа
В конечном виде уравнение токов имеет вид
В случае работы трансформатора в режиме холостого хода /'2=0 и /1=/0, т. е. вторичная сторона трансформатора в создании намагничивающего тока участия не принимает.
Векторная диаграмма (рис. 8.9). Для построения диаграммы вектор основного магнитного потока Ф откладывается в положительном направлении оси абсцисс. Создаваемые потоком э. д. с. Etи Егпо направлению совпадают друг с другом и отстают от магнитного потока на 90°.
Вектор тока холостого хода I0. сдвинут относительно вектора Фмакc на угол потерь
.
Рис. 8.9. Векторная диаграмма трансформатора с индуктивной нагрузкой
Вектор тока I2' отстает от вектора E2' на угол
, определяемый, характером активно-индуктивной нагрузки. Вектор первичного тока определяется в результате геометрического сложения: I1=Io+(- I2')- Вторая составляющая (/2') первичного тока I1
равна и противоположна по фазе вторичному току I2'.
При построении вектора U1 следует учитывать, что вектор активного падения напряжения I1r1совпадает по фазе с током I1, а вектор индуктивного падения напряжения jI1x1опережает по фазе ток I1 на 90°.
§ 8.4. Режим короткого замыкания трансформатора
В режиме короткого замыкания сопротивление внешней цепи равно нулю, т. е. вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. Этот режим следует рассматривать как аварийный. При нем во вторичной обмотке трансформатора протекает ток, во много раз превышающий номинальный. Такой ток безусловно опасен для трансформатора и допустим только на очень короткое время.
Так как при режиме короткого замыкания можно получить ряд данных для характеристики работы трансформатора и о
пределить потери короткого замыкания, равные электрическим потерям в обмотках, этот режим создают искусственно при проведении опыта короткого замыкания. Для этого к первичной обмотке подводят пониженное напряжение UK.З., при котором токи в обмотках I1 и I2 имеют номинальные значения.
Э
то пониженное напряжение, выраженное в процентах от номинального, называется напряжением короткого замыкания:
Напряжение короткого замыкания является очень важным параметром трансформатора и обычно указывается на его щитке-паспорте. Для силовых трансформаторов оно составляет от 5,5 до 10,5%, причем чем больше мощность трансформатора, тем выше значение u KЗ
Величиной напряжения короткого замыкания определяется и кратность тока короткого замыкания
На рис. 8.10 дана векторная диаграмма для режима короткого замыкания. Эта диаграмма строится так же, как и векторная диаграмма работы трансформатора под нагрузкой. Векторы
E1и E2' отстают от вектора магнитного потока Ф на 900. Вектор тока I2
отстает от вектора э. д. с. Ё2'на угол Ψ2. Так как напряжение UK.З, приложенное к первичной обмотке трансформатора, невелико и ток холостого хода I0 будет мал, то им можно пренебречь. Тогда вектор тока I1 будет сдвинут относительно вектора тока I2 на 180° и
равен ему по величине, что видно из следующего. Если пренебречь током Iо, то
В приведенном трансформаторе
, тогда
Вектор падения напряжения I2' r2' на активном сопротивлении г2' совпадает по фазе с вектором тока I2', а вектор падения напряжения jI2'x2' на реактивном сопротивлении x2' сдвинут по фазе на 900 относительно вектора тока I2', он откладывается от конца вектора I2'r2'. Вектор напряжения короткого замыкания U1К.Зопределится в результате сложения векторов I1r1 и jI1x1. Для этого отложим вверх составляющую напряжения – E1 геометрически сложим с ней векторы I1r1 и jI1x1. Этому режиму соответствует упрощенная схема замещения, приведенная на рис. 8.11, так как при коротком замыкании трансформатор может быть представлен в виде цепи, состоящей из последовательно соединенных активных и индуктивных сопротивлений первичной и вторичной обмоток. Из векторной диаграммы для режима короткого замыкания получают треугольник короткого замыкания ОВГ (рис. 8.12). Для этого векторы напряжения и э. д. с. вторичной обмотки поворачивают на 180° так, чтобы вектор E2'совпал по направлению с вектором —E1. При этом векторы токов первичной и вторичной обмоток I2' и I1 также совпадают.
Складывая между собой векторы активного падения напряжения I1r1 и I2' r2'
откуда
В трансформаторах между первичным и вторичным контурами имеется только магнитная связь, прямой электрической связи нет. Это создает известные неудобства при расчетах. Практически более удобной для рассмотрения является электрическая схема замещения трансформатора, в которой магнитная связь между контурами заменена электрической.
Для приведенного трансформатора уравнения напряжений имеют вид:
Так как E1'= E1то обе цепи трансформаторов можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 8.8.На этой схеме r1 и r'2представляют собой активные сопротивления обмоток, а x1=2пfLS1 и x2=2пfLS2— их реактивные сопротивления рассеяния, изображенные в виде отдельных катушек: I0— ток холостого хода, E1— э. д. с, наводимая магнитным потоком Ф. Здесь реальные обмотки представлены в виде идеальных (без всякого рассеяния), объединенных в одну обмотку. Такое объединение возможно, так как потенциалы начальных и конечных точек обмоток соответственно равны друг другу (E1=
E2'), следовательно, распределение токов не изменится. Эта объединенная обмотка имеет реактивное сопротивление х0и активное r0и называется намагничивающей ветвью. Очевидно, что
где
Величину r0находим из равенства
По первому закону Кирхгофа
В конечном виде уравнение токов имеет вид В случае работы трансформатора в режиме холостого хода /'2=0 и /1=/0, т. е. вторичная сторона трансформатора в создании намагничивающего тока участия не принимает. Векторная диаграмма (рис. 8.9). Для построения диаграммы вектор основного магнитного потока Ф откладывается в положительном направлении оси абсцисс. Создаваемые потоком э. д. с. Etи Егпо направлению совпадают друг с другом и отстают от магнитного потока на 90°.
Вектор тока холостого хода I0. сдвинут относительно вектора Фмакc на угол потерь
.Рис. 8.9. Векторная диаграмма трансформатора с индуктивной нагрузкой
Вектор тока I2' отстает от вектора E2' на угол
, определяемый, характером активно-индуктивной нагрузки. Вектор первичного тока определяется в результате геометрического сложения: I1=Io+(- I2')- Вторая составляющая (/2') первичного тока I1
равна и противоположна по фазе вторичному току I2'.
При построении вектора U1 следует учитывать, что вектор активного падения напряжения I1r1совпадает по фазе с током I1, а вектор индуктивного падения напряжения jI1x1опережает по фазе ток I1 на 90°.
§ 8.4. Режим короткого замыкания трансформатора
В режиме короткого замыкания сопротивление внешней цепи равно нулю, т. е. вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. Этот режим следует рассматривать как аварийный. При нем во вторичной обмотке трансформатора протекает ток, во много раз превышающий номинальный. Такой ток безусловно опасен для трансформатора и допустим только на очень короткое время.
Так как при режиме короткого замыкания можно получить ряд данных для характеристики работы трансформатора и о
пределить потери короткого замыкания, равные электрическим потерям в обмотках, этот режим создают искусственно при проведении опыта короткого замыкания. Для этого к первичной обмотке подводят пониженное напряжение UK.З., при котором токи в обмотках I1 и I2 имеют номинальные значения.Э
то пониженное напряжение, выраженное в процентах от номинального, называется напряжением короткого замыкания:Напряжение короткого замыкания является очень важным параметром трансформатора и обычно указывается на его щитке-паспорте. Для силовых трансформаторов оно составляет от 5,5 до 10,5%, причем чем больше мощность трансформатора, тем выше значение u KЗ
Величиной напряжения короткого замыкания определяется и кратность тока короткого замыкания
На рис. 8.10 дана векторная диаграмма для режима короткого замыкания. Эта диаграмма строится так же, как и векторная диаграмма работы трансформатора под нагрузкой. Векторы
E1и E2' отстают от вектора магнитного потока Ф на 900. Вектор тока I2
отстает от вектора э. д. с. Ё2'на угол Ψ2. Так как напряжение UK.З, приложенное к первичной обмотке трансформатора, невелико и ток холостого хода I0 будет мал, то им можно пренебречь. Тогда вектор тока I1 будет сдвинут относительно вектора тока I2 на 180° и
равен ему по величине, что видно из следующего. Если пренебречь током Iо, то В приведенном трансформаторе
, тогда Вектор падения напряжения I2' r2' на активном сопротивлении г2' совпадает по фазе с вектором тока I2', а вектор падения напряжения jI2'x2' на реактивном сопротивлении x2' сдвинут по фазе на 900 относительно вектора тока I2', он откладывается от конца вектора I2'r2'. Вектор напряжения короткого замыкания U1К.Зопределится в результате сложения векторов I1r1 и jI1x1. Для этого отложим вверх составляющую напряжения – E1 геометрически сложим с ней векторы I1r1 и jI1x1. Этому режиму соответствует упрощенная схема замещения, приведенная на рис. 8.11, так как при коротком замыкании трансформатор может быть представлен в виде цепи, состоящей из последовательно соединенных активных и индуктивных сопротивлений первичной и вторичной обмоток. Из векторной диаграммы для режима короткого замыкания получают треугольник короткого замыкания ОВГ (рис. 8.12). Для этого векторы напряжения и э. д. с. вторичной обмотки поворачивают на 180° так, чтобы вектор E2'совпал по направлению с вектором —E1. При этом векторы токов первичной и вторичной обмоток I2' и I1 также совпадают. Складывая между собой векторы активного падения напряжения I1r1 и I2' r2'