ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Паспортні дані й зовнішня характеристика трансформатора

1.1.4. Основні параметри. У процесі перетворення напруги в трансформа­торі виникають втрати електричної енергії в обмотках і магнітопроводі, викликані нагріванням. Тривалий перегрів обмоток може викликати старіння і руйнування ізоляції, тому для забезпечення тривалої роботи силового трансформатора заво - дом-виготовником задаються показники, що називаються паспортними даними: повна потужність Sn, коефіцієнт трансформації n, напруги UiH і U2h, напруга коро­ткого замикання UK3, струми /Ін, /2н і струм холостого ходу /10н, частота fH, втрати в сталі магнітопроводу ЛР0н і в обмотках АРмн та ін. У процесі тривалої експлуа­тації властивості ізоляції погіршуються, зростають втрати енергії. Тому періодич­но перевіряють основні дані трансформатора, до яких належать UKH й /10 н, що ха­
рактеризують втрати енергії в обмотках, ізоляції і сталі магнітопроводу. Для цього проводять два досліди: дослід холостого ходу і дослід короткого замикання. На підставі цих дослідів визначають також параметри схем заміщення.

1.1.5. Дослід холостого ходу. Схема включення вимірювальних приладів при досліді холостого ходу подана на рис. 9.5,а. У процесі досліду вимірюють: U1, U2, I10, Р0 при зміні Ц від 0 до U1H. При Ц = Ц1н визначають: втрати в сталі магнітопроводу ЛР0н, коефіцієнт трансформації n = U1/U2, струм холостого ходу 110н. Отримані дані дозволяють розрахувати параметри схеми заміщення:

а

б

w1I1 = wl або I1 = 12 (9.10)

і, отже, ватметр вимірює втрати потужності тільки в обмотках.

Напругу короткого замикання і її активну й реактивну складові виража­ють звичайно у відсотках:

Uk% = ^ 100% . (9.11)

U1Н

За значенням UK можна розрахувати струм короткого замикання ІК при аварійному режимі:

т U1Н U1Н 100

І1К = ~Z = І1Н U = І1Н U • (9.12)

ZK U КН UK %

9.3.4. Зовнішня характеристика трансформатора. Робочі властивості трансформатора характеризують залежністю напруги на навантаженні U2 і ККД П від струму І2. Залежність U2(I2) при різному характері навантаження (актив­ному, реактивному, ємнісному) називають зовнішньою характеристикою трансформатора.

Зовнішня характеристика трансформатора U2(I2) і залежність п(І2) можуть бути отримані дослідним шляхом або розраховані за еквівалентною схемою за­міщення. В останньому випадку рівняння електричного стану, отримане з Г-

подібної схеми заміщення (рис. 9.4,б), має вигляд

• • •

U2 = U1 - (Як + jXk )12 . (9.13)

Вигляд залежності U2(I2) визначається характером навантаження. Так, при ємнісному навантаженні (соБф < 0) із зростанням струму І2 напруга U2 під­вищується, а при індуктивному (соБф > 0) - падає (рис. 9.6).

Коефіцієнт корисної дії трансформатора п дорівнює відношенню корисної активної потужності Р2 до всієї активної потужності, що надходить з мережі:

Р2 Р2

1 = — =-------------- 2------- , (9.14)

Р Р + ДР + ДР v ’

1 1 1 2 Т LA1 с Т м

де ДРС - втрати потужності в сталі магнітопровода; ДРМ - втрати потужності в міді обмоток.

Корисна потужність трансформатора виражається залежністю

Р2 = U212 cos^2 = Р - Sh cos^, (9.15)

де - повна потужність трансформатора, ВА; в = І^н - коефіцієнт наванта­ження.

Втрати в сталі ДРС не залежать від навантаження і дорівнюють втратам холостого ходу. Втрати в обмотках ДРМ пропорційні квадрату струму

ДРм = які 2 = Які2н Р2 = ДРмн Р2,

де Як - активний опір обмотки.

Після підстановки вираз для ККД матиме вигляд

П = Р - SH C0s^2 (916)

' Р-Sh cos^ + ДРС +ДРмнР2 ' (. )

cos9 < 0 cos9 = 1 cos9 > 0

h

Рис.9.6 - Залежність U2(h) при різному характері навантаження Рис.9.7 - Залежності АР с і ц шд

коефіцієнта навантаження в

Залежності, АРС і п від коефіцієнта навантаження в представлені на рис. 9.7. Залежність п(в) має максимум. За допомогою підбору параметрів обмоток і магні­топроводу для силових трансформаторів вибирають nmax при в = 0,6 - 0,7.