20. Расчёт потери и падения напряжения в трансформаторе. Внешняя характеристика.

В екторная диаграмма позволяет определить изменение напряжения трансформатора в зависимости от нагрузки. При U1=U1ном и ном частоте fном как отношение алгебраической разности значений вторичного напряжения при хх U20 и нагрузке U2 к напряжению при хх: . Т.к. при хх отсутствуют падения напряжения в обмотках трансф, то , и при номинальном значении . . Из диаграммы следует, что из-за малости угла за модуль вектора приближённо можно принять его проекцию на направление вектора – , т.е. отрезок ОА. Тогда . Спроецировав аналогично векторы и на направление вектора , получим .

Тогда . При ном нагрузке формула примет вид или . Изменение напряжения трансформатора пропорционально току нагрузки и зависит от угла . Поэтому используя понятие коэф нагрузки получают .

Н а рис. 6.7. показана внешняя хар силового трансформатора.

Аналитическое выражение внешней характеристики трансформатора определяется уравнением

Электрического состояния для вторичной цепи: .

Из этого выражения следует, что с увеличением вторичного тока (увеличением нагрузки трансформатора) вторичное напряжение уменьшается. Это изменение вторичного напряжения определяется падением напряжения на собственном активном и индуктивном сопротивлениях обмотки .

Относительный параметр – коэффициентом нагрузки β, определяют как отношение вторичного тока в рассматриваемом режиме работы к его номинальному значению: β= I2 / I2ном.

В режиме хх, когда вторичный ток I2 =0, коэффициент нагрузки β=0. В номинальном режиме работы β = 1. Таким образом, изменение режима работы трансформатора от хх до номинального режима соответствует изменению коэффициента нагрузки от 0 до 1. Поэтому в некоторых случаях внешнюю характеристику определяют как зависимость вторичного напряжения от коэффициента нагрузки трансформатора U2 = f(β). Нарис.6.7 значения коэффициента нагрузки обозначены на дополнительной оси β.

Как видно на рис.6.7, при изменении режима работы в диапазоне от хх до номинального режима напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора уменьшается на ΔU2. Изменение напряжения в номинальном режиме работы ΔU2ном составляет от 4 до 10 % в зависимости от типа и мощности трансформатора.

21. Измерительные трансформаторы. Разновидности, схемы включения, особенности.

Измерительный трансформатор – электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты. И. т. применяют главным образом в распределительных устройствах и в цепях переменного тока высокого напряжения для безопасных измерений силы тока, напряжения, мощности, энергии. На случай повреждения изоляции со стороны высокого напряжения один из зажимов вторичной обмотки заземляют. С помощью И. т. можно измерять различные значения электрических величин электроизмерительными приборами (Вольтметром, Амперметром, Ваттметром), имеющими пределы до 100 в и 5 а. Различают И. т. напряжения (для включения вольтметров, частотомеров, параллельных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле напряжения) и И. т. тока (для включения амперметров, последовательных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле тока). Схемы включения И. т. в электрическую цепь показаны на рис. 1а(напряжения) и 2а(тока).

К зажимам первичной обмотки И. т. напряжения (рис. 1а) подводится измеряемое напряжение U1; обмотка W1 включается параллельно нагрузке. Вторичное напряжение U2 с обмотки W2 подаётся на вольтметр или цепи напряжения измерительных приборов и реле защиты. Точность измерения характеризуется погрешностью в %, которая определяет точность передачи амплитуды измеряемого напряжения, и угловой погрешностью в градусах, равной углу между вектором первичного и повёрнутым на 180° вектором вторичного напряжения и определяющей точность передачи фазы. Большинство высоковольтных И. т. напряжения изготовляют секционированными с масляным наполнителем.

Первичная обмотка И. т. тока W1 (рис. 2а) включается последовательно в контролируемую электрическую цепь переменного тока I1, а вторичная обмотка W2 — в последовательную цепь амперметра или других измерительных приборов. Точность И. т. тока характеризуется выраженным в % отношением разности значений приведённого вторичного тока и действительного первичного тока к действительному значению первичного тока.

Для измерения мощности в цепи высокого напряжения с помощью ваттметра необходимы как И. т. тока, так и И. т. напряжения (рис. 3).

Д ля измерений в цепях постоянного тока большой силы или высокого напряжения применяют И. т. постоянного тока особой конструкции. Действие такого И. т. основано на насыщении сердечников из ферромагнетика при небольших напряжённостях магнитного поля, в результате чего среднее значение переменного тока во вспомогательной обмотке становится зависимым от измеряемого постоянного тока.

22. Компенсационный ток в трансформаторе. Влияние нагрузки на ток и мощность первичной обмотки.