10.2.1. Схема замещения трансформатора (рис. 10.2).
Рис.10.2.
R1 и X1 - активное и индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки.
и
-
активное и индуктивное сопротивление
приведенной вторичной обмотки.
-
полное сопротивление нагрузки приведенной
вторичной обмотки трансформатора.
, и - называют приведенными параметрами вторичной обмотки схемы замещения трансформатора.
Связь между параметрами вторичной обмотки реального и приведенного трансформаторов:
;
(1)
;
(2)
;
(3)
;
(4)
(5).
Где: U2, I2, R2 и X2 –параметры вторичной обмотки реального трансформатора.
ZН - полное сопротивление нагрузки.
n - коэффициент трансформации, представляет собой отношение напряжений на выводах первичной и вторичной обмоток.
n = U1Н/U2.0 (6)
где: U1Н - номинальное напряжение первичной обмотки при холостом ходе (х.х.),
U2.0 - номинальное напряжение вторичной обмотки при холостом ходе.
10.2.2. Опыт холостого хода (рис. 10.3).
Рис. 10.3.
Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, расходуется в основном на потери в стали (РСТ.). Потерями в меди (РЭЛ.- электрическими потерями в обмотках) пренебрегаем.
Показания приборов PW1=РСТ, РА1=I10, PV3=U1Н, РV2=U2.0 дают возможность определить параметры схемы замещения трансформатора:
;
(7)
;
(8)
;
(9)
Ro и Xo - активное и индуктивное сопротивление ветви намагничивания, определяемые из опыта холостого хода трансформатора.
Z0 - полное сопротивлении ветви намагничивания схемы замещения
(10).
10.2.3. Опыт короткого замыкания (рис. 10.4).
Рис.10.4.
Мощность, потребляемая трансформатором при опыте короткого замыкания (К.З.), расходуется в основном на потери в обмотках (потери в меди РЭЛ).
Показания приборов PWl=РЭЛ, PV3=U1, PA1=I1Н, PA2=I2, дают возможность определить параметры схемы замещения:
;
(11)
;
(12)
(13).
где: RК и XК - активное и реактивное сопротивление трансформатора в опыте К.З., определяются как сумма соответствующих сопротивлений первичной обмотки и приведенных сопротивлений вторичной обмотки:
;
(14)
(15).
ZK – полное сопротивление короткого замыкания трансформатора:
(16).
Схему замещения обычно считают симметричной:
;
(17)
(18).
; (19)
;
(20)
; (21)
;
(22)
;
(23)
(24)
10.2.4. Опыт с подключенной нагрузкой (рис.10.5).
Рис. 10.5.
10.2.4.1. Коэффициент мощности нагрузки:
R18
cos2Н = ----- (25).
ZL2
ZL2 –полное сопротивление катушки L2
(26).
XL2 – реактивное сопротивление катушки L2.
(27).
f – частота переменного тока (промышленная частота).
f = 50 Гц.
L2 – индуктивность катушки L2.
10.2.4.2. К.П.Д. трансформатора:
Sн cos2Н P2
= ----------------------- = ------------ (28).
Sн cos2Н + PСТ + 2PЭЛ P2 + PСТ + 2PЭЛ
Где: - коэффициент загрузки трансформатора.
I2
= ----- (29).
I2Н
Sн = U1Н I1Н = U2Н I2Н = 176Вт - полная мощность трансформатора.
Под номинальной мощностью понимают полную мощность
трансформатора.
Номинальное вторичное напряжение – это напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме х.х. (при I2=0) U2Н=U2.0.
За номинальный вторичный ток I2Н условно принимают ток, рассчитанный по номинальной мощности Sн при номинальном вторичном напряжении U2Н.
I2Н = Sн/U2Н (30).
I2 - ток в подключенной нагрузке.
PСТ - мощность потерь в стали сердечника трансформатора (измеряется в опыте холостого хода).
PЭЛ – мощность потерь в меди обмоток трансформатора (измеряется в опыте короткого замыкания).
P2 – полезная мощность потребителя.
P2 = Sн cos2Н (31)
10.2.4.3. Внешняя характеристика трансформатора U2 = F() строится по следующему уравнению:
(32).
Где: U2 - напряжение на нагрузке.
U2Н – номинальное вторичное напряжение.
∆U - потеря напряжения в трансформаторе (в процентах).
U = (Uк.а. cos2Н + Uк.р. sin2Н) (33).
Где: Uк.а. - активная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора (в процентах).
(34).
-
реактивная составляющая
напряжения короткого замыкания
трансформатора (в процентах).
(35).