1.4.Режим нагрузки

В режиме нагрузки трансформатор нагружается в пределах от нуля до номинальной, одной из нагрузок: активной, активно-ндуктивной или ёмкостной.

Уравнения электрического состояния этого режима:

,

,

,

где и - комплексы полных сопротивлений обмоток трансформатора.

Зависимость U2 = f(I2) называется внешней характеристикой трансформатора (Рис. 1.3).

Рис. 1.3.

Процентное изменение вторичного напряжения при переменной нагрузке определяют так:

,

где U_2о и U₂ - соответственно вторичные напряжения при холостом ходе и заданной нагрузке, определяемой вторичным током и коэффициентом мощности cosf₂ нагрузки.

Величину U₂ можно рассчитать по формуле:

,

где - коэффициент загрузки;

U_а.к. - активная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора;

U_р.к. - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора в процентах;

cos₂ - коэффициент мощности нагрузки.

,

,

где Sн - полная мощность трансформатора, ВА.

1.5. Коэффициент полезного действия трансформатора.

По данным режима холостого хода, короткого замыкания и режима нагрузки трансформатора определяется к.п.д. трансформатора:

,

где Р₂ = U₂I₂cos₂ - активная полезная мощность, снимаемая с зажимов вторичной обмотки;

Р₁ = U₁I₁cos₁ - активная мощность, потребляемая трансформатором из сети;

Зависимость  = f(β) приведена на рис. 1.4.

Рис. 1.4.

mах - коэффициент загрузки трансформатора, при котором к.п.д. трансформатора достигает максимального значения:

1.6. Векторные диаграммы трансформатора

На рис. 1.6. приведены векторные диаграммы нагруженного трансформатора с нагрузками: активной (Рис. 1.6.а) и активно-индуктивной (Рис.1.6.б).

Рис. 1.5.а. Рис. 1.5.б.

.

Рис. 1.6.а. Рис. 1.6.б.

1.7. Трёхфазные трансформаторы.

Группы соединения фазных обмоток

Каждому типу фазных обмоток трехфазного трансформатора соответствует определенный угол смещения векторов линейных низших напряжений к соответствующим им векторам линейных высших напряжений.

Сдвиг фаз между ЭДС Ё_АХ и Ё_ах принято выражать группой соединения. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0 до 360°, а кратность сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединения принят ряд чисел: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10,11 и 0.

Для трехфазных трансформаторов угол смещения вектора линейной ЭДС обмотки НН по отношению к вектору линейной ЭДС обмотки ВН определяют умножением числа, обозначающего группу соединения, на 30°. Угол смещения отсчитывают от вектора ЭДС обмотки ВН по часовой стрелке до вектора ЭДС обмотки НН. Например, группа соединения 5 указывает, что вектор линейной ЭДС обмоток НН отстает по фазе от вектора линейной ЭДС обмоток ВН на угол 5 • 30°= 150°.

Применением разных способов соединения обмоток в трехфаз­ных трансформаторах можно создать 12 различных групп соедине­ния.

При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН, напри­мер Y/Y или Δ/Δ, получают четные группы соединения, а при не­одинаковых схемах, например Y/Δ или Δ/Y, — нечетные.

Четыре группы соединения 0, 6,11 и 5 называ­ют основными.

Соотношение и угол смещения между векторами линейных ЭДС обмоток НН по отношению к векторам линейных ЭДС обмоток ВН наглядно иллюстрируются с помощью топологических диаграмм (рис.2.1).

Рис. 2.1. Топографические диаграм­мы линейных напряжений нулевой (а), шестой (б), одиннадцатой (в) и пятой (г) групп соединения

При изготовлении или в процессе эксплуатации трансформато­ров иногда возникает необходимость в опытной проверке группы соединения. Существует несколько методов такой проверки, но наи­более распространены методы фазометра и вольтметра.

Метод фазометра. Основан на непосредственном измерении угла фазового сдвига между соответствующими линейными напря­жениями (ЭДС) обмоток ВН и НН с помощью фазометра ф, вклю­ченного по схеме, показанной на рис. 2.2, а. Параллельную обмот­ку фазометра U подключают к стороне ВН, а последовательную обмотку I — к стороне НН. Для ограничения тока в последова­тельной обмотке ее включают через добавочное сопротивление г_доб. Затем трансформатор включают в сеть с симметричным трехфаз­ным напряжением. Для удобства измерений желательно, чтобы фазометр имел полную (360°) шкалу.

Рис. 2.2. Проверка группы соедине­ния Y/Y— 0 методами фазометра (а) и вольтметра (б)

Метод вольтметра. Непосредственного измерения угла фазово­го сдвига между линейными напряжениями (ЭДС) этот метод не дает. Это косвенный метод и он основан на измерении вольтметром напряжений (ЭДС) между одноименными выводами обмоток ВН и НН. Если проверяют группу соединения Y/Y— 0 , то, соединив проводом выводы А и а, измеряют напряжение U_bB (между выводами b и B) и U_cC (между выводами с и С). Если предполагаемая группа соединения Y/Y—0 соответствует фактической, то напряжения

(2.1)

где n_л = U_AB/ U_ab— отношение линейных напряжений (ЭДС) обмоток ВН и НН, т.е. коэффициент трансформации линейных напряжений (ЭДС).

Если проверяют группы соединения 6, 11 или 5, то для измеренных значений напряжений пользуются формулами:

группа Y/Y- 6 (2.2)

группа Y/A — 11 (2.3)

группа Y/Д — 5 (2.4)

где U_ab и U_xy — линейные напряжения на выводах обмоток НН, В.

Если условия равенства напряжений по результатам измерений и приводимым формулам не соблюдаются, то это свидетельствует о нарушениях в маркировке выводов трансформатора.