Работа электрического трансформатора в режиме холостого
Хода
Режим холостого хода – такой режим работы электрического транс-
форматора, при котором его вторичная цепь разомкнута, и ток в ней равен нулю (i2 = 0) .
Под действием приложенного напряжения
u1 по первичной обмотке
протекает ток i1x , возбуждающий в магнитопроводе магнитное поле Ф0 .
Большая часть магнитного потока замыкается в магнитопроводе. Однако небольшая часть этого потока замыкается вокруг витков только
первичной обмотки, образуя поток рассеяния
Ф S , и не индуктирует на-
пряжение взаимоиндукции u M 2
В первичной обмотке Ф0
во вторичной обмотке. индуктирует напряжение
| u S1 = 2pfL S1I1x = x LS1 × I1x , | (6.8) |
где
L S1
– индуктивность рассеяния первичной обмотки электрического трансформатора;
нием
x LS1 – индуктивное сопротивление рассеяния этой обмотки.
Кроме того, первичная обмотка обладает резистивным сопротивле-
r1 . На рисунке 6.2 представлена схема замещения электрического
трансформатора с учетом резистивных сопротивлений
r1 и
r2 первичной и
вторичной обмоток и их индуктивностей рассеяния
L S1 и
L S 2 .
| Ф0 |
| i1x |
| r1 |
| L S1 |
| r2 |
| L S2 |
| i2=0 |
| u r1 |
| u LS1 |
| u1 |
| u L1 |
| u M 2 |
| u2 |
Рисунок 6.2 – Схема замещения трансформатора в режиме холостого
хода
Составим уравнение для первичной цепи по II закону Кирхгофа в комплексной форме
| U&1 = I&1x × r1 + U& L S1 + U& L1 . | (6.9) |
На рисунке 6.3 представлена векторная диаграмма напряжений и то- ков, построенная в соответствии с (6.9).
|
|
|
Опытом холостого хода называется испытание электрического трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном
| U1 |
| I1x jx S1 I1x r1 |
| I1x |
U L1=U M 2
Ф0
Рисунок 6.3 – Векторная диаграмма напряжений и тока трансформа- тора в режиме холостого хода
Для проведения опыта холостого хода собирается электрическая цепь согласно схеме рисунка 6.4.
| I1x |
| * |
| * W |
| ЭТ |
| A |
| pW1 pA1 |
| U1x |
| V |
| pV1 |
| U2x |
| V |
| pV2 |
| z2 |
Рисунок 6.4 – Схема электрической цепи для проведения опыта холостого хода трансформатора
При
U1x
= U1н
ток
I1x
составляет 3…10 % от номинального первич-
ного тока
I1н . Следовательно, в формуле (6.9) слагаемыми U& L S1 =
jx S1 × I&1x
и U& r1 = r1 × I&1x
можно пренебречь. Тогда имеем:
| U&1x = U& L1. | (6.10) |
При разомкнутой цепи вторичной обмотки
| U 2 x = U M 2 , | (6.11) |
поэтому, измерив вольтметром
PV1
первичное напряжение
U1x
и вольт-
метром
PV 2
– вторичное напряжение
|
|
|
U 2 x , определяют коэффициент
трансформации
| K = U М 2 » U 2 x = w2 . U L1 U1x w1 | (6.12) |
Этот коэффициент указывается на щитках электрических трансфор- маторов как отношение высшего напряжения к низшему (например, К = 6000 / 230 ).
При холостом ходе
I1x << I1н
и мощность потерь в проводах первич-
ной обмотки (потери в меди)
P М 1
мала по сравнению с потерями на вихре-
вые токи (потери в стали)
P с . Поэтому в опыте холостого хода по показа-
ниям ваттметра pW определяют мощность потерь в магнитопроводе.
Опыт короткого замыкания
Необходимо различать опыт короткого замыкания и режим корот- кого замыкания, так как в последнем случае имеет место аварийный режим электрического трансформатора, при котором он сильно разогревается и может произойти сгорание трансформатора.
Опыт короткого замыкания – испытание электрического трансфор- матора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном то- ке в первичной обмотке
| I1к = I1н . | (6.13) |
Этот опыт проводится при аттестации электрического трансформа- тора для определения важнейших параметров:
- мощности потерь в проводах обмоток (потери в меди)
- внутреннего падения напряжения;
|
|
|
- коэффициента трансформации и др.
P М ;
Опыт короткого замыкания (рисунок 6.5), как и опыт холостого хода, обязателен при заводских испытаниях.
| A |
| * |
| * W |
| pA1 U1к |
| pW1 |
| V |
| U L1к w1 |
| w |
| A |
| 2 |
| U |
| M 2к |
Рисунок 6.5 – Схема электрической цепи для проведения опыта ко- роткого замыкания трансформатора
В опыте короткого замыкания (U 2 = 0 ) напряжение руемое во второй обмотке равно
U M 2к , индукти-
| U& М 2к = I&2к × r2 + j × x S 2 × I&2к , | (6.14) |
где
I2к × r2
– напряжение на резистивном сопротивлении вторичной обмот- ки;
x S 2 × I2к
– напряжение на индуктивном сопротивлении рассеяния вто- ричной обмотки.
Напряжение первичной обмотки в опыте короткого замыкания
U1к
при токе
I1к
= I1н
составляет 5-10 % от номинального U1н . Поэтому дейст-
вующее значение напряжения индукции
U M 2к
составляет лишь 2-5 % от
действующего значения U M 2
в рабочем (номинальном) режиме.
Пропорционально значению U M 2 уменьшается магнитный поток Ф0
в магнитопроводе, а вместе с ним и мощность потерь в магнитопроводе пропорциональная Ф02 .
P с ,
Следовательно, в опыте короткого замыкания почти вся мощность
|
|
|
трансформатора P1к
равна мощности потерь в проводах первичной и вто-
ричной обмоток (потери в меди):
| P1к = I 2 × r + I 2 × r » P . 1к 1 2к 2 M | (6.15) |
Значение этой мощности определяется по показаниям ваттметра
рW1 (рисунок 6.5).
I1к
и I 2к
– токи в опыте короткого замыкания соответ-
ствующих обмоток трансформатора, определяемые по показаниям ампер-
метров
рА1 и
рА2 .
При коротком замыкании в уравнении (6.7) составляющая
I1x × w1
ничтожно мала, по сравнению с двумя другими составляющими, и ею можно пренебречь, следовательно
w1 × I1к
и коэффициент трансформации
» w2 × I 2к ,
K = w2 »
w1
I1к .
I 2к
Таким образом, опыт короткого замыкания может служить для опре- деления коэффициента трансформации К .
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!