Характеристики трансформатора
К нагрузочным характеристикам трансформатора относятся зависимости напряжения на вторичной обмотке U2, коэффициента мощности сosj1и коэффициента полезного действияhот тока нагрузкиI2потребителя электроэнергии при сosj 2= const. Характер этих зависимостей представлен на рис. 5.
Зависимость U2(I2), вольт-амперная характеристика вторичной обмотки, являетсявнешней характеристикойтрансформатора. Из уравнения электрического равновесия для вторичной обмотки получим выражение для напряжения
.
Из полученного выражения следует, что изменение тока нагрузки трансформатора приводит к изменению напряжения на зажимах его вторичной обмотки.
Внешняя характеристика трансформатора при различном характере нагрузки различна. Анализ зависимостей на рис. 5, апоказывает, что при индуктивном характере нагрузки трансформатора, напряжение на его вторичной обмотке с ростом тока нагрузки уменьшается (кривая 3). При чисто активной нагрузке внешняя характеристика трансформатора будет более жесткой (кривая 2). При емкостном характере нагрузки с увеличением тока нагрузки происходит возрастание напряжения на зажимах вторичной нагрузки трансформатора (кривая 1).
a)б)
Рис. 5. Нагрузочные характеристики трансформатора
Рабочие характеристики трансформатора приведены на рис. 5, б. Характер изменения коэффициента мощности показывает его возрастание при увеличении тока нагрузки от некоторого значения сosj0, которому равен коэффициент мощности в режиме холостого хода. При отсутствии нагрузки во вторичной цепи трансформатор потребляет активную мощность, равную мощности холостого хода:
|
|
|
Рх.х = U1ном I0 сosj0.
Так как мощность, ток и напряжение в режиме холостого хода не равны нулю, то не может быть равным нулю и сosj0 приI2= 0.
Несколько другой характер имеет зависимость коэффициента полезного действия от тока нагрузки. Как известно, hпредставляет собой отношение полезной мощности к мощности, потребляемой трансформатором из сети, и рассчитывается на практике по формуле
,
где b=I2/I2ном— отношение тока нагрузки к номинальному значению тока (коэффициент нагрузки трансформатора). КПД трансформатора зависит от величины нагрузкиbи ее характера (сosj2 ). При отсутствии нагрузки, когда мощность не потребляется, КПД оказывается равным нулю. Из формулы видно, что при малых значениях нагрузки, когда электрическими потерями мощности вследствие небольшого значения тока нагрузки можно пренебречь и когда потери мощности в магнитопроводеРм оказываются соизмеримыми с полезной мощностьюР2, значение КПД трансформатора оказывается небольшим. С увеличением тока нагрузки КПД растет.
|
|
|
Полагая, что g=U2/U2номучитывает влияние изменения напряжения при изменении нагрузки;S2=U2I2, получаем следующую зависимость:
h = bgS сosj2/(bgS сosj2 +Рх.х + b2Рк.з).
Потери мощности в магнитопроводе трансформатора не зависят от нагрузки, в то время как с увеличением нагрузки электрические потери мощности в обмотках растут пропорционально квадрату тока. С учетом этого анализ приведенной формулы показывает, что КПД трансформатора имеет максимальное значение при нагрузке, для которой магнитные потери равны электрическим: Рх.х=b2Рк.з.Отсюда значение коэффициента нагрузки, соответствующее максимальному КПД,b= 
. При дальнейшем возрастании нагрузки трансформатора потерями в магнитопроводе можно пренебречь вследствие их относительно небольшого значения по сравнению с довольно большими электрическими потерями мощности в обмотках трансформатора. Анализ показывает, что при этих условиях КПД трансформатора с увеличением тока нагрузки сверх номинального, хотя и незначительно, будет снижаться.
КПД современных трансформаторов весьма высок. С увеличением номинальной мощности трансформатора КПД растет, причем, для мощных трансформаторов он достигает значений порядка 98‑99 %. Большинство трансформаторов имеют максимальный КПД при нагрузке 50‑70 % от номинальной, что соответствует наиболее часто встречающейся средней нагрузке при их эксплуатации.
|
|
|
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1502; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!