- •Трансформаторы
- •Изолированный трансформатор.
- •Идеальная кривая намагничивания.
- •Приведенный трансформатор.
- •Реальный трансформатор. Уравнения электрического и магнитного состояния.
- •Схемы замещения реального трансформатора.
- •Векторная диаграмма.
- •Опыт холостого хода трансформатора.
- •Опыт короткого замыкания.
- •Изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора при нагрузке.
- •Потери энергии в трансформаторе. Коэффициент полезного действия.
- •Параллельная работа трансформаторов.
- •Автотрансформатор.
- •Измерительные трансформаторы.
- •Трехфазные трансформаторы.
Потери энергии в трансформаторе. Коэффициент полезного действия.
Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями на нагрев сердечника и обмоток. Уравнение баланса активных мощностей имеют вид
- активная мощность первичной обмотки; - активная мощность, переданная в нагрузку; - мощность потерь в первичной обмотке; - мощность потерь в сердечнике на гистерезис и вихревые токи; - мощность потерь во вторичной обмотке.
Передача энергии из первичной обмотки во вторичную происходит посредством переменного магнитного поля в сердечнике. Интенсивность передачи характеризуется электромагнитной мощностью.
Величину можно рассматривать как мощность, передаваемую идеализированным трансформатором, как бы входящим в состав реального трансформатора.
РЭ2
РС
РЭ1
Коэффициент полезного действия трансформатора определяется формулой
К.п.д трансформатора очень высок (0,95 ÷ 0,995) и процентная разница и сравнима с погрешностью приборов, используемых для измерения мощности. Поэтому определяют расчетным путем, пользуясь паспортными данными трансформатора, т.е. по опытам холостого хода и короткого замыкания.
При постоянстве напряжения питающей сети и частоты амплитуда магнитного потока практически не зависит от величины нагрузки. Поэтому потери стали равны потерями холостого хода.
Потери в обмотках можно определить по мощности короткого замыкания . При любой нагрузке.
Активная мощность в нагрузке.
Тогда
Учитывая, что можно определить еще и как
Получаем
Уравнения определяет зависимость трансформатора от коэффициента нагрузки . Функция имеет максимум.
К.п.д. трансформатора достигает максимального значения, когда постоянные потери в стали становятся равными переменным потерям в меди.
η
0
0.5
β
βmax
1.0
Параллельная работа трансформаторов.
При увеличении мощности потребителя обычно устанавливают дополнительный трансформатор и включают его параллельно с ранее работающим. Несколько трансформаторов на подстанции обеспечивают более экономную и надежную работу системы распределения электроэнергии. При аварийном выходе из строя или отключении для ремонта одного трансформатора оставшиеся будут нести нагрузку наиболее ответственных потребителей. При спаде нагрузки целесообразно отключать некоторые трансформаторы с тем, чтобы оставшиеся были загружены до номинальной мощности, что улучшает к.п.д. установки.
Ů1
ТР1
ТР2
Нормальная работа трансформаторов возможна лишь при условии, что . В противном случае будет протекать большой уравнительный ток. Даже без нагрузки
Для выполнения условия трансформаторы должны одинаковые коэффициенты трансформации. По ГОСТ допускается различие коэффициентов трансформации не более 0,5%.
Токи в цепях
Тогда при условии, что
У трансформаторов одинакового номинального напряжения и близкой мощности величин отношений равен, т.е. . Тогда можно принять.
Подставив вместо и их выражения через паспортные данные трансформатора, находим
;
следовательно
.
При равенстве напряжений короткого замыкания трансформаторы нагружаются пропорционально номинальным мощностям. В противном случае, когда окажется невозможным нагрузить оба трансформатора до номинальной мощности. Практически допускается различие между модулями напряжения не более чем в 1,1 раза.