19. Опыты хх и кз трансформатора.

Выполняются для определения параметров трансформатора.

1) Опыт холостого хода:

[Схема. Эквивалентная схема замещения. Уравнения электрического состояния.]

Относительный ток холостого хода:

2) Опыт короткого замыкания:

Режим КЗ аварийный, но U_1к плавно увеличивают от нуля до (5...15) % от U_1н, а ток в первичной обмотке должен быть равен номинальному.

[Схема. Эквивалентная схема замещения. Уравнения электрического состояния. Упрощенная схема замещения (без магнитной цепи). Треугольники сопротивлений, напряжений и мощностей короткого замыкания.]

Относительное напряжение короткого замыкания:

20. Эксплуатационные характеристики трансформатора при нагрузке (внешние характеристики, кпд трансформатора, зависимость падения напряжения во вторичной обмотке трансформатора от характера нагрузки).

1) Внешняя характеристика U₂ = f(I₂).

[Упрощенная схема замещения. График U₂, U_1н = f(I₂). Векторная диаграмма.]

2) Внешняя характеристика u = f(₂).

[Геометрическое определение U₂´ по векторной диаграмме. ]

Коэффициент нагрузки:

[График u = f(₂).]

3) Зависимость  = f ().

[График  = f ().]

21. Параллельное включение трёхфазных трансформаторов.

Когда мощность нагрузки больше мощности одного трансформатора, можно включить параллельно несколько трансформаторов при соблюдении условий:

1) При невыполнении этого условия между цепями вторичных обмоток протекают уравнительные токи:

2) Активное и реактивное напряжения КЗ:

3) Безусловное условие: обмотки трансформаторов должны быть соединены в одинаковые группы.

При k₁  k₂ ... трансформатор меньшей мощности должен иметь больший коэффициент k.

22. Переходные процессы в трансформаторе при включении трансформатора в сеть.

Э/м явления после включения в сеть при холостом ходе описываются дифференциальными уравнениями:

Решение:

Если ₁ =  /2, то в момент Ф(T/2)  2Ф_m  i₁₀, i₁ ↑↑

23. Переходные процессы в трансформаторе при кз выводов вторичной обмотки.

Пусть до КЗ был ХХ, , тогда схема замещения упрощается.

[Упрощенная схема замещения.]

Дифференциальное уравнение, описывающее переходный процесс:

Решение:

Если ₁ = , то i_к(T/2)  2I_кm.

Скачки тока в силовых трансформаторах достигают 1525 крат. Так как первичная и вторичная обмотка располагаются концентрично, то их токи взаимодействуют между собой с силой F ~ I₁∙ I₂. Возникает 225625-кратный скачок силы, который, если токи текут в противоположных направлениях, стремится сжать внутренние витки и растянуть наружные и, если токи текут в одном направлении, сжать обмотки по высоте. Кроме того, во столько же раз увеличиваются электрические потери, из-за которых может возникнуть перегрев.

24. Переходные процессы в трансформаторе при перенапряжениях.

Причины возникновения перенапряжения:

1. Явления атмосферного характера (удары молний в ЛЭП и т.д.)

U_ф = (7...12)U_фном

2. Коммутационное перенапряжение (КЗ, отключение больших нагрузок)

U_ф = (2...5)U_фном

Характер процессов зависит от формы э/м волны перенапряжения: апериодические (сложные, простые) и периодические волны.

[3 графика u(t) разряда.]

Волна перенапряжения имеет большую частоту, поэтому x_C ↓↓, а C ↑↑. Поэтому между витками обмотки и между витками и сердечником появляются ёмкости соответственно C_d, C_q. Распределение напряжения по виткам становится неравномерным.

[Схема замещения обмотки A-x.]

Э/м процессы описываются нелинейными ДУ высокого порядка, но при упрощении:

[Графики u_x/u_m(x) при  = 5, 10.]

Меры защиты от перенапряжения:

1. Выбор трассы ЛЭП

2. Усиление изоляции входных и выходных витков обмотки

3. Ёмкостная защита в виде полей, эл/статических экранов.