Внешняя характеристика трансформатора

Изменение вторичного напряжения при увеличении нагрузки

от 0 до номинальной:			Uном		Uка cos 2 Uкр sin 2		100%
						U1
						ном
или	Uном		uка cos 2			uкр sin 2
Для любой нагрузки:				U (uка cos 2 uкр sin 2 );
			I2
где				- коэффициент нагрузки;
	I2ном
или	U uк (cos к cos 2 sin к sin 2 )

uк cos( к 2 ).

Т.о. изменение вторичного напряжения ∆U зависит не только от величины нагрузки ( ), и от характера нагрузки (φ2)

Внешняя характеристика трансформатора

U βuкcos( к 2 ).

	∆U = f ( ), при cosφ2= const			∆U = f (cosφ2), при = const
∆U	cosφ2=0,8			∆U
	(RL)	cosφ2=1 (R)
				-90о -45о

				0	45о	90о	φ2
	сos(-φ2)=0,8
	(RC)		U2	сos(-φ2)=0,8		(RC)
Внешняя характеристика:
U2 = f ( ), при cosφ2= const					cosφ2=1 (R)
			U20
U2 U2		(1 U )		cosφ2=0,8
	0				(RL)
		100

Потери и коэффициент полезного действия трансформатора

Суммарные потери P P1 P2		P Pэл Pм		m(I )2 r ;
Электрические потери	P P	P	mI 2r
	эл эл1	эл2	1 1		2 2

можно определить из опыта к.з.: Pэл 2Pкном

Электрические потери – переменные потери

Магнитные потери

Pм Pг Pв.т. . Потери от гистерезиса

Pг f

Потери от вихревых токов

P

f 2

P

в.т.

P

P f 1,3

P

В2

эл

м

м

Pм можно определить из опыта х.х.:

P P

м 0ном

Магнитные потери – постоянные потери

Потери и КПД трансформатора

Энергетическая диаграмма	Pэм P1	Pэл1 Pм

P1

Pэл1

Pэм Pм

P2 Pэл2

P2 P1

P P1 Pэл1 Pм Pэл2

Коэффициент полезного действия

P2

P2

,

P P

P

1

2

где

P2 Sном cos 2

и

P P

2P

0ном

кном

Sном cos 2

S

cos

2

P

2P

ном

0ном

кном

Потери и коэффициент полезного

действия трансформатора

,

Максимальное значение КПД max,

P

при

Pэл= Pм,

1

Pэл

max

или P0ном

(

2

Pк

, при cos 2=1

)

ном

, при cos 2 1

P0ном

Pк

Pм

Обычно =0,45 0,65

ном= 0,70 0,85, при S 100

1

ВА

ном= 0,90 0,95, при S 10 кВА

ном= 0,98 0,99, при S 100 кВА

Трансформирование трехфазного тока. Трехфазные трансформаторы

uA UAmaxsinωt

uB UBmaxsin(ωt 120o )uC UCmaxsin(ωt 240o )

Трехфазную систему напряжений можно трансформировать тремя однофазными

трансформаторами, объединенными в

трансформаторную группу

А	В	С
a	b	c

Недостатки трансформаторной группы;

-относительная громоздкость,

-большой вес,

-повышенная стоимость.

Трансформаторная группа применяется только в установках большой мощности с целью снижения веса и габаритов единицы

оборудования, что важно при транспортировке и монтаже трансформаторов.

Трансформирование трехфазного тока. Трехфазные трансформаторы

В установках мощностью менее

60000 кВА обычно применяют

трехфазные трансформаторы, у

которых обмотки расположены на трех

стержнях, объединенных в единый магнитопровод двумя ярмами.

Такой магнитопровод является

несимметричным:

А

В

С

ФА

ФВ

ФС

Rм В < Rм А = Rм С

т. е. магнитное сопротивление потоку средней фазы ФВ меньше магнитного сопротивления

потокам крайних фаз ФА и ФС.

При симметричном трехфазном напряжении UА, UВ и UС, приложенном к первичной обмотке

трансформатора, в магнитопроводе возникает

симметричная система магнитных потоков ФА, ФВ и ФС

a

b

c

ФВ

120о 120о

ФА 120о ФС

Трансформирование трехфазного тока. Трехфазные

трансформаторы

I0В

Вследствие магнитной несимметрии

магнитопровода намагничивающие токи

фазных обмоток образуют несим-

метричную систему:

120о

120о

намагничивающие

токи

обмоток

I0А

I0С

крайних фаз I0А

и

I0С

больше

намагничивающего

тока

обмотки

средней фазы I0В;

120о

токи I0А и I0С сдвинуты по фазе

относительно

соответствующих

магнитных потоков на угол .

Для уменьшения магнитной несимметрии

трехстержневого магнитопровода сечение

ярм делают на 10 - 15 % больше сечения

стержней.

Несимметрия токов х. х. практически не отражается на работе трансформатора, так как даже при небольшой симметричной нагрузке

различие в значениях токов IА, IВ и IС становится незаметным.

Поэтому рассмотренные выше уравнения ЭДС, МДС и токов, схемы замещения и векторные диаграммы могут быть использованы для исследования каждой фазы трехфазного трансформатора.

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

Схемы соединения: звезда – Y				Y	схема обмотки ВН
звезда с нулевым выводом – Y0,					схема обмотки НН
треугольник –			,	Обозначения выводов
зигзаг с нулевым выводом –			0	Обмотка ВН: начала A, B, C
А	В	С
звезда –Y						концы	X, Y, Z
				Обмотка НН:		начала a, b, c
X	Y	Z				концы	x, y, z
0 А В		С				А В	С
звезда с				треугольник –
нулевым
выводом – Y0
X	Y	Z			X	Y	Z

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

0 a	b		с	Равноплечий зигзаг с нулевым выводом –
							0
				Каждая фазная обмотка состоит из
	1	2	3	двух частей, расположенных на раз-	Eа		-2
				ных стержнях, причем конец одной
				части обмотки соединен с концом
				другой части этой же обмотки			1	Eb
						3
				При соединении в зигзаг ЭДС
1	2	3		отдельных частей обмоток			2	-3
				геометрически вычитаются	-1

Ec

При соединении обмоток

Схема

Y Y

Y

Y

«звездой»:

Uл

3

UФ

соединения

Uл1

w1

w1

w1

w1

При соединении обмоток

3

«треугольником»:

Uл UФ

Uл2

w2

w2

3w2

w2

	Группы соединения обмоток трехфазных
А	a	EAX	трансформаторов
			В однофазных трансформаторах ЭДС обмотки
			ВН EAX и обмотки НН Eax совпадают по фазе
			Eax лишь	при	одинаковом направлении			намотки
X	x		обмоток и одноименной маркировке их выводов
							EAX
Если изменить направление намотки одной из						А	x
обмоток или маркировку выводов, то ЭДС
обмотки	ВН	EAX	окажется	сдвинутой
относительно обмотки НН Eax на 180°.								180o
Сдвиг	фаз между		векторами	линейных		X	a
ЭДС обмотки ВН и обмотки НН принято
выражать группой соединения								Eax
В однофазных трансформаторах сдвиг фаз между векторами линейных
ЭДС либо 0, либо 1800.					при схемах соединения Y или
В трехфазных трансформаторах
возможен сдвиг		фаз	между векторами		линейных ЭДС		от 0, до	3600, с

кратностью сдвига 300.

Для обозначения группы соединения принят ряд чисел 0, 1, 2, 3….11.