30. Режим короткого замикання однофазного трансформатора.

"Коротким замиканням" називається режим роботи трансформатора, при котрому U₂0 і Z0.

Режим короткого замикання, що виник випадково в процесі експлуатації за номінальної напруги на первинній обмотці, є аварійним процесом, що супроводжується значними струмами в обох обмотках. Перевищення фактичних струмів над номінальними в 10-20 разів може призвести до руйнації або загоряння ізоляції обмоток під дією високої температури і механічних зусиль між обмотками. Таким чином це пожежонебезпечний режимі роботи трансформатора.

Дослід короткого замикання виконується за зниженої напруги в первинному колі U_1КЗ. Величина цієї напруги повинна бути такою, щоб при короткому замиканні у вторинному колі по обох обмотках протікали б номінальні струми.

Напруга

(5.24)

звичайно задається в паспортних даних трансформатора. Якщо цього параметра немає, то його можна визначити експериментально за показниками вольтметра (U_1КЗ), приєднаного до вихідних затискачів ЛАТР. Для цього затискачі вторинної обмотки трансформатора замикаються накоротко, а напругу на первинній обмотці плавно підвищують за допомогою автотрансформатора від нуля доти, поки показання амперметрів у первинній і вторинній обмотках не досягнуть номінального значення.

При досліді короткого замикання напруга U_1КЗ, що підводиться до трансформатора, не перевищує 4-6% номінальної напруги U_1ном. Тому магнітний потік буде дуже малий і втратами в сталі можна знехтувати. З огляду на те, що і, можна вважати, що вся потужність P_1КЗ, яка підводиться до трансформатора, витрачається на нагрівання обмоток:

Р_1КЗ = Р_1обм + Р_2обм = . (5.25)

31. Робота однофазного трансформатора в режимі навантаження. Принцип саморегулювання.

При підключенні навантаження до затискачів вторинної обмотки збудженого трансформатора створюється електричне коло, у якому під дією ЕРС е₂ вторинної обмотки створюється змінний струм i₂. Величина струму залежить від опору навантаження. Вторинну обмотку трансформатора можна розглядати як нове джерело змінного струму, що не має електричного зв'язку з зовнішнім джерелом живлення. При передачі електричної енергії з первинного кола трансформатора у вторинне неминуче виникають втрати. Частина енергії джерела живлення марно використовується на нагрів обмоток і осердя. Втрати електричної енергії характеризуються потужністю втрат Р, які, у свою чергу, зручно подати у вигляді складових: потужність електричних втрат Р_Е і потужність магнітних втрат Р_М.

Потужністю електричних втрат характеризують нагрів обмоток, що мають опори r₁ і r₂, - вона визначається за законом Джоуля -Ленца:

. (5.13)

Потужністю магнітних втрат Р_Мхарактеризують нагрів осердя, викликаний вихровими струмами в ньому, а також циклічним перемагніченням осердя.

Внаслідок втрат Р, потужність Р₂ передачі енергії в навантаження буде менше потужності Р₁ споживання енергії в первинній обмотці трансформатора.

Коефіцієнт корисної дії трансформатора визначається за формулою:

, (5.14)

де Р₁=Р₂+Р.

Сучасні трансформатори мають високий ККД, який сягає 97-99%. Якщо знехтувати втратами в трансформаторі, то

Р₁Р₂ (5.15)

Враховуючи, що кути зсуву фаз струму та напруги в первинному і вторинному колах трансформатора є приблизно однаковими, можна записати:

U₁I₁U₂I₂ (5.16)

або

. (5.17)

Таким чином струми в обмотках трансформатора обернено пропорційні напругам, що діють на затискачах цих обмоток.

Векторна діаграма навантаженого трансформатора приведена на рис. 5.3

При побудові діаграми нехтуємо струмом холостого ходу . У цьому випадку струм первинної обмоткизбігається з приведеним струмом вторинної обмотки. Очевидно, що