Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 33
Текст из файла (страница 33)
е. током !,; 3) режим холостого хода, т. е. режим ненагруженного трансформа. тора, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута (!2 = О) илн подключена к приемнику с очень больпгим сопротивлением нагрузки (например, к вольтметру); 4) рехгим короткого зал1ыксиии трансформатора, при котором сто вторичная обмотка коротко замкнута !!тз = О) или подключена и нрн- елшику с очень малым сопрогнвленнел1 нагрузки (например, к ампер- метру), Режимы холостого хоца и короткого замыкания специально созца- ются при испытании трансформатора. в,в.
Рвжим холостого кодл тялнсфовмлтовд В режиме холостого хода (рнс. 9,11) трансформатор по существу превращается в катушку с магннтопроводом, к обмотке которой с числом витков и, подкл1очен источник синусоицального напряжении. Поэтому венпорная диаграмма трансформатора при холостом ходе (рис. 9.12) подобна векторной диа1рамме катушки с магнитопрово. дом (рис. 8.8), а отличается от послсцней лишь некоторыми обозначениями.и дополнительно построенным вектором ЭДС вторичной обмотки Гз 2х' Опытом холостого хода называется испытание трансформатора при разомкнутой пели вторичной обмотки и номинальном первичном напряжении !! = !! . 1!а основании этого опыта по показаниям 1х 1иом' измерительных приборов определяют коэффициент трансформации и мощность потерь в мзгнитопровадс трансформатора.
Опыт хооо. стого хода лвляется однил1 из двух обязательных контрольных опытов прч заводском испытании готового трансформатора, При номинальном псрвию1ом напряжении !! = !! ток холосто1х 1иом го хода ! составляс1 3- !ОЯ номинального первичного тока ! 1х 1нол1 (тем меньше, чем больше номинальная полная мощность трансфор. матора), т. е. по (9,1!а) Сг, = 1, Кроме того, при Разомкнутой пепи вторичной обмотки всегда Г, = !! .
Поэтому, измерив вольтл1етром 2х 2х и первичное !I, и вто и июе !I напряжения в режиме холостого хо1х' 2х -'и ' ца, определяют коэффициент трансформации: '2х~ 1х тх~ 1х' (9.13) Этот коэффициент указывается на щитках трансформаторов в виде отношения ноьсанальных напряжений трансформатора прн холостом ходе, например У6000/230 В" (как отношение высшего напряжения к низшему). Мощность потерь в трансформаторах при холостом ходе складывается иэ мощности потерь в магнитопроводс и мощности потерь в проводах первичной обмотки (г, Ух, ) .
При холостом ходе ток 1, .х /, и мощность потерь в проводах ничтожна по сравнению с мощностью потерь в мап1итопровэде (исключение составляют лишь трансформаторы, номинальная полная мощность которь1х меныпе 1000 В . Л). Поэсому опыт холостого хода служит также для определения моааногги лагерь в лсагпитолроводе трансформатора Мощность потерь в трансформаторе при холостом хоце мала.
При номинальной полной мощности трансформаторов 5 — 50 кВ А его мощность потерь в режиме холостого хода составляет лишь 1,4 — 0,9% номинальной, а при номинальной полной мощности 1-.1О МВ А — только 0,5 — 0,3%. Тем не менее мощность потерь в магнитопроводе имеет важное практическое эначение, так как силовые трансформаторы отключаются от.первичной сети довольно редко. -Е 1 сг =аг Рис. 9.11 Рхигг д ВЕ ОВ (г ия/и,„,„ Р с,э12 Рис.
9 13 Ток холостого хода /, как и ток катушки с магнитопроводом, 1х' состоит из реактивной ! и активной / составляющих. Послед! Р.х 1а х няя определяется потерями в магнитопроводе на гистерезис и вихре- вые токи, а также добавочными потерямие.
Полезно иметь в виду, что в большинстве случаев активная состав- ляющая / меньше О,1/, и поэтому моною считать, что ток хо!а.х !р.х' лостого хода отстает по фазе от первичного напряжения практически на четверть периода, т. е, р,х се я/2 (рис,9,12), Опьп холостого хода при номинальном первичном напряжении (/ 1х = (/ является основным при испытании трансформатора.
Однако 1ном в ряде случаев, например при ограниченных возможностях охлажде- ния, важно знать, как изменится режим холостого хода трансформа- тора при изменении первичпого напряжения. Зависимости Р !х = /'((/ ) и / = Г(О ) называются характеристиками холостого 1х !х 1х хода трансформатора (рис, 9.13). При постепенном, начиная с нуля, повышении первичгюго напряжения 1/, сначала, пока мап!итопровод 1» не насыщен, ток / увеличивается пропорционально напряжению; !х затем начнет сказываться насыщение магнитопровода (например при (/, ) 0,8(/,но ) и ток холостого хода / „быстро нарастает.
Мощность потерь в магнитопроводе пропорциональна В' [ см. (8.11) и (8.12)], следовательно, и Ф', а так как действующее значение ЭЛС В пропорционально Ф = Ф /хг/2 [см. (9.1а) [ и Г, = (/,, то Р пропорциональна (/ 1х' Для большинства трансформаторов допустимый верхний предел длительного повышения напряжения при холостом ходе (/ равен 1х 1,1(/, что следует иметь в виду при экспериментах с трансфор- ма то ра ми. 9.7. РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Следует различать режим короткого замыкания в эксплуатационных условиях и опьп короткого замыкания, Первый представляет собой аварийный режим трансформатора, так как трансформатор сильно нагревается и перегрев может вызвать его разрушение.
Опытом короткого замыкания называется испьпание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номшгвльном первичном токе /, = /, . Этот опыт (рис. 9.14) служит дпя апре* Добавочные потери — это потери иэ-эа вибрации листов стали в местах их стыков и расположения шпилек ви!одотине неравномерного распределения индукции, потери в конструктивных деталях, зависящие от потока рассеяния, и т. д. Все добявочньм но!ери состевниюг !5-20% основных потерь в ммнитопровопе 209 деления важнейших параметров трансформаторов мошносю! потерь в проводах, внутреннего падения напряжения и т.
и. Опыт короткого замыкания, как и опыт холостого хода, обязателен при заводских испьпаниях. В режиме короткого замьпсанин (стз = О) ЭДС Е „, индуктируемая во вторичной обмотке, как следует из второго закона Кирхгофа (9.11б), равна сумме напряжений на активном сопротивлении и индуктивном сопротивлении рассеяния вторичной обмотки, Е =-(г ь 1'х )2 2к ' в2 рас2' 2к' в то время кзк в рабочем режиме Ет (Пт + г 12 т!х 12). в2 рас2 Напряжение первичной обмотки в опыте короткого замыкания У, при токе 2, = 2, равно примерно 5 — 10% поминального У,„~ . Поэтому действующее значение ЭДС Ет составляет лишь несколько процентов (2 — 5%) действую!цего значения ЭДС Ет в рабочем режиме. Пропорционадьно значению ЭДС уменьшается магнитный поток в мзгнитопроводе [см.
(9.1б)1, а вместе с ннм намагничиваняций ток и мощность потерь в магнитопроводе, пропорционзль. ная Ф . Следовательно, можно считать, что прн опыте короткого за- 2 мыкания вся мощность Р трзнсформатора рзвнз мощности потерь 1к в проводах первичной н вторичной обмоток: 1к в! 1к в2 2к в! 1к в2 2к' Так как намагничнвающим током 7 ввиду его относительной !» малости можно пренебречь, то согласно (9.10а) 7 = / н !к тк (9.! 4) С увеличением номинальной полной мощности 5 трансформатоном ра активная мощность Р в опыте короткого замыкания относитель!к но убывает.
При 5 = 5 —: 20 кВ Л отношение Р, !'5 равно 3,7 — 3%, а при 5 = 320 —: 5б00 кВ Л это опюшение равно 2-1%. По мощности потерь в трансформаторе при коротком замыкании вторичной обмотки Р, н номнналызом значении первичного токз У = Р нз основании (9 14) определяется актоаное сопротивление 1к 1ном короткого замыкания трансформатора. =Р, з!22. (9.15) Чтобы обеспечить лвшнлюльные размеры транссрорматора, конструкторы выбирают такие плотность тока в проводах и индукцию в магни- 210 гак икр та а) и .о о) Рнс.
9Л5 Рнс 9 14 топроводе, которые соотве~с~вуют почти предельно допустимой темпе. ратуре нагревания при работе трансформатора. По этой причине для определения мощности потерь в обмотках нагруженного трансформатора значение т, найденное из опыта короткого замыкания, долж- к' но быть соответственно пересчитано (приведено к температуре 75 С) (см, табл. 1.1) . Индуктив75ое сопротивление короткого замыкания можно считать не зависящим от температуры. Поэтому оно определяется непосредственно из результатов опыта: *„= Е„' - „' †.7(о,.п,„)'- „. (9.16) Таким образом, полное сопротивление короткого замыкания, приведенное к рабочей температуре 75 'С, (9.17) г = т' +х к к 75 к' На рис.
9.15, а и б построены треугольник сопротивлений и подобный ему имею1ций вахс1ое практическое значение основной треугольник короткого замыкания, катеты которо1о представляют в процентах номинального напряжения У, активную и индуктивную составляющие 1ном первичного напряжения в опыте короткого замьпсания (1, . Эти составляющие определя1отся при номинальном токе в первичной обмотке = 7, т.
е катеты 1к 1ном' и к 1ном 19(1сс к.а Гт 1ном х ! к 1ном и 1ном и гипотенуза 7 I и к 1ном 1(В7о и 1ном г11 -г с! (9.18) и 7 =сс1 1 1» 2 и коэффициент трансформации н2! 2/~1 ! ! (9.19) Пренебрегая током холостого хода трансформатора 1 и определив 1» параметры трансформатора г и х из опыта короткого замыкания, » к составим (рис. 9.16, а) упрощенную эквивалентную схему замещения трансформатора, для которой на рис. 9,16, б построена векторнан диаграмма, 212 Напряжение короткого замыкания и является важным параметром К трансформатора, на основании которого определяются изменения вто- ричного напряжения нагруженного трансформатора (см. й 9.8).
Напря- жение короткого замыкания указываетсн на щитке трансформатора, Чем вьш!е номинальные напряжения обмоток трансформатора, тем больше напряжение и, так как с увеличением толщины изоляции прок' иодов возрастают потокосцепления рассеяния, а следовательно, и ин- дуктивные сопротивчения рассеяния х, и х .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
