Электротехника Касаткин (967630), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Часто для определения 1ном' внешней характеристики пользуются относительными единицами, т. е. г1З Рассмотрим режим работы трансформатора при различных значениях комплексного сопротивления нагрузки Уз = г, 1 т. Есин напряжение между вьводами первичной обмотки трансформатора постоянно н рав. но номинальному значению Ц = (7, то прн изменении комплексно. 1ном' го сопротивления нагрузки изменяются токи в обмотках трансформатоРа 1! н /з ивтоРичное напРЯженне 1)г, Чтобы определить изменение вторичного напряжения, его обычно приводят к числу витков первичной обмотки, Изменением налряжения называется разность действующих значений приведещюго вторичного напряжения (71 = (!о1/вг)(тт при холостом ходе и при зацанном комплексном сопротивлении нагрузки.
Первое из ннх практически РаВНО У!„.м. СЛЕДОВатЕЛЬНО, ИЗМЕНЕ ИЕ НаПРЯжсина Р ВНО Г!ном — (тт'. Оно выражается обыкновенно в процентах номинального первичного напряжения и назьвается нронентным изменением напряжения транс4орматора; назьеается КПД трансформатора. В общем случае КПД трансформатора зависит от режима работы. При номинальных значениях напряжения (72 = 0 и тока 1, = сноМ = 1 первичной обмотки трансформатора н коэффициенте мощности приемника соа Р2 ) 0,3 КПД очень высок и у мощных трансформаторов превышает 99%. По этой причине почти не применяется прямое определение КПД трансформатора, т.
е. на основании непосредственного измерения мощностей Р, и Р2. Для получения удовлетворительных результатов нужно было бы измерять мощности Рс и Р, с такой высокой точностью, какую практически получить очень трудно. Но относительно просто можно определить КПД методом косвенного измерения, основанного на прямом измерении мощности потерь в трансформаторе. Так как мощность потерь 11Р = Р, — Р2, то КПД трансфорью тора Р2 Р2 — ЬР ЬР 75Р— = 1 — — =1— (9.24) 2+ оР Р1 Р! Р2+ Мощность потерь в трансформаторе равна сумме мощностей потерь в магнитопроводе Р и в проводах обмоток Р„, При номинальных с пр значениях первичных напряжения Ц = (с, и тока 1, =1,„мощности потерь в магнитопроводе и проводах обмоток практически равны активным ьющностям трансформатора в опытах холостого хода (й 9.б) и короткого замыкания (й 9.7) соответственно, Рассмотрим зависимость КПД трансформатора от режима работы при номинальном первичном напряжении Ц = У,„ом и случае приемника с разлнчнымн полными сопротивлениями 22 н постоянным коэффициентом мощности соя Р2 = сонат.
При изменении полного сопротивяения приемнщса изменяются его мощность, токи в обмотках, а следовательно, потери в проводах обмоток и КПД трансформатора. е,% УУ 88 87 УУ УУ уч уу УГ 81 УОО О О,УУ О,ЕО 6,'75 Л; Рпс. 9,13 Рпс. 9Л9 215 Потери в проводах обмоток называют переменными потерями трансформатора, потери в магнитопроводе — постоянными потерями, Мощность потерь в проводах обмоток равна (рис. 9.1 б, а) где йз — коэффициент загрузки трансформатора (9,22); Р мощность потерь в проводах обмоток при номинальных токах. При изменении тока вторичной обмотки от нуля до номинального мо сч а,, и сонат =(1 =(1 з заем заем Активная мощность на выходе трансформатора Р, = 022зсоа Рз = йз(622 „соя Фз м йзБ„,„соа Рз, КПД трансформатора по (9.24) зЭР РЗ + ЗзР / с азР +Р Езономсеззз зРк исм с Следовательно, КПД трансформатора зависит от значений коэффициента мощности приемника соа рз н коэффициента загрузки аз.
При постоянном значении коэффициента мощности приемника, приравняв нулю производную от т1 по я„найдем, что КПД трансформатора ~ р з, /Р~Р„„„.с ~, у кпз для мвксимальной загрузки (йз = 1) можно получить прн равенстве мощностей потерь в магнитопроводе и потерь в проводах. В действительности прн проектировании трансформатора приходится учитывать, что трансформатор значительную часть времени может быль не полностью загружен, По этой причине трансформаторы обыч. но рассчитывают так, чтобы максимум КПД (рис.
9,19) соответство. вал средней нагрузке; например, при отношении мощностей потерь ° ~ Р /~„„~~ = б,5 + 0,25 максимум КПД будет при нагрузке, которой соответствует з /Р тР " 0,7 .гзз. вяо. осоиинности тевхеязных ттянсеоемятоеов Все полученное выше для однофазных трансформаторов можно распространить на каждую фазу трехфазного трансформатора в случае симметричной нагрузки.
Рассмотрим особенности устройспю н работы трехфазных трансформаторов. 216 Для трехфазной цепи (гл. 3) можно восполыюваться трансформаторной группой — тремя однофаэнымн трансформаторами (рис. 9.20, а). Но мохсго объединить трн однофазных трансформатора в оцин трехфазный аппарат и при этом получить экономию материалов. Покажем наглядно, что обусловливает зкономию материала при построении трехфазного трансформатора. Сосгавнм магннтопровод трехфазного трансформатора, оставив без изменения те части магнитопроводов трех однофазных трансформаторов, на которых расположены обмотки, и соединив свободные части вместе (рис. 9,20, б).
Такое построение магнитной системы можно сопоставить с соединением трех участков электрических цепей звездой (см рнс. 3,4) . Но для трехфазной системы при симметричной нагрузке нейтральный провод не нужен, так как тока в нейтральном проводе нет; отказавшись от нейтрального провода, подучим экономию меди. Нейтральному проводу в магнитной системе трехфазного трансформатора соответствует средний облюй стержень (рис. 9.20, б). При симметричной трехфазной системе этот стержень не нужен и может бглть удален (рис.
9.20г в), так как сумма мгновенных значений трех магнитных потоков в любой момент времени равна нулю. Симметричный магнитопровод (рнс. 920, в) неудобен для изготовления и обычно, заменяется несимметричным магпитопроводом (рис. 9.20, г). У такого трансформатора вследствие неравенства магнитных сопротивлений различных стержней магнитопровода значения намагннчивавлцнх токов отдельнмх фаз не одинаковые. Однако эта несимметрня иамагничивающнх токов суптественгюго значения не льнет. Трансформаторная группа из трех однофазиых трансформаторов поролю, чем трехфазный трансформатор той же мощности; она занима- А Х а к г) С Х с г Ряс. 9.20 2!7 ет больше места, и ее КПД несколько ниже. Но при такой группе.
в качестве резерва на случай аварии нли при ремонте достаточно иметь один однофазный трансформатор, так как маловероятно ошювремен- ное повреждение всех трех однофазных трансформаторов, а профи- лактически ремонтировать их можно поочередно. Для трехфазного трансформатора в качестве резерва необходим тоже трехфазный трансформатор, Таким образом, трехфаэная группа при прочих равных условиях обеспечивает большую надежность во время эксплуатации. Наконец, перевозка н установка трех однофазных трансформаторов большой мощности значительно проще перевозки н установки трех- фазного трансформатора значительно большей мощности.
Практически большинство трансформаторов малой и средней мошио- сти выполняются трехфазными, а в случае больших мощностей вопрос репиется с учетом всех конкретных условий. Согласно ГОСТ трехфаз- ный трансформаторы изготовляются мощностью до 1 млн. кВ ° А, но, начиная с мощности 1800 кВ ° А, допускается применение трехфазных групп, Выводы обмоток трехфазного трансформатора раэмечаются в по- рядке чередования фаз: на стороне высшего напряжения выводы А, В, С вЂ” начала обмоток, 7, У, Р— их концы; на стороне низшего напряжения начала — а, Ь„с, концы — х, у, г (рис. 9.20, г) . Обмотки трехфазного трансформатора соединяются звездой или треугольником. Зги два соединения условно обозначаютсл символа. мя т' и Ь.
Соединение обеих обмоток трехфазного трансформатора звездой наиболее простое н дешевое. В этом случае каждая нз обмоток н ее изоляция при глухом заземлении нейтральной точки должны быть рассчитаны на фазное напряжение и линейный ток. Так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряже- нию [см. (8.4в)1, то при соединении звездой для каждой из обмоток необходимо меньшее число витков, но большее сечение проводов с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение. Соединение обеих обмоток звездой широко применяется для трансформаторов неболь- пюй и средней мощности (прнмерно до 1800 кВ .
А). Это соедине- ние наиболее желательно прн высоким напряжениях, так как при юркой схеме изоляция обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем яьвпе напряжение н меньше ток, тем относительно дороже соеди- нение треугольником. Соединение обмоток треугольником конструктивно оправдано при больших токах. По этой причине соединение т7Ь можно считать наибо- лее распространенным для трансформаторов большой мощности, если на стороне низшего напряжения не нужен нейтральный провод. Из соотношений в трехфазной системе (см. з 3.2 н.3.3) следует, что у трехфазных трансформаторов только отношение фазных напря- жений У„ /Уэ приближенно равно отношению числа витков первич- ной и вторичной обмоток н,/юэ, а отношение линейных напряжений ' 218 В.11. ГРУППЫ СОЕДИНЕНИИ ! ПМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ При рабочем режиме работы трансформатора фазы первичных и вторячных напряжений и,, иэ и токов Е!, аэ для выбранных на рнс.
9.21 положительных направлений практически совпадают. Для выбранных положительных направлений тока Е„и напряжения и„прнеьшика следует Е = 1,, и =из илн Е =-Еэ, .и =-иэ,если ключК и ' и н н находится в положении Е илн 2. В первом случве фазы тока и напряжения'приемника и фазы вторичных тока н напряжения трансформатора совладали, во втором случае фазы противоположны. Этн фазовые аоот!юпмння весьма важны прн параллельном соединении трансфор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
