Главная Движение носителей электрических зарядов



рис. 11.7 изображена векторная диаграмма при активно-индуктивном характере нагрузки.

Векторнуто диаграмму для вторичной цепи трансформатора строят согласно уравнению (11.38). Ее построение начинают с вектора амплитудного значения основного магнитного потока или с вектора напряжения ХЗг- Начнем построение с вектора Ф,„, расположив его от точки О горизонтально. Затем строим векторы э. д. с. Ei и Ёг, которые отстают от потока ф„, на угол п/2. При активно-индуктивном характере нагрузки Z„ = „ -I- ]Х„, а вектор тока I2 необходимо откладывать под углом 2 - arctg {Х2 + Х„)/(г2 + »„) в сторону отставания от векторов Ё2 и Ei. Вектор 1212 откладывают параллельно вектору тока 12, а вектор /12X2 - под углом п/2 в сторону опережения вектора

Векторы ijfj и /I2X2 - катеты треугольника внутренних падений напряжений вторичной обмотки, гипотенузой которого является вектор i2Z2. Падения напряжения в сопротивлении нагрузки U2 и в сопротивлении вторичной обмотки i2Z2 уравновешивают э. д. с. Ёг.

Векторную диаграмму первичной цепи трансформатора строят аналогичным образом. Вначале откладывают вектор тока Iq, который опережает вектор потока на угол потерь ot. После этого, зная направление вектора /2, можно построить вектор -/22/1, а затем и вектор Ii, как сумму векторов Iq и - i2W2/wi. Затем, зная длину и направление вектора тока Ii, определяют значения и направления векторов iiri и jiiXi и строят искомый вектор tii, как сумму трех составляющих : вектора - Ei и векторов падений напряжений в первичной обмотке ii-i и jiiXi.

Следует отметить, что на векторной диаграмме для наглядности длины векторов падений напряжений в обмотках трансформатора и тока холостого хода выбраны существенно большими, чем они есть в реальном трансформаторе. В частности, падения напряжений в обмотках обычно составляют лишь несколько процентов от э. д. с. El и Ё2.

Из векторной диаграммы рис. 11.7 видно, что при активно-индуктивном характере нагрузки напряжение О 2 меньше э. д. с. £2 и что с увеличением тока нагрузки /г напряжение U2 на зажимах вторичной обмотки уменьшается. Изменение тока нагрузки I2 сопровождается автоматическим изменением тока Ii первичной цепи трансформатора. Эту взаимосвязь можно объяснить с помощью уравнения равновесия м. д. с. (/qWi = /1W1 -1- /гНг) или уравнения то-

ков (/о = ii--12 = I2 + Il)- Так как при

напряжении сети t/i = const результирующая м. д. с. при различных нагрузках практически остается неизменной {IqWi = const или Iq - = const), то при изменении вторичного тока на А/г происходит изменение первичного тока на AIi = АГ2. Это утверждение спра- Рис. 11.7


7 А. Г. Морозов



ведливо для нагрузок, при которых токи в обмотках трансформатора не превышают номинальных значений: при изменении нагрузки трансформатора без превышения его номинальной мощности рабочий магнитный поток в магнитопроводе трансформатора остается неизменным, а значит, неизменной оказывается и результирующая м. д. с.

Схема замещенв1я реального трансформатора. Реальный трансформатор отличается от идеализированного тем, что в нем учитываются активные ri и Сг и индуктивные Xi и Х2 сопротивления, соответствующие первичной и вторичной обмоткам. Учитывая это и используя метод приведения величин вторичной цепи трансформатора к первичным, можно построить схему замещения для реального нагруженного трансформатора, в которой электромагнитная связь между обмотками заменена электрической связью (рис. 11.8). На схеме замещения приведенное активное сопротивление вторичной обмотки определяют из условия, по которому потери в ней при приведении остаются неизменными, т. е.

/1-2=№-2. (11.41)

Используя выражения (11.19) и (11.41), находим

•2 =

(11.42)

Приведенное индуктивное сопротивление вторичной обмотки определяют из условия неизменного фазового сдвига между током и напряжением в этой обмотке:

Х2/Г2 = ХУГ2. (11.43)

Используя выражения (11.42) и (11.43), получим

\2 /.„ \2

(11.44)

На схеме замещения для нагруженного трансформатора рис. 11.8 кроме приведенных величин г2, Х2, Х„ показано также приведенное напряжение нагрузки U2, которое определяется той же формулой, что и при построении схемы замещения идеализированного трансформа-

тора, т. е. I [/2 I =

Режим короткого замыканв1я трансформатора. Режим короткого замыкания трансформатора (вторичная обмотка замкнута накоротко,

Z„ = 0) в эксплуатационных условиях является аварийным, так как токи во вторичной обмотке превышают в 7-20 раз номинальные, причем эти токи особенно велики для трансформаторов низкого напряжения. Поэтому опыт короткого замыкания для экспериментального определения параметров транс-

j-»-y~> f

>

-In,

Рис.

11.8




форматора может быть осзществлен при сильно пониженном напряжении первичной обмотки. При опыте короткого замыкания напряжение источника питания понижают с помощью регулятора напряжения до значения [7,. Это напряжение должно быть таким, чтобы в обмотках трансформатора проходили номинальные токи Ii и I2, и называется напряжением короткого замыкания. Оно выражается в процентах от номинального значения:

t/K = (t/iK/t/,„)100. (11.45)

Напряжение составляет обычно 5-15% от номинального значения и тем больше, чем выше номинальные напряжение и мощность трансформатора.

Рабочий магнитный поток Ф, замыкающийся через ферромагнитный сердечник трансформатора, зависит от приложенного к первичной обмотке напряжения, а магнитные потери в стали пропорциональны квадрату магнитного потока Ф. Поэтому при опыте короткого замыкания, ввиду того что приложенное напряжение короткого замыкания Ur. невелико, магнитный поток в магнитопроводе трансформатора весьма мал и можно считать, что Iq «0. Таким образом, при опыте короткого замыкания потерями в стали и током холостого хода Iq можно пренебречь. На этом основании можно считать, что вся мощность, потребляемая трансформатором при опыте короткого замыкания, расходуется на покрытие электрических потерь в проводниках обмоток:

Р. = iLri + 11„Г2 = /f„/-, + (/2„)V2. (11.46)

Так как при опыте короткого замыкания ток Iq к О, то м. д. с. первичной обмотки будет компенсировать м. д. с. вторичной обмотки и уравнение магнитного равновесия можно записать в следующем виде:

ilWi+i2W2=0. (11.47)

Так как при Iq хО токи ii и /2 находятся в противофазе, то геометрическое суммирование можно заменить алгебраическим IiWi+l2W2 = 0, откуда /i = - W2/2/wi, и выражение (11.46) можно переписать в виде

Р. = J?„-i + {12п?Л = /!„ {г-1 + г2) = IW (11.48)

В этом случае из общей схемы замещения трансформатора исключают контур намагничивания с сопротивлениями г„, и Х„ и преобразуют ее в схему, представленную на рис. 11.9, д. Параметры схемы замещения трансформатора при опыте короткого замыкания определяют с помощью следующих соотношений:

Z, = Zi Z2 = UJh„;

= ,2 = P, L; (11.49)

Х,Х, + Х2 = \Zl - rl .

На рис. 11.9, б представлена векторная диаграмма, соответствующая упрощенной схеме замещения приведенного трансформатора при

7* 195



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [63] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0097