Главная Движение носителей электрических зарядов




11.9

режиме короткого замыкания. Треугольник ОВС на этой диаграмме называется треугольником короткого замыкания или характеристическим треугольником. Его катеты ОС и ВС называют соответственно активной и реактивной составляющими напряжения короткого замыкания.

В паспорте каждого трансформатора указывают относительное значение напряжения короткого замыкания при номинальном токе в процентах от номинального напряжения. По данным опыта короткого замыкания определяют относительные значения активной и реактивной Up составляющих напряжения короткого замыкания, а также и само напряжение U, %:

С/к:

100 =

100 =

-100;

U. = Vvl.+ Uip = lGO.

(11.50)

(11.51)

(11.52)

Напряжение короткого замыкания является величиной, важной для практики, так как она позволяет определить изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке.

§ 11.4. Изменение вторичноо напряжения трансформатора при нагрузке и его внешние характеристики

При переходе от режима холостого хода к режиму работы под нагрузкой вторичное напряжение трансформатора изменяется. При постоянном значении первичного напряжения Ui = = const разность между вторичными напряжениями в этих режимах называется процентным изменением вторичного напряжения трансформатора и равна:

U20 - U2 /С12С/2Р - ki2U2 .nn о " Щ

А[/ =

100 =

kl2U20- ki2U2 jQQ. 12С20

100. (11.53)



Так как при холостом ходе падение напряжения в обмотках трансформатора отсутствует, то 11 = U20 и тогда при номинальном значении первичного напряжения t/i = U[„

At/ = -%fi.lO0.

и 1н

(11.54)

На рис. 11.10,6 представлена векторная диаграмма, построенная согласно упрощеййой схеме замещения (рис. 11.10, а). С помощью этой диаграммы можно найти изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке. В самом деле, из-за небольщого сдвига фаз между Ui„ и U2 (ф1 - ф2 = 3 5°) за модуль вектора Ui„ можно принять его проекцию (отрезок ОС) на направление вектора U2 (рис. 11.10,6). Разность между этой проекцией и вектором U2 (отрезок OA) равна изменению напряжения Ам = t/j - 6/2 = ОС - OA = АС. Затем, спроецировав векторы и /IiXk на направление вектора Щ, имеем

AU АС = АВ + ВС = /i)k cos ф2 -I- hX sin фг. Тогда процентное изменение вторичного напряжения

Аи = cos ф2 -I- sin ф2 ) 100. (11.55)

Из этого уравнения следует, что изменение вторичного напряжения пропорционально току нагрузки: /2 xli. Вводя коэффициент нагрузки Р = h/hn ~ lill\m, можно получить

Аи =

cos ф2 + Sin ф2 )• 100,

1н \ tlH tlH /

. или All = р (мка % cos ф2 -1- Икр % sin Ф2),

(11.56)

т. е. изменение вторичного напряжения пропорционально коэффициенту нагрузки р.

Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость вторичного напряжения U2 от тока нагрузки I2 при Ui = Ui„ = const, cos Ф2 = const к f = f„ = const. Для построения внещних характеристик используют полученное согласно (11.54) и (11.56) уравнение

U2 = t/,„ (1 - Ам/100) = [/,„ [1 - Р (и cos ф2 -1- «кр sin ф2)/100]. (11.57)

Из рис. 11.11 видно, что внешние характеристики трансформатора практически прямо;шнейны, если коэффициент нагрузки находится в пре-

4-*;


cos(p=0,8(%-=0)

CDS (р~1 CDSCf-OMf-O)

0.5 Рис.



делах от О до 1. Кривая 1 соответствует чисто активной нагрузке (Z„ = = г„) и соБф2 = 1, кривая 2 - активно-индуктивной нагрузке С?„ = г„-Ь -1- jX„), cos ф2 = 0,8 при ф2 > О, а кривая 3 - активно-емкостной нагрузке (Z„ = г„ - и cos ф2 = 0,8 при ф2 < 0. При О < Р < 1 напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора изменяется лишь на несколько процентов, обеспечивая практически стабильное напряжение.

§ 11.5. Коэффициент полезного действия трансформатора

Так как при работе трансформатора возникают потери в ферромагнитном сердечнике на гистерезис и вихревые токи, то активная мощность, потребляемая нагруженным трансформатором из сети,

Pi = UiIiCos(pi (11.58)

и активная мощность, отдаваемая трансформатором приемнику (нагрузке),

Р2 = 172/2С05ф2 (11.59)

сказываются неодинаковыми.

Отношение активной мощности Р2, отдаваемой трансформатором приемнику, к активной мощности Pi, подведенной к трансформатору из сети, называется его коэффициентом полезного действия (к. и. д.):

PUos (11.60)

Трансформаторы имеют высокие значения к. п. д. (средней и большой мощности 0,95-0,995, малой мощности 0,7 - 0,9), поэтому их невозможно определять с достаточной степенью точности путем непосредственного измерения мощностей Pi и Р2 (так как процентная разница этих мощностей обычно сравнима с погрешностью приборов, используемых для измерения). Поэтому на практике почти не применяют прямые методы определения к. п. д. трансформатора. Чаще всего к. п. д. трансформатора .определяют косвенным методом, используя данные опытов холостого хода и короткого замыкания, что позволяет получать высокую точность. В этом случае к. п. д. трансформатора определяется по формуле

Pi Pi Pi Рг + Рс + Рз

гдеРс - потери мощности в стали (постоянные потери); Р, = ijfi + ijrz = /ii + ЦтЛ ~ электрические потери в обмотках трансформатора (переменные потери).

При постоянных значениях напряжения сети (t/i = const) и частоты (/ = const) значение рабочего магнитного потока Ф,„ не зависит от нагрузки, вследствие чего потери в стали при нагрузке равны потерям холостого хода;

Ре = Ро = const. (11.62)



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


0.1325