Главная Движение носителей электрических зарядов



Определяя электрические потери в обмотках трансформатора, считают, что Ii «/2, поэтому

.63)

где Р = lyiiH - коэффициент нагрузки; - мощность, потребляемая трансформатором при опыте короткого замыкания.

Следовательно, электрические потери в обмотках трансформатора могут быть приняты равными мощности Р, потребляемой трансформатором в опыте короткого замыкания. Так как активная мощность, потребляемая приемником.

Р2 = U2I2 cos ф2 = --[/22н cos ф2 = Рн COS ф2.

(11.64)

то, подставляя полученные значения для Р, Р2 в (11.61), получаем

РРк + Ро

71 = 1-

PS„COS ф2 + РРк+Ро

(11.65)

Формула (11.65) рекомендуется для определения к. п. д. трансформатора.

На рис. 11.12 показана зависимость к. п. д. трансформатора от коэффициента нагрузки р. Так как при заданном значении созфг переменной величиной в формуле (11.65) является только коэффициент нагрузки р, то можно определить, при каком значении этого коэффициента к. п. д. трансформатора имеет максимальное значение. Для этого необходимо взять первую производную dr\/dp от (11.65), затем, приравняв ее нулю, найти экстремум. Получаем, что к. п. д. достигает максимального значения, когда

Ро = PptK, или P„pt = ]/Ро/Рк. (11-66)

Таким образом, к. п. д. трансформатора достигает максимального значения при такой нагрузке, когда потери в стали равны электрическим потерям в проводниках обмоток, т. е. при условии равенства постоянных и переменных потерь: Р = Рэ.

Силовые трансформаторы в период эксплуатации значительную часть времени оказываются загруженными не полностью, вследствие чего при проектировании трансформаторы рассчитываются таким образом, чтобы максимум к. п. д. соот-ветствовал их средней нагрузке, которая составляет для силовых трансформаторов распределительных сетей (0,5 -0,7)P2н. Поэтому оптимальный коэффициент нагрузки для силовых трансформаторов, выпускаемых промышленностью.

1

Рор. = 1/Ро/Рк =.0,7-0,5.

0.5 1,0

Рис. 11.12



Трансформаторы малой мощности, работающие, как правило, на постоянную нагрузку, проектируют так, чтобы Ро = Рк и ppi = 1.

Следует отметить, что трансформаторы имеют высокие значения к. п. д. в значительном диапазоне изменения нагрузки, т. е. при Р = 0,4-1,5.

§ 11.6. Трехфазные трансформаторы

В цепях трехфазного тока для трансформирования электрической энергии переменного тока в большинстве случаев применяются трехфазные трансформаторы, хотя для этой цели могут быть использованы три однофазных трансформатора (если их мощности достаточно велики - более 10000 кВ • А в фазе). Однако применение трехфазных трансформаторов предпочтительнее, так как они меньше по размерам (чем три однофазных) и дешевле.

На рис. 11.13 показан трехфазный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, на каждый стержень которого нанесены первичная и вторичная обмотки соответствующей фазы. Магнитопровод трансформатора имеет три стержня А, В, С равного сечения, которые расположены в одной плоскости, и ярмо D.

Стержнем называют часть магнитной системы, на которой располагаются обмотки трансформатора.

Часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называетси ярмом.

Для уменьшения потерь от вихревых токов магшстопроводы собирают из изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0,35 - 0,5 мм (если частота питающего напряжения 50 Гц). Для высоких частот (более 20 кГц) магнитопроводы выполняют из ферритов.

Обмотки высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений каждой из фаз трансформатора размещают на стержне концентрически одна поверх другой. Обычно ближе к стержню располагают обмотку НН. Обмотки изолированы друг от друга и от стержня жесткими цилиндрами, изготовленными из бумаги с последующей пропиткой ее бакелитовым лаком. Обмотки наматываются в одну сторону, каждая из них имеет условное начало и конец.

Принято начала фаз обмоток высшего напряжения обозначать А, В, С, а их концы - X, Y, Z; начала фаз обмоток низшего напряжения обозначают а, Ъ, с, а концы - х, у, z.

При питании трансформатора от симметричной трехфазной сети в его стержнях возбуждаются магнитные потоки Ф, Фд и Фс, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120°. Эти потоки, в свою очередь, индуцируют в фазах обмоток трансформатора симметричные системы э. д. с: в фазах обмотки высшего напряжения Ё, Ёв, Ёс, в фазах обмотки низшего напряжения Ё„, Ё, Ёс- В симметричных трехфазньк системах фазные э. д. с. сдвинуты относительно друг друга на угол 120°.





Рис. 11.13

Рис. 11.14

На рис. 11.14 показана векторная диаграмма трехфазного трансформатора в режиме холостого хода. Векторы магнитных потоков в стрежнях Фл> Фв> Фс образуют симметричную звезду, вследствие чего их сумма равна нулю. По этой причине магнитопровод трехфазного трансформатора не имеет четвертого замыкающего стрежня [подобно тому, как нет четвертого (нейтрального) провода в трехфазных цепях при симметричной нагрузке] Следует иметь в виду, что только при правильном соединении первичной обмотки сумма фазных потоков в трехстерж-невом магнитопроводе равна нулю. В противном случае результирующий магнитный поток трех фаз не равен нулю и замыкается по воздуху и баку трансформатора (если последний имеет масляное охлаждение).

Симметричный трехстержневой трансформатор имеет небольшую магнитную несимметрию контуров, так как длина магнитной цепи, по которой замыкается поток Ф, несколько меньше, чем для потоков Фа и Фс (см. рис. 11.13).

Небольшая магнитная несимметрия контуров, по которым проходят магнитные потоки отдельных фаз, вызывает несимметрию токов холостого хода этих фаз. Однако несимметрия токов холостого хода существенного значения не имеет, так как при нагрузке ток холостого хода оказывает незначительное влияние на значение токов как в первичной, так и во вторичной обмотке. Следовательно, при симметрии напряжения на фазах первичной обмотки и симметричной нагрузке, подключенной ко вторичной обмотке, все фазы трансформатора находятся в равных условиях и для анализа можно рассматривать работу только одной фазы, считая, что процессы в других фазах аналогичны. Для фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке справедливы формулы, полученные для однофазного тока, при подстановке в них фазных напряжений, токов, мощностей.

Фазы первичной и вторичной обмоток трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой, звездой с выведенной нулевой точкой и треугольником. Эти способы соединений условно обозначают соответственно символами Y, Yq, а. Символ способа соединения обмотки высшего напряжения принято писать первым, между символами ставят наклонную черту, например Y/Д или Y/Yq. Наиболее дешевым и простым соединением обмоток трансформатора является



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


0.0123