2 Схема
замещения трансформатора. Для упрощения анализа электромагнитных процессов в трансформаторе
вводится схема замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической и
коэффициент трансформации n
Коэффициент
трансформации является и коэффициентом
приведения вторичной цепи к первичной. На рисунке
показана схема замещения трансформатора:
где введены такие обозначения:
R0 – учитывает потери в магнитопроводе
(на вихревые токи и на гистерезис);
X0 – учитывает намагниченность материала сердечника и
зависит от марки материала (в идеальном трансформаторе Z0 ® ¥);
R1, R2 – учитывают потери на нагрев
обмоток первичной и вторичной цепей;
XS1, XS2 – индуктивности рассеяния
основного потока в обмотках первичной и вторичной цепей;
Для получения соотношения
между реальными и приведенными параметрами, воспользуемся равенством полных
мощностей, активных мощностей и углов потерь: ,
, .
1 .
3
Запишем систему уравнений для схемы
замещения:
В опыте холостого хода схема
замещения трансформатора принимает вид:
Так как параметры продольного
плеча значительно меньше, чем параметры поперечного плеча схемы замещения и ток
“холостого” хода значительно меньше номинального тока первичной цепи, то в
схеме замещения трансформатора на “холостом” ходу пренебрегаем параметрами XS1 и
R1.
Опыт “короткого” замыкания проводится при пониженном
напряжения питания, так как ток в обмотках трансформатора может превысить
номинальные значения при повышении напряжения. Необходимо плавно
увеличивать напряжение на выходе ЛАТРа до достижения
номинальных токов в цепях. Измеряемыми параметрами являются: номинальные токи в
цепях IК1,
IK2 , напряжение короткого замыкания первичной цепи (UК1) и потери в обмотках. При
измерении коэффициента мощности потери определяются из выражения:
Схема замещения
трансформатора в опыте “короткого” замыкания приводится в виде:
Под внешней характеристикой понимается зависимость
выходного напряжения от тока нагрузки с учетом его характера (активная - R,
активно- емкостная –
RC, активно – индуктивная - RL). Схема замещения
трансформатора принимает вид:
По второму закону Кирхгофа
запишем уравнение для схемы замещения трансформатора:
U2 = U1 - I Zk
= U1 – I (jXk + Rk).
Из
векторной диаграммы видно, что при активной и индуктивной нагрузках происходит
уменьшение напряжения во вторичной цепи трансформатора с увеличением тока I. Если нагрузка имеет
емкостный характер, то напряжение увеличивается. При проектировании
трансформатора необходимо учитывать характер нагрузки. Например,
индуктивная нагрузка требует увеличивать
количество витков во вторичной цепи с учетом понижения напряжения при работе
под нагрузкой. Конденсаторы используются для компенсации реактивной
составляющей в трансформаторах, они включаются в трехфазных трансформаторах
параллельно в каждой фазе или между фазами,