Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Параметры схемы замещения трансформатора могут быть определены как расчетным, так и опытным путем.
В практике трансформаторостроения широко используются методы опытного определения параметров схемы замещения.
Т-образная схема замещения трансформатора представляет собой пассивный четырехполюсник, параметры которого, как известно из теоретической электротехники, могут быть определены из опытов холостого хода и короткого замыкания.
Классическая схема опыта холостого хода трехфазного двухобмоточного трансформатора приведены на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Классическая схема опыта холостого хода трехфазного двухобмоточного трансформатора
Сетевая обмотка трансформатора подключается к синусоидальному напряжению, а нагрузочная обмотка разомкнута.
Для трехфазного трансформатора по показаниям трех амперметров и вольтметров определяются средние значения линейного тока и междуфазного напряжения, а по показаниям ваттметров – мощность холостого хода трех фаз, Р 0 = Р ′ + Р ″. Физический смысл имеют только значения сопротивлений, рассчитанные для фазы, поэтому необходимо принимать во внимание схему соединения обмоток. В случае соединения сетевой обмотки в «звезду»
; ; ,
а при соединении ее в «треугольник»
; ; .
Коэффициент мощности при холостом ходе
.
Коэффициент трансформации
,
где w 1, w 2 – число витков обмоток ВН и НН соответственно.
При холостом ходе, согласно схеме замещения, приведенной на рис. 3.3,
,
или, так как Z 1 << Z 0, с большой точностью ; .
Вследствие преобладания индуктивного сопротивления при U 0 = U н коэффициент мощности cosφ ≤ 0,1.
Поскольку r 1 << r 0, то потери холостого хода практически равны магнитным потерям в сердечнике, включая потери от вихревых токов в стенках бака. Опыт холостого хода производят обычно для ряда значений U 0: от U 0 ≈ 0,3 · U н до U 0 ≈ 1,1 · U н – и по полученным данным строят характеристики холостого хода, представляющие собой зависимости I 0, P 0, z 0, r 0, cos φ 0 в функции U 0 (рис. 3.5).
При увеличении U 0 насыщение сердечника увеличивается, вследствие чего I 0 растет быстрее U 0. Поэтому z 0 и х 0 с ростом U 0 также уменьшаются. Так как P 0 ≡ Е 2 ≡ U 2, a I 02 растет быстрее U 02, то r 0 с ростом U 0 также уменьшается. По характеристикам холостого хода устанавливаются значения соответствующих величин для U 0н = U н.
Классический опыт КЗ производится по схеме, приведенной на рис. 3.6. Нагрузочные обмотки замыкаются накоротко, а к сетевым обмоткам, во избежание перегрева и повреждения трансформатора, подводится пониженное напряжение с таким расчетом, чтобы ток находился в пределах номинального.
Рис. 3.5. Характеристики ХХ трансформатора в относительных единицах
Рис. 3.6. Классическая схема опыта короткого замыкания трехфазного двухобмоточного трансформатора
В случае трехфазного трансформатора по показаниям приборов определяются средние значения междуфазного напряжения U к.л, линейного тока I к.л и мощности короткого замыкания трех фаз P к. При соединении сетевой обмотки в «звезду» параметры короткого замыкания на фазу будут следующими:
; ; ,
а при соединении сетевой обмотки «треугольником»:
; ; ,
Коэффициент мощности при коротком замыкании определяется по формуле аналогичной для опыта ХХ.
Согласно схеме замещения, приведенной на рис. 3.3, сопротивление короткого замыкания
.
Так как в сотни раз больше , то в знаменателе второго слагаемого в правой части можно пренебречь . Поэтому высокую точность обеспечивают отношения
; ; .
Они соответствуют упрощенной схеме замещения при замкнутых между собой зажимах нагрузочной обмотки (U 2′ = 0).
Так как x 1 и x 2′ определяются потоками, замыкающимися по воздуху, то их значения, а также значение z к не зависят от U к и I к. Характеристики короткого замыкания трансформатора приведены на рис. 3.7.
Напряжение U к = U кн, при котором ток короткого замыкания равен номинальному, I к = I н, носит название напряжения короткого замыкания и обозначается u к. Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания:
; .
Согласно изложенному напряжение короткого замыкания является важной характеристикой трансформатора. Значение u к% указывается в паспортной табличке трансформатора.
При выполнении опыта холостого хода трансформатора включают одну из его обмоток (обычно низшего напряжения) под номинальное напряжение. Потребляемый при этом ток называют током холостого хода I ХХ (обычно выражают в % от I ном).
, %.
Ток холостого хода – это ток сетевой обмотки ненагруженного трансформатора при номинальном напряжении. Ток холостого хода состоит из двух составляющих: активной и реактивной. Активная составляющая определяется потерями в стали и на вихревые токи, реактивная составляющая – магнитным потоком рассеяния.
Рис. 3.7. Характеристики КЗ трансформатора, определенные со стороны ВН в относительных единицах
Потребляемую при этом активную мощность называют потерями холостого хода Р хх (кВт). Эта мощность расходуется в основном на перемагничивание электротехнической стали (потери на гистерезисе) и на вихревые токи. Ток и потери холостого хода являются паспортными данными силовых трансформаторов.
Для большей точности измерения при опыте холостого хода обмоткой возбуждения служит обмотка низшего напряжения, а обмотка высшего напряжения – разомкнута. Это объясняется тем, что для обмотки НН номинальный ток будет больше, чем для обмотки ВН. Так как ток холостого хода небольшой и составляет несколько процентов от номинального, то при использовании обмотки НН в качестве обмотки возбуждения ток холостого хода окажется больше и может быть измерен более точно, чем в случае использования обмотки ВН в качестве обмотки возбуждения.
Заводы-изготовители производят измерения потерь холостого хода либо при номинальном напряжении, либо при малом напряжении (обычно 380 В).
Таблица 3.2
Допустимая перегрузка трансформаторов ваварийных случаях
Кратность перегрузки по току | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,75 | 2,0 | |
Допустимая длительность, мин | Маслона-полненные | - | ||||||
Сухие | - | - |
Измерение потерь холостого хода может быть произведено также при напряжении, равном 5 – 10 % номинального. Отличие полученных значений потерь от заводских данных должно быть не более 10 % для однофазных и не более 5 % для трехфазных трансформаторов.
Напряжения холостого хода обмоток НН трансформаторов – это значения напряжений при номинальном напряжении сетевой обмотки ненагруженного трансформатора. При отсутствии нагрузки напряжения обмоток НН всегда несколько больше их номинальных значений. Обычно этот параметр производитель не указывает в паспорте на трансформатор.
Значение u к в относительных единицах равно сопротивлению короткого замыкания z к в относительных единицах:
.
Величина u к на практике выражается также в процентах:
.
Для силовых трансформаторов u к% = 4,5 … 15 %. Первая цифра относится к трансформаторам с номинальным линейным напряжением U лн ≤ 10 кВ, а вторая – с U лн ≥ 500 кВ, которые обладают большим рассеянием вследствие большого расстояния между обмотками.
Дата публикования: 2014-10-11; Прочитано: 3934 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!