Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке


Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Лучшие новости сайта


Методические рекомендации к расчету контрольного задания

Основным параметром, характеризующим однофазный трансформатор, является коэффициент трансформации

n = U1н / U2н = w1 / w2 .

При работе однофазного трансформатора под нагрузкой в номинальном режиме из сети потребляется полная мощность

Sн = U1н + I1н = U2н + I2н .

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку, Р2 к активной мощности, потребляемой трансформатором из сети, Р1:

gif-file, 2KB,

где: ∆Рст – потери в магнитопроводе (постоянные);
∆Рэл – потери в обмотках, зависящие от тока нагрузки.

Величина ∆Рст определяется по данным режима (опыта) холостого хода трансформатора. Трансформатор в режиме холостого хода потребляет из сети, главным образом, реактивную мощность на создание магнитного потока в магнитопроводе. Активная мощность Р0 относительно невелика и обусловлена потерями от вихревых токов и на гистерезис в стали магнитопровода

∆Рст = Р0 = U1н I0 cos φ10 .

Величина ∆Рэл определяется в опыте короткого замыкания. В этом опыте вторичная обмотка замыкается накоротко, на первичную обмотку подается пониженное напряжение U1к такой величины, чтобы токи в обмотках трансформатора были равны номинальным I1н и I2н. В этом случае регистрируемая ваттметром активная мощность Рк равна (без учета потерь ∆Рст ≈ 0) электрическим потерям в обмотках ∆Рэл н, соответствующим номинальному режиму.

Рк = ∆Рэл н = U1н I1н cos φ1к .

В номинальном режиме КПД трансформатора определяется формулой

gif-file, 2KB.

Если нагрузка отличается от номинальной, мощность потерь в обмотках

∆Pэл = (I1 / I1н )2 Pк = β2 Pк ,

при этом

gif-file, 2KB,

где: β – коэффициент загрузки трансформатора.

По данным опытов холостого хода и короткого замыкания рассчитываются параметры схемы замещения трансформатора.

Сопротивления намагничивающей цепи:

Z0 = U1н / I0 ;   R0 = P0 / I02 ;   X0 = (Z02 - R02)1/2 .

Сопротивления короткого замыкания:

Zк = U1к / I1н ;   Rк = Pк / I1н2 ;   Xк = (Zк2 - Rк2)1/2 .

Сопротивления первичной обмотки:

R1 = R'2 = Rк / 2 ;   X1 = X'2 = Xк / 2 .

Работа трансформатора под нагрузкой определяется его внешней характеристикой

U2 = F(I2) или U2 = F(β).

Из уравнения электрического состояния для вторичной обмотки трансформатора

É2 = Ú2 + Í2 Z2

запишем уравнение для внешней характеристики трансформатора

Ú2 = É2 - Í2 Z2 = Ú2н - Í2 Z2 ,

где: É2 = Ú2н .

Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора определяем по формуле

U2 = (100 - ∆U2%) U2н / 100 .

Относительное изменение напряжения во вторичной обмотке ∆U2 определяется соотношением

∆U2 = β (Uа cos φ2 + Uр sin φ2 ) ,

где: Uа = (Pк / Sн) 100% – активная составляющая напряжения короткого замыкания;
Uр = (Uк2 - Ua2)1/2 – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

При активно-индуктивной нагрузке трансформатора Zн и известном cosφн для вторичной цепи трансформатора можно записать уравнение по второму закону Кирхгофа

É2 = Í2 Z2 + Í2 Z2н .

Ток во вторичной обмотке трансформатора I2 = I2н и может быть рассчитан по формуле

gif-file, 2KB.

Трехфазным трансформаторы характеризуются фазный nф и линейный nл коэффициенты трансформации:

nф = U1ф / U2ф = w1 / w2 ;   nл = U1л / U2л .

Соотношение между линейным и фазным коэффициентами трансформации зависит от схем соединения обмоток трансформатора. При схемах соединения «звезда-звезда» (Y = Y) или «треугольник-треугольник» (Δ = Δ) линейные и фазные коэффициенты одинаковы (Кл = Кф). При схеме соединения gif-file, 2KB. При схеме соединения gif-file, 2KB.

Полная мощность трехфазного трансформатора определяется соотношением

gif-file, 2KB.

Коэффициент полезного действия рассчитывается также как для однофазного трансформатора

Построение внешней характеристики U2 = F(I2) и рабочей характеристики η2 = f(I2) производится по вышеприведенным соотношениям при изменении тока нагрузки Iн = I2 от I2 = 0 (режим холостого хода) до I2 = 1,2 I2н или при изменении коэффициента нагрузки β от β = 0 до β = 1,25 βн.

7.1.2. Расчет параметров однофазного трансформатора

Задача 1 (для нечетных вариантов)

Однофазный трансформатор характеризуется следующими номинальными величинами: мощность Sн; высшее (первичное) напряжение U1н; низшее (вторичное) напряжение U2н. Мощность потерь холостого хода Р0 (при U1=U1н); коэффициенты мощности: при холостом ходе cosφ10, при коротком замыкании cosφ1к; процентное значение напряжения короткого замыкания Uк = 5,5 %.

Таблица 7.1

Вариант Sн,
кВ×А U1н,
кВ U2н,
В cos φ10 cos φ1к Р0,
Вт Zн,
Ом cos φн 1 20 10 400 0,12 0,55 220 10 0,8 2 30 10 400 0,11 0,52 250 10 0,9 3 50 6 525 0,1 0,48 350 15 0,8 4 100 6 525 0,092 0,435 600 4 0,8 5 180 10 525 0,092 0,415 1200 2 0,6 6 320 6 525 0,083 0,345 1600 2 0,6 7 360 6 525 0,075 0,291 2500 1 0,8 8 750 10 400 0,091 0,29 4100 1 0,7 9 1000 10 400 0,098 0,272 4900 0,5 0,7 10 1800 10 400 0,099 0,241 8000 0,5 0,7

Определить: а) ток холостого хода трансформатора; б) коэффициент трансформации; в) параметры полной схемы замещения трансформатора; г) напряжение U2, если к трансформатору присоединен приемник энергии с параметрами Zн, cosφн. Начертить схему замещения трансформатора и нанести на ней параметры всех элементов схемы.

Указания: 1. Принять, что в опыте холостого хода реактивное сопротивление первичной обмотки мало по сравнению с реактивным сопротивлением намагничивающей ветви. 2. Принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками.

7.1.3. Расчет параметров трехфазного трансформатор

Задача 2 (для четных вариантов)

Трехфазный трансформатор характеризую следующие номинальные величины: мощность Sн; высшее (первичное) линейное напряжение U1н; низшее (вторичное) линейное напряжение U2н; КПД ρн. Процентное значение напряжения короткого замыкания uк%; мощность потерь короткого замыкания Рк.н (при токах в обмотках, равных номинальным). Схема соединения обмоток Y/Δ.

Таблица 7.2

Вариант Sн,
кВ×А U1н,
кВ U2н,
В hн,
% Рк.н.,
Вт uк,
% 1 20 6 400 96,2 600 5,5 2 20 10 400 96 600 5,5 3 30 6 400 96,5 850 5,5 4 30 10 400 93,3 850 5,5 5 50 6 525 96,7 1325 5,5 6 50 10 400 96 1325 5,5 7 100 6 525 98 2400 5,5 8 100 10 400 97 2400 5,5 9 180 6 525 97,3 4000 5,5 10 180 10 525 97 4100 5,5

Определить: а) номинальные токи в обмотках трансформатора; б) фазные напряжения обмоток при холостом ходе; в) коэффициент трансформации фазных напряжений; г) мощность потерь холостого хода при cosφ2=1; д)активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания; е) процентное изменение вторичного напряжения при номинальной нагрузке и значениях угла φ2 в пределах от –900 до +900; ж) КПД трансформатора при коэффициенте загрузки β=0,25; 0,5 и cosφ2=0,8. Построить в общей систем координатных осей кривые U2(I2) при cosφ2=0,8 (φ2>0) и ρ(I2) при cosφ2=0,8. Нарисовать схему соединения обмоток.

7.1.4. Дополнительные вопросы к задачам 1 и 2

  1. Что называется коэффициентом трансформации трансформатора?
  2. Объяснить принцип действия трансформатора в режиме холостого хода.
  3. Привести уравнения электрического равновесия трансформатора для первичной и вторичной обмоток.
  4. От чего зависит магнитный поток трансформатора?
  5. От чего зависит ток, потребляемый трансформатором из сети?
  6. Начертить схему замещения трансформатора.
  7. Перечислить режимы работы трансформатора.
  8. Привести условия проведения опыта холостого хода. Какие параметры схемы замещения определяются в этом опыте?
  9. Привести условия проведения опыта короткого замыкания. Какие параметры схемы замещения определяются в этом опыте?
  10. Что понимается под номинальным первичным и номинальным вторичным напряжением?

Источник: http://model.exponenta.ru/electro/kz_07.htm


Лучшие новости сайта


Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Почему изменяется вторичное напряжение трансформатора при нагрузке

Похожие новости: