Transformatoru darbības režīmi

Atkarībā no slodzes vērtības transformators var darboties trīs režīmos:

1. Darbība tukšgaitā pie slodzes pretestības zn = ∞.

2. Īssavienojums pie zn = 0.

3. Uzlādes režīms pie 0 <zn <∞.

Ja ir ekvivalentās ķēdes parametri, jūs varat analizēt jebkuru transformatora darbības režīmu... Paši parametri tiek noteikti, pamatojoties uz tukšgaitas un īsslēguma eksperimentiem. Tukšgaitā transformatora sekundārais tinums ir atvērts.

Tiek veikts bezslodzes transformatora tests, lai noteiktu transformācijas koeficientu, jaudas zudumus tēraudā un līdzvērtīgās ķēdes magnetizēšanas atzara parametrus, ko parasti veic ar primārā tinuma nominālo spriegumu.

Priekš vienfāzes transformators pamatojoties uz tukšgaitas testa datiem, var aprēķināt:

— transformācijas koeficients

— tukšgaitas strāvas procents

Vai zaru magnetizācijas aktīvo pretestību r0 nosaka nosacījums

— magnetizējošā zara kopējā pretestība

— magnetizējošā zara induktīvā pretestība

Arī tukšgaitas jaudas koeficients bieži tiek definēts kā:

Dažos gadījumos bezslodzes testu veic vairākām primārā tinuma sprieguma vērtībām: no U1 ≈ 0,3U1n līdz U1 ≈ 1,1U1n. Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tiek uzzīmēti tukšgaitas raksturlielumi, kas ir P0, z0, r0 un cosφ atkarība kā funkcija no sprieguma U1. Izmantojot tukšgaitas raksturlielumus, ir iespējams iestatīt norādīto daudzumu vērtības jebkurā sprieguma U1 vērtībā.

Īssavienojuma sprieguma noteikšanai īssavienojumā pārbauda zudumus tinumos un pretestības rk un xk. Šajā gadījumā primārajam tinumam tiek pielikts tāds samazināts spriegums, lai īsslēgto transformatora tinumu strāvas būtu vienādas ar to nominālvērtībām, t.i., I1k = I1n, I2k = I2n. Primārā tinuma spriegumu, pie kura ir izpildīti norādītie nosacījumi, sauc par nominālo īsslēguma spriegumu Ukn.

Ņemot vērā, ka Ucn parasti ir tikai 5-10% no U1n, transformatora serdeņa savstarpējā indukcijas plūsma īssavienojuma pārbaudes laikā ir desmitiem reižu mazāka nekā nominālajā režīmā, un transformatora tērauds ir nepiesātināts. Tāpēc zudumi tēraudā tiek atstāti novārtā un tiek uzskatīts, ka visa primārajam tinumam pievadītā jauda Pcn tiek tērēta tinumu sildīšanai un nosaka aktīvās īsslēguma pretestības vērtību rc.

Eksperimenta laikā tiek mērīts primārās spoles spriegums Ukn, strāva I1k = I1n un jauda Pkn. Pamatojoties uz šiem datiem, jūs varat noteikt:

— īssavienojuma sprieguma procents

— aktīva īssavienojuma pretestība

— primāro un reducēto sekundāro tinumu aktīvās pretestības, aptuveni vienādas ar pusi no īssavienojuma pretestības

— īssavienojuma pretestība

— īssavienojuma induktīvā pretestība

— primārā un reducētā sekundārā tinuma induktīvā pretestība, aptuveni vienāda ar pusi no īssavienojuma induktīvās pretestības

— reāla transformatora sekundārā tinuma pretestība:

— induktīvais, aktīvais un kopējais procentuālais īssavienojuma spriegums:

V slodzes režīms ir ļoti svarīgi zināt, kā slodzes parametri ietekmē efektivitāti un sprieguma izmaiņas sekundārā tinuma spailēs.

Transformatora efektivitāte ir slodzei piegādātās aktīvās jaudas attiecība pret transformatoram piegādāto aktīvo jaudu.

Liela nozīme ir transformatora efektivitātei. Mazjaudas jaudas transformatoriem tas ir aptuveni 0,95, bet transformatoriem, kuru jauda ir vairāki desmiti tūkstošu kilovoltu ampēru, tas sasniedz 0,995.

Nosakot efektivitāti pēc formulas, izmantojot tieši izmērītās jaudas P1 un P2, tiek iegūta liela kļūda. Ērtāk ir uzrādīt šo formulu citā formā:

kur ir transformatora zudumu summa.

Transformatorā ir divu veidu zudumi: magnētiskie zudumi, ko izraisa magnētiskās plūsmas pāreja caur magnētisko ķēdi, un elektriskie zudumi, kas rodas no strāvas plūsmas caur tinumiem.

Tā kā transformatora magnētiskā plūsma pie U1 = const un sekundārās strāvas maiņa no nulles uz nominālo praktiski paliek nemainīga, tad arī magnētiskos zudumus šajā slodžu diapazonā var pieņemt konstantus un vienādus ar tukšgaitas zudumiem.

Elektriskie zudumi tinumu vara ∆Pm ir proporcionāli strāvas kvadrātam. Ir ērti tos izteikt kā īssavienojuma zudumus Pcn, kas iegūti pie nominālās strāvas,

kur β ir slodzes koeficients,

Aprēķinu formulas transformatora efektivitātes noteikšanai:

kur Sn ir transformatora nominālā šķietamā jauda; φ2 ir fāzes leņķis starp spriegumu un strāvu slodzē.

Maksimālo efektivitāti var atrast, pielīdzinot pirmo atvasinājumu nullei. Šajā gadījumā mēs atklājam, ka efektivitātei ir maksimālās vērtības pie šādas slodzes, kad pastāvīgie (strāvas neatkarīgie) zudumi P0 ir vienādi ar mainīgiem (no strāvas atkarīgiem) zudumiem, no kurienes

Mūsdienu jaudas eļļas transformatoriem βopt = 0,5 — 0,7. Ar šādu slodzi transformators visbiežāk darbojas darbības laikā.

Atkarības η = f (β) grafiks parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Transformatora efektivitātes izmaiņu līkne atkarībā no slodzes koeficienta

Lai noteiktu vienfāzes transformatora sekundārā sprieguma procentuālās izmaiņas, izmantojiet vienādojumu

kur uKA un uKR ir īssavienojuma sprieguma aktīvās un reaktīvās sastāvdaļas, izteiktas procentos.

Transformatora sprieguma izmaiņas ir atkarīgas no slodzes koeficienta (β), tā rakstura (leņķis φ2) un īsslēguma sprieguma komponentiem (uKA un uKR).

Transformatora ārējie raksturlielumi ir atkarība pie U1 = const un cosφ2 = const (2. attēls).

2. attēls. Vidējas un lielas jaudas transformatoru ārējie raksturlielumi dažādiem slodzes veidiem