Проводниковые материалы Электропроводность полупроводников

Опыт короткого замыкания трансформатора.

Опыт короткого замыкания служит для определения потерь мощности в обмотках трансформатора, а также для определения их параметров в схеме замещения.

При проведении опыта вторичная обмотка замыкается не на амперметр, а к первичной обмотке подводится пониженное напряжение, но такое, чтобы в первичной обмотке протекал номинальный ток.

Поскольку поток в сердечнике будет минимален, то и потери на перемагничивание будут незначительными, и можно считать, что ваттметр будет показывать потери мощности на нагрев обмоток.

Полное сопротивление короткого замыкания можно определить по закону Ома:

 (3.22)

Активное сопротивление короткого замыкания по закону Джоуля-Ленца:

, (3.23)

а индуктивное сопротивление короткого замыкания по соотношениям вытекающим из треугольника сопротивлений:

 (3.24)

Данные опыта короткого замыкания заносится в паспорт трансформатора: мощность в ваттах, а напряжение в процентах от номинального:

 (3.25)

2.7. Работа трансформатора под нагрузкой.

Работа под нагрузкой является основным режимом работы трансформатора. Уравнения электрического состояния обмоток трансформатора, работающего под нагрузкой, могут быть получены из рассмотрения его электромагнитной схемы, представленной на рис. 2.5.

 (3.26)

 (3.27)

Уравнения токов было получено ранее при анализе намагничивающих сил трансформатора:

 (3.28)

Уравнения 3.26 – 3.28 показывают, что роль ЭДС в первичной и вторичной обмотках различны, т. к. в уравнения они вошли с разными знаками. В первичной обмотке ЭДС уравновешивает приложенного напряжение, а во вторичной играет роль источника энергии. Т. к. обе ЭДС созданы потоками в сердечнике, то энергия из первичной обмотки во вторичную переносится магнитным потоком. Эти уравнения показывают также, что потоки рассеяния участия в переносе энергии не принимают, т. к. ЭДС рассеяния участия в уравнения не вошли. Следовательно, потоки рассеяния вредны и при изготовлении трансформаторов принимают меры для их подавления.

Уравнение 3.28 показывает, что в полном соответствии с законами сохранения любое изменение вторичного тока приводит к изменению тока первичного.

2.8. Потери и КПД трансформатора.

Коэффициентом полезного действия трансформатора называется отношение активных мощностей вторичной и первичной обмоток:

 (2.29)

Мощность Р1, отбираемая трансформатором из сети:

, (2.30)

где - суммарные потери.

Суммарные потери складываются из гистерезисных потерь в сердечнике и потерь на нагрев обмоток трансформатора. Потери в сердечнике Р10 пропорциональны его массе, определяются в опыте холостого хода и для данного трансформатора являются постоянной величиной.

Потери на нагрев медных обмоток пропорциональны квадрату тока:

 (2.31)

Умножим и разделим 2.31 на I21н и получим:

 (2.32)

 - коэффициент загрузки (нагрузки) трансформатора.

Подставляя в 2.31 выражение 2.32 получим:

Мощность Р2 передаваемая трансформатором приемнику:

 (2.33)

Т. к. вторичное напряжение трансформатора при изменении нагрузки меняется мало, можно считать, что:

Умножим и разделим 2.33 на  и получим:

, тогда

Подставляя значения P2 и потерь в 2.30 получим:

 (2.34)

Проверка2.34 на экстремум показывает, что КПД будет иметь максимальное значение при равенстве потерь в медных обмотках и сердечнике, т. е.:

 (2.35)

В течение года часть времени трансформатор работает на холостом ходу, т. к. от сети он никогда не отключается. Поэтому годовой КПД будет отличатся от вычисленного по уравнению 2.34:

 , (2.36)

где tp – число часов работы трансформатора с коэффициентом загрузки β;

tr – число часов в году.


Магнитные цепи