Исследование однофазного силового трансформатора в режимах холостого хода, опытного короткого замыкания и при работе на нагрузку, страница 3

Нагрузочный режим является основным рабочим режимом трансформатора. Вследствие относительно небольшой величины падения напряжения в первичной обмотке I₁z₁=(2…5)%U₁ можно считать, что U₁≈E₁=4,44fw₁Ф_0m и U₁=const, Ф_0m=const, т.е. амплитуда основного магнитного потока, а, следовательно, намагничивающий ток и потери в стали сердечника практически постоянны и не зависят от нагрузки трансформатора.

Важнейшей эксплуатационной характеристикой нагруженного трансформатора является внешняя характеристика: U₂=f(I₂) при U₁=U_1н=const и cosj₂=const.

Вид внешних характеристик определяется характером нагрузки, т.е. параметрами приемников электроэнергии, от которых зависят величина и фаза вторичного тока. Внешние характеристики трансформатора при активной, индуктивной и емкостной нагрузках изображены на рис. 5.2.

Рис.5.2

Относительное изменение вторичного напряжения трансформатора

                                                                                                                    (5.11)

называют потерей напряжения в трансформаторе.

Потеря напряжения непосредственно связана с напряжением короткого замыкания трансформатора

                                                              ,                                                    (5.12)

где u_к – напряжение короткого замыкания, %; b=I₂/I_2н – коэффициент загрузки трансформатора, j - угол между векторами напряжения и тока.

При известном Du вторичное напряжение трансформатора определяется по формуле

                                                                .                                                       (5.13)

Потери мощности в нагрузочном режиме складываются из постоянных магнитных и переменных электрических потерь

.

Коротким замыканием называется такой режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной обмотке подведено напряжение.

Короткое замыкание, возникающее при номинальном напряжении на первичной обмотке, является аварийным режимом. Трансформатор при этом может быть разрушен, так как токи в обмотках достигают величин, превышающих номинальные в 10…20 раз у трансформаторов высокого напряжения и в 20…40 раз у трансформаторов низкого напряжения. Элементы защиты должны немедленно отключать трансформатор при возникновении таких эксплуатационных коротких замыканий.

Опытное короткое замыкание производится при исследовании трансформатора. К первичной обмотке подводится пониженное напряжение, при котором токи в обмотках равны номинальным. Это напряжение, называемое напряжением короткого замыкания и указываемое в процентах для высоковольтных трансформаторов, составляет

.

Основной магнитный поток трансформатора при опытном коротком замыкании также составляет 5…10% от потока номинального режима. Потерями в стали p_ст≡Ф₀² и намагничивающим током в этом режиме можно пренебречь.

Мощность, потребляемая трансформатором, практически вся расходуется на нагревание обмоток, т.е. представляет собой электрические потери трансформатора

                                                   ,                                         (5.14)

где R_к – активное сопротивление короткого замыкания трансформатора.