Трансформаторы. Принцип действия трансформатора. Режимы работы трансформатора. Режим холостого хода, страница 2

При холостом ходе трансформатор не совершает полезной работы , поэтому вся подведенная мощность затрачивается только на покрытие потерь холостого хода, которые состоят из потерь в первичной обмотке (малы т.к. ток первичной обмотки мал) и основных потерь в стали, возникающих при пересечении магнитными силовыми линиями  сердечника. Эти потери зависят от величины магнитного потока. Таким образом,  режим холостого хода позволяет наиболее точно определить коэффициент трансформации трансформатора и потери в стали (Р_ст), необходимые для расчета коэффициента полезного действия (к.п.д.) трансформатора.

6.2.2. Режим короткого замыкания.

Короткое замыкание возникает в электрических установках в следствии каких-либо неисправностей  в сетях. Для трансформаторов этот режим опасен, т.к. возникают большие токи 

 

I_{1 ном.}                                                             I_{2 ном.}

                                  U_{1 к.з.}                                 

Чтобы ограничить ток при испытании трансформатора, напряжение , подводимое к нему должно быть уменьшено до U_{1 к.з.} ,  при котором токи в обмотках  равны номинальным  I_{1 ном}  и  I _{2 ном}.

Так как напряжение подано пониженное, то и потери в сердечнике  (Р_ст) не значительны. В тоже время ток в обмотках номинальный, а это значит и потери в них номинальные. Обмотка выполнена из медного провода, поэтому потери называют потерями в меди (Р_м). Таким образом в результате опыта короткого замыкания наиболее точно определяют потери в меди, необходимые при расчете к.п.д.

6.2.3. Режим нагруженного трансформатора. 

 

                                            I_{1 ном.                                             Е}           I _{2 ном}                     Z_н

                                  U_{1 ном.}             Е₁Е₂     U_{2 ном}     

 

В этом режиме к зажимам вторичной обмотки присоединяется нагрузка сопротивлением  Z_н  и во вторичной цепи протекает ток I _{2 ном}.  Напряжение на нагрузке определится U₂  = U_н = Е₂ – I₂ r ₂ , где

r ₂  - внутреннее сопротивление вторичной обмотки трансформатора.

Исходя из режимов работы однофазного трансформатора определяется коэффициент полезного действия – отношение отдаваемой мощности к подводимой.

ή = (Р₂ / P₁ ) 100%

P₁ =I₁ U₁ cos φ₁  - мощность  подводимая к трансформатору (первичная активная мощность)

P₂ =I₂ U₂ cos φ₂ –  мощность отдаваемая трансформатором (вторичная активная мощность)

Мощность, отдаваемая трансформатором, всегда меньше подводимой мощности.  Разность между подводимой и отдаваемой мощностями представляет собой мощность потерь ΔР. Потери в трансформаторе состоят из потерь в меди обмоток Р_м  и потерь в стали сердечника Р_ст .

ΔР = Р_м + Р_ст  = Р₁ – Р₂.

η = (Р₂  / P₂ + Р_м + Р_ст  ) 100%

6.3. Специальные типы трансформаторов.

6.3.1. Трехфазный трансформатор

Трансформирование напряжения в трехфазных системах можно производить при помощи трех однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора.

Трехфазные  трансформаторы имеют трехстержневой сердечник, на стержнях которого расположены обмотки. При этом первичная и вторичная обмотки данной фазы находятся на одном стержне. В зависимости от условий работы первичные и вторичные обмотки могут быть соединены   звездой или треугольником.