Теоретическое обоснование работы

Практическая работа №10

Тема: Расчет номинальных параметров и построение внешней характеристики трехфазного трансформатора.

Цель работы: Изучить методику расчета номинальных параметров трансформаторов, методику построения внешней характеристики, научиться пользоваться справочной литературой.

 

Теоретическое обоснование работы

Рассматривая физические процессы, возникающие в трансформаторе, необходимо обратить особое внимание на то положение, что при изменении нагрузки трансформатора в широком диапазоне (от холостого хода до номинального режима) магнитный поток считается практически постоянным и равным магнитному потоку в режиме холостого хода. Это в свою очередь определяет постоянство потерь и стали, которые легко определяются из режима холостого хода. При рассмотрении режима "нормального" короткого замыкания получается, что магнитный поток в сердечнике трансформатора настолько мал, что можно им пренебречь, а следовательно при этом режиме потери в стали трансформатора практически равны нулю, а потери в меди (в обмотках) равны потерям при номинальной нагрузке трансформатора.

Величины токов, напряжений и мощностей, полученные из опытов холостого хода и короткого замыкания, позволяют определить основные параметры трансформатора.

Теория трансформатора полностью распространяется на автотрансформаторы и измерительные трансформаторы. Поэтому при их изучении следует обратить внимание на область их применения и особенности работы.

 

Основные формулы по разделу "Трансформаторы"

1. Электродвижущая сила:

/ 1/

где d – частота сети, гу;

W– число витков (для первичной обмотки W₁, для вторичной обмотки W₂);

Ф_м – максимальное значение магнитного потока, Вб.

2. Коэффициент трансформации:

/ 2 /

где Е - э.д.с. первичной и вторичной обмоток, В; - Е₁ и Е₂

W₁ и W₂ - число витков обмоток.

3. Уравнения, описывающие процесс работы трансформатора:

/3 /

где U₁ – напряжение первичной обмотки трансформатора, В;

Е₁ – э.д.с. первичной обмотки, В;

I₁ – ток в первичной обмотке, А;

Z₁ – поток сопротивления первичной обмотки (активное и индуктивное), Ом;

U₂ – напряжение на выводах вторичной обмотки, В;

Е₂ – э.д.с. вторичной обмотки, В;

I₂ – приведенный ток вторичной обмотки, А;

Z₂ – полное сопротивление вторичной обмотки (активное и индуктивное), Ом;

Z_H – сопротивление нагрузки, Ом;

I₀ – ток холостого хода, А.

4. Коэффициент нагрузки

/ 4 /

где I_{2 ном} – номинальный ток нагрузки, А;

I₂ – фактический ток нагрузки, А;

5. Изменение вторичного напряжения трансформатора.

/ 5 /

где U_{2 ном} и U₂ номинальное (при холостом ходе) и действительное (при нагрузке) вторичное напряжение, В, - U_{2 ном} и U₂

/ 6 /

где В – коэффициент нагрузки

U_a % и U_P % - активные и реактивные падения напряжения, В,

φ₂ – угол сдвига фаз между током нагрузки и напряжением вторичной обмотки, град.

6. КПД при номинальной нагрузке:

/ 7 /

КПД при действительной нагрузке:

/ 8 /

где S_ном – номинальная мощность трансформатора, ВА

Cos φ₂ – коэффициент мощности нагрузки

Р_{0 ном} – потери холостого хода (потери в стали), ВТ

Р_{к ном} – потери короткого замыкания (электрические потери, потери в обмотках), ВТ

β – коэффициент нагрузки.