Общие сведения. Графическое изображение двухобмоточного трансформатора

Графическое изображение двухобмоточного трансформатора, используемое в схемах электрических сетей, показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Графическое изображение двухобмоточного трансформатора

Первичным напряжением считается напряжение со стороны питания трансформатора, вторичным – напряжение со стороны нагрузки . Соответственно и обмотки трансформатора называются первичной и вторичной. Стрелка, перечеркивающая обозначение трансформатора, показывает, что трансформатор имеет устройство регулирования напряжения под нагрузкой.

На рисунке 2.2,а представлены схемы замещения двухобмоточного трансформатора. Продольными параметрами схемы являются активное и реактивное сопротивления и обмоток трансформатора. Поперечными параметрами схемы являются активная и реактивная проводимости и , которые определяют соответственно активную и реактивную составляющие тока холостого хода трансформатора .

Поскольку трансформатор связывает сети разных напряжений, все его параметры приводятся к одному напряжению. Без специальной оговорки будем считать, что все параметры трансформатора приведены к напряжению первичной обмотки. На подстанциях электрических сетей первичной обмоткой является, как правило, обмотка высшего напряжения, а вторичной - обмотка низшего напряжения.

Наряду с Г-образной схемой замещения используется упрощенная схема замещения, представленная на рисунке 2.2,б, в которой поперечная ветвь представлена в виде потерь мощности .

Рисунок 2.2 Схемы замещения:

а – Г– образная схема замещения; б – упрощенная схема замещения

В справочной литературе приводятся следующие каталожные (паспортные) данные двухобмоточных трансформаторов:

- номинальная мощность трансформатора, кВ А;

- номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжения трансформатора;

- потери активной мощности при холостом ходе, кВт;

- ток холостого хода, %;

- напряжение короткого замыкания, %;

– потери активной мощности при коротком замыкании трансформатора, кВт.

Последние четыре параметра определяются из опыта холостого хода и опыта короткого замыкания. Схемы этих опытов показаны на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 Схемы опытов: а – холостого хода; б – короткого замыкания

В опыте холостого хода на первичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение , а вторичная обмотка разомкнута (холостой ход). Амперметром измеряется ток холостого хода , а ваттметром – потери активной мощности при холостом ходе . Ток холостого хода выражается в процентах от номинального тока трансформатора.

В опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко, а к первичной подается такое напряжение , чтобы через эту обмотку протекал номинальный ток . Величины напряжения и тока измеряются вольтметром и амперметром соответственно. Ваттметром измеряются потери активной мощности .

Потери активной мощности в обмотках трансформатора при его номинальной загрузке равны величине , измеренной в опыте короткого замыкания.

;

Активное сопротивление трансформатора, Ом, зависит

;

Реактивное сопротивление трансформатора, Ом, определяется

;

В данной формуле введение числового коэффициента 10 позволяет получить реактивное сопротивление трансформатора в Ом при подстановке напряжения в кВ, а мощности в кВ А.

Активная проводимость трансформатора , См, определяется через потери активной мощности при холостом ходе

;

Реактивная проводимость трансформатора , См, определяется соответственно через потери реактивной мощности при холостом ходе

;

Величина потерь реактивной мощности , Вар, является расчетным параметром и определяется следующим образом

.

Передача мощности через трансформатор сопровождается потерями активной и реактивной мощности в его сердечнике и обмотках. Потери активной мощности в сердечнике расходуются на перемагничивание стали сердечника и на нагрев этого сердечника вихревыми токами. Потери реактивной мощности в сердечнике расходуются на создание в нем магнитного потока. Потери в сердечнике не зависят от нагрузки, а зависят от напряжения сети , к которому подключен трансформатор.

Это напряжение, как правило, заранее не известно и принимается приблизительно равным номинальному напряжению сети , а потери в сердечнике трансформатора - приблизительно равными потерям холостого хода и .

Потери активной мощности в обмотках трансформатора расходуются на нагрев обмоток и имеют квадратичную зависимость от нагрузки трансформатора. Потери реактивной мощности в обмотках трансформатора обусловлены потоком рассеивания и также имеют квадратичную зависимость от нагрузки трансформатора.

Суммарные потери активной мощности, Вт, и реактивной мощности, Вар, в трансформаторе при его мощности, равной S, В А, определяются выражениями

;

.

Дата добавления: 2015-07-16