Векторная диаграмма трансформатора

Векторная диаграмма – это графическое изображение уравнения трансформатора на комплексной плоскости.

СХЕМА

Вектор Ф_m – это вектор максимального значения основного магнитного потока.

Вектор E₁= - E'₂ отстает от вектора Фm на 90°. Ток I'₂ отстает по фазе от вектора - E'₂ на угол φ₂, который = φ₂ = arctg ФОРМУЛА

r_н и Х_н – активное и индуктивное сопротивление нагрузки.

Векторы – I'₂ r₂, - jI'₂ Х₂ и вектор U'₂ строятся в соответствии с уравнением напряжения вторичной обмотки. Векторы I₁ r₁, - jI₁ Х₂ и вектор U₁ строим по уравнению напряжения первичной обмотки. Вектор I_o опережает вектор Ф_m на угол r – угол магнитных потерь.

Магнитные потери – это потери от гистерезиса и вихревых токов, которые приводят к нагреву магнитопровода.

Вектор I₁ строится по уравнению тока.

Эта диаграмма построена для случая активно-индуктивной нагрузки трансформатора, поэтому ток I'₂ оттает от ЭДС. В случае активно-емкостной нагрузки трансформатора ток I'₂ будет опережать ЭДС и вектор I'₂ в 4-ой четверти.

 

Схема замещения приведенного трансформатора

Схема замещения составляется по уравнениям приведенного трансформатора. Она позволяет сложные процессы в трансформаторах свести к процессам в эл-ой схеме.

В схеме замещения магнитная связь между обмотками заменяется эл-ой связью.

СХЕМА

Поскольку в приведенном трансформаторе E₁= - E'₂, точек А и а равны и Х= х₁,поэтому мы можем их соединить и заменить магнитную связь эл-ой, поэтому получается Т-образная схема замещения.

СХЕМА

Схема замещения состоит из 3-х ветвей r₁, x₁ – параметры первичной ветви, r'₂, x'₃ – параметры вторичной ветви, r₀, x₀ – параметры ветви намагничивания. Активное сопротивление r₀ обусловлено магнитными потерями. x₀ – сопротивление взаимной индукции.

 

Определение параметров схемы замещения трансформатора опытным путем

Для определения параметров необходимо провести 2 опыта:

- холостого хода

- кор. зам.

Опыт холостого хода

Холостым ходом называют режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. В этом случае уравнения напряжения токов принимают вид:

Схема замещения, которая соответствует этим уравнениям:

СХЕМА

В опыте холостого хода, изменяя напряжение U₁измеряют напряжение U₂, мощность холостого хода Р_х и ток холостого хода I_о. Затем строят характеристики холостого хода. Это зависимость тока холостого хода, мощности и коэффициента мощности от напряжения U₁.

ГРАФИК

Для трехфазного трансформатора ток и напряжение измеряется в каждой фазе и затем находят средне арифметическое этих величин. Мощность холостого хода берется трехфазной.

Cos φ₀ определяют по формулам:

Cos φ₀ = для однофазного трансформатора

Cos φ₀ = для трехфазного трансформатора

Падение напряжения в первичной ветви схемы смещения, равное I_о(r₁+jx₁), составляет незначительную величину, поэтому им можно пренебречь и определить параметры ветви намагничивания по данным опыта:

Z₀ =

Z₀ = +

Для трехфазного трансформатора:

 

Мощность холостого хода Рх расходуется в основном на магнитные потери в стали магнитопровода, поэтому эту мощность называют потерями холостого хода и потерями стали.

 

Опыт короткого замыкания

Короткое замыкание – это такой режим когда вторичная обмотка замкнута накоротко, причем вторичное напряжение U₂=0.

В этом опыте к обмотке высшего напряжения подводят пониженное напряжение. При этом магнитные потери имеют незначительную величину, поэтому ток намагничивания можно считать равным 0. I=0

Схема смещения трансформатора в режиме К.З.

СХЕМА

Этой схеме соответствует следующее уравнение.

В опыте К.З. изменяют напряжение U₁ и измеряют ток в первичной обмотке и мощность трансформатора. Затем строят характеристики К.З.

ГРАФИК.

У трехфазного трансформатора напряжение и ток определяют как среднее значение для трех фаз

Напряжение U₁ при проведении опыта изменяют от нуля до некоторого значения Uk, при котором токи в обмотках трансформатора становятся равными номинальным.

Это напряжение называется номинальным напряжением К.З.

Его обычно выражают в относительных единицах или в %:

 

С помощью данных, полученных в этом опыте, можно определить сопротивление трансформатора.

= *cos

Cos

Cos для трехфазного