Т-образная схема замещения трансформатора с учетом магнитных потерь.

Потери в стали магнитопровода при заданной частоте пропорциональны сле­дующим величинам:

Таким образом, потери пропорциональны квадрату напря­жения на зажимах 1—2 намагничивающей цепи схемы замеще­ния. Если к этим зажимам параллельно под­ключить активное сопротивление , то потери в этом сопротивлении также будут пропорциональны , Значение сопротивления , можно подобрать так, чтобы потери в нем равнялись магнитным потерям:

Величину при заданной э. д. с. Ех можно считать известной из расчетных или опытных данных. Тогда можно считать известным также

Намагничивающий ток разделяется в двух ветвях намагничивающей цепи на активную и реактив­ную составляющие, из которых первая определяет мощность магнит­ных потерь, а вторая создает поток магнитопровода.

Схема с двумя параллель­ными ветвями намагничиваю­щей цепи хорошо согласуется с реальными физическими яв­лениями. Однако расчеты на основе схемы замещения вести удобнее, если объединить две параллельные ветви схемы в одну общую ветвь. Тогда со­противление этой ветви

Так как то ;

При увеличении насыщения магнитопровода, т. е. при увеличе­нии , или сопротивление при 𝑓 = const уменьшается. Однако при этом const, а зна­чение уменьшается.

Схема замещения трансформато­ра с учетом магнитных потерь показана на рис. 14-5, а. Если использовать обозначения

; ;

то схему замещения можно изобра­зить более компактно, как пока­зано на рис. 14-5, б.

В итоге получилась весьма про­стая Т-образная схема замещения трансформатора, представляющая собой пассивный четырехполюс­ник. Сопротивление намагничивающей цепи этой схемы отражает явления в ферромагнитном магнитопроводе. Оно значительно блдьше сопротивлений и которые включают в себя активные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния обмоток.

 

Опытное определение параметров схемы замещения, опыт ХХ. опыт К.3

Параметры схемы замещения трансформатора могут быть определены как расчетным, так и опытным путем. В практике трансформаторостроения широко используются методы опытного определения параметров схемы замещения. Т-образная схема замещения трансформатора представляет собой пассивный четырехполюсник, параметры которого, как известно из теоретической электротехники, моrут быть определены из опытов холостого хода и короткого замыкания.

Опыт холостого хода.

Схемы опытов холостого хода однофазного (m = 1) и трехфазного (m = 3) двухобмоточных трансформаторов приведены на рис. 14.3.

Первичная обмотка трансформатора подключается к синусоидальному напряжению, а вторичная обмотка разомкнута. Измеряются первичные напряжения , ток и мощность , а также вторичное напряжение .

На основе данных опыта для однофазного трансформатора определяются полное, активное и индуктивное сопротивления холостого хода:

; ;

а также коэффициент трансформации

и коэффициент мощности при холостом ходе

Для трехфазного трансформатора по показаниям трех амперметров и вольтметров определяются средние значения линейного тока и линейного напряжения а по показаниям ваттметров - мощность холостого хода трех фаз, . Физический смысл имеют только значения сопротивлений, рассчитанные для фазы обмотки, поэтому необходимо принимать во внимание схему соединения обмотки. В случае соединения первичной обмотки в «звезду•

; ;

а при соединении ее в «треугольник•

; ;

Коэффициент мощности при холостом ходе

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора может рассчитываться по фазным напряжениям (k) или линейным напряжениям (kл)· Для теории трансформатора имеет значение первое из указанных значений коэффициента трансформации.

Из рассмотрения схемы замещения трансформатора при следует, что параметры холостого хода z0, r0, х0 представляют собой суммы следующих сопротивлений:

; ;

Мощность холостого хода с весьма большей точностью соответствует магнитным потерям в сердечнике трансформатора.

При холостом ходе, согласно схеме замещения,

Опыт короткого замыкания.

Производится по схемам, приведенным на рис. 14.6

.

Вторичные обмотки замыкаются накоротко, а к первичным обмоткам во избежание перегрева и повреждения трансформатора подводится пониженное напряжение с таким расчетом, чтобы ток находился в пределах номинального.

Полное zк, активное rк и реактивное хк сопротивления короткого замыкания рассчитываются по формулам, аналогичным для случая холостого хода. Для однофазного трансформатора

; ;

В случае трехфазного трансформатора по показаниям приборов определяются средние значения линейного напряжения , линейного тока и мощности короткого замыкания трех фаз Рк. При соединении первичной обмотки в •звезду• параметры короткого замыкания на фазу будут следующими:

; ;

а при соединении первичной обмотки треугольником:

; ;

Коэффициент мощности при коротком замыкании определяется по формулам, аналогичным при ХХ.

Согласно схеме замещения

; ;