Схема замещения трансформатора

Для проведения анализа электромагнитных процессов в трансформаторе используется схема замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической, а коэффициент трансформации - n определяется так:

Коэффициент трансформации является и коэффициентом приведения вторичной цепи к первичной (или наоборот). На рисунке показана Т-образная схема замещения трансформатора:

здесь обозначено:

R₀ – учитывает потери в магнитопроводе (на вихревые токи и на гистерезис);

X₀ – учитывает намагниченность материала сердечника и зависит от марки материала (в идеальном трансформаторе Z₀ ® ¥);

R_1, R₂ – учитывают омические потери в первичной и вторичной обмотках;

X_S1, X_S2 – индуктивности рассеяния основного потока в обмотках первичной и вторичной цепей;

Для получения соотношения между реальными и приведенными параметрами, воспользуемся равенством полных мощностей, активных мощностей и углов потерь: , , .

1 .

2

3

 

 

Запишем систему уравнений для схемы замещения:

 

Опыт холостого хода

 

Условия проведения опыта: на вход подается номинальное напряжение U_1ном, вторичная цепь размыкается.

 

Измеряемыми параметрами являются номинальное напряжение вторичной цепи (U₀₂) и первичной цепи (U₀₁) (их называют напряжениями холостого хода), ток первичной цепи (I₀₁ - ток холостого хода), активная мощность или потери в магнитопроводе (P₀₁). Если устанавливаем измеритель коэффициента мощности, то активная мощность рассчитывается из соотношения:

В этом опыте рассчитываются - коэффициент трансформации (n) и значение процентного соотношения тока холостого хода к номинальному току первичной цепи

Это значение нормируется в процентах в зависимости от области использования трансформатора, его мощности и частоты.

Параметры схемы замещения поперечного плеча рассчитываются по соотношениям:

, , .

Если из опыта значение тока холостого хода получилось больше 30%, то значит завышено входное напряжение, или при проектировании завышена величина магнитной индукции. Для устранения этого потребуется измененить сечение магнитопровода или перемотать обмотки.

В опыте холостого хода схема замещения трансформатора принимает вид:

Так как параметры продольного плеча значительно меньше, чем параметры поперечного плеча схемы замещения и ток “холостого” хода значительно меньше номинального тока первичной цепи, то в схеме замещения трансформатора на “холостом” ходу пренебрегаем параметрами X_S1 и R_1.

 

Опыт короткого замыкания

 

Опыт “короткого” замыкания проводится при пониженном напряжения питания, так как ток в обмотках трансформатора может превысить номинальные значения при повышении напряжения. Необходимо плавно увеличивать напряжение на выходе ЛАТРа до достижения номинальных токов в цепях. Измеряемыми параметрами являются: токи в цепях I_К1, I_K2 , напряжение короткого замыкания первичной цепи (U_К1) и потери в обмотках. При измерении коэффициента мощности потери определяются из выражения:

 

 

Расчетными параметрами является процентное соотношение напряжения короткого замыкания по отношению к номинальному входному напряжению:

Внутреннее сопротивление трансформатора (сопротивление продольного плеча схема замещения) определяется из опыта “короткого” замыкания:

, , .

При переходе к реальным параметрам трансформатора принимается равенство:

и .

 

Схема замещения трансформатора в опыте “короткого” замыкания приводится к виду: