Изменение вторичного напряжения при нагрузке.
Внешняя характеристика трансформатора
В силовых трансформаторах ток холостого хода сравнительно мал и не превышает 3 % от номинального. Поэтому при расчетах часто используют упрощенную схему замещения без намагничивающего контура 
(рис.4.3). Погрешность расчетов вызванная таким упрощением не превышает 0,1 % при токах близких к номинальному. В упрощенной схеме 
результирующее активное сопротивление обмоток; 
результирующее индуктивное сопротивление обмоток; 
результирующее полное сопротивление обмоток трансформатора. По обмоткам схемы протекает ток 
. Векторная диаграмма приведенного трансформатора при активно-индуктивной нагрузке, соответствующая упрощенной схеме замещения показана на рис. 4.3.
Вектор 
результирующее активное падение напряжения в приведенном трансформаторе, вектор 
результирующее индуктивное падение напряжения, 
результирующее полное падение напряжения:
4.26)
Векторная диаграмма (рис. 4.3) позволяет определить изменение напряжения трансформатора при изменении нагрузки.
Изменением напряжения трансформатора называют арифметическую разность между вторичным напряжением при холостом ходе и вторичным напряжением при нагрузке, когда первичное напряжение и частота постоянны и равны номинальным значениям 
, 
:
, 4.27)
где 
и 
– вторичные напряжения реального и приведенного трансформатора при холостом ходе. Так как в режиме холостого хода падения напряжения в обмотках трансформатора отсутствуют, то при номинальном напряжении первичной обмотки 
.
|
|
|
Так же как и напряжение короткого замыкания, изменение напряжения принято обозначать в % или относительных единицах:
. (4.28)
Из диаграммы (рис. 4.3) следует, что в виду малости угла 
за модуль вектора 
приближенно можно взять его проекцию на направление вектора 
, т.е. отрезок ОА= . Отрезок ОВ соответствует длине вектора . Если вектор 
спроектировать на направление вектора ( отрезок ВС) и вектор 
на это же направление, получим:
(4.29)
Если рассматривать 
для режима номинальной нагрузки, то процентное изменение напряжения трансформатора из (4.28) c учетом (4.29):
(4.30)
или с учетом (3.46), (3.47)
4.31)
Используя коэффициент загрузки (см. п. 4.2) получим изменение напряжения трансформатора для нагрузок отличных от номинальной:
4.32)
Как видно из (4.32) изменение напряжения трансформатора пропорционально току нагрузки 
и зависит от характера нагрузки, т.е. от угла 
.
|
|
|
График зависимости 
при неизменной величине нагрузки 
=const (рис.4.4) имеет нелинейный характер. Первый квадрант соответствует активно-ндуктивной нагрузке. А второй и третий квадранты – активно-ёмкостной нагрузке. При чисто активной нагрузке 
( 
) изменение напряжения наименьшее и равно активной составляющей напряжения короткого замыкания 
. При индуктивной ( 
, 
) или ёмкостной нагрузках 
, ( ) изменение напряжения 
. Наибольшее изменение напряжения 
наблюдается при 
, Что следует из векторной диаграммы рис. 4.3.
График зависимости 
при неизменном характере нагрузки 
(рис.4.5) имеет линейный характер. Чем выше индуктивность нагрузки (меньше ), тем больше изменение напряжения 
при увеличении нагрузки. При ёмкостной нагрузке изменяет свой знак.
В практике эксплуатации трансформаторов часто пользуются его внешней характеристикой, под которой понимают зависимость напряжения вторичной обмотки от тока нагрузки 
или от коэффициента загрузки 
при постоянном номинальном первичном напряжении ( 
), номинальной частоте питающей сети ( 
) и неизменном характере нагрузки ( ).
Внешнюю характеристику получают опытным или расчетным путем.
|
|
|
При опытном определении внешней характеристики возбуждают не нагруженный трансформатор до номинального напряжения первичной обмотки . Измеряют напряжение вторичной обмотки при холостом ходе 
и фиксируют отсутствие тока во вторичной обмотке 
. Затем постепенно нагружают трансформатор до номинальной нагрузки 
и снимают еще 3 – 4 точки внешней характеристики. Семейство внешних характеристик при различном характере нагрузки показано на рис. 4.6. Для расчета внешней характеристики реального трансформатора можно воспользоваться формулой:
, (4.33)
где 
номинальное напряжение вторичной обмотки (при отсутствии нагрузки трансформатора); 
, 
составляющие напряжения короткого замыкания, определяемые по формулам (3.46), (3.47).
Для расчета внешней характеристики приведенного трансформатора формула (4.33) принимает вид:
. (4.34)
График зависимости имеет линейный характер. Из семейства внешних характеристик (рис.4.6) видно, что чем выше 
, тем меньше изменяется напряжение трансформатора при переходе от режима холостого хода к режиму номинальной нагрузки, т.е. тем выше проходит характеристика. При активно-индуктивной нагрузке всегда напряжение 
. При увеличении активно-ёмкостной нагрузки напряжение вторичной обмотки трансформатора при некоторых углах возрастает 
, так как изменяет знак <0 .
|
|
|
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 155; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!