Исследование однофазного трансформатора

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

Цель работы

1. Изучить устройство и принцип действия трансформатора.  

2. Провести испытание трансформатора в различных режимах и по результатам экспериментального исследования определить его параметры и характеристики.  

Основные теоретические положения

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока с одними параметрами в систему переменного тока с другими параметрами. Чаще всего трансформируются величины напряжения и тока.

Активная часть трансформатора состоит из обмоток и магнитопровода (рис. 1. 1).

 

 

Рис. 1. 1. Устройство активной части однофазного двухобмоточного трансформатора

 

В обмотках 1, 2 происходит преобразование электрической энергии. Их навивают из изолированных медных или алюминиевых проводов. Одна из обмоток, подключенная к источнику электрической энергии, называется первичной, а другая, от которой питаются электроприемники, вторичной. Обмотку, имеющую на выводах более высокое напряжение (обычно более 1 кВ) в сравнении с другой, называют обмоткой высшего напряжения (ВН), другую – обмоткой низшего напряжения (НН).

Обмотки трансформатора размещают на стержнях магнитопровода. С внутренней стороны ближе к стержню обычно расположена обмотка НН, а концентрично с ней с внешней стороны – обмотка ВН, так как изоляцию от стержня обмотки НН легче выполнить. Обмотки ВН и НН изолируются друг от друга и от заземленных частей конструкции. Выводы обмоток трансформатора обозначаются (начало-конец): ВН –  А-Х, НН  – а-х (рис. 1. 1).

Магнитопровод уменьшает сопротивление потоку, увеличивая магнитную связь между обмотками. Одновременно он является остовом, на котором монтируются некоторые другие части трансформатора, прежде всего обмотки. Магнитопровод выполняется из ферромагнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью, чаще всего из электротехнической стали. С целью снижения электрических потерь, обусловленных протеканием вихревых токов, его собирают (или навивают) из изолированных друг от друга тонких листов (толщиной 0, 3-0, 35 мм).

В магнитопроводе различают стержни 3 и ярма 4 (см. рис. 1. 1). Стержнями называют части магнитопровода, на которых расположены обмотки. Ярма замыкают стержни в магнитном отношении.

Работа трансформатора основана на явлении взаимоиндукции обмоток (рис. 1. 2). Предположим, что первичная обмотка трансформатора подключена к электрической сети. Под действием приложенного напряжения по ней будет протекать переменный ток, вызывающий переменный магнитный поток. Этот поток замыкается преимущественно по магнитопроводу и, пересекая витки обмоток, индуктирует в них электродвижущие силы (ЭДС). Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии, то под действием индуктируемой ЭДС по замкнутой вторичной электрической цепи будет протекать переменный ток. Одновременно вследствие индукционной связи обмоток, изменится первичный ток: в нем появится дополнительная нагрузочная составляющая.

Установим соотношение для напряжений и токов обмоток на примере идеального трансформатора, у которого:

1) активные сопротивления обмоток равны нулю;

2) магнитопровод имеет бесконечно большую магнитную проводимость, благодаря чему между обмотками трансформатора обеспечивается полная магнитная связь;

3) магнитный поток, создаваемый обмотками, замыкается только по магнитопроводу;

4) потери в магнитопроводе отсутствуют.

 

 

Рис. 1. 2. Принцип работы трансформатора

 

В соответствии с законом электромагнитной индукции ЭДС, индуктируемая в обмотках трансформатора, прямо пропорциональна скорости изменения их суммарного магнитного потока (потокосцепления):

 

е=–wdF/dt,

 

где w  – число витков обмотки.

При синусоидальном подведенном напряжении магнитный поток трансформатора изменяется во времени по синусоидальному закону: F=F_msinwt. После подстановки этого потока в формулу для закона электромагнитной индукции получим выражение для ЭДС произвольной обмотки:

e=wwФ_mcoswt.

Видно, что индуктируемая ЭДС прямо пропорциональна числу витков в обмотке. Действующее значение этой ЭДС равно:

 

E=wwФ_m/ =(2p/ )fwФ_m»4, 44fwФ_m.

 

Для записи уравнений трансформатора необходимо выбрать условные положительные направления входящих в них величин: ЭДС, напряжений, токов. Эти положительные направления можно установить произвольно. На рис. 1. 2 выбраны такие, которые, с одной стороны, соответствуют физическим процессам в трансформаторе, а с другой – позволяют устранить излишние «минусы» в уравнениях.

В первичной обмотке направление положительного тока совпадает с направлением приложенного напряжения, а направление действия основной ЭДС противоположно току (это соответствует правилу Ленца).

Во вторичной обмотке направление положительного тока и напряжения на зажимах совпадает с направлением действия основной ЭДС.

В соответствии с принятыми допущениями в идеальном трансформаторе активные сопротивления обмоток равны нулю, и ЭДС первичной и вторичной обмоток индуктируются только потоком, замыкающимся по магнитопроводу. Поэтому по второму закону Кирхгофа напряжения на выводах обмоток будут равны индуктируемым в них ЭДС:

 

u₁=e₁, u₂=e₂.

 

Из уравнений равновесия напряжений и ЭДС следует, что соотношение индуктируемых ЭДС обмоток или напряжений на их зажимах равно отношению чисел витков этих обмоток. Это отношение называется коэффициентом трансформации:

 

k_тр=w₁/w₂=E₁/E₂=U₁/U₂.                               (1. 1)

 

Если w₂> w₁, то U₂> U₁; в этом случае трансформатор называют повышающим. И, наоборот, при w₂< w₁, U₂< U₁ трансформатор называют понижающим.

В режиме нагрузки результирующий магнитный поток взаимной индукции создается суммарным действием токов витков первичной и вторичной обмоток, или, как принято говорить, их суммарной магнитодвижущей силой (МДС). Согласно закону полного тока, циркуляция вектора H напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равна полному току, охватываемому этим контуром, т. е. МДС обмоток:  (d a – векторный элемент длины контура). Для поля взаимной индукции трансформатора выбираемый контур должен проходить внутри магнитопровода. В идеальном магнитопроводе H =0 и поэтому =w₁i₁–w₂i₂=0. Таким образом, при нагрузке МДС первичной и вторичной обмоток уравновешивают друг друга: w₁i₁=w₂i₂.

Из равновесия МДС следует, что сила токов в обмотках идеального трансформатора обратно пропорциональна числу их витков.

 

I₂/I₁=w₁/w₂=k_тр.                                     (1. 2)

 

Напряжение и ток трансформируются одновременно, поэтому если трансформатор повышает напряжение, то уменьшается сила тока, и наоборот. Это свойство трансформатора широко используется на практике. Например, для передачи электрической энергии на большие расстояния напряжение ЛЭП повышают, чтобы уменьшить силу тока и связанные с этим потери и расход проводниковых материалов.

Полученные для напряжений и токов в идеальном трансформаторе соотношения (1. 1) и (1. 2) приближенно справедливы и для реального трансформатора.

В реальном трансформаторе преобразование энергии сопровождается ее потерями в обмотках, магнитопроводе и других элементах конструкции. Магнитопровод обладает конечной магнитной проводимостью, и между обмотками нет полной магнитной связи.

Для математического моделирования неполной магнитной связи магнитное поле обмоток в реальном трансформаторе разлагают на составляющие по признаку сцепления с витками: основное поле (взаимной индукции) и поля рассеяния (самоиндукции). Принимается, что основной магнитный поток замыкается по сердечнику и сцеплен с витками обеих обмоток. Потоки рассеяния сцеплены с витками только «своих» обмоток.

С учетом вышеизложенного можно принять, что при работе под нагрузкой в обмотках реального трансформатора наводятся ЭДС, вызванные индукционным действием отдельных составляющих магнитных потоков. Основной рабочий магнитный поток индуктирует в обеих обмотках основные ЭДС (e₁ и e₂), потоки рассеяния наводят ЭДС рассеяния (e_р1 и e_р2) в «своих» обмотках, витки которых они пересекают. По условию, напряжения, ЭДС и токи изменяются во времени по синусоидальному закону и могут быть представлены в комплексной и векторной форме. При этом обычно пользуются их действующими значениями.

Основное магнитное сопротивление потокам рассеяния создает немагнитная среда с линейными параметрами, через которую они замыкаются. Поэтому значения этих потоков и наводимых ими ЭДС прямо пропорциональны токам соответствующих обмоток. Это дает возможность представить ЭДС рассеяния в комплексной форме в виде падения напряжения на индуктивных сопротивлениях рассеянияпервичных и вторичных обмоток (x₁ и x₂): Е_р1=–jx₁I₁, E_р2=–jx₂I₂. Потоки рассеяния по величине намного меньше основного магнитного потока, и наводимые ими ЭДС рассеяния соответственно меньше основных ЭДС (E_р1< < E₁, E_р2< < E₂).

Потери энергии в обмотках учитываются введением соответствующих активных сопротивлений r₁ и r₂. Под действием протекающих токов на них «падает» какая-то часть напряжения.

В соответствии со 2-м законом Кирхгофа, уравнения электрического равновесия ЭДС и напряжений для контуров первичной и вторичной обмоток могут быть записаны в виде:

 

U₁=Е₁+r₁I₁+jx₁I₁,

 

U₂=E₂–r₂I₂–jx₂I₂.

 

Умножим обе части второго уравнения на k_тр и вычтем его из первого, принимая I₂/k_тр=I₂¢ »I₁ и учтя, что k_трE₂=E₁. После некоторых преобразований получим, так называемое, «сквозное» уравнение трансформатора, связывающего первичные и вторичные величины:

 

U₁»U₂¢ +(r₁+jx₁+r₂¢ +jx₂¢ )I₂¢ =U₂¢ +Z_кI₂¢,                     (1. 3)

 

Z_к=r_к+jx_к, r_к=r₁+r₂¢, x_к=x₁+jx₂¢.                         (1. 4)

 

Нижний индекс «к» в записи параметров обусловлен тем, что их определяют из опыта короткого замыкания (см. ниже формулы 1. 12). Штрихом в уравнении (1. 3) обозначены преобразованные вторичные величины (приведенные к числу витков, соответствующему первичной обмотке: w₂¢ =k_трw₂=w₁): U₂¢ =k_трU₂, r₂¢ =k_тр²r₂, x₂¢ =k_тр²x₂.

«Сквозному» уравнению трансформатора соответствует упрощенная схема замещения (рис. 1. 3, а):

 

 

                              а)                                                                     б)

 

Рис. 1. 3. Упрощенная (а) и Г-образная (б) схемы замещения трансформатора

 

Свойства реального магнитопровода можно отобразить через связь магнитных величин с электрическими величинами обмоток. В соответствии с законом полного тока по замкнутому контуру внутри магнитопровода, охватывающему первичную и вторичную обмотки трансформатора, для режима нагрузки можно записать следующее выражение:

 

 

Ту же напряженность H в магнитопроводе гипотетически можно создать только одной первичной обмоткой в режиме холостого хода, когда i₂=0:

 

,

 

где i₁₀ – некоторый эквивалентный ток.

Соответствующая МДС первичной обмотки в режиме холостого хода должна иметь ту же величину и фазу, что и суммарная МДС обеих обмоток в режиме нагрузки:

 

w₁i₁–w₂i₂=w₁i₁₀                                           (1. 5)

 

Уравнение (1. 5) выражает равновесие магнитодвижущих сил обмоток трансформатора в режимах нагрузки и холостого хода при одном и том же магнитном состоянии сердечника.  

Если в уравнении (1. 5) вместо i₁₀ подставить реальный ток холостого хода i₀, то равновесие магнитодвижущих сил трансформатора в режимах нагрузки и холостого хода при U₁=const будет приближенным:

 

w₁i₁–w₂i₂»w₁i₀                                      (1. 6)

 

Это вызвано тем, что при одинаковом первичном напряжении (U₁=const) основные ЭДС в первичной обмотке трансформатора в режимах нагрузки и холостого хода из-за различной величины падений напряжения будут несколько отличаться. Так же будут отличаться по амплитуде и основные магнитные потоки в соответствующих режимах. Причем различие между напряженностями поля H в магнитопроводе в указанных режимах вследствие нелинейности кривой намагничивания может быть существенно больше, чем между потоками, особенно при насыщенной магнитной системе.

Первичная обмотка в режиме холостого хода может быть смоделирована ветвью с эквивалентными параметрами r₀, x₀, как обычная катушка с ферромагнитным сердечником. Активное сопротивление r₀ и индуктивное x₀ учитывают, соответственно, активную и реактивную мощность первичной обмотки при холостом ходе. Поскольку при холостом ходе полезная мощность в нагрузку не передается, то r₀ фактически учитывает суммарные потери в первичной обмотке. В параметрах r₀, x₀ основную часть составляют параметры намагничивающего контура r_м, x_м:

r₀=r₁+r_м, x₀=x₁+x_м                                  (1. 7)

 

Активное сопротивление r_м учитывает потери мощности в магнитопроводе, x_м учитывает ту часть реактивной мощности первичной обмотки, которая обусловлена наличием магнитопровода.

Разделим обе части выражения (1. 6) на число витков w₁. Получившееся уравнение в комплексной форме будет иметь вид:

 

I₁=I₀+I₂¢                                           (1. 8)

 

Уравнениям (1. 3) и (1. 8) трансформатора соответствует, так называемая, Г-образная схема замещения (рис. 1. 3, б).

Уравнение (1. 8) можно интерпретировать в том смысле, что ток первичной обмотки является суммой двух составляющих: тока холостого хода (I₀»const) и нагрузочной составляющей, равной приведенному вторичному току I₂¢. Это уравнение отражает свойство саморегулирования трансформатора, обусловленное магнитной связью обмоток: изменение силы тока во вторичной обмотке I₂ влечет соответствующее изменение тока I₁ в первичной обмотке (рис. 1. 4, а).

Как следует из сквозного уравнения (1. 3) и схемы замещения на рис. 1. 3, при нагрузке вторичное напряжение трансформатора изменяется по величине. Изменением вторичного напряжения трансформатора называется арифметическая разность напряжений в режимах холостого хода (U₂₀) и при нагрузке (U₂): DU=U₂₀–U₂. Обычно его выражают в относительных единицах (DU_*):

 

DU_*=(U₂₀–U₂)/U₂₀=(U₁–U₂¢ )/U₁=DU'/U₁.

 

Выведем зависимость изменения напряжения трансформатора от нагрузки, исходя из сквозного уравнения (1. 3). Перенесем U₂¢  в левую часть этого уравнения. Так как сдвиг по фазе между векторами U₁ и U₂¢  обычно не превышает нескольких градусов вследствие относительно небольшой величины падений напряжения r_кI₂¢  и x_кI₂¢, им можно пренебречь. При этом левая часть полученного уравнения станет разностью совпадающих по фазе векторов, и для расчета изменения напряжения ее удобно считать действительным числом: U₁–U₂¢ »U₁–U₂¢ =DU'. Правую часть Z_к I₂¢, являющуюся произведением комплексных чисел и равную действительному числу (левой части), можно рассчитать как скалярное произведение векторов:

 

DU'»z_кI₂¢ соs(j_к–j₂).                                    (1. 9)

 

где j_к – аргумент комплексного сопротивления Z_к, j₂ – разность фаз между вторичным напряжением и током (аргумент комплексного сопротивления Z_2н нагрузки – см. рис. 1. 2).

Как следует из выражения (1. 9), изменение напряжения прямо пропорционально вторичному току нагрузки, если характер нагрузки не изменяется (j₂=const).

Выражение (1. 9) обычно преобразуют к более удобной для расчета форме, при которой DU' рассчитывается через составляющие напряжения короткого замыкания U_к:

 

DU'=b(U_касоsj₂+U_крsinj₂),                         (1. 10)

 

где коэффициент нагрузки трансформатора b=I₂/I_2н=I₂¢ /I₂¢ _н.

Выражение (1. 10) справедливо и для вычисления DU в относительных единицах, если в тех же единицах выражены составляющие U_ка и U_кр.

Изменение напряжения трансформатора при нагрузке физически объясняется падением напряжения на первичной и вторичной обмотках. Обе эти причины в неявной форме учитываются полученными выражениями (1. 9) и (1. 10). В большинстве случаев они дают приемлемую для практики точность, несмотря на их приближенный характер, вызванный сделанным при выводе упрощением.

Вторичное напряжение при нагрузке может быть легко рассчитано по известному значению DU:

 

U₂=U₂₀–DU₂=U₂₀(1–DU_*).

 

Эксплуатационные свойства трансформатора зависят от его характеристик – зависимостей от тока нагрузки первичного тока, вторичного напряжения, КПД, соsj₁ и др.

Внешней характеристикой называется зависимость вторичного напряжения трансформатора от вторичного тока I₂ (или коэффициента нагрузки b). При этом характер нагрузки не должен изменяться: (j₂=const).

 

                  a)                                               б)                                              в)

 

Рис. 1. 4. Рабочие характеристики трансформатора

 

Семейство внешних характеристик при различных характерах нагрузки изображено на рис1. 4, б. Их вид может быть объяснен полученной аналитической зависимостью (1. 9). Если нагрузка имеет активно-индуктивный характер, что на практике случается наиболее часто, то DU₂> 0 и вторичное напряжение всегда уменьшается, так как 0< j_к< p/2, 0< j₂< p/2 и соs(j_к–j₂)> 0. При активно-емкостной нагрузке (j₂< 0),
вторичное напряжение трансформатора может возрастать (DU₂< 0), если j_к–j₂> p/2, так как при этом соs(j_к–j₂)< 0.

Параметры и характеристики трансформатора должны соответствовать ГОСТу или специальным техническим условиям. К регламентированным ГОСТом параметрам относятся: ток и потери холостого хода (ХХ), напряжение и потери короткого замыкания (КЗ). Эти параметры определяются из опытов ХХ и КЗ, входящих в программу электромагнитных испытаний трансформаторов.

Холостым ходом трансформатора называют режим, когда его вторичная обмотка разомкнута (нагрузка отключена), так что I₂=0. В опыте ХХ (рис. 5. 1) к первичной стороне подводится номинальное напряжение (U₁=U_1н) номинальной частоты (f=f_н). Необходимость соблюдения этих условий обусловлена зависимостью от них измеряемых параметров.

В опыте ХХ измеряют напряжения U₁ и U₂ на выводах трансформатора, ток I₀ и мощность потерь P₀ (полезная нагрузка при ХХ отсутствует). По его данным рассчитывают, эквивалентные параметры r₀, x₀ первичной обмотки в этом режиме, а также коэффициент трансформации k_тр.

 

z₀=U_1н/I₁₀, , .                      (1. 11)

 

Коэффициент трансформации, определенный в режиме ХХ как отношение напряжений (k_тр=U₁/U₂), практически не отличается от его значения, найденного по соотношению чисел витков (k_тр=w₁/w₂), потому что при ХХ U₂=E₂, а вследствие небольшого относительного значения тока ХХ с высокой точностью U₁»E₁.

Потери энергии в любом режиме работы обусловлены различными физическими процессами. В режиме ХХ потери электрической энергии в магнитопроводе во много раз превышают другие виды потерь. Они вызываются переменным магнитным полем и обусловлены гистерезисом (явлением магнитной вязкости) и протеканием вихревых токов: P₀=p_гист+p_вт

Для снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов собирают из изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0, 3¸ 0, 35 мм. Потери на перемагничивание уменьшают применением магнитомягких материалов с узкой петлей гистерезиса.

Кроме указанных, при ХХ возникают потери и в некоторых других частях трансформатора: в первичной обмотке, в изоляции и т. д. Поскольку ток ХХ в силовых трансформаторах составляет 2¸ 3% от номинального, электрические потери в первичной обмотке трансформатора, обусловленные его протеканием, достаточно малы, и их можно не учитывать без особой погрешности. Потери в изоляции (диэлектрические потери) даже в высоковольтных трансформаторах составляют весьма незначительную часть.

Основные составляющие потерь ХХ, практически не зависят от нагрузки, так как приложенное к трансформатору напряжение, а вследствие этого и амплитуда магнитного потока в сердечнике изменяются незначительно. Поэтому, определив эти потери при ХХ, можно использовать их для анализа работы трансформатора в любом режиме.

Коротким замыканием называется режим, при котором выводы вторичной стороны трансформатора соединяются «накоротко» проводником, имеющим пренебрежимо малое сопротивление. Если этот режим возникает в процессе эксплуатации (замыкание проводов в ЛЭП и т. п. ), то он является аварийным, так как сопровождается протеканием токов, многократно превышающих номинальное значение.

В опыте КЗ (рис. 5. 2) к первичной стороне подводится пониженное напряжение U_1к, при котором по обмоткам трансформатора протекает ток силой (0, 2¸ 1, 2) номинального значения. При этом измеряются: величина подведенного напряжения U_к, сила тока I_к и мощность потерь P_к (полезная нагрузка отсутствует). Подведенное напряжение при номинальном токе обычно не превышает нескольких процентов от номинального значения. Как следствие магнитный поток трансформатора в опыте КЗ весьма незначителен в сравнении с опытом ХХ и эквивалентная МДС обмоток w₁i₀ (см. формулу 1. 5) пренебрежимо мала. В этом опыте трансформатор с высокой точностью моделируется упрощенной схемой замещения (рис. 1. 3, б). Из-за небольшой величины магнитной индукции можно пренебречь потерями в сердечнике и принять, что измеренная в опыте КЗ мощность соответствует электрическим потерям в обмотках.

Исходя из упрощенной схемы замещения (рис. 1. 3) по данным опыта КЗ рассчитываются параметры z_к, r_к, x_к:

 

z_к=U_к/I_к, , .                  (1. 12)

 

Коэффициент мощности короткого замыкания соsj_к=P_к/(U_кI_к).

Если сила тока в опыте КЗ отличается от номинального, то величины U_к, P_к соответственно, пересчитываются. Далее они приводятся к расчетной температуре q_расч, значение которой устанавливается в зависимости от класса изоляции трансформатора (для класса «А» q_расч=75° С).

Преобразование электрической энергии в трансформаторе всегда сопровождается потерями энергии, вызывающими его нагрев. В соответствии с законом сохранения энергии в режиме нагрузки уравнение баланса активной мощности для трансформатора можно записать в виде:

 

Р₂=Р₁-Δ Р_э+Δ Р_м,                                 (1. 13)

 

где P₂ – активная мощность, передаваемая трансформатором нагрузке; P₁ – активная мощность, потребляемая трансформатором от источника питания; Δ P_э – суммарная мощность электрических потерь в первичной и вторичной обмотках; Δ P_м – мощность магнитных потерь в сердечнике.

Потери в магнитопроводе, не зависящие от тока нагрузки, относят к постоянным. По мощности они соответствуют опыту ХХ:

 

DP_м=P₀.                                         (1. 14)

 

Электрические потери в обмотках определяются нагрузкой и их относят к переменным. По мощности они соответствуют опыту КЗ (DP_эл=P_к), при том же токе, что и в режиме нагрузки. Так как электрические потери пропорциональны квадрату силы тока обмоток, то они пропорциональны квадрату коэффициента нагрузки b² и номинальным потерям КЗ P_{к ном}, которые приводятся в паспортных данных:

 

DP_эл=b²P_{к ном}.                                         (1. 15)

 

Коэффициентом полезного действия (КПД) трансформатора называется отношение мощностей отдаваемой в нагрузку и потребляемой из сети:

 

h=P₂/P₁=P₂/(P₂+DP).                              (1. 16)

 

При расчете КПД мощность нагрузки P₂ удобно рассчитывать через номинальную мощность трансформатора S_н, относящуюся к паспортным данным: P₂=bS_нcosj₂. Это приводит к следующему выражению для КПД:

 

h=bS_нcosj₂/(bS_нcosj₂+P₀+b²P_{к ном}).

 

Зависимость h=f(b) в графической форме представлена на рис. 1. 4, в. В режиме ХХ полезная мощность, передаваемая в нагрузку P₂=0 и, соответственно, h=0. С ростом нагрузки КПД быстро возрастает, достигая максимального значения при некотором коэффициенте нагрузки b_опт. Условие достижения функцией h=f(b) экстремума можно определить из уравнения dh/db=0. Из его анализа следует, что максимум КПД соответствует равенству мощностей постоянных (1. 14) и переменных (1. 15) потерь, откуда  Обычно b_опт=0, 4…0, 6. При дальнейшем увеличении нагрузки КПД медленно снижается (рис. 1. 4, в).

У силовых трансформаторов КПД весьма высок – 96…99% (большие значения соответствуют трансформаторам большей мощности).

Создание основного магнитного потока и потоков рассеяния в трансформаторе сопровождается потреблением реактивной мощности от источника питания, даже при условии, что нагрузка чисто активная, как это имеет место в лабораторной работе. В результате потребляемая полная мощность S₁=U_1н I_1н становится больше активной Р₁. Как известно из курса электротехники, активная, реактивная и полная мощности связаны между собой как катеты и гипотенуза в прямоугольном треугольнике (треугольник мощностей):  Отношение активной и полной мощностей называют коэффициентом мощности:

 

cosφ ₁=Р₁/S₁=Р₁/(U₁ I₁)                                 (1. 17)

 

Зависимость cosφ ₁=f(b) в виде графика представлена на рис. 1. 4, в.
В режиме ХХ реактивная мощность, связанная с созданием рабочего магнитного потока в сердечнике, значительно превышает активную мощность, обусловленную потерями в трансформаторе и коэффициент мощности относительно невелик. С ростом мощности активной нагрузки cosφ ₁ возрастает, так как поток в сердечнике и обусловленная им реактивная мощность изменяются незначительно, а потоки рассеяния в трансформаторе даже при номинальной нагрузке относительно невелики.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: