Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Двухобмоточные трансформаторы

Двухобмоточным называется трансформатор, который имеет одну обмотку высшего напряжения (первичную) и одну обмотку низшего напряжения (вторичную). Условное обозначение этого трансформатора показано на рис. 3.1.

При расчете режимов электрических сетей используется, как правило, упрощенная Г-образная схема замещения двухобмоточного трансформатора (рис. 3.2). Параметры схемы замещения: R_m и Х_m – активное и индуктивное сопротивления обмоток трансформатора, приведенные к высшему напряжению; k_тр – коэффициент трансформации (двумя пересекающимися штриховыми окружностями обозначен идеальный трансформатор, обладающий только коэффициентом трансформации); G_m и В_т – активная и индуктивная проводимости ветви намагничивания.

Ветвь с сопротивлениями R_m и Х_т является продольной (см. раздел 2.1), а ветвь намагничивания с проводимостями G_m и B_m –поперечной. Ветвь намагничивания часто заменяется потерями холостого хода . Схема замещения в этом случае упрощается и принимает вид, показанный на рис. 3.3.

Рис. 3.1. Условное обозначение

двухобмоточного трансформа- Рис. 3.2. Схема замещения двухобмоточного

тора (U_в и U_н –высшее и низшее трансформатора с проводимостями

напряжения)

Рис. 3.3. Схема замещения двухобмоточного трансформатора с потерями холостого хода

Параметры схемы замещения определяются на основе данных опытов холостого хода и короткого замыкания. Опыт холостого хода состоит в том, что обмотка низшего напряжения размыкается, а на обмотку высшего напряжения подается номинальное напряжение. При этом снимаются следующие данные:

1. Активная мощность, потребляемая трансформатором. Эта мощность называется активными потерями холостого хода и обозначается P_xx;

2. Ток, потребляемый трансформатором. Он называется током холостого хода, выражается в процентах от номинального тока обмотки высшего напряжения и обозначается I_x_%.

Опыт короткого замыкания состоит в том, что обмотка низшего напряжения замыкается накоротко, а на обмотку высшего напряжения подается такое напряжение, чтобы в трансформаторе протекали номинальные токи. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания. Оно выражается в процентах от номинального высшего напряжения трансформатора и обозначается U_к%. В данном опыте также фиксируется активная мощность, потребляемая трансформатором. Она называется потерями короткого замыкания и обозначается Δ Р_кз.

В режиме опыта короткого замыкания потери мощности в ветви намагничивания малы, так как напряжение короткого замыкания намного меньше номинального. Поэтому можно считать, что вся активная мощность расходуется в виде тепла в обмотках трансформатора. Так как в трансформаторе при этом протекают номинальные токи, то справедливо следующее выражение:

, (3.1)

где I_в,ном – номинальный ток обмотки высшего напряжения, равный

, (3.2)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора; U_в,ном –номинальное высшее напряжение трансформатора.

Подставив (3.2) в (3.1), получим

Отсюда

. (3.3)

В режиме короткого замыкания все приложенное напряжение падает на сопротивлении трансформатора. Поэтому напряжение короткого замыкания, выраженное в именованных единицах, равно

где Z_m –полное сопротивление обмоток трансформатора.

Напряжение короткого замыкания в процентах

. (3.4)

Подставив (3.2) в (3.4) и выразив из результирующего выражения Z_m,получим

. (3.5)

Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора равно

. (3.6)

Если мощность трансформатора составляет более 1 МВА, то Х_m >> R_m. Поэтому Х_m» Z_m, и индуктивное сопротивление можно определять по формуле

. (3.7)

Так как в опыте холостого хода ток в первичной обмотке мал, а во вторичной – отсутствует, то почти вся мощность потребляется ветвью намагничивания. Эта мощность представляет собой потери холостого хода, активная составляющая которых Р_xx –это потери в стали трансформатора на вихревые токи и гистерезис, а реактивная составляющая Q_xx идет на создание основного магнитного потока. У всех силовых трансформаторов Q_xx >> Р_xx. Поэтому можно записать

, (3.8)

где I_x –ток холостого хода, выраженный в именованных единицах:

. (3.9)

Подставив (3.9) в (3.8) и заменив приближенное равенство на строгое, получим

Так как , то

. (3.10)

Как правило, при расчете режимов электрических сетей потери холостого хода принимаются постоянными. Однако в действительности они зависят от напряжения, что можно учесть путем использования схемы замещения с проводимостями (рис. 4.2), которые определяются по формулам

, . (3.11)

Однако данные формулы также дают приближенный результат, так как из-за насыщения магнитопровода проводимости трансформатора нелинейны.

Номинальное значение коэффициента трансформации равно

, (3.12)

где U_н,ном – номинальное низшее напряжение трансформатора.

При расчете электрических сетей часто приходится рассматривать не один трансформатор, а подстанцию, на которой установлено несколько одинаковых трансформаторов. Если эти трансформаторы работают параллельно или в одинаковом режиме, то схема замещения подстанции будет такой же, как для одного трансформатора. Однако сопротивления и потери холостого хода необходимо определять с учетом числа трансформаторов на подстанции п_m по формулам

, , (3.13)

, , (3.14)

где Р_xx ₍₁₎– активные потери холостого хода одного трансформатора.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒