Caracteristică externă a transformatorului
O caracteristică externă a unui transformator este dependența tensiunii secundare de factorul de sarcină, adică . Caracteristicile externe pentru modele diferite de sarcină sunt prezentate în Fig. 2.26.
În procesul de transformare a energiei electrice de la înfășurarea primară a transformatorului în partea secundară a energiei, acesta este pierdut în transformator însuși pentru a acoperi pierderile.
Pierderile din transformator sunt împărțite în electrice și magnetice:
unde - pierderile totale; - Transformatoare electrice și magnetice.
Pierderile electrice ale transformatorului se datorează încălzirii înfășurărilor atunci când curentul electric trece prin ele și este egal cu:
Aici - pierderi electrice în înfășurările primare și secundare, respectiv; m este numărul de faze ale transformatorului; m = 1 - pentru un transformator monofazat, m = 3 - pentru un transformator trifazat.
Pierderile din înfășurări pot fi determinate prin testarea la scurtcircuit ca
unde este puterea de intrare a înfășurării primare în modul de scurtcircuit la curenții nominali ai înfășurărilor. Se presupune că întreaga puterea activă furnizată este consumată numai pentru acoperirea pierderilor electrice a înfășurării și pierderile magnetice sunt neglijate, deoarece fluxul magnetic este scurt-circuitat este mică și, prin urmare, de asemenea, pierderile magnetice sunt mici și pot fi neglijate.
Pierderile electrice depind de magnitudinea sarcinii transformatorului și, prin urmare, se numesc variabile.
Pierderile magnetice apar în principal în circuitul magnetic al transformatorului. Motivul apariției acestor pierderi este inversarea sistematică magnetică a circuitului magnetic printr-un câmp magnetic alternativ.
unde este pierderea histerezisului, adică pierderile asociate inversării magnetice a circuitului magnetic printr-un câmp magnetic alternativ; - pierderi de curenți turbionari. Pierderea în oțel depinde de proprietățile materialului, de magnitudinea inducției și de frecvența inversării magnetizării. Pierderea curenților turbionari depinde și de grosimea plăcilor de oțel.
Pierderile specifice pe histerezis pot fi definite ca:
unde - o constantă, în funcție de gradul de oțel; f - frecvența inversării magnetizării;
B este magnitudinea inducției magnetice.
Pierderile curenților turbionari specifici pot fi definite ca
unde - o constantă, în funcție de gradul de oțel.
Deoarece fluxul magnetic este proporțional cu magnitudinea tensiunii reduse, putem presupune că pierderile magnetice sunt proporționale cu pătratul de tensiune.
Pentru a reduce pierderile de curenți turbionari, reduceți grosimea plăcilor de oțel și izolați unul de celălalt.
Pierderea magnetică este determinată de experiența de ralanti (rezumată ca modul de ralanti în puterea activă la tensiunea nominală, pierderea electrică este neglijată în înfășurarea primară, deoarece curentul de mers în gol este mică):
Pierderile magnetice nu depind de sarcină și, prin urmare, se numesc constante.
Astfel, puterea activă P1. care vine de la rețeaua de alimentare la înfășurarea primară, este parțial utilizat pentru pierderile electrice în înfășurarea primară a releului1. Fluxul magnetic variabil în funcție de timp determină pierderi magnetice în ppm. Partea rămasă a puterii - puterea electromagnetică a Rem - este transmisă prin traiectoria electromagnetică la înfășurarea secundară, unde este utilizată pentru pierderi electrice în bobina secundară a releului 2:
Ca rezultat, la ieșirea bobinei secundare avem puterea activă P2:
Toate tipurile de pierderi și procesul de conversie a pierderilor sunt prezentate pe diagrama energiei (Figura 2.26).
Eficiența transformatorului este raportul puterii active de ieșire la înfășurarea secundară până la puterea activă la intrarea înfășurării primare:
unde este puterea nominală totală.
Găsiți, la ce eficiență de încărcare ajunge valoarea maximă. Pentru a face acest lucru, trebuie să luăm primul derivat și să ne echivalăm la zero:
Aceasta este condiția pentru obținerea eficienței maxime. Cu alte cuvinte, valoarea eficienței este maximă dacă este îndeplinită egalitatea:
Ultimele trei declarații sunt echivalente și corecte.
În caz contrar, din Eq. (2.95), eficiența atinge un maxim la o astfel de sarcină care
Pentru transformatoare de putere seriale, cu eficiență maximă. În transformatoarele cu putere redusă (zeci de VA), eficiența maximă poate fi redusă la. De asemenea, trebuie menționat faptul că în transformatoare, eficiența maximă este exprimată destul de slab, adică Eficiența păstrează o valoare suficient de ridicată pentru un domeniu larg de sarcină (). La sarcini mari, pierderile electrice în înfășurări cresc, ca urmare a scăderii eficienței. Dependența η = f (kng) este prezentată în Fig. 2.27.
Transformatoare trifazate
Sisteme magnetice de transformatoare trifazate
Principalele tipuri de sisteme magnetice ale transformatoarelor trifazate, în funcție de proiectarea circuitului magnetic:
- Sistem magnetic de bază;
- Sistem magnetic blindat;
- Sistem magnetic blindat.
De asemenea (în funcție de interconectarea fluxurilor de faze diferite), sistemele magnetice sunt împărțite ca:
- Sistem magnetic legat.
Să arătăm cele mai comune tipuri de transformatoare trifazate.
1. Sistem magnetic independent.
Grup de transformatoare trifazate.
Acest tip este prezentat în Fig. 2.28. Grupul de transformatoare trifazate este obținut din trei transformatoare monofazate, ale căror înfășurări sunt conectate
într-un anumit mod. Conexiunea de înfășurare din figură este o stea / stea (U / U).
Aplicată numai la putere foarte mare (mai mult de 10 MVA în fază). Acest tip are câteva avantaje în transport și instalare. Astfel, dacă un transformator monofazat nu reușește, doar un transformator monofazat este supus reparării sau înlocuirii.
Dezavantajele includ volumul întregii structuri, dimensiunile și greutatea globală a crescut, de unde și costul crescut.
Acestea sunt utilizate, de exemplu, în metalurgie pentru a asigura funcționarea cuptoarelor electrice cu arc electric.
2. Transformator blindat trifazat.
Transformatorul blindat trifazat poate fi considerat ca trei transformatoare blindate monofazate, plasate unul peste celălalt. Un transformator blindat trifazat este prezentat în Fig. 2.29.
Faza intermediară are o incluziune inversă în comparație cu fazele extreme, astfel încât fluxurile din juguri sunt însumate. O diagramă vectorială a fluxurilor în jug este prezentată în Fig. 2.30. Ele sunt folosite destul de rar datorită complexității relative a structurii.
3. Transformator tijă blindată.
Pentru a reduce înălțimea designului circuitului magnetic, se efectuează transformatoare de tip tija blindată (Figura 2.31).
Transformator cu trei tije
Dacă bobina primară este alimentată cu trei faze tensiuni sistem simetrice, fluxul de curent simetric prin infasurare sistemului, prin urmare, fluxurile de cele trei faze formează, de asemenea, un sistem simetric, atunci
Apoi, această bara de articulație poate fi îndepărtată (Figura 2.32, b). Transformatorul astfel obținut poate fi mai compact prin plasarea tuturor celor trei bare într-un singur plan (Figura 2.32, c). Transformatorul rezultat este denumit transformator cu tijă trifazat sau cu trei tije. Prin scăderea lungimii circuitului magnetic care se închide pe B. faza de flux există o anumită asimetrie în faza magnetică, care este de obicei mică și va avea un efect numai la mers în gol, în special, un curent de mers în gol, care este mai mic în faza de mijloc decât în extreme.
Cu toate acestea, așa cum sa arătat mai devreme (secțiunile 2.4, 2.5), în sarcină, curentul fără sarcină are un efect mic asupra valorilor înfășurărilor primare și secundare. Astfel, putem presupune că, cu o tensiune și sarcină simetrică de alimentare, toate fazele unui transformator trifazat sunt în aceleași condiții. Prin urmare, pentru fiecare fază, sunt valabile ecuații complexe, diagrame vectoriale și scheme de substituție derivate anterior. Singura excepție este viteza de mers în gol, care afectează schema de conectare a înfășurărilor. Aranjamentul structural al unui transformator cu bare trifazate este prezentat în Fig. 2.33.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: