Часть 5. трансформаторы

Расчет трансформатора

Номинальные значения

Каждый трансформатор рассчитывается на номинальный режим работы, который соответствует нагрузке в 100%. Величины, относящиеся к этому режиму, называются номинальнымии указываются в листе на специальной табличке на корпусе трансформатора. К таким величинам относятся:

S_H0M - номинальная мощность - это полная мощность, которую трансформатор, установленный на открытом воздухе, может непрерывно отдавать в течение всего срока службы (20-25 лет) при номинальном напряжении и при максимальной и среднегодовой температуре окружающего воздуха, равных соответственно 40 и 5°С.

U_1H0M - номинальное напряжение, на которое рассчитана пер­вичная обмотка трансформатора.

U₂ ном - номинальное напряжение на вторичной обмотке транс­форматора, это напряжение на выводах вторичной об­мотки при холостом ходе и номинальном первичном напряжении.

(у трехфазных трансформаторов U_1H0M и U_2H0M линейные напряжения).

I₁ном и I₂ном - номинальные первичный и вторичный токи; это токи, полученные по номинальной мощности и номинальным напряжениям (у трехфазных трансформаторов I₁ном и I₂ном - линейные токи). Определение номинальных токов для однофазного трансформатора

I₁ном = и I₂ном = .

Для трехфазного трансформатора I₁ном = и I₂ном =

Трансформатора обычно работают с нагрузкой меньше номинальной, определяемой коэффициентом нагрузки К_НГ, равной К_НГ = S₂ / S_НОМ

Если трансформатор с S_НОМ =400 кВА отдает мощность S₂ =320 кВА, то К_НГ = S₂ / S_НОМ =320 / 400=0,8

Значения отдаваемых трансформатором активной и реактивной мощнос­ти зависят от коэффициента мощности потребителя cos φ₂. Например, при S_НОМ = 400 кВА, К_НГ = 0,8 и

cos φ₂ =0,85 отдаваемая активная и реактивная мощности составятР₂ = S₂ · cos φ₂,

где S₂ = I₂ · U₂ ит. к.К_НГ = S₂ / S_НОМ , то S₂ = К_НГ · S_НОМ.

Отсюда: Р₂ = К_НГ ·S_H0M · cos φ₂= 0,8 · 400 · 0,85 = 272 кВт,

Q₂ = К_НГ ·S_H0M · sin φ₂ = 0,8 · 400 · 0,53 = 169 квар.

В трехфазных трансформаторах отношение линейных напряжений называют линейным коэффициентом трансформации, который равен отно­шению чисел витков обмоток, если они имеют одинаковые схемы соеди­нения (Y /Y и ∆ / ∆).При других схемах коэффициент трансфор­мации находят по формулам (здесь отношения первичных напряжений к вторичным!):

К = = при ∆ / Y

К = = при Y / ∆

При соединении нагрузки звездой: U_Л = U_Ф , I_Л = I_Ф

При соединении нагшрузки треугольником: U _Л = U _Ф и I_Л = I_Ф

Для трехфазных трансформаторов, обозначив коэффициент трансформации линейных напряжений буквой с, (здесь отношения вторичных напряжений к первичным!)имеем:

При соединении обмоток по схеме звезда — звезда c = U_2Л / U_1Л = U_2Ф /( U_1Ф) = 1 / k

При соединении обмоток по схеме звезда — тре­угольник c=U_2Л / U_1Л = U_2Ф /( U_1Ф) = k /

При соединении обмоток по схеме треугольник — звезда с = U_2Л / U_1Л = U_2Ф /U_1Ф = / k

Таким образом, при одном и том же числе витков обмоток трансформатора можно в раза увеличить или уменьшить его коэффициент трансформации, вы­бирая соответствующую схему соединения обмоток.