Векторная диаграмма трансформатора

Векторная диаграмма – это графическое изображение уравнения трансформатора на комплексной плоскости.

СХЕМА

Вектор Фm – это вектор максимального значения основного магнитного потока.

Вектор E1= - E'2 отстает от вектора Фm на 90°. Ток I'2 отстает по фазе от вектора - E'2 на угол φ2, который = φ2 = arctg ФОРМУЛА

rн и Хн – активное и индуктивное сопротивление нагрузки.

Векторы – I'2 r2, - jI'2 Х2 и вектор U'2 строятся в соответствии с уравнением напряжения вторичной обмотки. Векторы I1 r1, - jI1 Х2 и вектор U1 строим по уравнению напряжения первичной обмотки. Вектор Io опережает вектор Фm на угол r – угол магнитных потерь.

Магнитные потери – это потери от гистерезиса и вихревых токов, которые приводят к нагреву магнитопровода.

Вектор I1 строится по уравнению тока.

Эта диаграмма построена для случая активно-индуктивной нагрузки трансформатора, поэтому ток I'2 оттает от ЭДС. В случае активно-емкостной нагрузки трансформатора ток I'2 будет опережать ЭДС и вектор I'2 в 4-ой четверти.

Схема замещения приведенного трансформатора

Схема замещения составляется по уравнениям приведенного трансформатора. Она позволяет сложные процессы в трансформаторах свести к процессам в эл-ой схеме.

В схеме замещения магнитная связь между обмотками заменяется эл-ой связью.

СХЕМА

Поскольку в приведенном трансформаторе E1= - E'2, точек А и а равны и Х=х1,поэтому мы можем их соединить и заменить магнитную связь эл-ой, поэтому получается Т-образная схема замещения.

СХЕМА

Схема замещения состоит из 3-х ветвей r1, x1 – параметры первичной ветви, r'2, x'3 – параметры вторичной ветви, r0, x0 – параметры ветви намагничивания. Активное сопротивление r0 обусловлено магнитными потерями. x0 – сопротивление взаимной индукции.

Определение параметров схемы замещения трансформатора опытным путем

Для определения параметров необходимо провести 2 опыта:

- холостого хода

- кор. зам.

Опыт холостого хода

Холостым ходом называют режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. В этом случае уравнения напряжения токов принимают вид:

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Схема замещения, которая соответствует этим уравнениям:

СХЕМА

В опыте холостого хода, изменяя напряжение U1измеряют напряжение U2, мощность холостого хода Рх и ток холостого хода Iо. Затем строят характеристики холостого хода. Это зависимость тока холостого хода, мощности и коэффициента мощности от напряжения U1.

ГРАФИК

Для трехфазного трансформатора ток и напряжение измеряется в каждой фазе и затем находят средне арифметическое этих величин. Мощность холостого хода берется трехфазной.

Cos φ0 определяют по формулам:

Cos φ0 = Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru для однофазного трансформатора

Cos φ0 = Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru для трехфазного трансформатора

Падение напряжения в первичной ветви схемы смещения, равное Iо(r1+jx1), составляет незначительную величину, поэтому им можно пренебречь и определить параметры ветви намагничивания по данным опыта:

Z0 = Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Z0 = Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru + Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Для трехфазного трансформатора:

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Мощность холостого хода Рх расходуется в основном на магнитные потери в стали магнитопровода, поэтому эту мощность называют потерями холостого ходаи потерями стали.

Опыт короткого замыкания

Короткое замыкание – это такой режим когда вторичная обмотка замкнута накоротко, причем вторичное напряжение U2=0.

В этом опыте к обмотке высшего напряжения подводят пониженное напряжение. При этом магнитные потери имеют незначительную величину, поэтому ток намагничивания можно считать равным 0. I=0

Схема смещения трансформатора в режиме К.З.

СХЕМА

Этой схеме соответствует следующее уравнение.

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

В опыте К.З. изменяют напряжение U1 и измеряют ток в первичной обмотке и мощность трансформатора. Затем строят характеристики К.З.

ГРАФИК.

У трехфазного трансформатора напряжение и ток определяют как среднее значение для трех фаз

Напряжение U1 при проведении опыта изменяют от нуля до некоторого значения Uk, при котором токи в обмотках трансформатора становятся равными номинальным.

Это напряжение называется номинальным напряжением К.З.

Его обычно выражают в относительных единицах или в %:

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

С помощью данных, полученных в этом опыте, можно определить сопротивление трансформатора.

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru = Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru *cos Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru
Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Cos Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru

Cos Векторная диаграмма трансформатора - student2.ru для трехфазного

Наши рекомендации