Внешняя характеристика трансформатора

При колебаниях нагрузки трансформатора его вторичное на­пряжение меняется. В этом можно убедиться, воспользовав­шись упрощенной схемой замещения трансформатора, из которой следует, что .

Изменение вторичного напряжения трансформатора при уве­личении нагрузки от х.х. до номинальной является важнейшей ха­рактеристикой трансформатора и определяется выражением

. (1.67)

Для определения воспользуемся упрощенной векторной диаграммой трансформатора, сделав на ней следующее дополнительное построение (рис. 41). Из точки А опустим перпендикуляр на про­должение вектора , получим точку D. С некоторым допущением будем считать, что отрезок представляет собой раз­ность , где ; тогда

. (1.68)

Изменение вторичного напряжения (1.67) с учетом (1.68) примет вид

. (1.69)

Обозначим ; , тогда выражение изменения вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки примет вид

. (1.70)

Выражение (1.70) дает возможность определить изменение вторичного напряжения лишь при номинальной нагрузке транс­форматора. При необходимости расчета изменения вторичного напряжения для любой нагрузки в выражение (1.70) следует вве­сти коэффициент нагрузки, представляющий собой относительное значение тока нагрузки :

. (1.71)

Рис. 41. К выводу формулы

Из выражения (1.71) следует, что изменение вторичного на­пряжения зависит не только от величины нагрузки трансфор­матора , но и от характера этой нагрузки .

На рис. 41, а представлен график зависимости при , а на рис. 41, б – график при . На этих графиках отрицательные значения при рабо­те трансформатора с емкостной нагрузкой соответствуют повы­шению напряжения при переходе от режима х.х. к нагрузке. Имея в виду, что , получим еще одно вы­ражение для расчета изменения вторичного напряжения при лю­бой нагрузке:

. (1.72)

Рис. 42. Зависимость величины нагрузки (а) и коэффициента мощности нагрузки (б) трех­фазного трансформатора (100 кВ·А, 6,3/0,22 кВ,

Из (1.72) следует, что наибольшее значение изменения напря­жения имеет место при равенстве углов фазового сдвига , когда .

Зависимость вторичного напряжения трансформатора от нагрузки называют внешней характеристикой. Напомним, что в силовых трансформаторах за номинальное вторичное напряжение принимают напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме х.х. при номинальном первичном напряжении.

Вид внешней характеристики (рис. 43) зависит от характера на­грузки трансформатора . Внеш­нюю характеристику трансформатора можно построить по (1.72) путем расче­та для разных значений и .

Рис. 43. Внешние характеристики трансформатора