Transformatordriftsmoduser

Avhengig av verdien på lasten, kan transformatoren fungere i tre moduser:

1. Tomgangsdrift ved lastmotstand zn = ∞.

2. Kortslutning ved zn = 0.

3. Lademodus ved 0 <zn <∞.

Ved å ha parametrene til den ekvivalente kretsen, kan du analysere hvilken som helst driftsmodus for transformatoren... Parametrene i seg selv bestemmes basert på tomgangs- og kortslutningseksperimenter. Ved tomgang er sekundærviklingen til transformatoren åpen.

En tomgangstransformatortest utføres for å bestemme transformasjonsforholdet, krafttapene i stålet og parametrene til magnetiseringsgrenen til den ekvivalente kretsen, vanligvis utført ved nominell spenning til primærviklingen.

Til enfase transformator basert på dataene fra tomgangstesten er det mulig å beregne:

— transformasjonsfaktor

— prosentandel av tomgangsstrøm

Er den aktive motstanden til grenmagnetiseringen r0 bestemt av tilstanden

— total motstand av magnetiseringsgrenen

— induktiv motstand til magnetiseringsgrenen

Tomgangseffektfaktoren er også ofte definert som:

I noen tilfeller utføres tomgangstesten for flere verdier av primærviklingsspenningen: fra U1 ≈ 0,3U1n til U1 ≈ 1,1U1n. Basert på de oppnådde dataene tegnes tomgangskarakteristikkene, som er avhengigheten av P0, z0, r0 og cosφ som funksjon av spenningen U1. Ved å bruke tomgangskarakteristikkene er det mulig å sette verdiene til de spesifiserte mengdene til enhver verdi av spenningen U1.

For å bestemme kortslutningsspenningen testes tapene i viklingene og motstandene rk og xk i en kortslutning. I dette tilfellet påføres en slik redusert spenning på primærviklingen slik at strømmene til de kortsluttede transformatorviklingene er lik deres nominelle verdier, dvs. I1k = I1n, I2k = I2n. Spenningen til primærviklingen, der de spesifiserte betingelsene er oppfylt, kalles den nominelle kortslutningsspenningen Ukn.

Gitt at Ucn vanligvis bare er 5-10 % av U1n, er den gjensidige induksjonsfluksen til transformatorkjernen under kortslutningstesten titalls ganger mindre enn i nominell modus, og transformatorstålet er umettet. Derfor neglisjeres tapene i stålet og det anses at all kraften Pcn som tilføres primærviklingen brukes på oppvarming av viklingene og bestemmer verdien av den aktive kortslutningsmotstanden rc.

Under forsøket måles spenningen Ukn, strømmen I1k = I1n og effekten Pkn til primærspolen. Basert på disse dataene kan du bestemme:

— prosentandel av kortslutningsspenning

— aktiv kortslutningsmotstand

— aktive motstander til primær- og reduserte sekundærviklinger, omtrent lik halvparten av kortslutningsmotstanden

— kortslutningsimpedans

— kortslutning induktiv motstand

— induktiv motstand til primær- og redusert sekundærvikling, omtrent lik halvparten av kortslutningsinduktiv motstand

— motstand til sekundærviklingen til en ekte transformator:

– induktiv, aktiv og total prosentvis kortslutningsspenning:

V belastningsmodus er det veldig viktig å vite hvordan belastningsparametrene påvirker effektiviteten og spenningsvariasjonen ved terminalene til sekundærviklingen.

Transformatoreffektivitet er forholdet mellom aktiv effekt levert til lasten og aktiv effekt levert til transformatoren.

Effektiviteten til transformatoren er av stor betydning. For krafttransformatorer med lav effekt er den omtrent 0,95, og for transformatorer med en kapasitet på flere titusenvis av kilovolt-ampere når den 0,995.

Å bestemme effektiviteten med formelen ved å bruke direkte målte potenser P1 og P2 gir en stor feil. Det er mer praktisk å presentere denne formelen i en annen form:

hvor er summen av tap i transformatoren.

Det er to typer tap i en transformator: magnetiske tap forårsaket av passasje av magnetisk fluks gjennom den magnetiske kretsen og elektriske tap som følge av strømmen gjennom viklingene.

Siden den magnetiske fluksen til transformatoren ved U1 = const og endringen av sekundærstrømmen fra null til nominell praktisk talt forblir konstant, kan de magnetiske tapene i dette belastningsområdet også antas konstant og lik tomgangstapene.

De elektriske tapene i kobberet til viklingene ∆Pm er proporsjonale med kvadratet av strømmen. Det er praktisk å uttrykke dem som kortslutningstap Pcn oppnådd ved merkestrøm,

hvor β er belastningsfaktoren,

Beregningsformler for å bestemme transformatoreffektiviteten:

hvor Sn er den nominelle tilsynelatende effekten til transformatoren; φ2 er fasevinkelen mellom spenningen og strømmen i lasten.

Maksimal effektivitet kan bli funnet ved å likestille den første deriverte med null. I dette tilfellet finner vi at effektiviteten har maksimale verdier ved en slik belastning når de konstante (strømuavhengige) tapene P0 er lik de vekslende (strømavhengige) tapene, hvorav

For moderne kraftoljetransformatorer βopt = 0,5 — 0,7. Med en slik belastning fungerer transformatoren oftest under drift.

Grafen for avhengigheten η = f (β) er vist i figur 1.

Figur 1. Kurve for endringen i transformatorvirkningsgrad avhengig av belastningsfaktor

For å bestemme prosentvis endring i sekundærspenningen til en enfaset transformator, bruk ligningen

hvor uKA og uKR er de aktive og reaktive komponentene til kortslutningsspenningen, uttrykt i prosent.

Endringen i transformatorspenningen avhenger av lastfaktoren (β), dens natur (vinkel φ2) og komponentene i kortslutningsspenningen (uKA og uKR).

Eksterne egenskaper til transformatoren er avhengigheten ved U1 = const og cosφ2 = const (Figur 2).

Figur 2. Eksterne egenskaper for middels og høy effekt transformatorer for ulike typer last