Transformer driftstilstande

Afhængigt af værdien af ​​belastningen kan transformatoren fungere i tre tilstande:

1. Tomgang ved belastningsmodstand zn = ∞.

2. Kortslutning ved zn = 0.

3. Opladningstilstand ved 0 <zn <∞.

Med parametrene for det ækvivalente kredsløb kan du analysere enhver driftstilstand for transformeren... Selve parametrene bestemmes baseret på tomgangs- og kortslutningsforsøg. Ved tomgang er transformatorens sekundære vikling åben.

En tomgangstransformatortest udføres for at bestemme transformationsforholdet, effekttabene i stålet og parametrene for magnetiseringsgrenen af ​​det ækvivalente kredsløb, normalt udført ved den nominelle spænding af primærviklingen.

Til enfaset transformer baseret på data fra tomgangstesten er det muligt at beregne:

— transformationsfaktor

— procentdel af tomgangsstrøm

Er den aktive modstand af grenmagnetiseringen r0 bestemt af tilstanden

— total modstand af magnetiseringsgrenen

— induktiv modstand af magnetiseringsgrenen

Tomgangseffektfaktoren defineres også ofte som:

I nogle tilfælde udføres tomgangstesten for flere værdier af den primære viklingsspænding: fra U1 ≈ 0,3U1n til U1 ≈ 1,1U1n. Baseret på de opnåede data tegnes tomgangskarakteristikkerne, som er afhængigheden af ​​P0, z0, r0 og cosφ som funktion af spændingen U1. Ved hjælp af tomgangsegenskaberne er det muligt at indstille værdierne for de specificerede mængder til enhver værdi af spændingen U1.

For at bestemme kortslutningsspændingen testes tabene i viklingerne og modstandene rk og xk i en kortslutning. I dette tilfælde påføres en sådan reduceret spænding på primærviklingen, så strømmene af de kortsluttede transformerviklinger er lig med deres nominelle værdier, dvs. I1k = I1n, I2k = I2n. Spændingen af ​​primærviklingen, ved hvilken de specificerede betingelser er opfyldt, kaldes den nominelle kortslutningsspænding Ukn.

Da Ucn normalt kun er 5-10 % af U1n, er den gensidige induktionsflux af transformatorkernen under kortslutningstesten titusinder gange mindre end i den nominelle tilstand, og transformatorstålet er umættet. Derfor negligeres tabene i stålet, og det vurderes, at al den effekt Pcn, der tilføres primærviklingen, bruges på opvarmning af viklingerne og bestemmer værdien af ​​den aktive kortslutningsmodstand rc.

Under forsøget måles spændingen Ukn, strømmen I1k = I1n og effekten Pkn for primærspolen. Baseret på disse data kan du bestemme:

— procentdel af kortslutningsspændingen

— aktiv kortslutningsmodstand

— aktive modstande af de primære og reducerede sekundære viklinger, omtrent lig med halvdelen af ​​kortslutningsmodstanden

— kortslutningsimpedans

— kortslutningsinduktiv modstand

— induktiv modstand af den primære og reducerede sekundære vikling, omtrent lig med halvdelen af ​​den kortslutningsinduktive modstand

— modstand af sekundærviklingen af ​​en rigtig transformer:

— induktiv, aktiv og samlet procentvis kortslutningsspænding:

V belastningstilstand er det meget vigtigt at vide, hvordan belastningsparametrene påvirker effektiviteten og spændingsvariationen ved terminalerne på sekundærviklingen.

Transformereffektivitet er forholdet mellem aktiv effekt leveret til belastningen og aktiv effekt leveret til transformeren.

Transformatorens effektivitet er af stor betydning. For strømtransformatorer med lav effekt er det cirka 0,95, og for transformere med en kapacitet på flere titusindvis af kilovolt-ampere når det 0,995.

Bestemmelse af effektiviteten med formlen ved hjælp af direkte målte potenser P1 og P2 giver en stor fejl. Det er mere bekvemt at præsentere denne formel i en anden form:

hvor er summen af ​​tab i transformeren.

Der er to typer tab i en transformer: magnetiske tab forårsaget af passage af magnetisk flux gennem det magnetiske kredsløb og elektriske tab som følge af strømmen af ​​strøm gennem viklingerne.

Da transformatorens magnetiske flux ved U1 = const og ændringen af ​​sekundærstrømmen fra nul til nominel praktisk talt forbliver konstant, så kan de magnetiske tab i dette belastningsområde også antages konstante og lig med tomgangstabene.

De elektriske tab i viklingernes kobber ∆Pm er proportionale med strømmens kvadrat. Det er praktisk at udtrykke dem som kortslutningstab Pcn opnået ved nominel strøm,

hvor β er belastningsfaktoren,

Beregningsformler til bestemmelse af transformatoreffektiviteten:

hvor Sn er transformatorens nominelle tilsyneladende effekt; φ2 er fasevinklen mellem spændingen og strømmen i belastningen.

Den maksimale effektivitet kan findes ved at ligne den første afledede med nul. I dette tilfælde finder vi, at effektiviteten har maksimale værdier ved en sådan belastning, når de konstante (strømuafhængige) tab P0 er lig med de vekslende (strømafhængige) tab, hvorfra

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

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

Figur 1. Kurve over ændringen i transformervirkningsgrad afhængig af belastningsfaktoren

For at bestemme den procentvise ændring i den sekundære spænding af en enfaset transformer skal du bruge ligningen

hvor uKA og uKR er de aktive og reaktive komponenter af kortslutningsspændingen, udtrykt i procent.

Ændringen i transformatorspændingen afhænger af belastningsfaktoren (β), dens natur (vinkel φ2) og komponenterne i kortslutningsspændingen (uKA og uKR).

Transformatorens ydre karakteristika er afhængigheden ved U1 = const og cosφ2 = const (figur 2).

Figur 2. Eksterne karakteristika for mellem- og højeffekttransformere til forskellige typer belastning