Предмет и задачи курса электрических цепей Законы Ома и Кирхгофа Применение векторных диаграмм Активная, реактивная и полная мощности Полосовые и заградительные фильтры Трансформаторы

КПД трансформатора

Изза того что трансформаторы, особенно мощные, имеют высокий КПД, непосредственное измерение  затрудняется ограниченной точностью приборов. Поэтому КПД определяют при проведении опытов холостого хода и короткого замыкания.

В формуле вычисления КПД используются следующие обозначения:   потери в стали при номинальном напряжении, от нагрузки не зависят; потери в меди,

 . (7.6)

потери короткого замыкания при номинальном токе;   коэффициент загрузки. Таким образом,

 , (7.7)

 , (7.8)

 Рис. 7.3

где полная номинальная мощность.

Анализ показывает, что максимум КПД достигается при равенстве потерь в меди и в стали:

 . (7.9)

Соотношение между потерями в меди и стали зависит от нагрузки.

Силовые трансформаторы для приборов проектируют так, чтобы , а трансформаторы для электроснабжения имеют .

Особенности конструирования трехфазных трансформаторов

В трехфазном трансформаторе пара катушек каждой фазы надевается на отдельный стержень, и вся конструкция собирается, как показано на рис. 7.4.

Так как каждый из потоков сдвинут во времени относительно других на , то сумма всех трех потоков

 ФА +ФВ+ФС =0,


поэтому замыкающий стержень в конструкции не нужен.

  Рис. 7.4 Рис. 7.5 

Первичные и вторичные обмотки могут быть соединены как «звездой», так и «треугольником».

Такое включение часто применяется на силовых электроподстанциях, вызвано это двумя причинами:

1) необходимостью добиться высокого КПД при изменении нагрузки на шинах низкого напряжения;

2) необходимостью обеспечить резервирование трансформатора.

7.4. Автотрансформатор

Автотрансформатор это такое устройство, в котором вторичная обмотка является частью первичной (или наоборот) (рис. 7.5).

Здсь мощность от входа к выходу передается двумя путями: посредством магнитного потока или кондуктивной связью входной и выходной цепей (проходная мощность).

Коэффициент трансформации найдем с помощью выражения

 . (7.10)

Намагничивающая сила (Фт = const)

 . (7.11)

Пренебрегая , можно получить

 ; . (7.12)

Отсюда вытекает первое преимущество автотрансформаторов перед двухобмоточными трансформаторами: ток общей части обмотки меньше, чем , и эту обмотку можно делать меньшего сечения, чем достигается экономия меди.

Полная мощность автотрансформатора

  . (7.13)

Мощность общей части обмотки

 . (7.14)

Эта мощность равна мощности части первичной обмотки ():

  (7.15)

той самой мощности, которая передается посредством магнитного поля через сердечник. Отсюда вытекает второе преимущество автотрансформаторов экономия стали.

При экономии тем большей, чем ближе коэффициент трансформации к единице, у автотрансформаторов имеется существенный недостаток. Изза наличия кондуктивной связи весьма вероятно появление высокого напряжения на стороне низкого, что требует принятия дополнительных мер безопасности. Поэтому в силовой энергетике применяют при .

Коэффициент мощности Наибольшие действующие значения напряжения и тока, допускаемые для генераторов и трансформаторов, производящих и, соответственно, преобразующих электрическую энергию, зависят от их конструкции, а наибольшая мощность, которую они могут развивать, не подвергаясь опасности быть поврежденными, определяется произведением этих значений.