Электротехника -1

ЛЕКЦИЯ № 12

ТЕМА: КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

При работе трансформаторов возникают потери в ферромагнитном сердечнике при перемагничивании (потери в стали Рст) и электрические потери в обмотках (потери в меди Рэл). Поэтому активная мощность потребляемая трансформатором из сети отличается от активной мощности отдаваемой трансформатором нагрузке.

Отношение активной мощности отдаваемой трансформатором приемнику к активной мощности подведенной к трансформатору из сети называется его коэффициентом полезного действия.

= Р2 / Р1 = Р2 / (Р2 + Рст + Рэл).

К.П.Д. трансформаторов зависит так же от загруженности трансформатора и от характера нагрузки, то есть коэфициента мощности приемника.

Загрузка трансформатора в рабочем режиме оценивается коэффициентом

= Р2 /Sн cos = I2 / I2н

где Р2 - полезная мощность трансформатора; Sн - номинальная полная мощность; cos - коэффициент мощности нагрузки; I2 - ток во вторичной обмотке; I2н - номинальный ток вторичной обмотки.

Активная мощность отдаваемая трансформатором приемнику при любом характере нагрузки и произвольной загруженности определяется выражением:

P2 = I2U2cos 2 = I2U2cos 2 = Sн cos 2

Потери в стали не зависят от нагрузки и загруженности трансформатора и равны потерям холостого хода. Потери в меди пропорциональны квадрату тока и определяются мощностью потребляемой трансформатором при опыте короткого замыкания. ( Рк ). При произвольной нагрузке трансформатора потери в меди расчитываются с учетом загруженности трансформатора:

Pэл = 2 Рк .

Поэтому в общем случае для произвольной нагрузки К.П.Д. трансформатора определяется:

= Sн cos 2 / ( Sн cos 2 + Рст + 2 Рк).

Потери в стали не зависят от нагрузки. Потери в меди увеличиваются одновременно с увеличением тока нагрузки. При небольших нагрузках преобладают индуктивные потери в стали, cos трансформатора небольшой и работа его неэкономична. Следовательно, нужно стремиться к наиболее полной нагрузке трансформатора, так как при этом потери в меди хотя и увеличиваются, но по отношению ко всей мощности они будут составлять меньшую их часть. Поэтому при увеличении нагрузки к.п.д. трансформатора увеличивается.

К.П.Д. у мощных трансформаторов достигает 95 - 99 %, а у трансформаторов малой и средней мощности 70 - 90 %.

ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ.

В линиях электропередач используются в основном трехфазные силовые трансформаторы. Иногда в цепях трехфазного тока используют три однофазных трансформатора. Однако применение трехфазных трансформаторов предпочтительнее, так как они меньше по размерам, чем три однофазных трансформатора и дешевле.

Трехфазный трансформатор состоит из магнитопровода, имеющего три стержня и обмоток. На каждом стержне размещаются две обмотки одной фазы. Обмотки высшего и низшего напряжения каждой из фаз трансформатора размещают на стержне концентрически одна поверх другой. Обычно ближе к стержню распологают обмотку низшего напряжения. Обмотки изолированы друг от друга и от стержня. Обмотки наматываются в одну сторону, каждая из которых имеет условно начало и конец.

Принято начала фаз обмоток высшего напряжения обозначать А,В,С, а их концы X, Y, Z. Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначают а, b, c, а их концы x, y, z.

Применяют главным образом три способа соединения обмоток трехфазного трансформатора: звезда-

звезда, звезда-треугольник, треугольник-звезда.

Соединение звездой обозначают : 

Соединение треугольником обозначают : 

1). соединение первичных и вторичных обмоток звездой ( ) :

2). соединение первичных обмоток звездой, а вторичных обмоток треугольником ( ) :3). соединение первичных обмоток треугольником, а вторичных обмоток звездой ( ) :

Символ способа соединения обмоток высшего напряжения принято писать первым, между символами ставят наклонную черту.

Иногда применяют соединение обмоток звездой с выведенной нулевой точкой.

Трехфазные трансформаторы характеризуют двумя коэффициентами трансформации: фазным и линейным.

Фазный коэффициент трансформации равен отношению числа витков фазы обмотки низшего напряжения к числу витков фазы обмотки высшего напряжения или отношению фазных напряжений этих обмоток при холостом ходе:

kф = N2/N1 = Uф2/Uф1.

Линейный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений обмотки низшего напряжения к линейному напряжению обмотки высшего напряжения при холостом ходе:

Таким образом, при одном и том же числе витков обмоток трансформатора можно в  3 раз увеличить или уменьшить его коэффициент трансформации, выбирая соответствующую схему соединения обмоток.

Контрольные задания:

1.Внимательно изучить предложенную тему.

2.Составить конспект по изученному материалу.

3.Углубленно изучить материал, используя Интернет-ресурсы.

4.Написать отчет о проделанной работе .