Лекция 3. Трансформатор, схема замезения, ХХ, опят КЗ, КПД.

• Лекция по дисциплине "Электрические машины" для студентов специальности "Электроэнергетика".  

• Тема: трансформаторы, схемы замещения, опыты холостого хода и короткого замыкания.  

• Лектор: Аркадий Петрович Биличенко, магистр, старший преподаватель кафедры энергетической системы.  

• Схема замещения трансформатора.  

• Холостой ход однофазного трансформатора.  

• Опыт короткого замыкания.  

• Потеря энергии и коэффициент полезного действия трансформатора.  

• Контрольные вопросы и основная литература.  

• Уравнения приведенного трансформатора в установившемся режиме.  

• Электрическая схема замещения для упрощения расчетов.  

• Уравнение равновесия напряжений для приведенного трансформатора.  

• Эквивалентная схема замещения трансформатора.  

• Уравнение магнитодвижущей силы.  

• Т-образная схема замещения и её параметры.  

• Ток и один состоит из двух составляющих.  

• Объяснение работы намагничивающего контура.  

• Параметры Т-образной схемы замещения.  

• Параметры холостого хода и короткого замыкания.  

• Режимы работы трансформатора.  

• Упрощенная схема замещения.  

• Режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке.  

• Уравнения напряжения и магнитного потока.  

• Определение основного магнитного потока.  

• Схема проведения опыта холостого хода.  

• Измерение параметров: ток холостого хода, коэффициент трансформации, потери в первичной обмотке.  

• Определение параметров намагничивающей ветви схемы замещения.  

• Проверка электродинамической стойкости и оценка потерь.  

• Пониженное первичное напряжение для уменьшения токов.  

• Установление напряжения для равенства токов первичной и вторичной обмоток.  

• Напряжение короткого замыкания УК выражается в процентах от первичного напряжения У1.  

• УК обычно составляет 5-10% от У1.  

• УК влияет на работу трансформатора, оценивая потоки и их влияние на конструкцию.  

• Чем больше УК, тем меньше ток короткого замыкания и ниже температура обмоток.  

• Однако, УК увеличивает потери и падение напряжения в обмотках, снижая КПД и отдаваемую мощность.  

• Ток короткого замыкания равен номинальному току, умноженному на УК.  

• Пример: при УК = 5%, ток короткого замыкания в 20 раз больше номинального.  

• Аварийный режим: вторичная обмотка замкнута при номинальном первичном напряжении.  

• Опытный режим: вторичная обмотка замкнута, первичное напряжение понижено.  

• Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании.  

• Основные уравнения: УК = -ЭДС1К + ток1К * полное сопротивление1К.  

• ЭДС1К = -ток2К * полное сопротивление2К + ток1К * полное сопротивление1К.  

• Полное сопротивление короткого замыкания: ЗетК = Зет1 + Зет2К.  

• Потери при коротком замыкании в основном идут на покрытие потерь в обмотках.  

• Потери в стали незначительны из-за низкого напряжения.  

• Измеряются мощность, ток и напряжение короткого замыкания.  

• Полное сопротивление короткого замыкания определяется по закону Ома.  

• Треугольник короткого замыкания строится для номинального тока.  

• Стороны треугольника выражены в процентах от номинального напряжения.  

• Мощность короткого замыкания равна сумме сопротивлений обмоток, умноженных на ток в квадрате.  

• Полное сопротивление короткого замыкания равно напряжению короткого замыкания, деленному на ток первичной обмотки.  

• Характеристики трансформатора при нагрузке определяются косвенным путем.  

• Потери при нагрузке равны потерям холостого хода и короткого  

• Изменение напряжения трансформатора выражается в процентах от номинального вторичного напряжения.  

• Разность между номинальным вторичным напряжением при холостом ходе и при номинальном токе называется изменением напряжения.  

• Для расчета используется векторная диаграмма и аналитический метод.  

• При номинальном токе принимается, что номинальное напряжение равно 100.  

• Изменение напряжения равно разности между 100 и напряжением при номинальном токе, деленной на 100.  

• В итоге получается выражение для изменения напряжения через составляющие напряжения короткого замыкания.  

• Изменение напряжения зависит от величины и характера нагрузки.  

• Для определения изменения напряжения используются данные из опыта короткого замыкания.  

• Характеристики трансформатора при нагрузке можно получить, используя опыты холостого хода и короткого замыкания.  

• Потери энергии включают магнитные потери на гистерезис и вихревые токи и электрические потери на нагрев обмоток.  

• Магнитные потери постоянны и равны потерям холостого хода.  

• Электрические потери зависят от нагрузки и составляют 0.5-2% от номинальной мощности.  

• Электрические потери меди равны произведению первичного тока на квадрат отношения первичного тока к номинальному.  

• Магнитные потери стали зависят от массы стали и коэффициента, зависящего от формы деталей и обработки поверхности.  

• КПД максимален, когда переменные электрические потери равны постоянным магнитным потерям.  

• Наибольшее значение КПД трансформатора достигается при нагрузке 50-70% от номинального тока.  

• Максимальный КПД силовых трансформаторов достигает 99.5%.  

• Лекция завершена, показаны контрольные вопросы для самостоятельной работы.  

• Благодарность за внимание.