Зовнішня характеристика трансформатора - студопедія

Зовнішня характеристика - це залежність напруги на висновках трансформатора від струму, що протікає через навантаження, підключену до цих висновків, тобто залежність U2 = f (I2) при U1 = const. При зміні навантаження (струму I2) вторинна напруга трансформатора змінюється. Це пояснюється зміною падіння напруги на опорі вторинної обмотки I2 'z2 і зміною ЕРС E2' = E1 за рахунок зміни падіння напруги на опорі первинної обмотки.

Причому, оскільки рівняння (1.27) векторні, U2 залежить як від значення навантаження, так і її характеру: активного, індуктивного або ємнісного. Значення навантаження в трансформаторах визначають коефіцієнтом навантаження:

характер навантаження - кутом 2 зсуву по фазі вторинних напруги і струму.

Точний розрахунок зовнішньої характеристики можна виконати за схемою заміщення (рис. 1), змінюючи zн і визначаючи U2 і I2.

Однак на практиці часто користуються формулою

де U20 - вторинна напруга при холостому ході;

U2 -вторинну напруга при даному навантаженні;

a # 916; u - зміна вторинної напруги, тобто арифметична різниця між напругою х.х. і напругою при даному навантаженні в процентах від напруги х.х.

значення # 916; u розраховують за спрощеним виразом, яке можна отримати зі схеми заміщення трансформатора при певних припущеннях:

Вхідні в вираз (1.32) величини uка і Uкр - це активна і реактивна складові напруги короткого замикання (к.з.) Uк. Напруга Uк визначається як відношення напруги Uк. при якому проводиться досвід к.з. до номінальної напруги U1ном в процентах. Під час експерименту к.з. вторинну обмотку трансформатора замикають накоротко (zн = 0), а до первинної підводять таке знижена напруга Uк. при якому по обмотках струми протікають номінальні. Під час експерименту к.з. напруга живлення врівноважується в основному падінням напруги в обмотках, і величину Uк можна розглядати як еквівалентну падіння напруги в обмотках при номінальному струмі навантаження. У силових трансформаторах і трансформаторах харчування малої потужності значення Uк становить 5-15%, причому великі значення відносяться до трансформаторів меншої потужності. Конкретні значення Uк наводяться у відповідних каталогах. Значення uка і Uкр або визначаються експериментально в досвіді к.з. або розраховуються через параметри схеми заміщення.

Зовнішні характеристики, побудовані по (1.31) і (1.32), представлені на рис. 2, a. Як видно, характеристики лінійні і жорсткі. Жорсткість характеристик, тобто слабка залежність функції (U2) від аргументу (Kн), пояснюється тим, що опір обмоток невелика (Uк ≈5-15%), а основний магнітний потік мало залежить від навантаження. При активній (# 966; 2 = 0) і активно-індуктивному (# 966; 2> 0) навантаженні характеристики завжди падаючі, при активно-ємнісний (# 966; 2 <0) нагрузке могут быть возрастающими (в формуле (1.32) член uкр sinφ2 становится отрицательным). В трансформаторах небольшой мощности активное падение напряжения обычно больше, чем индуктивное, и характеристика при активной нагрузке менее жесткая, чем при активно-индуктивной (рис. 2, а). В трансформаторах большой мощности соотношение падений напряжения противоположное и характеристика при активной нагрузке будет более жесткой.