Краткие теоретические сведения. Номинальное напряжение на зажимах вторичной обмотки является тем напряжением, которое существует в режиме холостого хода

Номинальное напряжение на зажимах вторичной обмотки является тем напряжением, которое существует в режиме холостого хода, если к первичной обмотке приложено напряжение, равное по величине номинальному.

Полная номинальная мощность трансформатора представляет собой произведение номинального тока и номинального напряжения вторичной обмотки и выражается в вольтамперах(В∙А), киловольтамперах (кВ∙А).

Для мощных трансформаторов справедливо условие:

, (7.1)

где t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="32"/><w:sz-cs w:val="32"/><w:lang w:val="RU"/></w:rPr><m:t>РЅРѕРј</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> – номинальное напряжение первичной обмотки;

– номинальное напряжение вторичной обмотки;

ar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> – номинальная полная мощность трансформатора;

– номинальныйток в первичной обмотке;

– номинальныйток вовторичной обмотке.

Коэффициентом трансформации называется отношение номинального напряжения первичной обмоткитрансформатора к номинальному напряжению вторичной обмотки:

. (7.2)

По определению , вычисленный коэффициент трансформации будет характеризовать собой и отношения

. (7.3)

где – ЭДС самоиндукции первичной обмотки трансформатора;

– ЭДС взаимоиндукции вторичной обмотки;

– число витков первичной обмотки трансформатора;

– число витков вторичной обмотки трансформатора.

Характерными для трансформатора являются режимы: холостого хода, нагрузки и короткого замыкания.

Режим холостого хода появляется в случае, если к зажимам вторичной обмотки трансформатора не подключен приёмник электрической энергии. Величины, характеризующие режим холостого хода: напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток , , мощность , ток и коэффициент мощности на входе работы трансформатора .

Опыт холостого хода позволяет найти потери энергии в стали трансформатора, возникающие вследствие гистерезиса и вихревых токов. В опыте холостого хода вторичная обмотка разомкнута (приемник электрической энергии отключен), а к зажимам первичной обмотки подано напряжение, равное её номинальному значению . Ток холостого хода трансформатора мал по сравнению с номинальным током первичной обмотки, поэтому мощность потерь электрической энергии в меди, пропорциональная квадрату тока, незначительна. Мощность энергии, потребляемой трансформатором в режиме холостого хода, может быть приравнена к мощности потерь энергии в стали .

Режим нагрузки появляется в случае, если к зажимам первичной обмотки подано напряжение, а к зажимам вторичной обмотки трансформатора подключен приёмник электрической энергии. Этот режим характеризуется уровнями напряжений на входе и выходе трансформатора и , токами в первичной и вторичной обмотках и , мощностью на входе и выходе и коэффициентом полезного действия η, коэффициентами мощности и .

Режим короткого замыкания. появляется в случае, если к зажимам первичной обмотки подано напряжение, а зажимы вторичной обммотки соединены накоротко.

Напряжение на первичной обмотке трансформатора , вызывающеее ток в первичной обмотке, называют напряжением короткого замыкания и выражают обычно в процентах от номинального напряжения :

У трансформатора низкого напряжения составляет 3-5% от номинального напряжения, поэтому к зажимам первичной обмотки в опыте короткого замыкания необходимо подключить вольтметр с соответствующим диапазоном измерения.

Мощность потерь электрической энергии в опыте короткого замыкания определяется практически только нагревом обмоток, так как уровень напряжения на первичной обмотке и магнитный поток в сердечнике очень малы в сравнении с номинальным режимом. Поэтому мощность , измеренную в опыте короткого замыкания, можно приравнять к мощности потери энергии в меди.

Таким образом, мощность потерь электрической энергии в трансформаторе при номинальном режиме может быть определена как сумма мощностей, измеренных в опытах холостого хода и короткого замыкания:

КПД трансформатора для номинального режима можно определить по формуле

Если необходимо рассчитать КПД трансформатора для режима, при котором ток нагрузки не равен номинальному, вводят коэффициент β, учитывающий степень загрузки трансформатора , тогда