skanuj0005

Jest ono wielkością charakteryzującą transformator i wynosi U_z% = 4 % - dla mniejszych transformatorów , a dla większych - U_z% = 12 %.

Na podstawie pomiarów wykreśla się podstawowe charakterystyki stanu zwarcia:

112 ⁼ f (U iz), Piz ⁼ f (Uiz) oraz COS (p iz ⁼ f (li \z)- Charakterystyki te pokazano na rys. 11.

Rys. 11. Charakterystyki stanu zwarcia

Na podstawie zależności Ijz — F (Uiz) (lub przez pomiar) wyznacza się napięcie zwarcia (Uz) oraz oblicza jego procentową wartość.

Biorąc pod uwagę, że zależność l\z ~ f (Uiz) jest praktycznie liniowa, możemy ekstrapolując tę zależność napisać:

hu

U _N

skąd otrzymamy

ZU

= r

\N

U N

Uz

gdzie:

lzu • spodziewany prąd zwarcia, jaki popłynie przy zwarciu awaryjnym.

Jeżeli np. napięcie zwarcia wynosi Uz% — 4 % (8,8 V), a napięcie znamionowe Un ⁼ 220 V, to spodziewany prąd przy zwarciu awaryjnym wyniesie lzu ~ 25 1^. Określanie w ten sposób spodziewanego prądu zwarcia awaryjnego umożliwia właściwy dobór zabezpieczeń transformatora.

Ponadto równość napięć zwarcia jest jednym z warunków poprawnej pracy równoległej transformatorów.

Ponieważ napięcie zasilające transformator w stanie zwarcia jest niewielkie, niewielki jest strumień magnetyczny i co się z tym wiąże siły elektromotoryczne Ej i E2.

Niskie napięcie powoduje, że straty w rdzeniu transformatora są pomijalne. Jeżeli np. założymy, że napięcie zwarcia wynosi Uz — 8,8 V (Uz% ⁼ 4 %), to straty w rdzeniu będą wynosiły zaledwie 0,16 % tych strat przy napięciu znamionowym.

Włączony do układu pomiarowego watomierz mierzy moc czynną P_tz pobieraną z sieci w stanic zwarcia. Moc ta pokrywa straty występujące w transformatorze.

P_]Z - AP_Fe +AP_(J] +AP_U2 ~ I\ Ri

gdzie: APp_e w 0    - straty w rdzeniu

APy |, AP_U2 - straty w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym

Tak więc zależność P |_Z ⁼ f (I iz) stanowi przebieg łącznych strat w uzwojeniach.

7. SPRAWNOŚĆ TRANSFORMATORA

11

Sprawność określa zależność

?/ = —100%

^P\

gdzie:    P₂ - moc pobierana przez odbiornik (odbiorniki) przyłączone do uzwojenia wtórnego

transformatora. W warunkach laboratoryjnych sprawność wyznacza się przez pomiar mocy pobieranej Pi przez uzwojenie pierwotne oraz mocy P₂ pobieranej z uzwojenia wtórnego przez odbiorniki.

Ogólnie sprawność obliczyć można z zależności

7 =

^P2 ⁺ APpe ⁺ P] + Il^P2

•100%

w której: stale straty w rdzeniu przy napięciu znamionowym wyznaczone w stanie jałowym I\R\ - straty w uzwojeniu pierwotnym 2

/2 R~> - straty w uzwojeniu wtórnym

Straty te można obliczyć mierząc prądy Ii oraz I₂ mając wcześniej pomierzone rezystancje uzwojeń Przebieg sprawności podaje się jako zależność od mocy wydawanej P₂, przy czym w przypadku obciążenia rezystancyjnego    12 (U 2 ‘ napięcie na zaciskach uzwojenia wtórnego). Typov\7

przebieg sprawności pokazano na rys. 12.

Rys. 12. Przebieg sprawności transformatora

Transformatory' pracują przy zmiennym obciążeniu. W zależności od przeznaczenia transformatora dobiera się odpowiednio stosunek strat APu / AP_Fc, aby maksimum sprawności występowało przy takim obciążeniu (P_2nm), jakie trwa najdłużej. Na ogół buduje się transformatory, w których stosunek APu / AP_Fe = 3 -r- 5.

Sprawność w stanie jałowym jest równa zeru, gdyż cała pobrana z sieci moc pozostaje w transfomratorze i pokrywa występujące straty. Ze wzrostem obciążenia sprawność szybko wzrasta i osiąga maksimum, po czym nieco maleje.

Maksymalna sprawność występuje przy takim obciążeniu, przy którym łączne straty w uzwojeniach APu równają się stratom w rdzeniu (APu = AP_Fc).

Sprawność zależy również od współczynnika mocy odbiornika. Ze wzrostem tego współczynnika -sprawność wzrasta. W związku z tym zamiast mocy P₂ możemy napisać

•100%

U212 COS (pi

U₂l2^COS(P2 ⁺ Fe ⁺ U

Transformatory charakteryzują się wysoką sprawnością znamionową. Wynosi ona ij_N = 95 % - 98 %, a w transformatorach bardzo dużej mocy dochodzi do 99 %.