2tom085

4. TRANSFORMATORY 172

Napięcie zwarcia (impedancja zwarcia), w procentach, jest wyznaczane ze wzoru = Zi =    + ir_R = _v/.xj + r*²    (4.19)

4.3. Zmienność napięcia transformatora

Po obciążeniu transformatora, napięcie U'₂ ^ t/j (rys. 4.11) zarówno co do wartości, jak i fazy.

Rys. 4.11. Wykres fazorowy przy obciążeniu o charakterze

czy nnoi nd u kcyj n y m

trójkąt abc trójkąi zwarcia

Zmiana napięcia, w woltach, jest obliczona ze wzoru

U_t — U'₂ = AU = /P_(icos(p₂ + /.Y_llsinę>₂+0,5

/X_k cos(f>₂ — /K_k sin (p₂

(4.20)

Zmianę napięcia wyraża się częściej w procentach napięcia znamionowego i nazywa zmiennością napięcia wyznaczaną ze wzoru

Au =—u_Rcosę>₂H—u_xsin<p₂4-0,005| — ) (u*cosę>₂ — u_ssin<p₂)²    (4.21)

u    u    V u /

przy czym: i = I/I_N — względny prąd obciążenia; u = U/U_s — względne napięcie zasilające; u_x, u_K — bierna i czynna składowa napięcia zwarcia, %; <p₂ — kąt fazowy obciążenia po stronie wtórnej.

Przy obciążeniach pojemnościowych, gdy kąt <p₂ jest ujemny, wówczas człon /A\sinę>₂ < 0 (albo (i/u)u_x sin <p₂ < 0). Jeśli ten człon ujemny jest większy niż pozostałe człony (zawsze dodatnie), to zmiana napięcia AU staje się ujemna i U'₂ > (/,.

4.4. Straty mocy w transformatorze

4.4.1. Straty jałowe

Straty powstające w blachach rdzenia pod wpływem przemiennego strumienia głównego

są nazywane stratami jałowymi i obejmują:

—    straty histerezowe proporcjonalne do częstotliwości i powierzchni pętli histerezy, przy czym powierzchnia pętli zależy w blachach anizotropowych od wartości i kierunku indukcji względem kierunku walcowania oraz od stanu odprężenia (wyżarzenia);

—    straty od prądów wirowych, silnie zależne od jakości zaplatania blach, ich grubości oraz obecności zadziorów;

_ straty dodatkowe (obu rodzajów) powodowane przez nierównomierny rozkład

indukcji, zjawisko wirowania strumienia w węźle środkowym oraz zmiany kierunku linii sił w narożach i w miejscach zaplatania.

Stosunek strat wiroprądowych do strat histcrezowych przy 50 Hz w blasze anizotropowej wynosi 1:1. Zależność strat jałowych od indukcji, a więc i od napięcia, w granicach 1 2 < B_roax < 1,7 T wyraża się trzecią potęgą indukcji. Udział strat dodatkowych określa współczynnik k_d0 = 1,2-s-1,4.

Przy stałej częstotliwości i sinusoidalnym strumieniu straty jałowe wyznacza się ze wzoru

(4.22)

w którym: Ap, ₅ — stratność blachy przy B_max = 1,5 T mierzona małym aparatem Epsteina, m_Fc — masa rdzenia (lub rozważanego fragmentu rdzenia).

Straty jałowe praktycznie nic zależą od temperatury rdzenia. Uznawane są jako straty stałe, niezależne od obciążenia.

4.4.2. Straty obciążeniowe

Straty powodowane przez prądy obciążenia /, oraz /₂ są nazywane stratami obciążeniowymi. Stanowią je straty:

— podstawowe IfR, +llR₂ w każdej fazie, przy czym R, oraz R₂ są mierzone prądem stałym w określonej temperaturze t„. Do temperatury odniesienia 75°C przelicza się je dla miedzi wg wzoru

— dodatkowe, powodowane przez prądy wirowe wzbudzone strumieniem rozproszenia we wszystkich metalowych elementach, przez które ten strumień przenika, a więc uzwojenia (zarówno przewodzące prąd, jak i wyłączone), elementy konstrukcyjne, kadź, ekrany. Straty te są proporcjonalne do kwadratu prądu. Zależność ich od temperatury nie jest jednoznaczna (część strat dodatkowych wzrasta z temperaturą, część maleje, część zaś nie ulega zmianie).

Przepisy arbitralnie uznają, że straty dodatkowe maleją z temperaturą w tym samym stopniu jak zwiększają się straty podstawowe (odwrotność stosunku we wzorze (4.23)). Stanowią one w temperaturze t„ od kilku do kilkunastu, a nawet do kilkudziesięciu procent strat podstawowych. W celu ich zmniejszenia buduje się ekrany elektromagnetyczne, czyli osłony miedziane lub aluminiowe, które nie dopuszczają strumienia rozproszenia do elementów konstrukcyjnych lub kadzi. Stosuje się również ekrany magnetyczne, czyli boczniki z blach transformatorowych, tworzące dogodną drogę do zamykania obwodu strumienia rozproszenia. Mimo strat w samych ekranach, ich zastosowanie zmniejsza straty dodatkowe.

Straty obciążeniowe praktycznie bez strat jałowych występują podczas zwarcia przy napięciu obniżonym do wartości napięcia zwarcia. Stąd również nazwa straty zwarcia.

Zmierzone straty obciążeniowe przeliczone na prąd znamionowy i umowną temperaturę odniesienia nazywa się znamionowymi stratami zwarcia AP_k i wyznacza ze wzoru

(4.24)

^AP* = IlRyk_dm

Ptz-y czym: R_k oraz k_d odpowiadają temperaturze odniesienia; m — liczba faz.