skanuj0005

Jcsl ono wielkością charakteryzującą transformator i wynosi U_z% = 4 % - dla mniejszych transformatorów , a dla większych - U_z% =\2%.

Na podstawie pomiarów wykreśla się podstawowe charakterystyki stanu zwarcia:

112 ⁼ f (U iz), Piz = f (Uiz) oraz COS (piz ⁼ f (Ujz). Charakterystyki te pokazano na rys. 11.

Rys. 11. Charakterystyki stanu zwarcia

Na podstawie zależności \\z ~ F (Uiz) (lob przez pomiar) wyznacza się napięcie zwarcia (Uz) oraz oblicza jego procentową wartość.

Biorąc pod uwagę, żc zależność Ijz = f (Uiz) jest praktycznie liniowa, możemy ekstrapolując tę zależność napisać:

skąd otrzymamy

gdzie:

tg a

^!zu

f\N __ hu

u_z u_N

= r

IN

U_N

Uz

Izu - 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 Izu ⁼ 25 I_1N. 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 H i 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_!Z pobieraną z sieci w stanie zwarcia. Moc ta pokrywa straty występujące w transformatorze.

P\_Z ~&P_Fe +&P(j\ ⁺^Plll * ^l\ R\ ^+jr2^2

gdzie: APp_e w 0    - straty w rdzeniu

APyi, AP_U2 - straty w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym

Tak więc zależność P iz ~ I (I iż) stanowi przebieg łącznych strat w uzwojeniach.

7. SPRAWNOŚĆ TRANSFORMATORA

11

Sprawność określa zależność

ii = —100%

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 + AP_Fe + l[ R\ + I₂R2

•100%

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

/2 R₂ ‘ 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

- napięcie na zaciskach uzwojenia wtórnego). Typowy

obciążenia rezystancyjnego P₂ = U2 ' ^2 (U2 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_2irax), jakie trwa najdłużej. Na ogół buduje się transformatory, w których stosunek APu / AIVe = 3 * 5.

Sprawność w stanie jałowym jest równa zeru, gdyż cała pobrana z sieci moc pozostaje w transformatorze 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. Zc wzrostem tego współczynnika -sprawność wzrasta. W związku z tym zamiast mocy P₂ możemy napisać

•100%

U₂I₂ COS(p₂

U₂I₂ cos (p₂ + AP/T_e + APu

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