Напряжение короткого замыкания представляет собой напряжение на первичной обмотке при замкнутых выводах вторичной обмотки и протекании номинального тока во вторичной обмотке. Напряжение короткого замыкания показывает величину относительного превышения напряжения на вторичной обмотке на холостом ходу по сравнению с напряжением полностью нагруженной обмотки.
Коэффициент полезного действия зависит от мощности потерь в стали и меди.
Напряжения холостого хода вторичных обмоток - это значения напряжений при номинальном напряжении первичной обмотки ненагруженного трансформатора. Эти напряжения превышают номинальные напряжения на величину напряжения короткого замыкания.
Ток холл. хода - это ток первичной обмотки ненагруженного трансформатора при номинальном напряжении. Ток холостого хода состоит из двух составляющих: активной и реактивной. Активная составляющая определяется потерями в стали на вихревые токи, реактивная - магнитным потоком рассеяния.
Трансформаторы широко используются для следующих целей:
1. Для передачи и распределения электрической энергии.
2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на входе и выходе преобразователя.
Трансформаторы, применяются для этой цели, называются преобразовательными. Их мощность достигает тысячи киловольт-ампер, напряжение 110 кВ; они работают при частоте 50 Гц и более. Рассматриваемые трансформаторы выполняют одно-, трех- и многофазными с регулированием выходного напряжения в широких пределах и без регулирования.
3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питание электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др. Мощность их достигает десятков тысяч киловольт-ампер при напряжение до 10 кВ; они работают обычно при частоте 50 Гц.
4. Для включение электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов, например реле, в электрические цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопасности.
Трансформаторы, применяемые для этой цели, называются измерительными. Они имеют сравнительно большую мощность,
определяемую мощность, потребляемой электроизмерительными приборами, реле и др.
5. Для питания различных цепей радио- и телевизионной аппаратуры; устройств связи, автоматики и телемеханики, электробытовых приборов; для разделения электрических цепей различных элементов этих устройств; для согласования напряжений и т.п.
Их выполняют двух-, трех- и многообмоточными; условия работы, предъявляемые к ним требования и принципы проектирования весьма специфичны.
Как правило, трансформаторы питания изготавливаются комбинированными, т.е. позволяющими снимать несколько напряжений; при этом первичная обмотка (сетевая) может быть выполнена в виде одной обмотки с двумя отводами или двух одинаковых обмоток с одним отводом в каждом из них. Во втором варианте первичная обмотка на различные напряжения (110, 127 или 220 В) переключается специальным сетевым переключателем.
9. Режимы работы трансформаторов. Схемы замещения. Зависимость массогабаритных показателей от электромагнитных нагрузок, частоты и габаритной мощности.
Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки, и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Трансформаторы могут работать в трёх режимах: эксплуатационном (работа под нагрузкой) и двух экспериментальных – режимы холостого хода (ХХ) и коротко замыкания (КЗ).
В режиме ХХ вторичная обмотка трансформатора разомкнута (ток I2=0), на первичную обмотку подаётся номинальное напряжение U1=U1н, и напряжение на вторичной обмотке, равное индуктируемой в ней ЭДС, также имеет номинальное значение Е2=Е2н. Ток, протекающий по первичной обмотке, называется током ХХ, т. е. Iхх. Величина тока ХХ много меньше номинального тока первичной обмотки, так как ток нагрузки и P2 равны нулю. При Iхх«Iн и I2=0 потери в обмотках (меди) в режиме ХХ близки к нулю, а поэтому мощность, потребляемая трансформатором в режиме ХХ, практически равна потерям в стали, которая определяется двумя составляющими: потерями на гистерезис и потерями на вихревые токи.
Эквивалентная схема трансформатора при ХХ будет выглядеть следующим образом:
Как видно из рисунка, ток холостого хода I0 имеет две составляющие: 1) реактивную Iµ; 2) активную Iħ, обусловленную наличием потерь в стали магнитопровода.
В режиме работы трансформатора под нагрузкой на первичную обмотку подается номинальное напряжение, и по ней должен протекать номинальный ток, так как ток нагрузки равен номинальному.
Эквивалентная схема замещения выглядит следующим образом:
В режиме КЗ обмотка закорачивается накоротко, на первичную обмотку подается пониженное напряжение, при котором ток в обмотке будет равен номинальному значению. При малой величине напряжения, а следовательно, и малой величине потока потери в стали трансформатора пренебрежимо малы. Поэтому потребляемая трансформатором мощность равна потерям в меди.
Геометрические размеры магнитопровода и мощность трансформатора жестко связаны и характеризуют так называемую габаритную мощность, уравнение которой следующее:
,
где η –значение КПД;
Вm- значение магнитной индукции;
f – значение частоты;
Sст а- активное сечение стали, отличающее от геометрического множителем 0,9 ( );
,
);