Rezystancje, przewodnictwo i obwody zastępcze transformatorów i autotransformatorów
Transformator z dwoma uzwojeniami może być reprezentowany przez równoważny obwód w kształcie litery T (ryc. 1, a), gdzie rt i xt są rezystancją czynną i indukcyjną uzwojeń, gt jest przewodnością czynną spowodowaną utratą mocy czynnej w transformatorze stal, bt to przewodzenie indukcyjne spowodowane prądem magnesującym...
Prąd w przewodzie transformatora jest bardzo mały (rzędu kilku procent jego prądu znamionowego), dlatego przy obliczaniu sieci elektrycznych o znaczeniu regionalnym zwykle stosuje się obwód zastępczy z transformatorem w kształcie litery L, w którym przewodzenie jest dodawane do zacisków uzwojenia pierwotnego transformatora (ryc. 1, b) - do uzwojenia wysokiego napięcia dla transformatorów obniżających napięcie i do uzwojenia niskiego napięcia dla transformatorów podwyższających. Zastosowanie schematu w kształcie litery L upraszcza obliczenia sieci elektrycznych.
Ryż. 1.Równoważne obwody transformatora z dwoma uzwojeniami: obwód w kształcie litery a-T; b — schemat w kształcie litery G; c — uproszczony schemat w kształcie litery L do obliczania sieci regionalnych; d — uproszczony schemat obliczania sieci lokalnych i przybliżonego obliczania sieci regionalnych.
Obliczenia są jeszcze prostsze, jeśli przewodność transformatora zostanie zastąpiona stałym obciążeniem (ryc. 1, c) równym mocy transformatora bez obciążenia:
Tutaj ΔPCT — straty mocy w stali równe stratom podczas pracy transformatora bez obciążenia, a ΔQST — moc magnesowania transformatora równa:
gdzie Ix.x% to prąd jałowy transformatora wyrażony jako procent jego prądu znamionowego; Snom.tr — moc znamionowa transformatora.
W przypadku sieci lokalnych n, w przybliżonych obliczeniach sieci regionalnych, zwykle bierze się pod uwagę tylko rezystancję czynną i indukcyjną transformatorów (ryc. 1, d).
Rezystancję czynną uzwojeń transformatora dwuuzwojeniowego określają znane straty mocy w miedzi (w uzwojeniach) transformatora ΔPm kW przy obciążeniu znamionowym:
Gdzie
W praktycznych obliczeniach przyjmuje się, że straty mocy w miedzi (w uzwojeniach) transformatora przy jego obciążeniu znamionowym są równe stratom zwarciowym przy prądzie znamionowym transformatora, tj. ΔPm ≈ ΔPk.
Znając napięcie zwarcia uk% transformatora, liczbowo równe spadkowi napięcia w jego uzwojeniach przy obciążeniu znamionowym, wyrażone w procentach jego napięcia znamionowego, tj.
można określić impedancję uzwojeń transformatora
a następnie rezystancję indukcyjną uzwojeń transformatora
W przypadku dużych transformatorów o bardzo małej rezystancji rezystancja indukcyjna jest zwykle podawana za pomocą następującego przybliżonego warunku:
Korzystając ze wzorów obliczeniowych, należy pamiętać, że rezystancje uzwojeń transformatora można określić przy napięciu znamionowym zarówno uzwojenia pierwotnego, jak i wtórnego. W praktycznych obliczeniach wygodniej jest określić rt i xt przy napięciu znamionowym uzwojenia, dla którego wykonuje się obliczenia.
Ryż. 2... Obwody transformatora z trzema uzwojeniami i autotransformatorami: a — schemat transformatora z trzema uzwojeniami; b — obwód autotransformatora; c — zastępczy obwód transformatora z trzema uzwojeniami i autotransformatorem.
Jeżeli uzwojenie transformatora ma regulowaną liczbę zwojów, to Ut.nom jest brane jako wyjście uzwojenia głównego.
Transformatory z trzema uzwojeniami (ryc. 2, a) i autotransformatory (ryc. 2, b) charakteryzują się wartościami strat mocy ΔРm = ΔРк. oraz napięć zwarciowych ir% dla każdej pary uzwojeń:
ΔPk. c-s, ΔPk. vn, ΔPk. s-n
I
ik.v-s, ℅, ik.v-n, ℅, ik. s-n, ℅,
zredukowana do mocy znamionowej transformatora lub autotransformatora. Nominalna moc tego ostatniego jest równa jego mocy przechodzenia. Równoważny obwód trójuzwojeniowego transformatora lub autotransformatora pokazano na ryc. 2, w.
Straty mocy i napięcie zwarcia odnoszące się do poszczególnych promieni równoważnej gwiazdy obwodu równoważnego określa się ze wzorów:
I
Rezystancję czynną i indukcyjną promieni równoważnej gwiazdy obwodu równoważnego określa się ze wzorów dla transformatorów dwuuzwojeniowych, podstawiając do nich wartości strat mocy i napięcia zwarcia dla odpowiedniego promienia równoważnej gwiazdy równoważnego obwodu.