Реле часу (стр. 3 из 4)

Таким чином, можна вважати, що в досліді короткого замикання вся потужність

, що споживається трансформатором, йде на нагрівання його обмоток, тобто дорівнює електричним втратам в проводах обмоток:

.

У вираз для

входять , тобто номінальні значення струмів у первинній та вторинній обмотках трансформатора, оскільки дослід короткого замикання проводиться при номінальному значенні струму. Тому, враховуючи що , потужність , тобто дорівнює електричним втратам потужності в обмотках трансформатора при номінальному навантаженні.

Отже, вимірявши напругу, струм та активну потужність в досліді короткого замикання (

), можна визначити параметри спрощеної схеми заміщення трансформатора (рис. 21.6)

,

,

де

- відповідно активний, реактивний індуктивний та повний опори короткого замикання трансформатора. До навантажувальних характеристик трансформатора відносяться залежності вторинної напруги , коефіцієнта потужності і коефіцієнта корисної дії від струму навантаження користувача електроенергії при . Залежність напруги на затискачах вторинної обмотки від струму приведена на рис. 1.7 є зовнішньою характеристикою трансформатора.

Вторинна обмотка трансформатора по відношенню до споживача електроенергії є джерелом, тому напрям струму у вторинній обмотці співпадає з напрямом електрорушійної сили

в цій обмотці. На підставі другого закону Кіргофа для вторинного кола трансформатора можна скласти рівняння електричної рівноваги для цього кола. Записавши його відносно напруги вторинної обмотки, одержимо рівняння зовнішньої характеристики трансформатора у векторній формі: .

З отриманого виразу випливає, що зміна струму навантаження трансформатора приводить до зміни напруги на затискачах його вторинної обмотки. Це відбувається не лише за рахунок збільшення падіння напруги на вторинній обмотці, тобто збільшення добутку

, а також за рахунок зменшення електрорушійної сили в реальних умовах із-за деякого зменшення магнітного потоку при збільшенні струму навантаження трансформатора.

Зовнішні характеристики трансформатора має вигляд показаний на рис. 21.7. З векторної діаграми навантаженого трансформатора можна встановити, що падіння напруги на його вторинній обмотці тим більше, чим більший кут зсуву фаз між електрорушійною силою

і струмом навантаження . При активно-індуктивному характері навантаження ( ) зі збільшенням струму напруга зменшується. При активно-ємнісному характері навантаження ( ) зі збільшенням струму напруга зростає. На рис. 1.8 представлена зовнішня характеристика трансформатора при активно-індуктивному навантаженні. В режимі холостого ходу трансформатора, при відсутності навантаження у вторинному колі, трансформатор споживає активну потужність, що дорівнює потужності холостого ходу

.

Оскільки потужність, струм і напруга в режимі холостого ходу не дорівнюють нулю, то не може бути рівним нулю

при . Таким чином, залежність виходить не з початку координат, а з точки з ординатою, що дорівнює .

Зі збільшенням навантаження ця залежність спочатку досить різко зростає, досягає максимального значення при деякому значенні струму

, а потім трохи зменшується при дальшому збільшенні струму навантаження, що можна побачити з векторної діаграми навантаженого трансформатора, оскільки зі збільшенням струму навантаження одночасно відбувається збільшення струму первинної обмотки трансформатора . Оскільки коефіцієнт потужності споживача постійний , то разом зі збільшенням вектора струму , відбувається його зміщення в сторону вектора . Кут при цьому зменшується, а відповідно збільшується.

Проте, збільшення

відбувається тільки до певної межі, що дорівнює , оскільки подальше збільшення , приводить до значного збільшення вектора реактивного падіння напруг на первинній обмотці . При цьому зростання кута за рахунок збільшення вектора не може бути скомпенсованим зменшенням цього кута за рахунок збільшення струму . Оскільки , струм лише на межі може співпадати з лінією вектора струму , що займає жорстко фіксоване положення на векторній діаграмі відносно вектора електрорушійної сили . При дальшому збільшенні струму навантаження відбувається зменшення коефіцієнта потужності .

Дещо інший характер (рис.1.8) має залежність коефіцієнта корисної дії від струму навантаження

. Коефіцієнт корисної дії трансформатора - відношення корисної потужності до потужності, що споживається ним з мережі:

,