Коэффициенты трансформации трехфазных трансформаторов



Что такое коэффициент трансформации и как его найти

Одна из важнейших характеристик трансформатора — коэффициент трансформации. Он определяет параметры выходной обмотки. Поэтому необходимо знать, что такое коэффициент трансформации и как его можно определить.

Как трансформатор работает

Данное устройство позволяет увеличить или понизить параметры входного электротока (напряжения, сопротивления и т. п.). Трансформаторы энергию не преобразовывают, а лишь изменяют значение параметров электроцепи, то есть, масштабируют. При преобразовании сохраняется частота.

Работа трансформатора основана на электромагнитной индукции. Типовая конструкция такого прибора представляет собой замкнутую рамку из ферромагнитного материала, на которую намотан электрический провод от входной и выходной обмоток.

Использование переменного электротока приводит к тому, что внутри входной катушки образуется магнитное поле, которое по ферромагнитной рамке передается в выходную цепь. Под воздействием магнитного поля образуется напряжение или ток с необходимыми параметрами.

Каждая катушка трансформатора называется обмоткой, а рамка — сердечником. Обмотка, на которую поступает входное напряжение является первичной. Находящаяся в выходной цепи — вторичной. Существуют устройства не только с двумя, но и с тремя и большим количеством обмоток.

Величина ЭДС зависит от количества витков обмотки. Это выражается

Данная зависимость — это формула коэффициента трансформации трансформатора. Он чаще всего обозначается буквой «k». Для идеального трансформаторного устройства определяется как соотношение напряжений на обмотках.

Если учитываются потери в обмотках, то коэффициент находим по формуле:

Изменяя количество витков, можно менять соотношение напряжений. Если обмоток существует более двух, то коэффициент трансформации трансформатора тока рассчитывают отдельно для каждой рассматриваемой пары.

Суть коэффициента трансформации

С помощью трансформаторного устройства переменный ток преобразуют таким путем, чтобы обеспечить нужные параметры в выходной цепи. Получение необходимых характеристик обеспечивает правильное количество витков в обмотках трансформаторов тока (ТТ) или других типов. Если требуется подключить не одну, а большее количество различных нагрузок, то применяют устройство с соответствующим количеством вторичных трансформаторных обмоток.

Понятие коэффициента трансформации поясняется в ГОСТе, имеющем номер 17596-72. Здесь приведена формулировка, с помощью которой можно найти коэффициент в определенной ситуации. Она выглядит так:

Трансформаторные устройства с учетом коэффициента трансформации делят на две большие группы. Когда он превышает 1, то речь идёт о понижающих трансформаторах. Если же коэффициент меньше единицы, то устройство считается повышающим. Для определенного прибора коэффициент является постоянной величиной, ведь он обуславливается конструкционными особенностями.

Расчёт коэффициента

Коэффициент, используемый при трансформации, не указывается в паспортных данных трансформаторов тока. Из технических характеристик можно узнать лишь значения электротоков на обмотках. Поэтому необходимо понимать, как рассчитать коэффициент трансформации, оперируя подобными данными. Для этого используется формула:

Примером преобразования по току можно считать применение трансформатора в устройствах, с помощью которых осуществляется измерение характеристик мощных электроустановок. В данной ситуации электронапряжение на вторичной обмотке померить затруднительно. Поэтому используется следующая схема подключения трансформатора:

Читайте также:  Клеем потолочные плинтуса на жидкие гвозди

Нагрузку и первичную обмотку подключают последовательно. Расчет значения коэффициента трансформации выполняется по формуле:

Данное выражение показывает, что рассматриваемый коэффициент является обратной величиной к соотношению витков.

Если коэффициент трансформации определяется по электронапряжению, то используется другая схема:

Существует три способа как определить коэффициент трансформации:

  • Измерение электронапряжения вольтметром.
  • Применение моста переменного тока.
  • Использование паспортных данных.

Реальное значение коэффициента находят с помощью двух вольтметров. Его номинальное значение рассчитывают как соотношение напряжений, определенных в холостом режиме (указываются в техническом паспорте). Холостым называется режим работы трансформатора с разомкнутой вторичной цепью.

Проверяя трехфазный прибор, измерение проводят для тех двух обмоток, на которых присутствует ток КЗ с наименьшими показателями. Если часть выводов такого устройства закрывает кожух, то коэффициент находят для выводов, являющихся доступными для подсоединения измерительных приборов.

Коэффициент трансформации силового однофазного трансформатора несложно посчитать, разделив значение электронапряжения, присутствующего на первичной обмотке, на то значение, что получено с помощью вольтметра.

Если известно обозначение трансформатора, то коэффициент трансформации поможет узнать таблица, представленная в справочной литературе.

Коэффициент для трансформаторов тока определяют опытным путем: величину заданного электротока на первичной обмотке следует разделить на значение электротока, измеренного на вторичной обмотке. Значение коэффициента, определенного экспериментально, следует сравнить с тем, что указано в технической документации.

При наличии нескольких вторичных обмоток у трансформаторного устройства проведение измерений представляет опасность для человека. Перед их выполнением обязательно надо все вторичные обмотки закоротить. Требуется также заземлить магнитопровод, используя клемму, возле которой имеется обозначение «З».

Наилучшим способом определения коэффициента трансформации считается измерение величины электронапряжения между обмотками высокоточным вольтметром, а еще лучше — специальным универсальным измерителем. При использовании последнего отпадает необходимость в присоединении к трансформатору дополнительных источников питания.

Практическое применение

При пользовании электроэнергией часто бывает необходимо изменить переменное напряжение, поступаемое с генератора. Его можно масштабировать (понижать или повышать) практически без энергетических потерь. Это особенно важно при передаче электроэнергии на большие расстояния. Масштабирование выполняется с помощью трансформаторов.

Данные устройства широко используются в быту. Например, домашняя электросеть рассчитана на 220 В, а для зарядки телефона используется источник питания 6 В. Поэтому напряжение сети нужно понизить в 36.7 раз (220:6).

Во время передачи электроэнергии в квартиры и частные дома требуется учёт её количества. При этом нужно учитывать, что потребление в разных домохозяйствах различно. Точную величину можно определить с помощью измерительных приборов. Но если пропускать используемую жильцами электроэнергию непосредственно через счетчик, то это приведет к его поломке. Поэтому напряжение и ток преобразуют с помощью трансформатора.

Видео по теме

Источник

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов

Коэффициентом трансформации (К) называется отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при холостом ходе трансформатора:

Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.

Читайте также:  Для чего нужны анкера рамные

Значение коэффициента трансформации позволяет проверить правильное число витков обмоток трансформатора, поэтому его определяют на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформации, дают возможность проверить правильность установки переключателя напряжения на соответствующих ступенях, а также целость обмоток.

Если трансформатор монтируется без вскрытия и при этом ряд ответвлений, недоступен для измерений, определение коэффициента трансформации производится только для доступных ответвлений.

При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации достаточно проверить для двух пар обмоток, причем измерения рекомендуется проводить на тех обмотках, для которых напряжение короткого замыкания наименьшее.

В паспорте каждого трансформатора даются номинальные напряжения обеих обмоток, относящиеся к режиму холостого хода. Поэтому номинальный коэффициент трансформации можно легко определить по их отношению.

Измеренный коэффициент трансформации на всех ступенях переключателя ответвлений не должен отличаться более чем на 2 % от коэффициента трансформации на том же ответвлении на других фазах или от паспортных данных, или от данных предыдущих измерений. В случае более значительного отклонения должна быть выяснена его причина. При отсутствии виткового замыкания трансформатор может быть введен в работу.

Коэффициент трансформации определяют следующими методами:

а) двух вольтметров;

б) моста переменного тока;

в) постоянного тока;

г) образцового (стандартного) трансформатора и др.

Коэффициент трансформации рекомендуется определять методом двух вольтметров (рис. 1).

Принципиальная схема для определения коэффициента трансформации методом двух вольтметров для однофазных трансформаторов дана на рис. 1,а. Напряжение, подводимое к двум обмоткам трансформатора, одновременно измеряют двумя разными вольтметрами.

При испытании трехфазных трансформаторов одновременно измеряют линейные напряжения, соответствующие одноименным зажимам обеих проверяемых обмоток. Подводимое напряжение не должно превышать номинального напряжения трансформатора и быть чрезмерно малым, чтобы на результаты измерений не могли повлиять ошибки вследствие потери напряжения в обмотках от тока холостого хода и тока, обусловленного присоединением измерительного прибора к зажимам вторичной обмотки.

Рис. 1. Метод двух вольтметров для определения коэффициентов трансформации: а – для двухобмоточных и б – трехобмоточных трансформаторов

Подводимое напряжение должно быть от одного (для трансформаторов большой мощности) до нескольких десятков процентов номинального напряжения (для трансформаторов небольшой мощности), если испытания проводятся с целью проверки паспортных данных трансформаторов.

В большинстве случаев к трансформатору подводят напряжение от сети 380 В. В случае необходимости вольтметр присоединяется через трансформатор напряжения или включается с добавочным сопротивлением. Классы точности измерительных приборов – 0,2–0,5. Допускается присоединять вольтметр V1 к питающим проводам, а не к вводам трансформатора, если это не отразится на точности измерений из-за падения напряжения в питающих проводах.

При испытании трехфазных трансформаторов симметричное трехфазное напряжение подводят к одной обмотке и одновременно измеряют линейные напряжения на линейных зажимах первичной и вторичной обмоток.

Читайте также:  Гост на метчики для трубной конической резьбы

При измерении фазных напряжений допускается определение коэффициента трансформации по фазным напряжениям соответствующих фаз. При этом проверку коэффициента трансформации производят при однофазном или трехфазном возбуждении трансформатора.

Если коэффициент трансформации был определен на заводе-изготовителе, то при монтаже целесообразно измерять те же напряжения. При отсутствии симметричного трехфазного напряжения коэффициент трансформации трехфазных трансформаторов, имеющих схему соединения обмоток Д/У или У/Д, можно определить при помощи фазных напряжений с поочередным закорачиванием фаз.

Для этого одну фазу обмотки (например, фазу А), соединенную в треугольник, закорачивают соединением двух соответствующих линейных зажимов данной обмотки. Затем при однофазном возбуждении определяют коэффициент трансформации оставшейся свободной пары фаз, который при данном методе должен быть равным 2 Kф для системы Д/У при питании со стороны звезды (рис. 2) или Kф/2 для схемы У/Д при питании со стороны треугольника, где Kф – фазный коэффициент трансформации (рис. 3).

Рис. 2. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме Д/У, при несимметричном трехфазном напряжении: а – первое; б – второе и в – третье измерения

Аналогичным образом производят измерения при накоротко замкнутых фазах В и С. При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации достаточно проверить для двух пар обмоток (см. рис. 1,б).

Если у трансформатора выведена нейтраль и доступны все начала и концы обмоток, то определение коэффициента трансформации можно производить для фазных напряжений. Проверку коэффициента трансформации по фазным напряжениям производят при однофазном или трехфазном возбуждении трансформатора.

Для трансформаторов с РПН разница коэффициента трансформации не должна превышать значения ступени регулирования. Коэффициент трансформации при приемосдаточных испытаниях определяется дважды – первый раз до монтажа, если паспортные данные отсутствуют или вызывают сомнения, и второй раз непосредственно перед вводом в эксплуатацию при снятии характеристики холостого хода.

Рис. 3. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме У/Д, при несимметричном трехфазном напряжении: а – первое; б – второе и в – третье измерения

Рис. 4. Принципиальная схема универсального прибора типа УИКТ-3

Для ускорения измерения коэффициента трансформации применяется универсальный прибор типа УИКТ-3, которым можно измерить коэффициенты трансформации силовых и измерительных трансформаторов тока и напряжения без применения постороннего источника переменного тока. Одновременно с измерением коэффициента трансформации определяется полярность первичной и вторичной обмоток. Погрешность в измерении не должна превышать 0,5 % измеряемой величины.

Принцип работы прибора основан на сравнении напряжений, индуктируемых во вторичной и первичной обмотках трансформатора, с падением напряжения на известных сопротивлениях (рис. 4). Сравнение производится по мостовой схеме.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector