Trafo çalışma modları

Yükün değerine bağlı olarak, transformatör üç modda çalışabilir:

1. zn = ∞ yük direncinde boşta çalışma.

2. zn = 0'da kısa devre.

3. 0'da şarj modu <zn <∞.

Eşdeğer devrenin parametrelerine sahip olarak, transformatörün herhangi bir çalışma modunu analiz edebilirsiniz... Parametrelerin kendileri, yüksüz ve kısa devre deneylerine göre belirlenir. Rölantide, transformatörün sekonder sargısı açıktır.

Transformasyon oranını, çelikteki güç kayıplarını ve eşdeğer devrenin mıknatıslama kolunun parametrelerini belirlemek için genellikle birincil sargının nominal geriliminde gerçekleştirilen bir yüksüz transformatör testi gerçekleştirilir.

İçin tek fazlı trafo boşta testinden elde edilen verilere dayanarak şunları hesaplamak mümkündür:

— dönüşüm faktörü

— yüksüz akımın yüzdesi

Dal manyetizasyonunun aktif direnci r0 koşul tarafından belirlenir mi?

— mıknatıslama kolunun toplam direnci

— mıknatıslama dalının endüktif direnci

Boşta güç faktörü ayrıca genellikle şu şekilde tanımlanır:

Bazı durumlarda, birincil sargı voltajının birkaç değeri için yüksüz test yapılır: U1 ≈ 0.3U1n'den U1 ≈ 1.1U1n'ye. Elde edilen verilere dayanarak, U1 voltajının bir fonksiyonu olarak P0, z0, r0 ve cosφ'nin bağımlılığı olan rölanti karakteristikleri çizilir. Yüksüz özellikleri kullanarak, U1 voltajının herhangi bir değerinde belirtilen miktarların değerlerini ayarlamak mümkündür.

Kısa devre gerilimini belirlemek için kısa devrede sargılardaki kayıplar ile rk ve xk dirençleri test edilir. Bu durumda primer sargıya, kısa devre yapılan trafo sargılarının akımları anma değerlerine eşit olacak şekilde, yani I1k = I1n, I2k = I2n olacak şekilde azaltılmış bir gerilim uygulanır. Belirtilen koşulların karşılandığı birincil sargının voltajı, nominal kısa devre voltajı Ukn olarak adlandırılır.

Ucn'nin genellikle U1n'nin sadece %5-10'u olduğu göz önüne alındığında, kısa devre testi sırasında transformatör çekirdeğinin karşılıklı endüksiyon akısı, nominal moddakinden on kat daha küçüktür ve transformatör çeliği doymamıştır. Bu nedenle çelikteki kayıplar ihmal edilir ve birincil sargıya verilen tüm gücün Pcn sargıların ısıtılması için harcandığı kabul edilir ve aktif kısa devre direnci rc değerini belirler.

Deney sırasında birincil bobinin gerilimi Ukn, akımı I1k = I1n ve gücü Pkn ölçülür. Bu verilere dayanarak şunları belirleyebilirsiniz:

— kısa devre geriliminin yüzdesi

— aktif kısa devre direnci

- kısa devre direncinin yaklaşık yarısına eşit, birincil ve azaltılmış ikincil sargıların aktif dirençleri

— kısa devre empedansı

— kısa devre endüktif direnci

- kısa devre endüktif direncinin yaklaşık yarısına eşit, birincil ve indirgenmiş ikincil sargının endüktif direnci

- gerçek bir transformatörün sekonder sargısının direnci:

- endüktif, aktif ve toplam yüzde kısa devre gerilimi:

V yük modu, yük parametrelerinin sekonder sargının terminallerindeki verimi ve voltaj değişimini nasıl etkilediğini bilmek çok önemlidir.

Trafo verimi, yüke iletilen aktif gücün, trafoya sağlanan aktif güce oranıdır.

Transformatörün verimi büyük önem taşımaktadır. Düşük güçlü güç transformatörleri için yaklaşık 0,95'tir ve birkaç on binlerce kilovolt-amper kapasiteli transformatörler için 0,995'e ulaşır.

Doğrudan ölçülen güçler P1 ve P2 kullanılarak formülle verimliliğin belirlenmesi büyük bir hata verir. Bu formülü farklı bir biçimde sunmak daha uygundur:

transformatördeki kayıpların toplamı nerede.

Bir transformatörde iki tür kayıp vardır: manyetik devreden manyetik akının geçişinden kaynaklanan manyetik kayıplar ve sargılardan akım akışından kaynaklanan elektriksel kayıplar.

Transformatörün U1 = sabit değerindeki manyetik akısı ve ikincil akımın sıfırdan nominal değere değişimi pratikte sabit kaldığından, bu yük aralığındaki manyetik kayıpların da sabit ve yüksüz kayıplara eşit olduğu varsayılabilir.

Sargıların bakırındaki elektrik kayıpları ∆Pm akımın karesiyle orantılıdır. Anma akımında elde edilen Pcn kısa devre kayıpları olarak ifade etmek uygundur.

β yük faktörüdür,

Transformatör verimliliğini belirlemek için hesaplama formülleri:

burada Sn, transformatörün nominal görünür gücüdür; φ2, yükteki gerilim ve akım arasındaki faz açısıdır.

Maksimum verim, birinci türevi sıfıra eşitleyerek bulunabilir. Bu durumda, sabit (akımdan bağımsız) P0 kayıpları alternatif (akıma bağlı) kayıplara eşit olduğunda, böyle bir yükte verimliliğin maksimum değerlere sahip olduğunu görüyoruz;

Modern güç yağı transformatörleri için βopt = 0,5 — 0,7. Böyle bir yük ile, transformatör çoğunlukla çalışma sırasında çalışır.

η = f (β) bağımlılığının grafiği Şekil 1'de gösterilmektedir.

Şekil 1. Yük faktörüne bağlı olarak trafo verimindeki değişimin eğrisi

Tek fazlı bir transformatörün sekonder voltajındaki değişim yüzdesini belirlemek için denklemi kullanın.

burada uKA ve uKR, kısa devre voltajının yüzde olarak ifade edilen aktif ve reaktif bileşenleridir.

Transformatör voltajındaki değişiklik, yük faktörüne (β), doğasına (açı φ2) ve kısa devre voltajının bileşenlerine (uKA ve uKR) bağlıdır.

Transformatörün dış özellikleri U1 = sabit ve cosφ2 = sabit noktasındaki bağımlılıktır (Şekil 2).

Şekil 2. Farklı yük türleri için orta ve yüksek güçlü transformatörlerin dış özellikleri