Muuntajan toimintatilat

Kuorman arvosta riippuen muuntaja voi toimia kolmessa tilassa:

1. Tyhjäkäynti kuormitusresistanssilla zn = ∞.

2. Oikosulku kohdassa zn = 0.

3. Lataustila 0 <zn <∞.

Vastaavan piirin parametrien avulla voit analysoida minkä tahansa muuntajan toimintatilan... Itse parametrit määritetään tyhjäkäynti- ja oikosulkukokeiden perusteella. Tyhjäkäynnillä muuntajan toisiokäämi on auki.

Muunnossuhteen, teräksen tehohäviöiden ja vastaavan piirin magnetointihaaran parametrien määrittämiseksi suoritetaan kuormittamaton muuntajatesti, joka suoritetaan yleensä ensiökäämin nimellisjännitteellä.

varten yksivaiheinen muuntaja joutokäyntitestin tietojen perusteella on mahdollista laskea:

— muunnostekijä

— prosenttiosuus tyhjäkäynnistä

Onko haaramagnetisoinnin aktiivinen resistanssi r0 ehdon määräämä

— magnetoivan haaran kokonaisresistanssi

— magnetoivan haaran induktiivinen vastus

Tyhjäkäyntitehokerroin määritellään usein myös seuraavasti:

Joissakin tapauksissa tyhjäkäyntitesti suoritetaan useille ensiökäämin jännitteen arvoille: U1 ≈ 0,3U1n - U1 ≈ 1,1U1n. Saatujen tietojen perusteella piirretään tyhjäkäyntiominaisuudet, jotka ovat P0, z0, r0 ja cosφ riippuvuus jännitteen U1 funktiona. Kuormittamattomien ominaisuuksien avulla on mahdollista asettaa määritettyjen suureiden arvot mihin tahansa jännitteen U1 arvoon.

Oikosulkujännitteen määrittämiseksi testataan oikosulkussa käämien häviöt ja resistanssit rk ja xk. Tässä tapauksessa ensiökäämiin kohdistetaan sellainen alennettu jännite, että oikosuljettujen muuntajan käämien virrat ovat samat kuin niiden nimellisarvot, eli I1k = I1n, I2k = I2n. Ensiökäämin jännitettä, jolla määritetyt ehdot täyttyvät, kutsutaan nimellisoikosulkujännitteeksi Ukn.

Ottaen huomioon, että Ucn on yleensä vain 5-10 % U1n:stä, muuntajan sydämen keskinäinen induktiovirta oikosulkutestin aikana on kymmeniä kertoja pienempi kuin nimellistilassa ja muuntajan teräs on tyydyttymätöntä. Tästä syystä teräksen häviöt jätetään huomiotta ja katsotaan, että kaikki ensiökäämiin syötetty teho Pcn kuluu käämien lämmittämiseen ja määrittää aktiivisen oikosulkuresistanssin rc arvon.

Kokeen aikana mitataan ensiökäämin jännite Ukn, virta I1k = I1n ja teho Pkn. Näiden tietojen perusteella voit määrittää:

— oikosulkujännitteen prosenttiosuus

— aktiivinen oikosulkuvastus

— ensiö- ja redusoitujen toisiokäämien aktiivivastukset, suunnilleen puolet oikosulkuresistanssista

- oikosulkuimpedanssi

— induktiivinen oikosulkuvastus

— ensiökäämin ja supistetun toisiokäämin induktiivinen resistanssi, joka on suunnilleen puolet oikosulkuinduktiivisesta resistanssista

— oikean muuntajan toisiokäämin vastus:

— induktiivinen, aktiivinen ja kokonaisoikosulkujännite:

V-kuormitustila on erittäin tärkeää tietää, miten kuormitusparametrit vaikuttavat tehokkuuteen ja jännitteen vaihteluun toisiokäämin navoissa.

Muuntajan hyötysuhde on kuormaan toimitetun pätötehon suhde muuntajaan syötettyyn pätötehoon.

Muuntajan hyötysuhteella on suuri merkitys. Pienitehoisilla tehomuuntajilla se on noin 0,95 ja muuntajilla, joiden kapasiteetti on useita kymmeniä tuhansia kilovolttiampeeria, se saavuttaa 0,995.

Tehokkuuden määrittäminen kaavalla suoraan mitatuilla tehoilla P1 ja P2 antaa suuren virheen. On kätevämpää esittää tämä kaava eri muodossa:

missä on muuntajan häviöiden summa.

Muuntajassa on kahdenlaisia ​​häviöitä: magneettihäviöt, jotka aiheutuvat magneettivuon kulkemisesta magneettipiirin läpi, ja sähköiset häviöt, jotka johtuvat virran virtauksesta käämien läpi.

Koska muuntajan magneettivuo U1 = const ja toisiovirran muutos nollasta nimellisarvoon pysyy käytännössä vakiona, voidaan myös tämän kuormitusalueen magneettihäviöt olettaa vakioina ja yhtä suuria kuin tyhjäkäyntihäviöt.

Käämien kuparissa olevat sähköhäviöt ∆Pm ovat verrannollisia virran neliöön. On kätevää ilmaista ne oikosulkuhäviöinä Pcn, jotka saadaan nimellisvirralla,

missä β on kuormituskerroin,

Laskentakaavat muuntajan hyötysuhteen määrittämiseksi:

missä Sn on muuntajan nimellinen näennäisteho; φ2 on kuorman jännitteen ja virran välinen vaihekulma.

Suurin hyötysuhde saadaan laskemalla ensimmäinen derivaatta nollaan. Tässä tapauksessa havaitsemme, että hyötysuhteella on maksimiarvot sellaisella kuormalla, kun vakiot (virrasta riippumattomat) häviöt P0 ovat yhtä suuria kuin vaihtuvia (virrasta riippumattomia) häviöitä, mistä

Nykyaikaisille öljymuuntajille βopt = 0,5 - 0,7. Tällaisella kuormalla muuntaja toimii useimmiten käytön aikana.

Riippuvuuden η = f (β) käyrä on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Muuntajan hyötysuhteen muutoksen käyrä kuormituskertoimesta riippuen

Määritä yksivaiheisen muuntajan toisiojännitteen prosentuaalinen muutos käyttämällä yhtälöä

missä uKA ja uKR ovat oikosulkujännitteen aktiiviset ja reaktiiviset komponentit prosentteina ilmaistuna.

Muuntajan jännitteen muutos riippuu kuormituskertoimesta (β), sen luonteesta (kulma φ2) ja oikosulkujännitteen komponenteista (uKA ja uKR).

Muuntajan ulkoiset ominaisuudet on riippuvuus kohdissa U1 = const ja cosφ2 = const (kuva 2).

Kuva 2. Keski- ja suurtehomuuntajien ulkoiset ominaisuudet eri kuormituksille