Trafo töörežiimid

Sõltuvalt koormuse väärtusest võib trafo töötada kolmes režiimis:

1. Tühikäik koormustakistusega zn = ∞.

2. Lühis zn = 0 juures.

3. Laadimisrežiim 0 <zn <∞.

Omades samaväärse vooluringi parameetreid, saate analüüsida mis tahes trafo töörežiimi... Parameetrid ise määratakse tühi- ja lühisekatsete põhjal. Tühikäigul on trafo sekundaarmähis avatud.

Transformatsioonisuhte, terase võimsuskadude ja samaväärse vooluahela magnetiseerimisharu parameetrite kindlaksmääramiseks viiakse läbi tühitrafo katse, mis viiakse tavaliselt läbi primaarmähise nimipingel.

Sest ühefaasiline trafo tühikäigutesti andmete põhjal on võimalik arvutada:

— teisendustegur

— tühivooluvoolu protsent

Kas haru magnetiseerimise aktiivtakistus r0 on määratud tingimusega

— magnetiseeriva haru kogutakistus

— magnetiseeriva haru induktiivne takistus

Tühikäigu võimsustegurit määratletakse sageli ka järgmiselt:

Mõnel juhul viiakse tühikäigukatse läbi primaarmähise pinge mitme väärtuse jaoks: U1 ≈ 0,3U1n kuni U1 ≈ 1,1U1n. Saadud andmete põhjal koostatakse tühikäigukarakteristikud, milleks on P0, z0, r0 ja cosφ sõltuvus pingest U1. Kasutades tühikäiguomadusi, on võimalik määrata kindlaksmääratud koguste väärtused mis tahes pinge U1 väärtusel.

Lühispinge määramiseks katsetatakse lühises kadusid mähistes ning takistusi rk ja xk. Sellisel juhul rakendatakse primaarmähisele selline vähendatud pinge, nii et lühisega trafo mähiste voolud on võrdsed nende nimiväärtustega, st I1k = I1n, I2k = I2n. Primaarmähise pinget, mille juures määratud tingimused on täidetud, nimetatakse lühise nimipingeks Ukn.

Arvestades, et Ucn on tavaliselt vaid 5-10% U1n-st, on trafo südamiku vastastikune induktsioonivoog lühiskatse ajal kümneid kordi väiksem kui nominaalrežiimil ning trafoteras on küllastumata. Seetõttu jäetakse terase kaod tähelepanuta ja arvestatakse, et kogu primaarmähisele antav võimsus Pcn kulub mähiste soojendamiseks ja määrab aktiivse lühistakistuse rc väärtuse.

Katse käigus mõõdetakse primaarpooli pinget Ukn, voolutugevust I1k = I1n ja võimsust Pkn. Nende andmete põhjal saate kindlaks teha:

— lühispinge protsent

— aktiivne lühistakistus

— primaar- ja redutseeritud sekundaarmähiste aktiivtakistus, mis on ligikaudu võrdne poolega lühistakistusest

— lühistakistus

— induktiivne lühistakistus

— primaar- ja redutseeritud sekundaarmähise induktiivne takistus, mis on ligikaudu võrdne poolega lühise induktiivtakistusest

— päristrafo sekundaarmähise takistus:

— induktiivne, aktiivne ja lühise kogupinge protsent:

V koormusrežiim on väga oluline teada, kuidas koormuse parameetrid mõjutavad sekundaarmähise klemmide efektiivsust ja pinge kõikumist.

Trafo kasutegur on koormusele antud aktiivvõimsuse ja trafole antud aktiivvõimsuse suhe.

Suur tähtsus on trafo efektiivsusel. Väikese võimsusega jõutrafode puhul on see ligikaudu 0,95 ja mitmekümne tuhande kilovolt-amprise võimsusega trafode puhul 0,995.

Tõhususe määramine valemiga otse mõõdetud võimsuste P1 ja P2 abil annab suure vea. Seda valemit on mugavam esitada muul kujul:

kus on trafo kadude summa.

Trafos on kahte tüüpi kadusid: magnetkaod, mis on põhjustatud magnetvoo läbimisest läbi magnetahela, ja elektrikaod, mis tulenevad voolu voolamisest läbi mähiste.

Kuna trafo magnetvoog U1 = const juures ja sekundaarvoolu muutus nullist nominaalseks jääb praktiliselt konstantseks, siis võib ka magnetkaod selles koormusvahemikus eeldada konstantseks ja võrdseks tühivoolukadudega.

Elektrikaod mähiste vases ∆Pm on võrdelised voolutugevuse ruuduga. Neid on mugav väljendada nimivoolu juures saadud lühiskadudena Pcn,

kus β on koormustegur,

Arvutusvalemid trafo efektiivsuse määramiseks:

kus Sn on trafo niminäivvõimsus; φ2 on faasinurk koormuse pinge ja voolu vahel.

Maksimaalse efektiivsuse saab leida võrdsustades esimese tuletise nulliga. Sel juhul leiame, et kasutegur on sellise koormuse juures maksimaalsed, kui konstantsed (voolust sõltumatud) kaod P0 on võrdsed vahelduvate (voolust sõltuvate) kadudega, kust

Kaasaegsete õlitrafode puhul βopt = 0,5 - 0,7. Sellise koormuse korral töötab trafo kõige sagedamini töö ajal.

Sõltuvuse η = f (β) graafik on näidatud joonisel 1.

Joonis 1. Trafo kasuteguri muutumise kõver sõltuvalt koormustegurist

Ühefaasilise trafo sekundaarpinge protsendimuutuse määramiseks kasutage võrrandit

kus uKA ja uKR on lühispinge aktiivsed ja reaktiivsed komponendid, väljendatuna protsentides.

Trafo pinge muutus sõltub koormustegurist (β), selle iseloomust (nurk φ2) ja lühispinge komponentidest (uKA ja uKR).

Trafo välised omadused on sõltuvus U1 = const ja cosφ2 = const (joonis 2).

Joonis 2. Keskmise ja suure võimsusega trafode väliskarakteristikud erinevat tüüpi koormustele