Mode operasi transformator

Bergantung pada nilai bebannya, trafo dapat beroperasi dalam tiga mode:

1. Operasi diam pada tahanan beban zn = ∞.

2. Hubung singkat pada zn = 0.

3. Mode pengisian daya pada 0 <zn <∞.

Memiliki parameter rangkaian ekuivalen, Anda dapat menganalisis mode operasi transformator apa pun... Parameter itu sendiri ditentukan berdasarkan percobaan tanpa beban dan hubung singkat. Saat idle, belitan sekunder transformator terbuka.

Uji trafo tanpa beban dilakukan untuk menentukan rasio transformasi, rugi daya pada baja dan parameter cabang magnetisasi dari rangkaian ekuivalen, biasanya dilakukan pada tegangan pengenal belitan primer.

Untuk transformator satu fasa berdasarkan data dari tes menganggur dimungkinkan untuk menghitung:

- faktor transformasi

— persentase arus tanpa beban

Apakah resistansi aktif magnetisasi cabang r0 ditentukan oleh kondisi

- resistansi total cabang magnetisasi

- resistansi induktif dari cabang magnetisasi

Faktor daya idle juga sering didefinisikan sebagai:

Dalam beberapa kasus, uji tanpa beban dilakukan untuk beberapa nilai tegangan belitan primer: dari U1 ≈ 0,3U1n hingga U1 ≈ 1,1U1n. Berdasarkan data yang diperoleh, ditarik karakteristik idle yaitu ketergantungan P0, z0, r0 dan cosφ sebagai fungsi dari tegangan U1. Dengan menggunakan karakteristik tanpa beban, dimungkinkan untuk mengatur nilai besaran yang ditentukan pada nilai tegangan U1 berapa pun.

Untuk menentukan tegangan hubung singkat, kerugian pada belitan dan resistansi rk dan xk diuji dalam hubung singkat. Dalam hal ini, tegangan yang dikurangi diterapkan pada belitan primer sehingga arus belitan transformator hubung singkat sama dengan nilai nominalnya, yaitu I1k = I1n, I2k = I2n. Tegangan belitan primer, di mana kondisi yang ditentukan terpenuhi, disebut tegangan hubung singkat nominal Ukn.

Mengingat bahwa Ucn biasanya hanya 5-10% dari U1n, fluks induksi timbal balik dari inti transformator selama pengujian hubung singkat puluhan kali lebih kecil daripada dalam mode nominal, dan baja transformator tidak jenuh. Oleh karena itu, kerugian pada baja diabaikan dan dianggap bahwa semua daya Pcn yang disuplai ke belitan primer dihabiskan untuk memanaskan belitan dan menentukan nilai resistansi hubung singkat aktif rc.

Selama percobaan, diukur tegangan Ukn, arus I1k = I1n dan daya Pkn kumparan primer. Berdasarkan data ini, Anda dapat menentukan:

- persentase tegangan hubung singkat

— resistensi hubung singkat aktif

— resistansi aktif belitan primer dan sekunder tereduksi, kira-kira sama dengan setengah resistansi hubung singkat

- impedansi hubung singkat

- resistansi induktif hubung singkat

- resistansi induktif belitan primer dan sekunder tereduksi, kira-kira sama dengan setengah resistansi induktif hubung singkat

— resistansi belitan sekunder transformator nyata:

— tegangan hubung singkat induktif, aktif dan persentase total:

V mode beban sangat penting untuk mengetahui bagaimana parameter beban mempengaruhi efisiensi dan variasi tegangan pada terminal belitan sekunder.

Efisiensi trafo adalah rasio daya aktif yang dialirkan ke beban dengan daya aktif yang dialirkan ke trafo.

Efisiensi transformator sangat penting. Untuk trafo daya berdaya rendah kira-kira 0,95, dan untuk trafo dengan kapasitas beberapa puluh ribu kilovolt-ampere mencapai 0,995.

Menentukan efisiensi dengan rumus menggunakan kekuatan terukur langsung P1 dan P2 memberikan kesalahan yang besar. Lebih mudah menyajikan rumus ini dalam bentuk yang berbeda:

di mana adalah jumlah kerugian pada transformator.

Ada dua jenis rugi-rugi dalam transformator: rugi-rugi magnet yang disebabkan oleh aliran fluks magnet melalui rangkaian magnet dan rugi-rugi listrik yang dihasilkan dari aliran arus melalui belitan.

Karena fluks magnet transformator pada U1 = const dan perubahan arus sekunder dari nol ke nominal praktis tetap konstan, maka rugi-rugi magnet dalam kisaran beban ini juga dapat dianggap konstan dan sama dengan rugi-rugi tanpa beban.

Kerugian listrik pada tembaga belitan ∆Pm sebanding dengan kuadrat arus. Lebih mudah untuk menyatakannya sebagai kerugian hubung singkat Pcn yang diperoleh pada arus pengenal,

di mana β adalah faktor beban,

Rumus perhitungan untuk menentukan efisiensi trafo:

di mana Sn adalah daya semu nominal transformator; φ2 adalah sudut fasa antara tegangan dan arus pada beban.

Efisiensi maksimum dapat ditemukan dengan menyamakan turunan pertama dengan nol. Dalam hal ini, kami menemukan bahwa efisiensi memiliki nilai maksimum pada beban seperti itu ketika kerugian konstan (tidak tergantung arus) P0 sama dengan kerugian bolak-balik (bergantung pada arus), dari mana

Untuk transformator oli daya modern βopt = 0,5 — 0,7. Dengan beban seperti itu, trafo paling sering bekerja selama operasi.

Grafik ketergantungan η = f (β) ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Kurva perubahan efisiensi trafo tergantung faktor beban

Untuk menentukan persentase perubahan tegangan sekunder transformator satu fasa, gunakan persamaan

di mana uKA dan uKR adalah komponen aktif dan reaktif dari tegangan hubung singkat, dinyatakan dalam persentase.

Perubahan tegangan transformator tergantung pada faktor beban (β), sifatnya (sudut φ2) dan komponen tegangan hubung singkat (uKA dan uKR).

Karakteristik eksternal transformator adalah ketergantungan pada U1 = const dan cosφ2 = const (Gambar 2).

Gambar 2. Karakteristik eksternal transformator daya sedang dan tinggi untuk berbagai jenis beban