변압기 작동 모드
부하 값에 따라 변압기는 세 가지 모드로 작동할 수 있습니다.
1. 부하 저항 zn = ∞에서 유휴 작동.
2. zn = 0에서 단락.
3. 0 <zn <∞에서 충전 모드.
등가 회로의 매개 변수가 있으면 변압기의 모든 작동 모드를 분석할 수 있습니다. 매개 변수 자체는 무부하 및 단락 실험을 기반으로 결정됩니다. 유휴 상태에서 변압기의 2차 권선이 열려 있습니다.
무부하 변압기 테스트는 일반적으로 1차 권선의 정격 전압에서 수행되는 변환 비율, 강철의 전력 손실 및 등가 회로의 자화 분기의 매개변수를 결정하기 위해 수행됩니다.
을 위한 단상 변압기 유휴 테스트의 데이터를 기반으로 다음을 계산할 수 있습니다.
— 변환 계수
- 무부하 전류의 백분율
분기 자화 r0의 활성 저항은 조건에 의해 결정됩니다.
- 자화 가지의 전체 저항
- 자화 가지의 유도 저항
유휴 역률은 종종 다음과 같이 정의됩니다.
경우에 따라 U1 ≈ 0.3U1n에서 U1 ≈ 1.1U1n까지 1차 권선 전압의 여러 값에 대해 무부하 테스트가 수행됩니다. 얻은 데이터를 기반으로 전압 U1의 함수로서 P0, z0, r0 및 cosφ의 종속성인 유휴 특성이 그려집니다. 무부하 특성을 사용하면 전압 U1의 모든 값에서 지정된 양의 값을 설정할 수 있습니다.
단락 전압을 결정하기 위해 권선의 손실과 저항 rk 및 xk를 단락에서 테스트합니다. 이 경우 단락 변압기 권선의 전류가 공칭 값, 즉 I1k = I1n, I2k = I2n이 되도록 이렇게 감소된 전압이 1차 권선에 적용됩니다. 지정된 조건이 충족되는 1차 권선의 전압을 공칭 단락 전압 Ukn이라고 합니다.
Ucn이 일반적으로 U1n의 5-10%에 불과하다는 점을 감안할 때 단락 테스트 중 변압기 코어의 상호 유도 플럭스는 공칭 모드보다 수십 배 작으며 변압기 강철은 불포화됩니다. 따라서 강철의 손실은 무시되고 1차 권선에 공급되는 모든 전력 Pcn은 권선을 가열하는 데 사용되며 활성 단락 저항 rc의 값을 결정하는 것으로 간주됩니다.
실험하는 동안 전압 Ukn, 전류 I1k = I1n 및 1차 코일의 전력 Pkn이 측정됩니다. 이 데이터를 기반으로 다음을 결정할 수 있습니다.
- 단락 전압의 백분율
- 활성 단락 저항
- 1차 권선과 감소된 2차 권선의 능동 저항, 대략 단락 저항의 절반과 동일
- 단락 임피던스
- 단락 유도 저항
- 단락 유도 저항의 대략 절반과 같은 1차 권선 및 감소된 2차 권선의 유도 저항
- 실제 변압기의 2차 권선 저항:
- 유도성, 활성 및 총 백분율 단락 전압:
V 부하 모드 부하 매개변수가 2차 권선 단자의 효율성 및 전압 변동에 어떤 영향을 미치는지 아는 것이 매우 중요합니다.
변압기 효율은 부하에 전달되는 유효 전력과 변압기에 공급되는 유효 전력의 비율입니다.
변압기의 효율성은 매우 중요합니다. 저전력 전력 변압기의 경우 약 0.95이며, 수만 킬로볼트 암페어 용량의 변압기의 경우 0.995에 이릅니다.
전력 P1과 P2를 직접 측정하여 공식으로 효율을 구하면 오차가 크다. 이 수식을 다른 형식으로 표시하는 것이 더 편리합니다.
변압기의 손실 합계는 어디에 있습니까?
변압기에는 두 가지 유형의 손실이 있습니다. 자기 회로를 통한 자속 통과로 인한 자기 손실과 권선을 통한 전류 흐름으로 인한 전기적 손실입니다.
U1 = const에서 변압기의 자속과 0에서 공칭으로의 2차 전류의 변화가 실제로 일정하게 유지되기 때문에 이 부하 범위의 자기 손실도 일정하고 무부하 손실과 같다고 가정할 수 있습니다.
권선 ∆Pm 구리의 전기 손실은 전류의 제곱에 비례합니다. 정격 전류에서 얻은 단락 손실 Pcn으로 표현하는 것이 편리합니다.
여기서 β는 부하율,
변압기 효율을 결정하기 위한 계산 공식:
여기서 Sn은 변압기의 공칭 피상 전력입니다. φ2는 부하의 전압과 전류 사이의 위상각입니다.
최대 효율은 1차 도함수를 0으로 하여 찾을 수 있습니다. 이 경우 일정한 (전류 독립적) 손실 P0이 교류 (전류 종속적) 손실과 같을 때 이러한 부하에서 효율이 최대 값을 갖는다는 것을 알 수 있습니다.
최신 전력 오일 변압기의 경우 βopt = 0.5 — 0.7입니다. 이러한 부하로 변압기는 작동 중에 가장 자주 작동합니다.
종속성 η = f(β)의 그래프는 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1. 부하율에 따른 변압기 효율 변화 곡선
단상 변압기의 2차 전압 변화율을 결정하려면 다음 방정식을 사용하십시오.
여기서 uKA 및 uKR은 백분율로 표시되는 단락 전압의 능동 및 반응 구성 요소입니다.
변압기 전압의 변화는 부하 계수(β), 특성(각도 φ2) 및 단락 전압의 구성 요소(uKA 및 uKR)에 따라 달라집니다.
변압기의 외부 특성 U1 = const 및 cosφ2 = const에서의 종속성입니다(그림 2).
그림 2. 부하 유형에 따른 중고전력 변압기의 외부 특성