На електричних схемах двохобмотувальні трансформатор представляється в такий спосіб (рис. 5.1):
В обмотках вказується схеми з'єднання обмоток (зірка, зірка з нулем, трикутник) і режим роботи нейтралі:
· Зірка - з ізольованою нейт- ралью;
· Зірка з нулем - є соеди-ня нейтрали з землею.
Відповідно до прийнятої системою позначень абревіатура транс-форматора ТДН-10000/110/10 расшиф-ровивается: трансформатор трифазний, двохобмотувальні з примусовою циркуляцією повітря і природною циркуляцією масла і системою регулювання напруги під навантаженням. Номінальна потужність - 10000 кВ # 8729; А, клас напруги обмотки вищого напруги - 110 кВ, нижчої напруги - 10 кВ.
У практичних розрахунках двохобмотувальні трансформатор найчастіше представляється Г-образної схемою заміщення (рис. 5.2).
Активне і реактив-ве опору трас-форматора (поздовжня гілка) представляють собою суму активних і реак-тивних опорів обмотки вищого напруги-ня і наведеної до неї обмотки нижчого напря-вання:
Поперечна гілка схеми заміщення представлена активної Gт і реактивної Вт проводимостями. Провідності зазвичай підключають з боку первинної обмотки: для підвищувальних трансформаторів - з боку обмотки нижчої напруги, для понижуючих - з боку обмотки вищої напруги.
У такій схемі заміщення відсутня трансформація, тобто відсутня ідеальний трансформатор. Тому в розрахунках вторинна напруга виявляється наведеним до напруги первинної обмотки.
Активна провідність обумовлена втратами активної потужності в сталі трансформатора на перемагнічування і вихрові струми, реактивна провідність - намагничивающей потужністю. У розрахунках режимів електричної мережі провідності замінюються навантаженням, що дорівнює втратам холостого ходу.
Параметри схеми заміщення трансформатора визначаються з двох дослідів - холостого ходу і короткого замикання. У дослідах визначають наступні величини, які вказують в паспортних даних трансформатора:
· Втрати активної потужності в режимі холостого ходу в кВт;
· Втрати активної потужності в режимі короткого замикання в кВт;
· Напруга короткого замикання Uк. в%;
· Струм холостого ходу Iх. в%.
Величини активного і реактивного опорів знаходять з досвіду короткого замикання (рис. 5.3). Досвід виконують наступним чином: обмотку нижчої напруги закорачивается, а на обмотку вищого напруги подають таку напругу (Uк), щоб в обох протікав номінальний струм.
Так як напруга короткого замикання набагато менше номінальної напруги трансформатора, то втрати активної потужності в провідності практично дорівнюють нулю. Таким чином, всі втрати активної потужності в режимі короткого замикання йдуть на нагрів обмоток. Математично це можна записати:
Якщо у формулі (5.1) значення струму записати через потужність і номінальну напругу обмотки вищої напруги
то отримаємо вираз для розрахунку активного опору двохобмотувальні трансформатора:
Напруга короткого замикання Uк складається з падіння напруги на активному Uк а й реактивному Uк р опорах. Висловимо їх у відсотках від номінального напруги.
Падіння напруги в активному опорі трансформатора:
Підставами в вираз значення Rт. отримаємо:
Таким чином, величина падіння напруги в активному опорі, виражена у відсотках, пропорційна втратам активної потужності в режимі короткого замикання.
Вираз для падіння напруги в реактивному опорі в процентах виглядає наступним чином
З нього можемо знайти величину реактивного опору трансформатора:
Помножимо і розділимо отриманий вираз на Uв ном:
У сучасних трансформаторах активний опір набагато більше реактивного. Тому в практичних розрахунках можна прийняти, що Uк р ≈ Uк. Тоді, формула для розрахунку індуктивного опору трансформатора має вигляд:
Трансформатори мають пристрої регулювання напруги (РПН або ПБЗ), які дозволяють змінювати коефіцієнти трансформації. Тому величина Uк (отже, і величина індуктивного опору) залежить від відгалуження пристроїв РПН або ПБЗ. У розрахунках усталених режимів цією залежністю нехтують. Її враховують при розрахунку струмів короткого замикання при виборі пристроїв автоматики і релейного захисту.
Провідності гілки намагнічування визначаються з досвіду холостого ходу (рис. 5.4), який виконується при номінальній напрузі. В цьому режимі трансформатор споживає потужність, рівну втрат холостого ходу:
Втрати активної потужності пропорційні активної провідності трансфор
Звідси може бути визначена величина активної провідності:
Втрати реактивної потужності пропорційні реактивної провідності трансформатора:
Отже, величина реактивної провідності трансформатора дорівнює:
Величина втрат реактивної потужності пропорційна току намагнічування
де Uном ф - фазна номінальна напруга трансформатора.
Величина струму холостого ходу складається з струму намагнічування I # 956; і струму в стали Iсталі:
Так як величина струму в стали становить близько 10% від струму намагнічування, то вираз (5.3) можна записати:
У паспортних даних величина струму холостого ходу наводиться у відсотках від номінального струму. Тому ми можемо записати:
З урахуванням отриманого виразу, формула для розрахунку реактивної провідності має вигляд: