أوضاع تشغيل المحولات

اعتمادًا على قيمة الحمل ، يمكن أن يعمل المحول في ثلاثة أوضاع:

1. عملية الخمول عند مقاومة الحمل zn = ∞.

2. ماس كهربائى عند zn = 0.

3. وضع الشحن عند 0 <zn <.

بوجود معلمات الدائرة المكافئة ، يمكنك تحليل أي وضع تشغيل للمحول ... يتم تحديد المعلمات نفسها بناءً على تجارب عدم التحميل والدائرة القصيرة. في حالة الخمول ، يكون الملف الثانوي للمحول مفتوحًا.

يتم إجراء اختبار محول عدم التحميل لتحديد نسبة التحويل ، وفقد الطاقة في الفولاذ ومعلمات فرع المغنطة للدائرة المكافئة ، وعادةً ما يتم إجراؤه عند الجهد المقنن للملف الأولي.

ل محول أحادي الطور بناءً على البيانات من اختبار الخمول ، يمكن حساب:

- عامل التحول

- نسبة تيار عدم التحميل

هي المقاومة النشطة لمغنطة الفرع r0 التي تحددها الحالة

- المقاومة الكلية للفرع الممغنط

- المقاومة الاستقرائية للفرع الممغنط

غالبًا ما يتم تعريف عامل الطاقة الخامل على النحو التالي:

في بعض الحالات ، يتم إجراء اختبار عدم التحميل لعدة قيم لجهد الملف الأولي: من U1 0.3U1n إلى U1 1.1U1n. بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، يتم رسم خصائص الخمول ، وهي اعتماد P0 و z0 و r0 و cosφ كدالة للجهد U1. باستخدام خصائص عدم التحميل ، من الممكن ضبط قيم الكميات المحددة بأي قيمة للجهد U1.

لتحديد جهد الدائرة القصيرة ، يتم اختبار الخسائر في اللفات والمقاومات rk و xk في دائرة كهربائية قصيرة. في هذه الحالة ، يتم تطبيق مثل هذا الجهد المنخفض على الملف الأولي بحيث تكون تيارات لفات المحولات ذات الدائرة القصيرة مساوية لقيمها الاسمية ، أي I1k = I1n ، I2k = I2n. يُطلق على جهد الملف الأولي ، الذي يتم فيه استيفاء الشروط المحددة ، اسم جهد الدائرة القصيرة الاسمي Ukn.

بالنظر إلى أن Ucn عادة ما تكون 5-10 ٪ فقط من U1n ، فإن التدفق الحثي المتبادل لنواة المحول أثناء اختبار الدائرة القصيرة يكون أصغر بعشرات المرات من الوضع الاسمي ، والفولاذ المحول غير مشبع. لذلك ، يتم إهمال الخسائر في الفولاذ ويعتبر أن كل الطاقة Pcn التي يتم توفيرها للملف الأولي يتم إنفاقها على تسخين اللفات وتحدد قيمة مقاومة الدائرة القصيرة النشطة RC.

أثناء التجربة ، يتم قياس الجهد الكهربي Ukn والتيار I1k = I1n والطاقة Pkn للملف الأساسي. بناءً على هذه البيانات ، يمكنك تحديد:

- النسبة المئوية لجهد ماس كهربائى

- مقاومة ماس كهربائى نشطة

- المقاومة النشطة للملفات الأولية والثانوية المخفضة ، تساوي تقريبًا نصف مقاومة ماس كهربائى

- مقاومة ماس كهربائى

- مقاومة حثي ماس كهربائى

- المقاومة الاستقرائية للملف الابتدائي والملف الثانوي المنخفض ، تساوي تقريبًا نصف المقاومة الاستقرائية للدارة القصيرة

- مقاومة اللف الثانوي لمحول حقيقي:

- نسبة جهد الدائرة القصيرة الاستقرائي والنشط والإجمالي:

من المهم جدًا معرفة كيفية تأثير معلمات الحمل على الكفاءة وتغير الجهد في أطراف الملف الثانوي.

كفاءة المحول هي نسبة الطاقة النشطة التي يتم تسليمها للحمل إلى الطاقة النشطة التي يتم توفيرها للمحول.

كفاءة المحولات لها أهمية كبيرة. بالنسبة لمحولات الطاقة منخفضة الطاقة ، يبلغ حوالي 0.95 ، وبالنسبة للمحولات التي تبلغ سعتها عدة عشرات الآلاف من الكيلوفولت أمبير ، فإنها تصل إلى 0.995.

يعطي تحديد الكفاءة بواسطة الصيغة باستخدام القوى المقاسة مباشرة P1 و P2 خطأً كبيرًا. من الأنسب تقديم هذه الصيغة في شكل مختلف:

أين مجموع الخسائر في المحول.

هناك نوعان من الخسائر في المحولات: الخسائر المغناطيسية الناتجة عن مرور التدفق المغناطيسي عبر الدائرة المغناطيسية والفقد الكهربائي الناتج عن تدفق التيار عبر اللفات.

نظرًا لأن التدفق المغناطيسي للمحول عند U1 = const وتغيير التيار الثانوي من الصفر إلى الاسمي يظل ثابتًا عمليًا ، فيمكن أيضًا افتراض أن الخسائر المغناطيسية في هذا النطاق من الأحمال ثابتة وتساوي خسائر عدم التحميل.

تتناسب الخسائر الكهربائية في نحاس اللفات Pm مع مربع التيار. من الملائم التعبير عنها كخسائر ماس كهربائى Pcn تم الحصول عليها بالتيار المقنن ،

أين β هو عامل الحمولة ،

معادلات حسابية لتحديد كفاءة المحولات:

حيث Sn هي القوة الظاهرية الاسمية للمحول ؛ φ2 هي زاوية الطور بين الجهد والتيار في الحمل.

يمكن إيجاد أقصى قدر من الكفاءة من خلال معادلة المشتق الأول بالصفر. في هذه الحالة ، نجد أن الكفاءة لها قيم قصوى عند مثل هذا الحمل عندما تكون الخسائر الثابتة (المستقلة الحالية) P0 مساوية للخسائر المتناوبة (المعتمدة على التيار) ، ومن أين

لمحولات زيت الطاقة الحديثة βopt = 0.5 - 0.7. مع مثل هذا الحمل ، يعمل المحول في أغلب الأحيان أثناء التشغيل.

يظهر الرسم البياني للاعتماد η = f (β) في الشكل 1.

الشكل 1. منحنى التغير في كفاءة المحولات حسب عامل الحمولة

لتحديد النسبة المئوية للتغير في الجهد الثانوي لمحول أحادي الطور ، استخدم المعادلة

حيث uKA و uKR هما المكونان النشط والمتفاعل لجهد الدائرة القصيرة ، معبراً عنه كنسبة مئوية.

يعتمد التغيير في جهد المحول على عامل التحميل (β) وطبيعته (الزاوية φ2) ومكونات جهد الدائرة القصيرة (uKA و uKR).

الخصائص الخارجية للمحول هو الاعتماد عند U1 = const و cosφ2 = const (الشكل 2).

الشكل 2. الخصائص الخارجية لمحولات الطاقة المتوسطة والعالية لأنواع مختلفة من الحمل