Двухобмоточный трансформатор можно представить Т-образной схемой замещения (рис. 1,а), где rт и хт— соответственно активное и индуктивное сопротивления обмоток, gт — активная проводимость, обусловленная потерями активной мощности в стали трансформатора, bт — индуктивная проводимость, обусловленная намагничивающим током.
Ток в проводимостях трансформатора очень мал (порядка нескольких процентов от его номинального тока), поэтому при расчетах электросетей районного значения обычно используют Г-образную схему замещения трансформатора, в которой проводимости приключают к зажимам первичной обмотки трансформатора (рис. 1, б) — к обмотке высшего напряжения для понижающих трансформаторов и к обмотке низшего напряжения для повышающих трансформаторов. Применение Г-образной схемы упрощает расчеты электросетей.
Рис. 1. Схемы замещения двухобмоточного трансформатора: а —Т-образная схема; б — Г-обрааная схема; в — упрощенная Г-образная схема для расчета районных сетей; г — упрощенная схема для расчета местных сетей и для приближенного расчета районных сетей.
Расчет еще более упрощается, если проводимости трансформатора заменить постоянной нагрузкой (рис. 1, в), равной мощности холостого хода трансформатора:
Здесь ΔРСТ— потери мощности в стали, равные потерям при холостом ходе трансформатора, a ΔQСТ — намагничивающая мощность трансформатора, равная:
где Ix.x% - ток холостого хода трансформатора в процентах от его номинального тока; Sном.тр - номинальная мощность трансформатора.
Для местных сетей n при приближенных расчетах районных сетей обычно учитывают только активное и индуктивное сопротивления трансформаторов (рис. 1,г).
Активное сопротивление обмоток двухобмоточного трансформатора определяют по известным потерям мощности в меди (в обмотках) трансформатора ΔРм квт при его номинальной нагрузке:
откуда
В практических расчетах потери мощности в меди (в обмотках) трансформатора при его номинальной нагрузке принимают равными потерям короткого замыкания при номинальном токе трансформатора, т. е. ΔРм ≈ ΔРк.
Зная напряжение короткого замыкания ик% трансформатора, численно равное падению напряжения в его обмотках при номинальной нагрузке, выраженное в процентах от его номинального напряжения, т. е.
можно определить полное сопротивление обмоток трансформатора
а затем и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора
Для крупных трансформаторов, имеющих очень небольшое активное сопротивление, обычно определяют индуктивное сопротивление из следующего приближенного условия:
При пользовании расчетными формулами следует учитывать, что сопротивления обмоток трансформатора могут быть определены при номинальном напряжении как его первичной, так и вторичной обмотки. В практических расчетах удобнее определять rт и хт при номинальном напряжении той обмотки, для сети которой ведут расчет.
Рис. 2. Схемы трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора: а — схема трехобмоточного трансформатора; б — схема автотрансформатора; в — схема замещения трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора.
Если обмотка трансформатора имеет регулируемое число витков, то принимают Uт.ном для основного вывода обмотки.
Трехобмоточные трансформаторы (рис. 2,а) и автотрансформаторы (рис. 2,б) характеризуются значениями потерь мощности ΔРм = ΔРк. и напряжениями короткого замыкания ик% для каждой пары обмоток:
ΔРк. в-с, ΔРк. в-н, ΔРк. с-н
и
ик.в-с, ℅, ик.в-н, ℅, ик. с-н, ℅,
приведенными к номинальной мощности трансформатора или автотрансформатора. Номинальная мощность последнего равна его проходной мощности. Схема замещения трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора изображена на рис. 2,в.
Потери мощности и напряжения короткого замыкания, отнесенные к отдельным лучам, эквивалентной звезды схемы замещения, определяют по формулам:
и
Активное и индуктивное сопротивления лучей эквивалентной звезды схемы замещения определяют по формулам для двухобмоточных трансформаторов, подставляя в них значения потери мощности и напряжения короткого замыкания для соответствующего луча эквивалентной звезды схемы замещения.