Основные теоретические положения. Для определения параметров схемы замещения однофазного трансформатора используют опыт холостого ходаи короткого замыкания

 

Для определения параметров схемы замещения однофазного трансформатора используют опыт холостого хода и короткого замыкания.

Холостым ходом трансформатора называют режим работы, когда нагрузка на вторичной обмотке отсутствует, то есть Z_н= ∞. При этом полезная мощность трансформатора равна нулю, так как ток во вторичной обмотке отсутствует. Мощность на входе трансформатора расходуется на тепловые потери в первичной обмотке I₀²r₁ и на магнитные потери в сердечнике P_m.

 

С помощью амперметра определяют токхолостого хода и выражают его в процентном соотношении от номинального тока:

 

Коэффициент мощности в режиме холостого хода:

 

 

Коэффициент трансформации:

 

 

где W₁ - число витков первичной обмотки;

W₂ - число витков вторичной обмотки;

Е₁-ЭДС первичной обмотки трансформатора;

Е₂-ЭДС вторичной обмотки трансформатора.

Режимом короткого замыкания трансформатора называется такой режим, когда выводы вторичной обмотки замкнуты токопроводом с сопротивлением, равным нулю (Z_H = 0). Короткое замыкание трансформатора в условиях эксплуатации создает аварийный режим, так как вторичный ток, а следовательно, и первичный увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальным. Поэтому в цепях с трансформаторами предусматривают защиту, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.

Напряжение короткого замыкания в процентах от номинального первичного напряжения:

.

 

Коэффициент мощности при опыте короткого замыкания:

 

.

 

Приведенное значение мощности короткого замыкания:

 

Р′_к.ном=Р_к.ном[1+ (Q₂- Q₁)], Вт

 

где =0,004-температуорый коэффициент для меди и алюминия;

Q₁-температура обмоток трансформатора при проведении опыта.

В связи с тем, что температура обмоток трансформатора влияет лишь на активную составляющую напряжения короткого замыкания:

 

U_к.а.=U_к.ном·cos _к ,

 

то и приводить к рабочей температуре следует лишь активную составляющую напряжения короткого замыкания:

 

U′_к.а.=U_к.а. [1+ (Q₂- Q₁)].

 

Приведенное к рабочей температуре напряжения короткого замыкания:

,

 

где - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

Трансформатор, у которого обмотки имеют только магнитную связь, может быть представлен эквивалентной электрической схемой, называемой Т-образной схемой замещения трансформатора.

Мощность P₀, потребляемая из сети, расходуется на потери в обмотках ∆P_m1 = I₀²r₁ и потери в стали ∆P_ст= I₀²r_m при этом, поскольку r_m»r₁, потерями в первичной обмотке ΔP_m1 пренебрегают и считают, что вся потребляемая из сети мощность расходуется на потери в стали, т.е.:

 

откуда:

Исходя из схемы замещения и пренебрегая величиной z₁ по сравнению с z_m можно определить величину z_m из соотношения:

 

,

 

откуда:

 

Поскольку в рассматриваемом режиме U₂=0, то трансформатор не отдает потребителю полезной мощности и вся мощность P_1k, потребляемая из сети, расходуется на потери. Т.к. потери в стали ΔР_ст пропорциональны квадрату магнитной индукции ΔР_ст ≈ В² ≈ Е² ≈ U₁², то, ввиду малости напряжения U_1k, этими потерями пренебрегают и считают, что вся потребляемая мощность расходуется на потери в обмотках, т. е:

,

 

откуда получаем:

 

Полное сопротивление короткого замыкания равно:

 

поэтому:

.

Принимая далее, что:

 

,

 

получаем все параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.

Рисунок 3.1- Схема исследования однофазного трансформатора

в режиме холостого хода

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А6	Трехфазная трансформаторная группа	347.3	3´80 Вт
А20	Трехфазный регулируемый автотрансформатор		~3×0…240 В / 2 А
G1	Однофазный источник питания	218.9	~220 В / 6 А
G2	Трехфазный источник питания	201.4.1	~400 В / 6 А
Р1	Блок мультиметров	510.0.1	2 мультиметра 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 Мом
P3	Многофункциональный электроизмерительный прибор		U, I, f, P, Q, cosj,

 

Рисунок 3.2- Схема исследования однофазного трансформатора

в режиме короткого замыкания

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А6	Трехфазная трансформаторная группа	347.3	3´80 Вт
А20	Трехфазный регулируемый автотрансформатор		~3×0…240 В / 2 А
G1	Однофазный источник питания	218.9	~220 В / 6 А
G2	Трехфазный источник питания	201.4.1	~400 В / 6 А
P3	Многофункциональный электроизмерительный прибор		U, I, f, P, Q, cosj,