Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора

8 9 10 11 12 13 14

Определяются по данным опыта холостого хода и короткого замыкания.

Рис. 14-10. Схема опыта холостого хода однофазного трансформатора.

Измеряемые величины очевидны из рис.14-10. Из данных опыта холостого хода (О.Х.Х) определяются:

- полное, активное и индуктивное сопротивления х.х.

; (14-60)

- коэффициент трансформации

(14-61)

- коэффициент мощности х.х.

(14-62)

; (14-70)

в действительности z₁I_o можно пренебречь и положить .

Рис. 14-11. Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе.

Для трехфазного трансформатора при соединении первичной обмотки в звезду

(14-63)

а при соединении ее в треугольник:

(14-64)

Коэффициент мощности холостого хода:

(14-65)

Целесообразно определять относительные значения перечисленных сопротивлений. Из схемы замещения при холостом ходе следует

(14-68)

В силовых трансформаторах r₁ и x₁ в десятки, сотни раз меньше r_M и x_M. Поэтому с большой точностью можно считать, что параметры холостого хода равны параметрам намагничивающей цепи:

z_o = z_M; r_o = r_M; x_o = x_M, (14-69)

и мощность холостого хода Р_о» Р_мг – магнитным потерям в магнитопроводе, а

(14-71)

Вследствие преобладания индуктивного сопротивления при U_o = U_н коэффициент мощности cosφ ≤ 0,1.

Так как r₁<< r_M, то потери холостого хода практически представляют собой потери в стали магнитопровода, включая потери от вихревых токов в стенках бака.

Опыт холостого хода производят обычно для ряда значений U_o: от U_o» 0,3 U_н до U_o» 1,1 U_н и по полученным данным строят характеристики холостого хода: I, P_o, z_o, r_o, cosφ_o = ¦(U_o).

Опыт короткого замыкания.

Рис. 14-13. Схема опыта короткого замыкания.

Вторичная обмотка замыкается накоротко, а к первичной подводится пониженное напряжение, чтобы I₁ ≤ I_н. При этом:

(14-72)

Для трехфазного трансформатора по показаниям приборов определяются средние значения линейного напряжения U_к.л., линейного тока I_к.л. и мощности короткого замыкания Р_к.

Напряжение U_к = U_к.н, при котором ток короткого замыкания равен номинальному: I = I_н, носит название напряжения короткого замыкания и обозначается «U_к».

Величина U_кв относительных единицах равна сопротивлению короткого замыкания в относительных единицах

(14-77)

Величина выражается на практике также в процентах:

(14-78)

Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании с I_к = I_н изображена в двух видах на рис. 14-15, а, б. Треугольник на рис. 14-15, б называется треугольником короткого замыкания. Его катеты представляют собой активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания:

(14-79)

Рис. 14-15. Векторные диаграммы трансформатора при коротком замыкании с I_к = I_н.

В трансформаторах мощностью S_н = 10кВ×А обычно cosφ_k» 0,65, а при S_н = 60кВ×А обычно cosφ_k» 0,05, т.е. в мощных трансформаторах преобладают составляющие u_kr и x_k по сравнению с u_ka и r_k.Значение u_ka_* приводится к температуре обмоток 75°С.

Напряжение короткого замыкания u_k характеризует значение активных сопротивлений r и индуктивных сопротивлений рассеяния x трансформатора, и является поэтому важной характеристикой трансформатора. Значение u_k_%указывается в паспортной табличке трансформатора. В силовых трансформаторах u_k_% = 4,5 ¸ 15. Первая цифра относится к трансформаторам с номинальным линейным напряжением U_лн ≤ 10 кВ, а вторая – с U_лн = 500 кВ, которые обладают большим рассеянием между обмотками.

Значение э.д.с. Е₁ в опыте короткого замыкания при I_к = I_нв 15 ¸ 40 раз меньше U_н. При этом магнитные потери в 225 ¸1600 раз меньше, чем в случае U = U_н, и весьма малы.Поэтому мощность короткого замыкания Р_к с большой точностью представляет собой мощность электрических потерь в обмотках, включая добавочные потери в стенках бака и в крепежных деталях от потоков рассеяния. Следовательно, и r_k = r₁ + r¢₂, определенное из опыта короткого замыкания, является эквивалентным сопротивлением с учетом этих потерь.

Если короткое замыкание происходит при номинальном первичном напряжении, то