Опыт короткого замыкания

Опыт холостого хода трансформатора

Опыт короткого замыкания

 

Для испытания трансформатора основными являются опыт холостого хода и опыт короткого замыкания. При опыте холостого хода трансформатора (рис. 1) его вторичная обмотка разомкнута и тока в этой обмотке нет (I₂ = 0), а первичная обмотка включена в сеть источника электрической энергии переменного тока. В таких условиях в первичной обмотке протекает ток холостого хода I₀, который представляет собой малую величину по сравнению с номинальным током трансформатора. В трансформаторах больших мощностей ток холостого хода может достигать значений порядка 5 — 10% от номинального тока. В трансформаторах малых мощностей этот ток достигает значения 25 — 30% номинального тока.

1. Опыт холостого хода трансформатора проводят для определения коэффициента трансформации, мощности потерь в стали и параметров намагничивающей ветви схемы замещения, проводят его обычно при номинальном напряжении первичной обмотки.

Рис. 1. Схема опыта холостого ходатрансформатора

 

Для однофазного трансформатора на основе данных опыта холостого хода можно рассчитать:

– коэффициент трансформации

– процентное значение тока холостого хода

– активное сопротивление ветви намагничивания r0, определяемое из условия

– полное сопротивление ветви намагничивания

– индуктивное сопротивление ветви намагничивания

Часто определяют также коэффициент мощности холостого хода:

В некоторых случаях опыт холостого хода проводят для нескольких значений напряжения первичной обмотки: от U₁ ≈ 0,3U_1н до U₁ ≈ 1,1U_1н. По полученным данным строят характеристики холостого хода, которые представляют собой зависимость P0, z0, r0 и cosφ в функции от напряжения U1. Пользуясь характеристиками холостого хода, можно установить значения определяемых величин при любом значении напряжения U1.

 

Опыт короткого замыкания.

Этот опыт, как и опыт холостого хода, проводят для определения параметров трансформатора. Собирают схему (рис. 2), в которой вторичная обмотка замкнута накоротко металлической перемычкой или проводником с сопротивлением, близким к нулю. К первичной обмотке подводится такое напряжение Uк, при котором ток в ней равен номинальному значению I_1ном.

Рис. 2. Схема опыта короткого замыкания трансформатора

 

По данным измерений определяют следующие параметры трансформатора.

- Напряжение короткого замыкания

где U_K — измеренное вольтметром напряжение при I₁, = I_1ном. В режиме короткого замыкания U_K  очень мало, поэтому потери холостого хода в сотни раз меньше, чем при номинальном напряжении. Таким образом, можно считать, что Р_по = 0 и измеряемая ваттметром мощность — это потери мощности Р_пк, обусловленные активным сопротивлением обмоток трансформатора.

При токе I₁, = I_1ном получают номинальные потери мощности на нагрев обмоток  Р_пк.ном, которые называются электрическими потерями или потерями короткого замыкания.

Из уравнения напряжения для трансформатора получаем

где Z_K — полное сопротивление трансформатора.

Измерив U_к и I₁ можно вычислить полное сопротивление трансформатора

Потери мощности при коротком замыкании можно выразить формулой

Поэтому активное сопротивление обмоток трансформатора

находят из показаний ваттметра и амперметра. Зная Z_к и R_К, можно вычислить индуктивное сопротивление обмоток:

Зная Z_к, R_к и Х_к трансформатора, можно построить основной треугольник напряжений короткого замыкания, а также определить активную и индуктивную составляющие напряжения короткого замыкания: