Опыты холостого хода и короткого замыкания

Опыт холостого хода проводят в следующем порядке: первичную обмотку включают в сеть, а вторичную обмотку оставляют разомкнутой. При этом ток в первичной обмотке равен I₀, а во вторичной I₂=0. Схема включения измерительных приборов и трансформатора приведена (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Схема включения трансформатора при опыте холостого хода

Амперметр А в первичной цепи дает возможность определить ток холостого хода I₀, величину которого принят о измерять в процентах от номинального первичного тока:

. (1.51)

В трансформаторах большой и средней мощности i₀=(2÷10)%, а в трансформаторах малой мощности эта величина несколько больше, при очень малой мощности трансформатора она может достигать 40% и более.

Ток холостого хода I₀ наряду с реактивной составляющей I_0р, которая создает основной магнитный поток, имеет активную составляющую I_0a, которая обусловлена магнитными потерями в магнитопроводе трансформатора и обычно не превышает 10% тока холостого хода:

. (1.52)

При опыте холостого хода и , поэтому с достаточной точностью, используя показания вольтметров V₁ и V₂, можно определить коэффициент трансформации:

. (1.53)

Ваттметром W в первичной цепи трансформатора измеряют мощность Р₀, потребляемую трансформатором в режиме холостого хода. Электрические потери в первичной обмотке, т.е. потери на ее нагрев, в режиме холостого хода вследствие небольшой величины тока I₀ весьма малы. Поэтому мощность холостого хода в основном идет на покрытие магнитных потерь в трансформаторе.

По данным опыта холостого хода определяют коэффициент мощности при холостом ходе:

. (1.54)

Схема замещения трансформатора при опыте холостого хода приведена на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Схема замещения трансформатора при опыте холостого хода

Пренебрегая падением напряжения в первичной обмотке трансформатора , которое в режиме холостого хода весьма мало, по данным опыта холостого хода легко определить параметры ветви намагничивания схемы замещения:

. (1.55)

Для определения других параметров трансформатора проводят опыт короткого замыкания. При этом вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко (рис. 1.14), а к первичной обмотке подводят пониженное напряжение U_к – напряжение короткого замыкания, при котором токи в обмотках имеют номинальное значения ( ). Это напряжение называют номинальным напряжением короткого замыкания. Его принято выражать в процентах от номинального первичного напряжения:

. (1.56)

Обычно u_к=(5÷10)%.

Рис. 1.14. Схема включения трансформатора при опыте короткого замыкания

Как известно, магнитный поток Ф пропорционален напряжению U₁. Но так как U_к составляет всего лишь 5÷10% от U_1ном, то для создания магнитного потока при опыте короткого замыкания требуется настолько небольшое намагничивающий ток I₀, что им можно пренебречь и принять .

При таком допущении схема замещения трансформатора не будет содержать ветви намагничивания и примет вид, представленный на рис. 1.15.

Рис. 1.15. Схема замещения трансформатора при опыте короткого замыкания

При коротком замыкании трансформатора

, (1.57)

где .

На основании данных опыта короткого замыкания ( ) по формулам, аналогичным (1.54, 1.55), определяют .

Активное сопротивление r_к обычно приводят к температуре 75^оС:

, (1.58)

где α – температурный коэффициент; θ₁ –температура обмоток во время опыта.

При этом

. (1.59)

Сопротивление обмоток трансформатора приближенно определяют по формулам:

. (1.60)

При опыте короткого замыкания магнитные потери вследствие незначительной величины Ф практически равны нулю и потребляемая трансформатором мощность Р_к почти полностью затрачивается на покрытие электрических потерь.