Опыт холостого хода трансформатора
Опытом холостого хода называют испытание трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном напряжении на первичной обмотке. Схема для проведения опыта холостого хода приведена на рис.14.1. Полагая, что измерительные приборы не вносят в режим работы трансформатора сколько-нибудь ощутимых изменений, получаем возможность измерить ряд его параметров, а затем дополнить это ряд расчетами.
Так, показания амперметра при 
определяют номинальное значение тока холостого хода - 
. Учитывая, что этот ток составляет 3¸ 10% от номинального тока первичной обмотки для мощных трансформаторов и до 40% для маломощных, можем рассчитать значение номинального тока первичной обмотки
. (14.1)
Кроме этого, при разомкнутой цепи вторичной обмотки всегда 
. Это значит что
.
Измерив вольтметрами 
и 
легко определить коэффициент трансформации
. (14.2)
Мощность потерь в трансформаторе при холостом ходе складывается из мощности потерь в магнитопроводе - Рс и в проводах - Рпр. Мощность потерь в магнитопроводе пропорциональна квадрату магнитной индукции - В2, а значит и квадрату напряжения первичной обмотки - 
. Так как 
, то и потери в магнитопроводе соответствуют номинальному значению.
Потери в проводах вторичной обмотки отсутствуют, так как 
. Потери в проводах первичной обмотки пропорциональны квадрату тока холостого хода ( 
). Но ток холостого хода пренебрежимо мал в сравнении с номинальным, поэтому и мощность потерь в проводах ничтожна по сравнению с мощностью потерь в магнитопроводе. Отсюда следует, что показания ваттметра в опыте холостого хода определяют только потери в магнитопроводе - Рс.
Следует учитывать, что потери Рс складываются из потерь на гистерезис и дополнительных потерь на вихревые токи, потерь в деталях конструкции и потерь из-за вибрации листов стали магнитопровода. Однако, эти дополнительные потери не превышают 20% от общих.
В ряде случаев важно знать, как изменится ток холостого хода трансформатора при изменении напряжения на первичной обмотке. Зависимость 
приведена на рис. 14.2. Она называется характеристикой холостого хода трансформатора.
| V |
| A |
| W |
| V |
| Тр |
| U (t) |
| Рис. 14.1 |
значение магнитной индукции 
мало. Магнитопровод не насыщен, поэтому 
увеличивается пропорционально напряжению. При увеличении 
начинает сказываться насыщение магнитопровода и приращение тока холостого хода увеличивается. Поэтому магнитопровод трансформатора проектируют так, чтобы при значение магнитной индукции находилось в пределах 1,6¸ 1,7 Тл. При таком значении магнитной индукции увеличение до 1,2 
не приводит к критическому увеличению тока холостого хода и допустимо в течение длительного времени.
| 0,8 |
| 1,2 |
| I |
| 1X |
| I |
| 1X |
| н |
| U |
| 1X |
| U |
| 1H |
| Рис. 14.2 |
2. Опыт короткого замыкания
трансформатора
Опытом короткого замыкания называется испытание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном токе первичной обмотки. Схема для проведения опыта короткого замыкания приведена на рис. 14.3. Опыт проводится для определения номинального значения тока вторичной обмотки, мощности потерь в проводах и падения напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора.
| Рис. 14.3 |
| А |
| A |
| W |
| V |
| Тр |
| U (t) |
. Затем постепенно увеличивают напряжение первичной обмотки до значения 
, при котором ток первичной обмотки достигает номинального значения. При этом ток вторичной обмотки, измеренный по амперметру А2 , принимают равным номинальному. Напряжение 
называют напряжением короткого замыкания.
Величина напряжения первичной обмотки в опыте короткого замыкания мала и составляет 5 ¸ 10% от номинального. Поэтому и действующее значение ЭДС вторичной обмотки Е2 составляет 2 ¸ 5%. Пропорционально значению ЭДС уменьшается магнитный поток, а значит и мощность потерь в магнитопроводе - Рс . Отсюда следует, что показания ваттметра в опыте короткого замыкания, практически определяют только потери в проводах Рпр, причем:
. (14.3)
Выразим ток I2К через приведенный ток 
:
.
Учтем, что 
, а также что 
.
Тогда выражение (11.3) перепишем в виде:
, (14.4)
где RК - активное сопротивление трансформатора в режиме короткого замыкания, причем:
. (14.5)
Значение активного сопротивления трансформатора позволяет рассчитать его индуктивное сопротивление:
.
При точном расчете нужно учитывать, что RК зависит от температуры. Поэтому полное сопротивление трансформатора определяют приведенным к температуре 750С, т.е.:
.
Теперь легко определить падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора - 
:
.
На практике пользуются приведенным значением UК, в процентах, обозначая его звездочкой, т.е.:
. (14.6)
Это значение приводят на паспортном щитке трансформатора.
Знание внутреннего сопротивления трансформатора позволяет представить его схему замещения в виде рис.14.4. Векторная диаграмма, соответствующая этой схеме приведена на рис. 14.5.
Векторная диаграмма позволяет определить уменьшение напряжения на выходе трансформатора D U за счет падения напряжения на его комплексном сопротивлении. Величина D U определяется как расстояние между прямыми, выходящими из точек начала и конца вектора 
и параллельными оси абсцисс. Из диаграммы видно, что эта величина складывается из катетов двух прямоугольных треугольников, гипотенузы которых 
и 
, а острые углы равны j2.
| Ů |
| U' |
| İ |
| I' |
| Z |
| K |
| Рис. 14.4 |
| X |
| K |
| I |
| 1K |
| φ |
| Ī' |
| Ū' |
| ΔU |
| Z |
| K |
| I |
| 1K |
| R |
| K |
| I |
| 1K |
| φ |
| φ |
| Рис. 14.5 |
Поэтому:
.
На практике пользуются относительной величиной DU, в процентах, обозначенной звездочкой, т.е.:
. (14.7)
Для мощных трансформаторов (SH> 1000 В×А) опыт короткого замыкания может служить для контроля коэффициента трансформации. Для таких трансформаторов в режиме короткого замыкания током холостого хода можно пренебречь, считая:
.
Поэтому:
. (14.8)
Последнее выражение тем точнее, чем больше мощность трансформатора. Однако оно не приемлемо для маломощных трансформаторов.
Дата добавления: 2015-08-11; просмотров: 1257;