Режим короткого замыкания. Режимом короткого замыкания трансформатора называется режим, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко или на очень малое сопротивление

Режимом короткого замыкания трансформатора называется режим, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко или на очень малое сопротивление. Короткое замыкание в условиях эксплуатации создаёт аварийное состояние, поскольку вторичный ток, а, следовательно, и первичный, увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальными, что может вызвать разрушение трансформатора. Поэтому в цепях с трансформатором должна быть предусмотрена защита, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.

В лабораторных условиях можно провести испытательные опыты по короткому замыканию трансформатора. Для этого опыта на первичную обмотку подаётся очень маленькое (близкое к нулю) напряжение, а зажимы вторичной обмотки трансформатора замыкаются накоротко. Таким образом, в режиме короткого замыкания на трансформатор подаётся очень маленькая мощность. Посредством вольтметра, амперметра и ваттметра измеряются напряжение U₁^кор, ток I₁^кор и мощность Р₁^кор, потребляемая трансформатором. При очень малом напряжении U₁, и малом токе первичной обмотки в сердечнике возбуждаются малые магнитные потоки Φ_кз (основной магнитный поток сцепления уже сравним с магнитным потоком рассеяния, которым пренебрегали в рассматриваемых ранее электромагнитных процессах). Малость магнитных потоков приводит к тому, что потери в стали сердечника становятся близки к нулю (Р_ст » 0). Вместе с тем при опыте короткого замыкания величины сил токов, а значит и потери в проводниках обмоток такие же, как и при нагрузке. На этом основании можно считать, что при опыте короткого замыкания вся мощность Р₁^кор затрачивается на джоулевы потери в проводниках обмоток трансформатора:

Р₁^кор = I₁² r₁ + I₂²·r₂.

Иногда трансформатор представляют в виде упрощённой эквивалентной схемы, для которой используется понятие активного сопротивления. Активное сопротивлениетрансформатора или сопротивление короткого замыкания R_КЗ определяется в режимекороткого замыкания как:

.

46.10

Опыт короткого замыкания служит также контрольным опытом для определения коэффициента трансформации. Так как в этом режиме суммарный магнитный поток в сердечнике очень мал, то в первом приближении намагничивающая сила в первичной цепи I₁·n₁ уравновешивается размагничивающим действием вторичного тока I₂·n₂:

I₁·n₁ @ I₂·n₂.

Следовательно:

.

46.11

Порядок выполнения работы.

Рис. 46.2.

1. Изучить схему (Рис. 46.2), стационарно собранную на лабораторном столе.

2. Провести опыт холостого хода трансформатора.

Для этого:

a. Проверить положение ключей К₁ и К₂ во вторичной цепи. Они должны быть разомкнуты.

b. Установить напряжение U₁ = 120 В в первичной цепи с помощью ЛАТРа.

c. Снять показания всех приборов и записать их в первую строку Таблицы 46.1.

3. Выполнить измерения в рабочем режиме трансформатора.

Для этого:

a. Замкнуть ключ К₁ во вторичной цепи.

b. Напряжение в первичной цепи U₁ = 120 В поддерживать постоянным в течение опыта.

c. Изменять ток I₂вторичной цепи от 1 до 10 A через 1 A, изменяя сопротивление нагрузки с помощью реостатов R₁ и R₂.

d. Показания всех приборов свести в Таблицу 46.1.

4. Провести опыт короткого замыкания трансформатора.

Для этого:

a. Напряжение в первичной цепи установить равным 0 (U₁ = 0 В)

b. Толькопослетого, как убедитесь, чтовольтметр первичной цепи показывает 0, можно замкнуть ключи К₁ и К₂во вторичной цепи.

c. С помощью ЛАТРа постепенно увеличивая напряжение в первичной цепи последовательно установить значения тока I₂от 2 А до 10 А через 2 А. В Таблицу 46.2 занести показания амперметра и ваттметра (I₁ и P₁) в первичной цепи.

d. . В Таблицу 46.2 занести показания амперметра и ваттметра (I₁ и P₁) в первичной цепи.

Таблица 46.1.

U1, В	I1, А	P1, Вт	U2, В	I2, А	P2, Вт
Режим холостого хода
120[1]	15	43	105
Рабочий режим
				1,0
				2,0
				…
				…

 

Таблица 46.2. Режим короткого замыкания

I2, А	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0
P1, Вт
I1, А

 

 

[1] Числа, записанные в этой строке таблицы, являются примером записи результатов.