21. Неразветвленная цепь с r, l, c

21. Разветвленная цепь с r, l, c

21. Опыт холостого хода трансформатора

22. 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. 11.3. Опыт проводится для определения номинального значения тока вторичной обмотки, мощности потерь в проводах и падения напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора.

При коротком замыкании цепи вторичной обмотки, ток в ней ограничивается только малым внутренним сопротивлением этой обмотки. Поэтому, даже при относительно небольших значениях ЭДС Е2, ток I2 может достигнуть опасных величин, вызвать перегрев обмоток, разрушение изоляции и выход трансформатора из строя. Учитывая это опыт начинают при нулевом напряжении на входе трансформатора, т.е. при . 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.  Электрические токи взаимодействуют между собой. Как показывает опыт, два прямолинейных параллельных проводника, по которым текут токи, притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если токи противоположны по направлению

 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

    (11.3)

 Выразим ток I2К через приведенный ток 

  Учтем, что  , а также что .

  Тогда выражение (11.3) перепишем в виде    (11.4)

где RК - активное сопротивление трансформатора в режиме короткого замыкания, причем

   (11.5)

 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 - ZК:

На практике пользуются приведенным значением UК, в процентах, обозначая его звездочкой, т.е.    (11.6)

Это значение приводят на паспортном щитке трансформатора.

 Знание внутреннего сопротивления трансформатора позволяет представить его схему замещения в виде рис.11.4. Векторная диаграмма, соответствующая этой схеме приведена на рис. 11.5.

 Векторная диаграмма позволяет определить уменьшение напряжения на выходе трансформатора D U за счет падения напряжения на комплексном сопротивлении. Величина D U определяется как расстояние между прямым, выходящим из точек начала и конца вектора   и параллельными оси абцисс. Из диаграммы видно, что эта величина складывается из катетов двух прямоугольных треугольников, гипотенузы которых   и  , а острые углы равны j2.

 Поэтому

  На практике пользуются относительной величиной DU, в процентах, обозначенной звездочкой, т.е.    (11.7)

 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    (11.8)

 Последнее выражение тем точнее, чем больше мощность трансформатора. Однако оно не приемлимо для маломощных трансформаторов.