Опыт холостого хода

В данном режиме вторичная цепь разомкнута (I₂ = 0) и по пер­вичной цепи протекает ток холостого хода – I₀ , величина кото­рого составляет, примерно, 1-10% от I_1H. Если учесть, что r₁ весьма мало, то потери на нагрев первичной обмотки незначитель­ны и поэтому ими можно пренебречь.

Т.к. мощность, потребляемая трансформатором, на выход не передается, следовательно, она расходуется на нагрев сердечни­ка вследствие его перемагничивания (гистерезис) и от вихревых токов. Эту мощность называют потерями в стали DР_СТ. Потери в стали зависят от частоты, квадрата магнитной индукции, но т.к. частота и индукция в магнитопроводе примерно постоянные, то считают, что потери в стали от нагрузки не зависят. Т.к. Z₀>>Z₁, то обычно пренебрегают Z_1, и тогда схема замещения для режима хх может быть представлена как на рис. 5. Полное со­противление цепи намагничивания Z₀ можно разложить на состав­ляющие: r₀ - активную, характеризующую потери активной мощности в стали; x₀ – реактивную, характеризующую реактивную мощность магнитного поля.

На основании опыта мы можем найти и напряженность магнит­ного поля в магнитопроводе трансформатора

; (А / м)

где W₁ – число витков в первичной обмотке; ℓ_CP – средняя длина магнитной силовой линии.

Известное выражение

дает возможность вычислить Ф_m и также индукцию , где S – сечение магнитопровода.

Из опыта хх можно найти: коэффициент трансформации, по­тери в стали, ток хх, число витков обмоток трансформатора, напряженность магнитного поля, магнитный поток и индукцию, сопротивление схемы замещения Z₀ .

Опыт короткого замыкания

Из этого опыта можно получить недостающие параметры схемы замещения трансформатора, мощность потерь в цепи, напряжение короткого замыкания. Опыт проводится при номинальных токах в обмотках трансформатора. В этом опыте вторичная обмотка закорочена, поэтому для протекания номинального тока в обмотках дос­таточно небольшого напряжения на входе трансформатора. Это нап­ряжение, выраженное в процентах к номинальному, называется напряжением короткого замыкания, оно раз в 10-20 меньше номи­нального. Т.к.

то видно, что величина магнитного потока также является малой, отсюда потери в стали практически равны нулю, и вся активная мощность расходуется на нагрев обмоток (потери в меди DР_М).

Соответственно намагничивающий ток I_{О КЗ} также будет очень мал, им в опыте к.з. можно пренебречь и схема замещения трансформатора будет иметь вид рис. 6. Тогда I_1Н = I_2H'. Из данных опыта легко найдем величину сопротивления схемы за­мещения Z_K (см. параграф «Схема замещения»).

Кпд трансформатора

КПД трансформатора равен отношению активной мощности, от­даваемой вторичной цепи, к активной мощности первичной цепи.

Современные трансформаторы имеют очень высокий КПД (h = 0,962¸0,99), причем максимум КПД находится при наг­рузке порядка 50-60% от номинальной. КПД определяется по формуле:

,

где b – коэффициент загрузки трансформатора (при номинальной нагрузке b= 1 , а при холостом ходе b = 0), DР_СТ = Р_XX – потери в стали, (из опыта хх), DР_m= b²P_1K – потери в меди (из опыта кз); .

Вариант 5