8. Определение параметров схемы замещения опытным путём

8.1 Опыт холостого хода

К зажимам первичной обмотки подводят номинальное напряжение, вторичную обмотку оставляют разомкнутой.

Поскольку r_m >> r₁ и x_m >> x₁, схема замещения трансформатора приобретает следующий вид:

I₀

При опыте холостого хода измеряют:

U₁₀, I₀, P₀, U₂₀

При опыте холостого хода рассчитывают:

1)

2)

3)

4) Угол магнитного запаздывания

5) Потери в трансформаторе.

Существует 2 вида потерь:

- электрические;

- магнитные;

Поскольку ток холостого хода I₀ мал по сравнению с номинальным током трансформатора, электрическими потерями пренебрегают.

Поскольку при холостом ходе к зажимам первичной обмотки подводят номинальное напряжение, то магнитные потери будут такие же, как в номинальном режиме.

Следовательно, при холостом ходе определяют потери в магнитопроводе.

8.2 Опыт короткого замыкания

Вторичная обмотка замыкается накоротко, т.е. Z_нг = 0.

Различают два режима короткого замыкания:

- эксплуатационное короткое замыкание

При этом

То есть ток будет в 15-20 раз больше номинального.

- опытное короткое замыкание

К первичной обмотке подводят пониженное напряжение, такой величины, при котором по обмоткам проходит номинальный ток:

I_1k = I_1н

I_2k = I_2н

Напряжением короткого замыкания U_k называют такое напряжение, при котором ток в обмотках трансформатора в режиме короткого замыкания равен номинальному.

Выражается в вольтах или в процентах.

Для силовых трансформаторов U_k = 5-10%

Поскольку при опыте короткого замыкания ток в обмотках намного превышает ток холостого хода, схема замещения трансформатора приобретает следующий вид:

где

При опыте короткого замыкания измеряют:

U_k, I_1k, I_2k, P_k,

При опыте короткого замыкания рассчитывают:

1)

2)

3)

4) напряжение короткого замыкания в относительных единицах и его составляющие

5) потери в трансформаторе

Поскольку напряжение короткого замыкания гораздо меньше номинального, магнитными потерями пренебрегают.

Поскольку при коротком замыкании ток в обмотках равен номинальному, электрические потери будут такие же, как в номинальном режиме.

Следовательно: при опыте короткого замыкания определяют потери на активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток (потери в меди).

9. Внешняя характеристика трансформатора

Внешней характеристикой называется зависимость вторичного напряжения от тока нагрузки

Где - коэффициент нагрузки.

где U₂₀ – напряжение на вторичной обмотке при холостом ходе

ΔU% - изменение вторичного напряжения трансформатора

Следовательно, уравнение внешней характеристики трансформатора будет иметь следующий вид:

Из уравнения видно, что внешняя характеристика трансформатора зависит от величины и характера нагрузки

10. Кпд трансформатора

При передаче электрической энергии из первичной обмотки во вторичную возникают потери энергии.

КПД трансформатора называют отношение отдаваемой мощности Р₂ к мощности Р₁, поступающей в первичную обмотку

;

;

;

Оптимальный КПД будет при коэффициенте нагрузки равном 0,5 – 0,7.

Это связано с тем, что 0,5 – 0,7 составляют среднюю суточную загрузку трансформатора.