3.4.Опытное определение потерь

Определение параметров схемы замещения , , возможно либо расчетным (в процессе расчета трансформатора), либо опытным путем. Ниже излагается порядок определения параметров схемы замещения трансформа­тора опытным путем, сущность которого состоит в проведении опыта холостого хода (х.х.) и опыта короткого замыкания (к.з).

Опыт холостого хода. Холостым ходом называют режим ра­боты трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке . В этом случае уравнения напряжений и токов (3.3.22) принимают вид

(3.3.24)

Так как полезная мощность при работе трансформатора вхо­лостую равна нулю, то мощность на входе трансформатора в ре­жиме х.х. расходуется на магнитные потери в магнитопроводе , (потери на перемагничивание магнитопровода и вихревые то­ки) и электрические потери в меди , (потери на нагрев обмотки при прохождении по ней тока) одной лишь первичной обмотки. Однако ввиду небольшого значения тока , который обычно не превышает 2-10% от , электрическими потерями можно пренебречь и считать, что вся мощность х.х. представляет собой мощность магнитных потерь в стали магнитопровода. Поэтому магнитные потери в трансформаторе принято называть поте­рями холостого хода.

Рис. 3.3.6. Схемы опыта х.х. трансформаторов однофазного (а), трехфазного (б)

Опыт х.х. однофазного трансформатора проводят по схеме, изображенной на ( рис. 3.3.6, а.) Комплект электроизмерительных приборов, включенных в схему, дает возможность непосредствен­но измерить напряжение , подведенное к первичной обмотке; напряжение на выводах вторичной обмотки; мощность х.х. и ток х.х. .

Напряжение к первичной обмотке, трансформатора обычно подводят через однофазный регулятор напряжения РНО, позво­ляющий плавно повышать напряжение от 0 до l,15 . При этом через приблизительно одинаковые интервалы тока х.х. снимают показания приборов, а затем строят характеристики х.х.: зависи­мости тока х.х. , мощности х.х. и коэффициента мощности х.х. от первичного напряжения (рис. 36).

Криволинейность этих характеристик обусловлена состоянием магнитного насыщения магнитопровода, которое наступает при некотором значении напряжения .

В случае опыта холостого хода с трехфазным трансформато­ром напряжение устанавливают посредством трехфазного регу­лятора напряжения РНТ (рис. 35, б). Характеристики х.х. строят по средним фазным значениям тока и напряжения для трех фаз:

;

.

Коэффициент мощности для однофазного трансформатора

;

для трехфазного трансформатора

,

где и – пока­зания однофазных ваттметров; и – фазные значения на­пряжения и тока.

По данным опы­та х.х. опре­деляют: 1)коэффициент трансформации ; 2) ток х.х. при (в процентах от номи­нального первичного тока);

;

3) магнитные потери в сердечнике трансформатора Р₀; 4) коэффициент мощности Cosᴪ; 5) параметры контура намагничивания r_m,, x_m , z_m:

Рис. 36. Характеристики х.х. трансформатора

;

;

.

Обычно в силовых трансформаторах общего назначения сред­ней и большой мощности при номинальном первичном напряже­нии ток х.х. = 10-0,6%.

Если же фактические значения тока х.х. и мощности х.х. , соответствующие номинальному значению первичного на­пряжения , заметно превышают величины этих параметров, указанные в каталоге на данный тип трансформатора, то это сви­детельствует о неисправности этого трансформатора: наличие короткозамкнутых витков в обмотках либо замыкании части пластин магнитопровода.

Рис. 3.3.7. Схема замещения транс­форматора в режиме х.х.

Опыт короткого замыкания. Короткое замыкание транс­форматора – это такой режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко , при этом вторичное напряжение . В усло­виях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номиналь­ное напряжение , короткое замыкание является аварийным режимом и представляет собой большую опасность для трансфор­матора.

При опыте к.з. обмотку низшего напряжения однофазного трансформатора замыкают накоротко (рис. 3.3.8, а), а к обмотке высшего напряжения подводят пониженное напряжение, посте­пенно повышая его регулятором напряжения РНО до некоторого значения , при котором токи к.з. в обмотках трансформатора становятся равными номинальным токам в первичной и вторичной обмотках. При этом снимают показания приборов и строят характеристики к.з., представляющие собой зависимость тока к.з. , мощности к.з. и коэффициента мощно­сти от напряжения к.з. (рис. 3.3.9).

В случае трехфазного трансформатора опыт проводят по схе­ме, показанной на (рис. 3.3.8, б), а значения напряжения к.з. и тока к.з. определяют как средние для трех фаз:

;

;

По опыту короткого замыкания определяют:

1. коэффициент мощности при опыте к.з.

.

Рис. 3.3.8. Схемы опыта к.з. трансформаторов однофазного (а), трехфазного (б)

При этом активную мощность трехфазного трансформатора измеря­ют методом двух ваттмет­ров. Тогда мощность к.з.

.

и – показания однофазных ваттметров, Вт.