Опыт холостого хода
Опыты холостого хода и короткого замыкания проводятся для определения коэффициента трансформации, потерь в трансформаторе и параметров схемы замещения.
О
пыт
холостого хода проводится по схеме
показанной на рисунке. На первичную
обмотку с помощью регулятора напряжения
РН подается номинальное напряжение
,
а ко вторичной подключается высокоомный
вольтметр так, чтобы выполнялось условие
.
Кроме того, в цепь первичной обмотки
включаются амперметр
и
ваттметр
,
измеряющие соответственно ток
и
активную мощность
потребляемые
первичной обмоткой.
Так как ток холостого хода в несколько
раз меньше номинального тока первичной
обмотки, то падение напряжения на
активном сопротивлении
и
сопротивлении рассеяния
чрезвычайно
малы и
,
поэтому
.
П
о
этой же причине очень малы тепловые
потери в первичной обмотке, а во вторичной
они тождественно равны нулю. Следовательно,
активная мощность, потребляемая
трансформатором в режиме холостого
хода соответствует потерям в сердечнике
трансформатора
.
Коэффициент мощности
,
т.к. тепловые потери в этом режиме малы
и ток холостого хода в основном реактивный.
В режиме холостого хода можно также
найти параметры ветви намагничивания
и
Опыт короткого замыкания
О
пыт
холостого хода проводится по схеме
показанной на рисунке. На первичную
обмотку с помощью регулятора напряжения
РН подается такое напряжение
,
при котором ток первичной обмотки будет
равен номинальному
.
Кроме того, в цепь первичной обмотки
включается также ваттметр
,
измеряющий активную мощность
потребляемую
первичной обмоткой.
Напряжение короткого замыкания составляет 5-10% от номинального, поэтому и основной магнитный поток в сердечнике трансформатора в несколько раз меньше номинального. При столь низком магнитном потоке тепловые потери в сердечнике пренебрежимо малы и практически вся активная мощность, потребляемая трансформатором в режиме короткого замыкания расходуется на нагрев обмоток. Упрощенная схема замещения режима короткого замыкания приведена на рисунке.
П
о
данным опыта короткого замыкания можно
найти следующие параметры
;
;
Высокое значение коэффициента мощности в режиме короткого замыкания объясняется малой реактивной составляющей тока, т.к. в этом режиме преобладают процессы теплового преобразования.
Внешняя характеристика трансформатора
В
нешней
характеристикой трансформатора называют
зависимость напряжения на вторичной
обмотке
от
тока нагрузки
при
постоянном напряжении на первичной
обмотке.
Вид и параметры внешней характеристики
зависят от характера нагрузки. При
активно-емкостной нагрузке (
)
напряжение на выходе трансформатора
может увеличиваться с увеличением тока.
При других видах нагрузки (активной
или
активно-индуктивной
)
напряжение на выходе всегда уменьшается
с ростом тока.
Причину этого явления поясняет векторная диаграмма на рисунке б). Здесь видно, что при постоянном токе вторичной обмотки и изменении характера нагрузки будет изменяться угол между векторами и . При этом треугольник векторов и будет вращаться вслед за вектором относительно точки конца вектора , а т.к. вектор напряжения на нагрузке равен разности между и вектором, образующим гипотенузу треугольника - , то конец будет перемещаться по дуге окружности и, начиная с некоторого значения , его модуль станет больше модуля .
Приближенно относительное изменение
напряжения определяется как
,
где
–
коэффициент нагрузки трансформатора;
–
номинальные значения токов и напряжения;
–
активное и индуктивное сопротивления
режима короткого замыкания.