Опыт испытательного короткого замыкания

В этом опыте определяют напряжение U_к и мощность P_к короткого замыкания трансформатора, а также параметры схемы замещения. При этом под напряжением короткого замыкания U_к понимают такое напряжение, подведенное к первичной обмотке трансформатора, при котором ток в первичной обмотке равен номинальному значению I_1ном, а вторичная обмотка замкнута накоротко.

Электрическая схема для проведения исследования трансформатора при коротком замыкании приведена на рис. 7.4. Вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко перемычкой, имеющей минимальное сопротивление. Номинальный первичный ток I_1ном трансформатора Т выбирают таким же, как и в опыте непосредственной нагрузки. Поскольку напряжение U_к короткого замыкания в трансформаторах составляет 5...10 % от U_1ном, предел измерения вольтметра V1 и напряжение на переключателе пределов измерения ваттметра W устанавливают на минимальные значения (50 В и 25 В соответственно).

Рис. 7.4. Электрическая схема для проведения опыта испытательного короткого замыкания

Опыт проводят следующим образом. С помощью источника питания (блок 60-105) изменяют первичное напряжение U₁ от нуля до U₁ = U_к, при котором ток в первичной обмотке трансформатора достигает номинального значения I_1ном. При этом измеряют ток I_к ≈ I_1ном в первичной обмотке, напряжение U_к и мощность P_к.

Желательно для контроля выполнить не менее двух измерений при различных токах в первичной обмотке, близких к номинальному значению, но не превышающих 1,2I_1ном. Во избежание ошибки при измерении мощности рекомендуется на время отсчета показаний ваттметра отключать вольтметр V1. В этом случае электрическая энергия потребляется только трансформатором, а ваттметр W будет измерять мощность короткого замыкания.

Результаты измерений заносят в табл. 7.3.

Таблица 7.3

Опыт короткого замыкания трансформатора

Опытные данные			Результаты вычислений				Примечания
Uк, В	Iк, А	Pк, Вт	Zк, Ом		Rк, Ом	Xк, Ом
							сv = …В/дел; cA =... А/дел; cW =…Вт/дел.
Средние значения сопротивлений →

Полное сопротивление короткого замыкания Z_к трансформатора, его активную R_к и реактивную Х_к составляющие определяют по формулам

Z_к = U_к / I_к; R_к = P_к / I_к²; X_к =

По результатам вычислений находят средние значения Z_кcp, R_kср и X_кcp и по ним при номинальном токе I_1ном трансформатора определяют напряжение короткого замыкания U_к% и его активную U_ка% и реактивную U_кр% составляющие в процентах от U_1ном и мощность P_к:

Мощность P_к складывается из мощности электрических потерь энергии в обмотках трансформатора и мощности потерь энергии на нагрев сердечника магнитопровода. Поскольку при напряжении U₁ = U_к = 0,05...0,1U_1ном магнитный поток и, следовательно, магнитная индукция в сердечнике магнитопровода трансформатора составляют 5...10 % от своего значения при U_1ном, то мощность потерь электрической энергии в нем пропорциональна квадрату магнитной индукции и составляет 0,25...1 % от мощности потерь в номинальном режиме, поэтому можно считать, что мощность Р_к равна мощности электрических потерь в обмотках трансформатора, т.е. P_к  ≈ I₁²R₁ + I₂²R₂, где R₁ и R₂ — активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Мощность короткого замыкания P_к при I_1ном так же, как и мощность холостого хода P₀ при U_1ном, имеет важное эксплуатационное значение. Мощность P_к для трансформаторов небольшой мощности составляет 2...3 % от мощности S_ном.

Соотношение мощностей P₀ и P_к в силовых трансформаторах обычно равно 0,2...0,4, т.е. P₀ / P_к = 0,2...0,4.