2.6.2.Опыт короткого замыкания

Опыт проводится по схеме рис. 2.18 при замкнутой накоротко вторичной обмотке. Первичное напряжение изменяется в пределах , но при условии, что ток . По данным опыта строят зависимости тока короткого замыкания , потерь которого замыкания и коэффициента мощности в функции напряжения . Вид этих зависимостей показан на рис. 2.20. Их называют характеристиками короткого замыкания.

Ток короткого замыкания определяется внутренним сопротивлением трансформатора .

Согласно упрощенной схеме замещения (рис.2.13)

.

Так как активные сопротивления обмоток и и индуктивные сопротивления и являются практически постоянными, зависимость будет близка к линейной, а . Потери короткого замыкания складываются из потерь в обмотках и потерь в стали, но последние в опыте короткого замыкания весьма малы и ими часто пренебрегают. Оценку потерь в стали в опыте короткого замыкания можно произвести на основе следующих соотношений:

; ; .

Отсюда следует, что в опыте короткого замыкания потери в стали не превышают при .

Поэтому считают, что потребляемая трансформатором мощность в опыте короткого замыкания равна потерям в его обмотках:

.

Так как , то зависимость имеет параболический характер.

Потери короткого замыкания , определенные при номинальном токе, являются паспортной величиной и приводятся в справочниках.

Параметры короткого замыкания определяются следующими соотношениями:

; ; .

Из опыта короткого замыкания определяются также напряжение короткого замыкания

и его составляющие

;

.

Полученные на основании опытов холостого хода и короткого замыкания параметры позволяют уточнить эксплуатационные характеристики трансформатора.

2.7.Коэффициент полезного действия трансформатора

Коэффициент полезного действия определяется отношением мощности , отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности , потребляемой из сети:

.

Коэффициент полезного действия характеризует эффективность преобразования напряжения в трансформаторе. При практических расчетах  вычисляют по формуле

, (2.20)

где - полные потери в трансформаторе.

Формула (2.20) менее чувствительна к погрешностям в определении и и поэтому позволяет получить более точное значение . Полезная мощность вычисляется по формуле

, (2.21)

где - коэффициент нагрузки трансформатора.

Электрические потери в обмотках определяются из опыта короткого замыкания

, (2.22)

где - потери короткого замыкания при номинальном токе.

Потери в стали определяются из опыта холостого хода

. (2.23)

Они принимаются постоянными для всех рабочих режимов работы трансформатора, так как при ЭДС в рабочих режимах меняется незначительно.

Подставляя соотношения (2.21)(2.23) в формулу (2.20), получим

. (2.24)

Анализ этого выражения показывает, что  имеет максимальное значение при нагрузке, когда потери в обмотках равны потерям в стали,

.

Отсюда получаем оптимальное значение коэффициента нагрузки

.

В современных силовых трансформаторах отношение потерь , поэтому максимум  имеет место при (рис.2.21).

Из кривой видно, что трансформатор имеет практически постоянный коэффициент полезного действия в широком диапазоне изменения нагрузки от 0,5 до 1,0. При малых нагрузках  трансформатора резкого снижается.