4.9.2.. Опыт короткого замыкания.

Схема проведения опыта короткого замыкания представлена на рис. 4.11

Рис. 4.11. Схема проведения опыта короткого замыкания

Во вторичную обмотку трансформатора включен амперметр, сопротивление которого практически равно нулю, т.е. вторичная обмотка фактически замкнута накоротко, U_2К = 0.

Такое замыкание вторичной обмотки при подаче на первичную обмотку номинального напряжения приведет к возникновению значительных токов, которые будут нагревать провода обмоток, вплоть до выхода трансформатора из строя.

Поэтому, при проведении опыта короткого замыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке, постепенно повышают с помощью автотрансформатора от нуля до напряжения U_1К, при котором в первичной и вторичной обмотках устанавливаются номинальные токи I_1К = I_1HOM,

I_2К = I_2HOM, значения которых берутся из паспорта трансформатора.

Напряжение U_1К, соответствующее номинальным токам в обмотках, называется напряжением короткого замыкания. Оно невелико, составляет несколько процентов от номинального (U_1К ≈ 510%U _1HOM) и полностью уравновешивается падением напряжения на сопротивлениях обмоток трансформатора.

Мощность Р_К, потребляемая трансформатором и измеряемая ваттметром в опыте короткого замыкания, расходуется на нагрев обмоток (потери в меди) ∆Р_М и на нагрев сердечника (потери в стали) ∆Р_С:

Р_К = ∆Р_М + ∆Р_С

Как было показано в опыте холостого хода, потери в сердечнике трансформатора пропорциональны квадрату приложенного напряжения. Так как напряжение, подаваемое на трансформатор в опыте короткого замыкания мало, по сравнению с номинальным, то потерями в стали можно пренебречь и считать, что мощность, измеренная в этом опыте, будет равна потерям в обмотках трансформатора, т.е. потерям в меди:

Р_К ≈ ∆Р_М =

где R_K – суммарное активное сопротивление обмоток трансформатора.

Так как опыт короткого замыкания проводится при номинальных токах обмоток, то потери в обмотках трансформатора в этом опыте равны номинальным, т.е. Р_К = ∆Р_{М НОМ}.

Суммарные активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток трансформатора R_K, Z_K и X_K рассчитываются в следующем порядке:

R_K= Z_K=U_1KI_1K X_K=

Поскольку для повышения КПД трансформатора его обмотки согласованы, т.е. R₁=иX₁=, то сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатораR₁, R₂, ,Х_1, X₂, определяем из выражений:

R₁=₂=; X₁=₂==;

R₂= ; X₂=

4.10 Нагрузочные характеристики трансформатора.

К нагрузочным характеристикам относятся зависимости вторичного напряжения U₂, коэффициента мощности cos и коэффициента полезного действия трансформатора от тока нагрузкиI₂ при постоянном коэффициенте мощности нагрузки cos= const.

Зависимость U₂(I₂) называется внешней характеристикой трансформатора. Изменение тока нагрузки приводит к изменению напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Характер этого изменения зависит от характера нагрузки. На рис. 4.12 изображены типовые внешние характеристики трансформатора при активной (кривая 1), активно-индуктивной (кривая 2) и активно-емкостной нагрузках.

Рис. 4.12. Типовые внешние характеристики трансформатора.

Характер изменения кривых (I₂) и cos (I₂) представлен на рис. 4.13