5.1.3. Опыт холостого хода

Опыт холостого хода проводят при разомкнутой вторичной обмотке, то есть ключ K в схеме испытаний разомкнут (рис. 5.6).

Регулятором напряжения РН изменяют первичное напряжение от (0,3–0,4)U_1Н до (1–1,2)U_1Н. Фиксируют показания приборов, измеряю-щих первичные напряжение U_1Х, ток I_1Х, потребляемую активную мощ-ность P_1Х и вторичное напряжение U_2Х при номинальном первичном U_1Н. Если регулятора РН нет, то опыт проводят при напряжении U_1Н.

По результатам опыта холостого хода при номинальном первичном напряжении U_1Х = U_1Н определяют следующие величины.

1. Коэффициент трансформации (фазных напряжений)

, (5.24)

где U_1Х = U_1Н и U_2Х = U_2Н – первичное и вторичное фазные напряжения, измеренные при номинальном первичном напряжении.

На практике часто используют также определяемый по (5.24) ко-эффициент трансформации линейных напряжений k_12Л = U_1ХЛ /U_2ХЛ. При одинаковых схемах соединения обмоток k_12Л = k₁₂, при разных схемах обмоток k₁₂ и k_12Л отличаются в раз. Для приведения обмоток и расчётов пользуются коэффициентом трансформацииk₁₂.

2. Ток холостого хода (намагничивающий ток), %,

(5.25)

где I_0Х – ток холостого хода при U_1Х = U_1Н (рис. 5.7); для трёхфазных трансформаторов в (5.25) принимают средний ток холостого хода

(5.26)

Ток холостого хода силовых трансформаторов i₀ = (0,3–3) %.

3. Параметры намагничивающего контура схемы замещения.

Полное сопротивление схемы замещения (рис. 5.1, б) Z_Х = Z₁+Z₀, где Z₁ ≤ 0,003Z₀ (см. § 3.6) и сопротивлением Z₁ пренебрегают.

Тогда полное сопротивление намагничивающего контура схемы замещения (сопротивление взаимоиндукции)

(5.27)

где U_1Н и I_0Х – первичные фазные напряжение и ток при U_1Х = U_1Н.

Потребляемая активная мощность Р_1Х расходуется на потери хо-лостого хода р_Х, состоящие из электрических в первичной обмотке р_Э1Х = m₁r₁(I_1Х)² и магнитных р_М = m₁r₀(I_1Х)², то есть Р_1Х = р_Х = р_М + р_Э1Х.

Так как r₁« r₀ (см. § 3.6), электрические потери р_Э1Х меньше магнитных р_М в 100–5000 раз и ими пренебрегают. То есть, практически вся активная мощность, потребляемая трансформатором на холотом ходу, тратится на магнитные потери Р_1Х = р_М + р_Э1Х ≈ р_М.

С учётом (3.44) активное сопротивление намагничивающей ветви

(5.28)

где m – число фаз; P_1Х – активная мощность, р_ХН – потери холостого хода и I_0Х – фазный ток холостого хода при U_1Х = U_1Н.

Согласно (5.23) индуктивное сопротивление

4. Характеристики холостого хода, или зависимости I_1Х, P_1Х, cosφ_1Х от напряжения U_1Х при токе I₂ = 0, приведены на рис. 5.7.

Основной потокФ ~ U₁, а так как x₀ » r₀, ток холостого хода прак-тически реактивный I_1Х = I_1ХР ≈ I_0Р. Поэтому график I_1Х = f (U_1Х) повто-ряет характеристику намагничивания Ф = f (I_0Р), которая нелинейна из-за насыщения стали с ростом на-пряжения U_1Х и потока Ф (п. 5.1.2).

Согласно (5.15) потери в магни-топроводе р_М ~ В² ~ Ф² ~ (U_1Х)² и мощ-ность P_1Х ≈ р_М ~ (U_1Х)² почти квадратично зависит от напряжения.

При U_1Х ≥ 0,5U_1Н из-за насыще-

ния магнитопровода реактивный ток I_1ХР ≈ I_1Х растёт быстрее напряже-ния U_1Х (рис. 5.7). Активный ток I_1Ха = р_М/(mU_1Х) ~ (U_1Х)²/(mU_1Х) ~ U_1Х пропорционален напряжению. Поэтому реактивный ток I_1ХР растёт быстрее активного I_1Ха, а коэффициент мощности

снижается.

С увеличением напряжения U_1Х сопротивления x₀ ≈ Z₀ = U_1Х/I_1Х и r₀ = P_1Х/(mI_1Х)² ~ (U_1Х/I_1Х)² также уменьшаются, так как из-за насыщения стали ток I_1Х растёт быстрее U_1Х (рис. 5.7). В расчётах применяют постоянные сопротивления Z₀, x₀, r₀, найденные при U_1Х = U_1Н.