4.2. Режим холостого ходу трансформатора

Трансформатор може працювати в режимах холостого ходу, навантаження, короткого замикання (обмеженого).

Режим холостого ходу – режим, у якому вторинна обмотка трансформатора розімкнута, тобто (рис. 4.3). Увімкнемо показані на схемі прилади – вольтметри, амперметр, фазометр.

Рис. 4.3

При проведенні досліду холостого ходу можна визначити:

а) коефіцієнт трансформації трансформатора за напругою (див. формулу 4.3);

б) струм холостого ходу трансформатора за показаннями амперметра;

в) кут між первинною напругою і струмом за показаннями фазометра.

Ці дані використовуються для побудови векторної діаграми трансформатора.

4.3. Дослід короткого замикання трансформатора

При цьому досліді виводи вторинної обмотки замикаються накоротко ( = 0). Для того, щоб струми не були занадто великими, а точніше – не перевищували номінальних значень, на первинній стороні потрібно контролювати величину підведеної напруги U₁. Ця напруга U_1к повинна бути такою, при якій обмотками W₁ та W₂ протікають струми, які дорівнюють їх номінальним значенням (рис. 4.4).

Отже, перед проведенням досліду короткого замикання необхідно розрахувати номінальні струми первинної і вторинної сторін трансформатора.

Рис. 4.4

Згідно з (4.1) та (4.2) можна прийняти і тоді, знаючи номінальну потужність однофазного трансформатора , розрахувати номінальні струми сторін:

(4.5)

(4.6)

Відношення

(4.7)

Напруга короткого замикання U_1к трансформатора, як правило, знаходиться у межах (5…8)% від U_1н .

За отриманими попередніми розрахунками потрібно підібрати границі вимірювальних приладів, наприклад, на первинній стороні амперметр повинен відповідати струму , на вторинній стороні амперметр повинен відповідати струму , вольтметр на первинній стороні – напрузі (так, якщо = 220В, а = 8%, то вольтметр на первинній стороні повинен показувати В).

При проведенні досліду короткого замикання можна визначити:

а) коефіцієнт трансформації трансформатора за струмом:

(4.8)

б) напругу короткого замикання трансформатора % при суворому дотриманні вказаних вище обмежень.

4.4. Схема заміщення і векторна діаграма трансформатора

На рис. 4.5 наведена спрощена схема заміщення однофазного трансформатора.

Рис. 4.5

На схемі заміщення прийняті такі позначення:

та – активний та індуктивний опори первинної обмотки трансформатора;

– активний опір, який відображає втрати на гістерезис у осерді трансформатора;

– реактивний опір, який відображає втрати на намагні­чування осердя;

та – приведені до первинної сторони активний та індуктивний опори вторинної обмотки трансформатора;

– той самий опір навантаження трансформатора.

Для трансформаторів схему заміщення доцільно складати одночасно для первинної і вторинної сторін. Магнітний зв'язок, який існує, між первинною і вторинною сторонами, замінюється на електричний. Але при цьому необхідно враховувати різницю напруг сторін, бо не можна просто, наприклад, опори вторинної сторони , увімкнути на Якщо взяти, що , то, очевидно, приведена напруга , тобто її потрібно збільшувати в 10 раз. Параметри трансформатора приводяться до первинної сторони і розраховуються за формулами:

(4.9)

На рис. 4.6 наведена спрощена векторна діаграма трансформатора.

Рис. 4.6

На векторній діаграмі:

– струм холостого ходу первинної обмотки трансформатора;

– зсув за фазою між та при досліді XX (показання фазометра);

– активна складова струму холостого ходу, який протікає по схеми заміщення:

; (4. 10)

– реактивна складова струму холостого ходу, який протікає по схеми заміщення:

; (4.11)

та – індуковані в обмотках трансформатора ЕРС;

Ф – магнітний потік в осерді трансформатора.