Вопрос 5

Определение параметров трансформаторов путём проведения опытов холостого хода и короткого замыкания

Для определения параметров схемы замещения необходимо провести два опыта — холостого хода и короткого замыкания. При определении параметров расчетным путем рассматривают режимы холостого хода и короткого замыкания.

Холостой ход трансформатора.Уравнения трансформатора при холостом ходе, когда∞, выглядят следующим образом:; (40)

; (41)

; (42)

Векторная диаграмма трансформатора при холостом ходе показана на рис. 10 Схема замещения при холостом ходе может быть получена из Т-образной схемы, если

считать(рис.11).

.

В опыте холостого хода снимаются зависимости тока холостого хода I_x потерь холостого ходаот напряжения (рис. 13).

Сопротивление взаимной индукции

(43)

Зная полное сопротивление и , определяют

(44)

Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора r₁ иr₂^/находятся опытным путем при питании обмоток постоянным током. Активные, или, вернее, омические, сопротивления находят делением постоянного напряжения на ток.

Сопротивления схемы замещения трансформатора z_о , х_о ,r_озависят от напряжения. С ростомU_xиз-за насыщенияz_о их_оуменьшаются и ток увеличивается. Насыщение в трансформаторе — индукцияВ_т —зависит от приложенного к обмоткам напряженияU_ф, числа витков фазы обмотки пи и сечения магнитопровода S:U_ф = 4,44fВ_mSω.

Потери в стали пропорциональны В²и частотеf^1,3приближенно. Чтобы уменьшить потери в стали, надо уменьшать в первую очередь индукцию в стержнях и ярмах магнитопровода трансформатора.

Из опыта холостого хода определяют коэффициент трансформации как отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе:

(45)

Индуктивные сопротивления в схеме замещения, найденные экспериментально при опыте холостого хода, можно использовать при напряжении, близком к тому, при котором они найдены, так как они зависят от насыщения.

Опыт короткого замыкания.Опыт проводится при пониженном напряжении, приложенном к первичной обмотке, и замкнутой накоротко вторичной обмотке (см. рис.12).

При этом, а токи примерно равны

Уравнения при коротком замыкании:

Так как намагничивающий ток при пониженном напряжении небольшой, в опыте короткого замыкания можно считать, что, откуда следует, что

Характеристики короткого замыкания показаны на рис.14. В опыте короткого замыкания трансформатор ненасыщен, поэтому ток I_к при увеличении напряжения изменяется по линейному закону. Потери при коротком замыкании пропорциональны квадрату тока. Коэффициент мощностиостается постоянным при изменении напряжения, так как соотношение между активной и реактивной составляющими остается, практически, неизменным.

Из опыта короткого замыкания

Потери при коротком замыкании — это потери в меди. Потери короткого замыкания можно найти по формуле

(51)

где

В теории трансформаторов важное значение имеет понятие о напряжении короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания u_к— это такое напряжение, при котором в опыте короткого замыкания в обмотках трансформатора протекают номинальные токи.

Напряжение короткого замыкания определяется по следующей формуле:

, (52)

где , аz_к— сопротивление короткого замыкания при температуре 75 °С.