5.7. Экспериментальное определение параметров трансформатора

Параметры элементов схемы замещения трансформатора могут быть найдены экспериментальным путем. Электрическая схема испытания трансформатора с включением измерительных приборов приведена на рис. 5.12.

Рис. 5.12

Ранее было уже отмечено, что у трансформатора, работающего в режиме холостого хода, напряжение на выходе практически равно электродвижущей силе вторичной обмотки, поэтому достаточно просто из этого эксперимента получить коэффициент трансформации. Произведение дает полную мощность . Ваттметр покажет активную мощность , тогда .

Рис. 5.13

Ранее было указано, что падение напряжения пренебрежительно мало по отношению к подведенному напряжению. Поэтому потери в трансформаторе, работающем в режиме холостого хода, фактически определяются потерями в сердечнике, и можно предположить, что . При этом предположении схема замещения (рис. 5.13) включает в себя лишь , и тогда , , .

Кроме представленных формул, могут быть использованы формулы

, .

Другие параметры трансформатора определяются из опыта короткого замыкания. В том случае, когда вторичная обмотка замкнута, проведение эксперимента связано с некоторыми трудностями. Дело в том, что входное сопротивление короткозамкнутого трансформатора весьма мало. Поэтому испытания трансформатора проводят при таком пониженном напряжении на входе трансформатора, при котором ток вторичной обмотки равен номинальному току. Иногда допускается проведение эксперимента при номинальном токе первичной обмотки. При коротком замыкании вторичной обмотки (см. рис. 5.12).

При короткозамкнутой вторичной обмотке можно вычислить значения и , где и . Ввиду малости тока холостого хода по сравнению с номинальным током первичной обмотки током холостого хода можно пренебречь. В этом случае ток первичной обмотки будет равен току вторичной обмотки . Напряжение, при котором проводится опыт, составляет 515 % от номинального значения и называется напряжением короткого замыкания . Это напряжение иногда представляется в процентах от номинального напряжения .

Таким образом, во вторичной (или первичной) обмотке изменением входного напряжения добиваются номинального значения тока (или ). Затем измеряют входное напряжение и активную мощность , и тогда

и .

Схема замещения приведенного трансформатора, работающего в режиме короткого замыкания, приведена на рис. 5.14.

Рис. 5.14

Обычно предполагается, что мощность потерь в первичной обмотке равна мощности потерь во вторичной обмотке, поэтому можно предположить, что

;

и, следовательно, , , .

Напряжение короткого замыкания приводится в паспортах трансформаторов не столько для того, чтобы знать входное напря­жение его в опыте короткого замыкания, сколько для определения входного и выходного токов короткозамкнутого транс­форматора при номинальном напряжении. Величина такого тока необходима для проектирования устройств защиты трансформаторов и определяется из предположения, что при увеличении входного напряжения короткозамкнутого трансформатора ток увеличивается пропорционально напряжению. Тогда

,

где номинальный первичный ток трансформатора;

напряжение короткого замыкания, выраженное в процентах к номинальному напряжению.

Рис. 5.15

Векторная диаграмма напряжений и тока приведенного трансформатора, работающего в режиме короткого замыкания, приведена на рис. 5.15. Диаграм­ма строится достаточно просто как векторная диаграмма обычной электрической цепи.

Угол между током и напряжением определяется из экспериментальных данных по формуле

.