4.5. Измерение тока и потерь активной мощности холостого хода (XX)

Ток и потери XX определяют из опыта холостого хода. Опытом XX называ­ют испытание, при котором к одной из обмоток трансформатора (обычно НН) подводится желательно номинальное напряжение промышленной частоты и практически синусои­дальной формы, причем другие обмотки остаются разомкнутыми; трехфазное напряжение, кроме того, должно быть симметричным. При опыте XX могут быть выявлены витковые замыкания, повреждения в активной части магнитопровода (замыкание между листами электротехнической стали), низкое качество стали и наличие воздушных зазоров в магнитопроводе из-за некачественной его сборки.

Можно считать, что мощность XX расходуется только на потери в стали; ток XX создает магнитный поток в сердечнике. Значение тока XX выражается в процентах от номинального тока трансформатора. В трехфазных трансформаторах значения тока XX различных фаз неодина­ковы: в средней фазе оно обычно на 20—35 % меньше, чем в крайних, из-за меньшей длины пути магнитного потока. Поэтому значение тока XX трехфаз­ного трансформатора определяют как среднеарифметическое значение токов трех фаз (не рекомендуется применять амперметры выпрямительной системы из-за значительной погрешности, обусловленной несинусоидальностью кривой тока холостого хода).

Испытательное напряжение может быть подано как на первичную, так и на вторичную обмотку, но обычно удобнее производить измерения на стороне низшего напряжения. Например, при испытании трансформатора 630 кВА, 10/0,4 кВ, Uк =5%, I_н2=910 А, I_х = 1%, удобно подать напряжение 380/220 В на вторичную обмотку. Ожидаемый ток при этом: I = 910 * 0,01 = 9,1 А. Подобрать измерительные приборы (рис.4.6 ) не составит труда.

Ток холостого хода определяется как среднее арифметическое из трех:

%.

Рис.4.6. Схема измерения тока и потерь холостого хода

Приборы, приме­няемые для определения потерь XX, должны иметь класс точности не ниже 0,5. Измерения производят до начала других испытаний трансформатора, осо­бенно связанных с подачей напряжения постоянного тока и, как следствие, остаточным намагничиванием (измерение сопро­тивления постоянному току обмоток и R_из, прогрев постоянным током и др.). Если магнитопровод трансформатора был намагничен, потери холостого хода могут значительно отличаться от заводских из­мерений.

Потери активной мощности холостого хода при номинальном приложенном напряжении определяются по методу двух ваттметров: Рх = Р₁ + Р₂ (с учетом знаков мощностей).

Повышенный (по отношению к паспортному) ток холостого хода свидетельствует о низком качестве стали и/или о наличии воздушных зазоров в магнитопроводе.

Повышенные потери мощности холостого хода свидетельствуют о замыкании между листами электротехнической стали (у исправных трансформаторов расхождение обычно не превышает 5 %).

4.6. Измерение напряжения и потерь активной мощности короткого замыкания

Если к трансформатору с короткозамкнутой вторичной обмоткой приложить номинальное напряжение, то по нему пойдет ток в 10—20 раз больше номинального – это аварийный режим. Очевидно, что при пониженном напряжении токи в обмотках тоже уменьшатся. Можно установить напряжение U₁ такой величины, что токи I_1K и I_2K станут равными своим номинальным значениям.

Напряжение короткого замыкания (u_k) — это то пониженное значение напряжения (в процентах от номинального), которое надо приложить к одной из обмоток трансформатора, чтобы при замкнутой накоротко другой обмотке значения токов в обмотках были равны номинальным.

Рис.4.7. Схема измерения Uк и потерь КЗ

а) прямое включение приборов, б) использование трансформаторов тока.

Рассмотрим проведение опыта КЗ трансформатора 630 кВА, 10/0,4 кВ, Uк =5%, I_н2=910 А, I_х = 1% (рис.4.7). Как и в опыте холостого хода, питание на трансформатор может быть подано с любой стороны. Если его подать со стороны низшего напряжения, то источник должен иметь параметры U = 400 * 0,05 = 20 В, I = 910 А. Если питание подать на обмотку ВН, то: U = 10000 * 0,05 = 500 B, I = 910 / 25 = 36 A. Источника трехфазного питания 500 В найти не удается, используем источник 380 В. Очевидно, что при этом ток через трансформатор будет меньше номинального, но, учитывая линейность вольт-амперной характеристики трансформатора в режиме КЗ, результаты опыта можно легко привести к номинальному току:

;

Полученные значения Uк и ΔРк сравнивают с паспортными. Отличие опытного Uк от паспортного означает нарушение геометрического расположения обмоток на магнитопроводе, а причиной несовпадения ΔРк является активное сопротивление обмоток (например, меньшее сечение обмоточного провода).