Опыт холостого хода и короткого замыкания

Основными способами испытания трансформатора являются опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.

При опыте холостого хода трансформатора

(рис. 4) его вторич­ная обмотка разомкнута и тока в

этой обмотке нет (I ₂ = 0), а пер­вичная обмотка

включена в сеть источника электрической энергий

переменного тока.

В таких условиях в первичной обмотке

протекает ток холостого хода I ₀, который

Рис.4. Схема опыта холостого хода трансформатора

представляет собой малую величину по сравнению

с номинальным током трансформатора. В

трансформаторах боль­ших мощностей ток холостого

хода может достигать значений по­рядка 5— 10 % номинального

тока, в трансформаторах малых мощ­ностей — 25—30 % номинального тока.

Ток холостого хода I ₀ создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Для возбуждения магнитного потока трансформа­тор потребляет реактивную мощность из сети. Активная мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, расходуется на покрытие потерь мощности в магнитопроводе, называемых по­терями на гистерезис и потерями на вихревые токи. Так как реак­тивная мощность при холостом ходе трансформатора значительно больше активной мощности, то коэффициент мощности (cosφ) до­статочно мал и обычно равен 0,2 — 0,3.

 

По данным опыта холостого хода трансформатора определяют:

1. силу тока холостого хода I ₀;

2. потери в стали магнитопровода на гистерезис и вихревые токи Р_ст;

3. коэффициент трансформации k.

Сила тока холостого хода I ₀ измеряется амперметром, включен­ным в цепь первичной обмотки трансформатора.

Потери в стали магнитопровода Р_ст измеряются ваттметром, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора. Это де­лается на том основании, что потери в проводниках первичной об­мотки вследствие малой силы тока холостого хода незначительны и ими можно пренебречь и считать, что при холостом ходе вся мощ­ность затрачивается только на потери в стали.

Коэффициент трансформации трансформатора определяется отношением показаний вольтметров, включенных в цепь первич­ной и вторичной обмоток.

При опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансфор­матора замкнута накоротко, т. е. напряжение на зажимах вторич­ной обмотки равно нулю (рис. 5). Следует различать короткое за­мыкание в условиях эксплуатации и опыта.

В условиях эксплуатации короткое

замыкание — аварийный режим, при котором в

трансформаторе выделяется большое количество

теплоты и создаются большие механические усилия,

способные его разрушить.

Опыт короткого замыкания производят при

таком первичном напряжении, чтобы значения токов

I₁ и I ₂ обмоток трансформатора не превышали

Рис.5. Схема опыта короткого замыкания трансформатора

номинальных. Такое пониженное напряжение на­зывается

напряжением короткого замыкания. Обычно оно

со­ставляет 5—10 % номинального значения.

 

По данным опыта короткого замыкания определяют

напряжение короткого замыкания, потери на нагревание обмоток трансформа­тора при номинальной нагрузке Р_об, активное реактивное и полное сопротивления трансформатора при коротком замыкании.

 

Пример 3. Максимальный магнитный поток в сердечке однофазного трансформатора равен 0,001 Вб. При холостом ходе замерено напряжение на вторичной обмотке, равное 220 В. Число витков первичной обмотки w₁ = 300.

Частота сети составляет 50 Гц. Определить коэффициент трансформа­ции и напряжение питающей сети.

Решение

При холостом ходе ЭДС вторичной обмотки трансформатора равна за­меренному напряжению

U₂ = 220 В. Определяем число витков трансформа­тора на вторичной обмотке:

 

 

Коэффициент трансформации

 

 

Электродвижущая сила первичной обмотки трансформатора

 

Е₁ = kЕ₂ = 3·220=660 В.

 

При холостом ходе напряжение питающей сети незначительно отлича­ется от ЭДС первичной обмотки трансформатора: