Опыты холостого хода и короткого замыкания: цель и условия проведения опытов.

Для испытания трансформатора основными являются опыт холостого хода и опыт короткого замыкания. При опыте холостого хода трансформатора (рис. 106) его вторичная обмотка разомкнута и тока в этой обмотке нет (I2 = 0), а первичная обмотка включена в сеть источника электрической энергии переменного тока. В таких условиях в первичной обмотке протекает ток холостого хода I0, который представляет собой малую величину по сравнению с номинальным током трансформатора. В трансформаторах больших мощностей ток холостого хода может достигать значений порядка 5 — 10% от номинального тока. В трансформаторах малых мощностей этот ток достигает значения 25 — 30% номинального тока. Ток холостого хода I0 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, вызываемых гистерезисом и вихревыми токами.
Так как реактивная мощность при холостом ходе трансформатора значительно больше активной мощности, то коэффициент мощности (cos φ) его весьма мал и обычно равен 0,2 — 0,3.
По данным опыта холостого хода трансформатора определяется сила тока холостого хода I0, потери в стали сердечника Рст и коэффициент трансформации К.
Сила тока холостого хода I0 измеряется амперметром, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора.
При испытании трехфазного трансформатора определяют фазный ток холостого хода.
Потери в стали сердечника Рст измеряются ваттметром, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора.

22 потери мощности и КПД трансформатора. Внешняя характеристика определение КПД по паспортным данным трансформатора

В отличие от электродвигателей и ряда других приемников электрической энергии трансформаторы нормируются не по активной, а по полной мощности. Это обусловлено тем, что размеры трансформатора при заданной частоте определяются в основном двумя величинами – номинальным напряжением и номинальным током. Номинальный, то есть допустимый по нагреву ток, определяется сечением проводов обмоток трансформатора. От напряжения, приходящегося на один виток обмотки, зависит магнитный поток, а следовательно и размеры магнитопровода. Поэтому основной паспортной величиной трансформатора является его номинальная полная мощность .

Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями на нагрев и сердечника и обмоток. Баланс мощностей для трансформатора имеет вид:

, (5.29)

где , - потери в меди обмоток, - потери в стали (сердечнике) на вихревые токи и на перемагничивание сердечника (гистерезис).

Потери в стали определяются значением потока и частотой и не зависят от нагрузки, так как при неизменном напряжении на первичной обмотке и частоте амплитуда магнитного потока практически постоянна. Поэтому потери в стали являются постоянными потерями. Их можно измерить в опыте холостого хода трансформатора, т.е. они равны активной мощности, потребляемой трансформатором на холостом ходу - .

Потери в меди обмоток зависят от протекающих по обмоткам токов:

Из этого выражения вытекает, что потери в меди при номинальной нагрузке равны активной мощности в опыте короткого замыкания - .

КПД трансформатора определяется из выражения:

Все трансформаторы промышленного производства снабжены паспортом, содержащим следующие данные:

1. Отношение номинальных напряжений U1H /U2H;

2. Номинальную кажущуюся мощность SH;

3. Ток холостого хода I10 % (10-14%);

4. Потери при холостом ходе P10;

5. Напряжение при коротком замыкании ek (7-12%);

6. Потери при коротком замыкании P1k.

С их помощью определяют коэффициент трансформации

и номинальный первичный ток

Стандартный опыт холостого хода проводится при номинальном первичном напряжении:

U10 = U1H.

Ток холостого хода в паспорте задан в процентах от номинального тока первичной стороны. Поэтому

23. трехфазные транформаторы. Устройство, принцип действия, группы соединения.

Трехфазный трансформатор представляет собой соединение трех однофазных трансформаторов. Поэтому вся теория, рассмотренная для однофазного трансформатора относится и к трехфазному применительно к одной фазе. Но в трехфазных трансформаторах есть свои особенности, которые мы рассмотрим ниже.

По конструкции трехфазные трансформаторы бывают в двух основных видах.

1. трансформаторы с независимой магнитной системой (групповые), где каждая фаза трансформируется своим трансформатором, рис. 26

Групповой трансформатор

2. Трансформаторы трехстержневые, где существует магнитная связь между фазами, рис. 27.

Рис. 27

Недостатки группового трансформатора:

1) занимает большую площадь;

2) большая стоимость;

3) меньше КПД.

Преимущества:

1) резерв достаточен на 1/3 установленной мощности;

2) транспортный габарит меньше чем у трехстержневого трансформатора.

Групповой трансформатор используется на большие мощности на тепловых станциях.

Трехстержневые трансформаторы используется в распределительных сетях на предприятиях.

Первая особенность.

Эта особенность относится к трехстержневому трансформатору (рис.2). Поток в среднем стержне при холостом ходе проходит путь меньше, чем в крайних стержнях, а это приводит к тому, что токи в крайних стержнях на 40-50% больше, чем в среднем при симметричном потоке. Т.е. при холостом ходе токи представляют несимметричную систему. Модули не равны и угол не равен 120°, рис. 28.

При нагрузке система токов по фазам принимает симметричную систему

Вторая особенность.

Связана со способом соединения обмоток. Гостом предусмотрены следующие способы соединения обмоток: , D, Z. Обозначение фаз.

При изготовлении трансформаторов, гостом предусматриваются следующие способы соединения:

1) / для мелких распределительных трансформаторов (на предприятиях);

2) /D для трансформаторов средней и большой мощности;

3) 0/D для трансформаторов большой мощности при повышенном напряжении.