Методические указания. 1. Режим холостого хода трансформатора - это такой режим работы, при котором его первичная обмотка включена в сеть переменного тока номинальной частоты

1. Режим холостого хода трансформатора - это такой режим работы, при котором его первичная обмотка включена в сеть переменного тока номинальной частоты, а вторичная обмотка разомкну­та. Построенные по данным измерений зависимости , , называются характеристиками холостого хода. Опыт холостого хода позволяет определить следующие характеристики трансформатора: коэффициент трансформации, относительный ток хо­лостого хода, потери холостого хода. Коэффициент трансформации равен отношению первичного и вторичного напряжений при холостом ходе:

.

Ток холостого хода обычно выражают в процентах от номиналь­ного. Интерес представляет ток холостого хода, соответствующий номинальному напряжению:

%.

Потери холостого хода, равные активной мощности, потребляе­мой трансформатором из сети, состоят из потерь в стали, потерь в меди обмотки и добавочных потерь холостого хода. Потери в меди первичной обмотки невелики и, даже в транс­форматорах малой мощности с относительно большим током и большим сопротивлением , составляют меньше 2% от суммы потерь холостого хода. Поэтому потери холостого хода с достаточ­но большой точностью приравнивают потерям в стали, считая

,

где – активное сопротивление намагничивающего контура схемы замещения трансформатора.

Коэффициент мощ­ности cosj₀ определяется как

.

Поскольку активное сопротивление первичной обмотки , мало по сравнению с сопротивлением намагничивающего контура, а реактивное сопротивление рассеяния мало по сравнению с реактивным сопротивлением намагничивающего контура (сопротивлением взаимной индукции), на основании опыта холостого хода могут быть определены параметры намагничивающего контура схемы замещения трансформатора:

; ; .

2. Короткое замыкание трансформатора представляет собой та­кой предельный режим его работы, когда вторичная обмотка замкну­та накоротко и вторичное напряжение .

Если при коротком замыкании трансформатора к зажимам его первичной обмотки подводится номинальное или близкое к нему на­пряжение, то токи в обмотках трансформатора достигают величины, превышающей номинальные токи обмоток в 10…20 раз, так как сопро­тивление обмоток сравнительно невелико. Такой режим работы явля­ется аварийным и представляет опасность для трансформатора.

Испытание в режиме короткого замыкания производится при по­ниженном напряжении с целью определения напряжения короткого за­мыкания, мощности потерь короткого замыкания, параметров схемы замещения (, , ). Построенные по данным измерений зависимости , , называются характеристи­ками короткого замыкания.

Напряжение короткого замыкания является очень важной харак­теристикой трансформатора и представляет собой то напряжение (обычно выражаемое в процентах от номинального), которое нужно подвести к первичной обмотке трансформатора при замкнутой нако­ротко вторичной обмотке, при котором токи в обмотках трансфор­матора равны номинальным:

.

Активная () и реактивная () составляющие напряжения ко­роткого замыкания, также выраженные в процентах, связаны соотно­шениями

; .

Потери короткого замыкания, равные мощности, потребляемой трансформатором в этом режиме, состоят из основных электрических потерь (в меди обмоток и в стали сердечника) и добавочных потерь. По­тери в стали в опыте короткого замыкания малы, и ими, как правило, пренебрегают, считая:

,

Коэффициент мощности может быть определен на основании известного выражения:

.

Сопротивление короткого замыкания (полное, активное, реактивное) может быть определено на основании соотношений:

;

; .

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Данные исследуемого трансформатора и технические харак­теристики используемых приборов.

3. Схема установки для исследования характеристик холостого хода. Таблица измерений и вычислений. Основные расчетные формулы. Графики зависимостей , , .

4. Схема установки для исследования характеристик короткого замыкания. Таблица измерений и вычислений. Основные расчетные формулы. Графики зависимостей , , .

5. Определение напряжения короткого замыкания и его активной и реактивной составляющих.

6. Схема замещения трансформатора с указанием ее параметров по данным опытов холостого хода и короткого замыкания (, , , )

7. Выводы.

8. Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Объясните, почему при холостом ходе и при синусоидальном подведенном напряжении кривая намагничивающего тока однофазного трансформатора отличается от синусоиды.

2. Начертите схему замещения и векторную диаграмму трансфор­матора при холостом ходе.

3. Объясните, почему в трехфазной трансформаторной группе при соединении обмоток Y/Y и синусоидальном приложенном напря­жении кривая магнитного потока резко отличается от синусоидальной. Чем это плохо?

4. Как устраняется вредное влияние высших гармоник магнит­ного потока при холостом ходе трехфазных трансформаторов? При ка­ких схемах соединения обмоток кривая потока имеет форму, близкую к синусоидальной? Почему?

5. Начертите схему замещения трансформатора при коротком замыкании. Обозначьте параметры, которые вы определили из опыта короткого замыкания. Постройте векторную диаграмму трансформато­ра в этом режиме.

6. Начертите треугольник короткого замыкания. Покажите, как определить стороны этого треугольника на основании данных, полу­ченных из опыта короткого замыкания.

7. Охарактеризуйте потери в трансформаторе при холостом хо­де и коротком замыкании.

8. Назовите условие максимума КПД трансформатора. Какие по­тери называются переменными и какие постоянными?

9. Для исследуемого трансформатора при номинальном подведен­ном напряжении определить установившийся ток трехфазного коротко­го замыкания в первичной и вторичной обмотках.

10. Для чего напряжение короткого замыкания указывается в паспортных данных трансформатора?