Определение параметров схемы замещения Холостой ход однофазного трансформатора, Холостой ход однофазного трансформатора, Холостой ход однофазного трансформаторавозможно либо расчетным (в процессе расчета трансформатора), либо опытным путем. Ниже излагается порядок определения параметров схемы замещения трансформа­тора опытным путем, сущность которого состоит в проведении опыта холостого хода (х.х.) и опыта короткого замыкания (к.з).

Опыт холостого хода. Холостым ходом называют режим ра­боты трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке Холостой ход однофазного трансформатора. В этом случае уравнения напряжений и токов (1.34) принимают вид

Холостой ход однофазного трансформатора(1.40)

Так как полезная мощность при работе трансформатора вхо­лостую равна нулю, то мощность на входе трансформатора в ре­жиме х.х. Холостой ход однофазного трансформаторарасходуется на магнитные потери в магнитопроводе Холостой ход однофазного трансформатора, (потери на перемагничивание магнитопровода и вихревые то­ки) и электрические потери в меди Холостой ход однофазного трансформатора, (потери на нагрев обмотки при прохождении по ней тока) одной лишь первичной обмотки. Однако ввиду небольшого значения тока Холостой ход однофазного трансформатора, который обычно не превышает 2-10% от Холостой ход однофазного трансформатора, электрическими потерями Холостой ход однофазного трансформатораможно пренебречь и считать, что вся мощность х.х. представляет собой мощность магнитных потерь в стали магнитопровода. Поэтому магнитные потери в трансформаторе принято называть поте­рями холостого хода.

Холостой ход однофазного трансформатора

Рис. 35. Схемы опыта х.х. трансформаторов однофазного (а), трехфазного (б)

Опыт х.х. однофазного трансформатора проводят по схеме, изображенной на рис. 35, а. Комплект электроизмерительных приборов, включенных в схему, дает возможность непосредствен­но измерить напряжение Холостой ход однофазного трансформатора, подведенное к первичной обмотке; напряжение Холостой ход однофазного трансформаторана выводах вторичной обмотки; мощность х.х. Холостой ход однофазного трансформатораи ток х.х. Холостой ход однофазного трансформатора.

Напряжение к первичной обмотке, трансформатора обычно подводят через однофазный регулятор напряжения РНО, позво­ляющий плавно повышать напряжение от 0 до l,15 Холостой ход однофазного трансформатора. При этом через приблизительно одинаковые интервалы тока х.х. снимают показания приборов, а затем строят характеристики х.х.: зависи­мости тока х.х. Холостой ход однофазного трансформатора, мощности х.х. Холостой ход однофазного трансформатораи коэффициента мощности х.х. Холостой ход однофазного трансформатораот первичного напряжения Холостой ход однофазного трансформатора(рис. 36).

Криволинейность этих характеристик обусловлена состоянием магнитного насыщения магнитопровода, которое наступает при некотором значении напряжения Холостой ход однофазного трансформатора.

В случае опыта холостого хода с трехфазным трансформато­ром напряжение Холостой ход однофазного трансформатораустанавливают посредством трехфазного регу­лятора напряжения РНТ (рис. 35, б). Характеристики х.х. строят по средним фазным значениям тока и напряжения для трех фаз:

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.41)

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.42)

Коэффициент мощности для однофазного трансформатора

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.43)

для трехфазного трансформатора

Холостой ход однофазного трансформатора, (1.44)

где Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформатора– пока­зания однофазных ваттметров; Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформатора– фазные значения на­пряжения и тока.

По данным опы­та х.х. можно опре­делить: коэффициент трансформации Холостой ход однофазного трансформатора; ток х.х. при Холостой ход однофазного трансформатора(в процентах от номи­нального первичного тока)

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.45)

Холостой ход однофазного трансформатора

Рис. 36. Характеристики х.х. трансформатора

В трехфазном трансформаторе токи х.х. в фазах неодинаковы и образуют несимметричную систему, поэтому мощность Холостой ход однофазного трансформатораследует измерять двумя ваттмет­рами по схеме, изображенной на рис. 35, б. Падение напряжения в первичной ветви схемы замещения в режиме х.х. Холостой ход однофазного трансформатора(рис. 37) составляет весьма незначительную величину, поэтому, не допуская заметной ошибки, можно пользоваться следующими выражениями для расчета параметров ветви намагничивания:

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.46)

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.47)

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.47)

Обычно в силовых трансформаторах общего назначения сред­ней и большой мощности при номинальном первичном напряже­нии ток х.х. Холостой ход однофазного трансформатора= 10-0,6%.

Если же фактические значения тока х.х. Холостой ход однофазного трансформатораи мощности х.х. Холостой ход однофазного трансформатора, соответствующие номинальному значению первичного на­пряжения Холостой ход однофазного трансформатора, заметно превышают величины этих параметров, указанные в каталоге на данный тип трансформатора, то это сви­детельствует о неисправности этого трансформатора: наличие короткозамкнутых витков в обмотках либо замыкании части пластин магнитопровода.

Холостой ход однофазного трансформатора

Рис. 37. Схема замещения транс­форматора в режиме х.х.

Опыт короткого замыкания. Короткое замыкание транс­форматора – это такой режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко Холостой ход однофазного трансформатора, при этом вторичное напряжение Холостой ход однофазного трансформатора. В усло­виях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номиналь­ное напряжение Холостой ход однофазного трансформатора, короткое замыкание является аварийным режимом и представляет собой большую опасность для трансфор­матора.

При опыте к.з. обмотку низшего напряжения однофазного трансформатора замыкают накоротко (рис. 38, а), а к обмотке высшего напряжения подводят пониженное напряжение, посте­пенно повышая его регулятором напряжения РНО до некоторого значения Холостой ход однофазного трансформатора, при котором токи к.з. в обмотках трансформатора становятся равными номинальным токам в первичной Холостой ход однофазного трансформатораи вторичной Холостой ход однофазного трансформатораобмотках. При этом снимают показания приборов и строят характеристики к.з., представляющие собой зависимость тока к.з. Холостой ход однофазного трансформатора, мощности к.з. Холостой ход однофазного трансформатораи коэффициента мощно­сти Холостой ход однофазного трансформатораот напряжения к.з. Холостой ход однофазного трансформатора(рис. 39).

В случае трехфазного трансформатора опыт проводят по схе­ме, показанной на рис. 38, б, а значения напряжения к.з. и тока к.з. определяют как средние для трех фаз:

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.49)

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.50)

Коэффициент мощности при опыте к.з.

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.51)

Холостой ход однофазного трансформатора

Рис. 38. Схемы опыта к.з. трансформаторов однофазного (а), трехфазного (б)

При этом активную мощность трехфазного трансформатора измеря­ют методом двух ваттмет­ров. Тогда мощность к.з.

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.52)

В (1.52) Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформатора– показания однофазных ваттметров, Вт.

Напряжение, при ко­тором токи в обмотках трансформатора при опы­те равны номинальным значениям, называют номинальным напряже­нием короткого замы­кания и обычно выра­жают его в % от номинального:

Холостой ход однофазного трансформатора

Рис. 39. Характеристики к.з. трансформа­тора

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.53)

Для силовых трансформаторов Холостой ход однофазного трансформатора= 5-10% от Холостой ход однофазного трансформатора.

Как следует из (1.20), магнитный поток в магнитопроводе трансформатора пропорционален первичному напряжению Холостой ход однофазного трансформатора. Но так как это напряжение при опыте к.з. составляет не более 10% от Холостой ход однофазного трансформатора, то такую же небольшую величину составляет магнитный поток. Для создания такого магнитного потока тре­буется настолько малый намагничивающий ток, что значением его можно пренебречь. В этом случае уравнение токов (1.24) принимает вид

Холостой ход однофазного трансформатора, (1.54)

а схема замещения трансформаторов для опыта к.з. не содержит ветви намагничивания (рис. 40, а). Для этой схемы замещения можно записать уравнение напряжений

Холостой ход однофазного трансформатора, (1.55)

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.56)

Полное сопротивление трансформатора при опыте к.з.

Холостой ход однофазного трансформатора, (1.57)

где Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформатора– активная и индуктивная составляющие сопротивления к.з. Холостой ход однофазного трансформатора.

Воспользовавшись уравнениями токов (1.54) и напряжений (1.55), для опыта к.з. построим векторную диа­грамму трансформатора (рис. 40, б). Построение этой диаграммы начина­ют с вектора напряжения к.з. Холостой ход однофазного трансформатора. Затем под углом Холостой ход однофазного трансформаторак вектору Холостой ход однофазного трансформаторапроводят вектор тока к.з. Холостой ход однофазного трансформатораПостроив векторы падений напряжения в первичной обмотке Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформаторавекторы падения на­пряжения во вторичной обмотке Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформатораполучают прямоугольный треугольник АОВ, называемый треугольником короткого замыкания. Стороны этого треугольника будут:

Холостой ход однофазного трансформатора;

Холостой ход однофазного трансформатора;

Холостой ход однофазного трансформатора.

где Холостой ход однофазного трансформатораи Холостой ход однофазного трансформатора– активная и реактивная составляющие напряжения к.з., В.

Холостой ход однофазного трансформатора, (1.58)

Холостой ход однофазного трансформатора

Рис. 40. Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б) трансформатора в режиме к.з.

Полное, активное и индуктивное сопротивления схемы заме­щения при опыте к.з.:

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.59)

Холостой ход однофазного трансформатора; (1.60)

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.61)

Так как при опыте к.з. основной поток Холостой ход однофазного трансформаторасоставляет всего лишь несколько процентов по сравнению с его значением при но­минальном первичном напряжении, то магнитными потерями, вы­зываемыми этим потоком, можно пренебречь. Следовательно, можно считать, что мощность Холостой ход однофазного трансформатора, потребляемая трансформатором при опыте к.з., идет полностью на покрытие электрических потерь в обмотках трансформатора:

Холостой ход однофазного трансформатора

Мощность к.з. приводят к рабочей температуре обмоток +75 °С:

Холостой ход однофазного трансформатора. (1.66).

Источники: http://lektsii.org/2-85313.html