Дослідження холостого ходу та короткого замикання

Дослідження холостого ходу проводять в наступній послідовності: первинну обмотку вмикають в джерело на номінальну напругу, а вторинну обмотку залишають розімкненою. При цьому струм в первинній обмотці І₀, а у вторинній обмотці І₂ = 0 (рис.2.1.5,а).

Рис.2.1.5. Схеми ввімкнення однофазних трансформаторів при дослідах

холостого ходу (а) і короткого замикання (б)

Амперметр А в первинному колі дає можливість визначити струм холостого ходу І₀, який прийнято вимірювати в процентах від номінального струму І_1ном в первинній обмотці:

і₀ = (І₀/І_1ном) 100. (2.1.29)

В трансформаторах великої та середньої потужності і₀ = (2 ¸ 10) %, а в трансформаторах малої потужності (менше 200-300 В×А) може досягати 40% і більше.

Струм холостого ходу І₀ разом з реактивною складовою І_0р, яка наводить в магнітопроводі головний магнітний потік, має активну складову І_0а, яка обумовлена магнітними втратами в магнітопроводі трансформатора. Використання якісних електротехнічних сталей з невеликими питомими втратами сприяє зменшенню активної складової струму холостого ходу до значення, що не перевищує 10%, тобто І_0а £ 0,1І₀. Результуючий струм холостого ходу, А,

І₀ = (2.1.30)

Якщо струм холостого ходу І₀, отриманий дослідним шляхом, набагато перевищує значення, вказане в каталозі на досліджуваний тип трансформатора, то це свідчить про несправність трансформатора: наявність короткозамкнених витків в обмотках; порушення електричної ізоляції між деякими пластинами (полосами) магнітопроводу.

При дослідженні холостого ходу U₂₀ = Е₂ та U₁ » E₁, тому, використовуючи показники вольтметрів V₁ і V₂, можна з необхідною точністю визначити коефіцієнт трансформації k = U₁/U₂₀.

Ватметром W в первинному колі трансформатора вимірюють потужність Р₀, що використовується трансформатором в режимі холостого ходу. В трансформаторах потужністю 200-300 В×А електричні втрати в первинній обмотці внаслідок невеликої величини струму І₀ невеликі, тому вважаємо потужність холостого ходу рівною магнітним втратам, тобто Р₀ = Р_м (див.2.1.4).

Дослідження короткого замикання виконують слідуючим чином. Вторинну обмотку трансформатора замикають накоротко (рис.2.1.5,б), а до первинної обмотки підводять понижену напругу короткого замикання U₁ = U_к, при якій струм короткого замикання в первинній обмотці дорівнює номінальному значенню, тобто І_1к = І_1ном. Напругу короткого замикання прийнято виражати в процентах від номінальної напруги U_1ном:

u_к = (U_к/U_1ном)100 (2.1.31)

Як правило u_к = (5 ¸ 12) %.

Магнітний потік Ф_max пропорційний напрузі U₁ [див.(2.1.18)], але, так як напруга короткого замикання не перевищує 5-12% від U_1ном, то для створення головного магнітного потоку при дослідженні короткого замикання вимагається настільки мала величина намагнічувального струму, що нею можна знехтувати. Виходячи з цього, прийнято вважати магнітні втрати при дослідженні короткого замикання рівними нулю, а використовувану потужність короткого замикання Р_к рівною потужності електричних втрат трансформатора (див.2.1.4) при номінальному навантаженні трансформатора (Р_к = Р_е.ном).

Коефіцієнт потужності при дослідженні короткого замикання

cos j_к = Р_к / (U_кІ_1ном). (2.1.32)

Таким чином, дослідження холостого ходу та короткого замикання дають можливість експериментально визначити ряд важливих параметрів трансформатора: І₀, Р₀ = Р_м, u_к, Р_к = Р_е.ном, використовуючи які за (2.1.28) можна визначити ККД трансформатора.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”