Опыт холостого хода трансформатора.

Опыт холостого хода и короткого замыкания характеризуют работу трансформатора в предельных режимах нагрузки: при отсутствии нагрузки и при номинальном токе вторичной обмотки , которая замкнута накоротко.

На основе опытов определяются исходные данные для расчета эксплуатационных характеристик и параметров схемы замещения трансформатора.

Характеристика холостого хода трансформатора подобна кривой намагничивания.

U_H

I_1x

U, B_m

Точку, соответствующую , выбирают на перегибе колена кривой. При этом .

Относительная величина тока холостого хода при номинальном напряжении .

;

По опыту холостого хода можно экспериментально определить коэффициент трансформации.

Опыт короткого замыкания.

Если к первичной обмотке приложить напряжение, разное номинальному, то токи достигнут величин, превышающих номинальные в 10 – 20 раз у трансформаторов только напряжения и в 20 – 40 раз у трансформаторов низкого напряжения.

При опыте напряжение снижают до значения, когда не превышает .

Устанавливают , и определяют и

- напряжение короткого замыкания

, , поэтому

В схеме замещения ветвью с током можно пренебречь.

; ;

Можно представить в виде активной и реактивной составляющих

используют для определения

Ток короткого замыкания в условиях эксплуатации достигает больших значений. Короткое замыкание является аварийным режимом, который возникает в результате электрического пробоя изоляции, неправильных соединений в цепи вторичной обмотки и т.д.

В переходном режиме максимальное значение тока короткого замыкания, получившее название ударного тока , может быть значительно больше тока в установившемся режиме.

Ударный ток представляет серьезную опасность для трансформатора большой мощности. Электромагнитные силы в обмотках могут сдвинуть витки, смять изоляцию и вызвать в конечном итоге повреждение обмоток. При коротком замыкании, когда токи возрастают в десятки – сотни раз, механические силы могут увеличиваться в тысячи раз и более.

Изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора при нагрузке.

При увеличении тока нагрузки трансформатора напряжение на зажимах вторичной обмотки обычно понижаются. Отклонение величин от напряжения холостого хода при характеризуют процентным изменением напряжения

Величину можно получить расчетом по заданной нагрузке и паспортным данным трансформатора при неизменном напряжении на зажимах первичной цепи

,

где - коэффициент нагрузки;

- фазовый сдвиг тока и напряжения нагрузки.

Для вывода формулы воспользуемся упрощенной схемой замещения и соответствующей ей векторной диаграммой.

Приемник носит активно – индуктивный характер.

Умножив в исходном уравнении на получим выражение через приведенные напряжения

Поскольку , то

Ввиду малости сдвига фаз между векторами и , разность величин практически равно разности между проекцией вектора на направление вектора .

~

Умножив правую часть на и вынося , получим

.

4

2

0,5

1,0

ΔU₂, %

β

φ_{2П > 0 (инд.)}

φ_{2П < 0 (емк.)}

0

1,0

0,5

1,0

0,5

Зависимость процентного изменения напряжения от коэффициента нагрузки

Внешняя характеристика трансформатора при активно – индуктивной нагрузке.

β

Внешняя характеристика построена согласно уравнения.

При колебаниях нагрузки напряжение на выходе трансформатора изменяется лишь на несколько процентов, что обеспечивает достаточную стабильность напряжения на приемниках электрической энергии. Напряжение на нагрузке поддерживается постоянным путем изменения числа витков одной обмотки. Изготавливаемые заводом трансформаторы (силовые) позволяют изменять число витков первичной или вторичной обмотки в пределах .