Рисунок 4.11 – Упрощенная схема замещения приведенного

Трансформатора

Рисунок 4.10 – Векторная

Диаграмма приведенного трансформатора

4.3.3. Опытное определение

параметров схемы замещения трансформатора

Для определения параметров схемы замещения трансформатора проводят его испытания в режиме холостого хода и опытного короткого замыкания.

Схема опыта холостого хода приведена на рисунке 4.12.

Первичную обмотку подключают на номинальное напряжение и

измеряют ток холостого хода I₀ , мощность P₀, напряжение на разомкнутой вторичной обмотке U₂₀ .

Рисунок 4.12 – Схема опыта холостого хода

Мощность P₀, потребляемая из сети, расходуется на потери в меди ∆P_m1 = I₀²r₁ и потери в стали ∆P_ст = I₀²r_m при этом, поскольку r_m»r₁, потерями в первичной обмотке ΔP_m1 пренебрегают и считают, что вся потребляемая из сети мощность расходуется на потери в стали, т.е.

, (4.35)

откуда

Исходя из схемы замещения (рисунок 4.7, а ) и пренебрегая величиной z₁ по сравнению с z_m можно определить величину z_m из соотношения

= (4.36)

откуда .

Коэффициент мощности при холостом ходе определяется из соотношения

. (4.37)

Коэффициент трансформации равен

. (4,38)

Схема опыта короткого замыкания приведена на рисунке 4.13..

В

Рисунок 4.13 – Схема опыта короткого замыкания трансформатора

этом опыте вторичная обмотка замыкается накоротко, а на первичной обмотке с помощью регулятора устанавливают такое напряжение U_1k, при котором ток в первичной обмотке равен номинальному I_1k = I_1н. Величина U_1k имеет весьма важное эксплуатационное значение и всегда указывается на щитке трансформатора. Обычно она указывается в процентах от номинального напряжения и для однофазных трансформаторов составляет 3%…5%.

Поскольку в рассматриваемом режиме U₂=0, то трансформатор не отдает потребителю полезной мощности и вся мощность P_1k, потребляемая из сети, расходуется на потери. Т.к. потери в стали ΔР_ст пропорциональны квадрату магнитной индукции ΔР_ст ≈ В² ≈ Е² ≈ U₁², то, ввиду малости напряжения U_1k, этими потерями пренебрегают и считают, что вся потребляемая мощность расходуется на потери в обмотках, т. е.

,

откуда получаем

Полное сопротивление короткого замыкания равно

, (4.40)

поэтому

Принимая далее, что и получаем все параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.

4.3.4. Упрощенная векторная диаграмма приведенного

трансформатора

Упрощенная векторная диаграмма, построенная на основании упрощенной схемы замещения (рисунок 4.11) и уравнений (4.34), по­казана на рисунке 4.14. Обычно параметры r_k, x_k, z_k, ток нагрузки I_2н и ее характер известны, первичное напряжение U₁ - задано. Цель построения векторной диаграммы заключается только в том, чтобы графически определить величину U₂ и угол φ₁. Порядок построения этой диаграммы следующий.

1

Рисунок 4.14 – Упрощенная векторная диаграмма

приведенного трансформатора

. От исходной точки О в произвольном направлении (обычно вверх) откладывают в определенном масштабе вектор .

2. Под углом к вектору тока проводится направление векторa -. Угол φ₂ положительный (откладывается влево) при активно-индуктивной нагрузке и отрицательный (откладывается вправо) при активно-емкостной нагрузке.

3. В масштабе напряжения строится прямоугольный треугольник ABC с катетами и гипотенузой .

Треугольник АВС называют треугольником короткого замыкания и пристраивают к линии так, чтобы его вершина С лежала на линии, а величина ОА была равна в принятом масштабе первичному напряжению U₁. Треугольник короткого замыкания должен быть ориентирован на векторной диаграмме таким образом, чтобы сторона AB = I₁x_k была перпенди­кулярна, а ВС - параллельнa вектору .

Отрезок OC дает величину а действительное напряжение U₂ на зажимах вторичной обмотки реального трансформатора получается из соотношения .