10

Лекция № 8 Опыт холостого хода

Для проведения опыта холостого хода собирается электрическая цепь:

Подводимое к первичной обмотке напряжение изменяют от 0 до U_ном. Вторичная обмотка трансформатора разомкнута, к ее зажимам присоединен вольтметр для измерения напряжения U₂. Со стороны первичной обмотки измеряют напряжение U₁, ток холостого хода I₀ и мощность, потребляемую трансформатором в режиме холостого хода. По данным измерений строят зависимости I₀, Р₀ от U_1.

При холостом ходе ток во вторичной цепи равен нулю, а ток в первичной обмотке мал, поэтому малы и потери мощности, затрачиваемые на нагрев обмоток. Измеренная ваттметром мощность есть не что иное, как потери мощности в магнитопроводе. Построенные характеристики позволяют определить номинальное значение тока холостого хода I_0ном и номинальные потери мощности холостого хода, соответствующие номинальному значению, подводимому к первичной обмотке. Эти данные указываются в паспортных данных трансформаторов (ток холостого хода - в процентах от номинального тока первичной обмотки, а потери мощности в режиме холостого хода в кВт). Кроме того из опыта холостого хода можно определить коэффициент трансформации трансформатора.

Опыт короткого замыкания

Этот опыт, как и опыт холостого хода, проводят для определения параметров трансформатора. Собирают схему, в которой вторичная обмотка закорочена металлической перемычкой.

к первичной обмотке подводится такое напряжение, при котором ток в ней равен номинальному значению.

Напряжение короткого замыкания определяют по формуле :

u_k = U_k 100% / U_1ном ,

где U_k - напряжение, измеренное вольтметром при номинальном токе. В режиме короткого замыкания U_k очень мало, поэтому потери холостого хода в сотни раз меньше, чем при номинальном напряжении. Поэтому можно считать, что мощность, измеряемая ваттметром, это потери мощности, обусловленные активным сопротивлением обмоток.

Трехфазные трансформаторы.

В линиях электропередачи используются в основном трехфазные силовые трансформаторы. Иногда в цепях трехфазного тока используют три однофазных трансформатора. Однако применение трехфазных трансформаторов предпочтительнее, так как они меньше по размерам, чем три однофазных трансформатора и дешевле.

Трехфазный трансформатор состоит из магнитопровода, имеющего три стержня и обмоток.

На каждом стержне размещаются две обмотки одной фазы.

Обмотки высшего и низшего напряжения каждой из фаз трансформатора размещают на стержне концентрически одна поверх другой.

Обычно ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения.

Обмотки изолированы друг от друга и от стержня.

Обмотки наматываются в одну сторону, каждая из которых имеет условно начало и конец.

Принято начала фаз обмоток высшего напряжения обозначать А, В, С, а их концы X, Y, Z.

Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначают а, b, c, а их концы x, y, z.

Принцип работы трехфазного трансформатора аналогичен принципу работы однофазного трансформатора.

Применяют главным образом три способа соединения обмоток

трехфазного трансформатора: звезда-звезда, звезда-треугольник, треугольник-звезда.

Соединение звездой обозначают: Λ

Соединение треугольником обозначают: Δ

1). соединение первичных и вторичных обмоток звездой (Λ/Λ):

2). соединение первичных обмоток звездой, а вторичных обмоток треугольником (Λ/Δ):

3). соединение первичных обмоток треугольником, а вторичных обмоток звездой (Δ/Λ) :

Символ способа соединения обмоток высшего напряжения принято писать первым, между символами ставят наклонную черту.

Иногда применяют соединение обмоток звездой с выведенной нулевой точкой.

Трехфазные трансформаторы характеризуют двумя коэффициентами трансформации: фазным и линейным.

Фазный коэффициент трансформации равен отношению числа витков фазы обмотки низшего напряжения к числу витков фазы обмотки высшего напряжения или отношению фазных напряжений этих обмоток при холостом ходе:

k_ф = N₂/N1 = U_ф2/U_ф1.

Линейный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений обмотки низшего напряжения к линейному напряжению обмотки высшего напряжения при холостом ходе:

k_л = U_л2/U_л1.

При соединении обмоток по схеме Λ/Λ:

k_л = U_л2/U_л1 = U_ф2/ U_ф1 = k_ф.

То есть линейный и фазный коэффициент трансформации равны между собой:

k_л = k_ф.

При соединении обмоток по схеме Δ/Λ:

k_л = U_л2/U_л1 = U_ф2/ U_ф1 = k_ф/ .

При соединении обмоток по схеме Λ/Δ:

k_л = U_л2/U_л1 = U_ф2/U_ф1 = k_ф.

Таким образом, при одном и том же числе витков обмоток трансформатора можно в раз увеличить или уменьшить его коэффициент трансформации, выбирая соответствующую схему соединения обмоток.