6.4.2. Номінальні параметри трансформатора

Робота трансформатора супроводжується втратами енергії, яка виділяється у вигляді тепла в обмотках і магнітопроводі. Втрати потужності в обмотках Р_м (електричні втрати або втрати в міді) пропорційні квадрату струму. Для трифазного трансформатора:

Р_м = 3(І₁²r₁ + I₂²r₂) = 3(I₁²r₁ + I₂²r₂)  3I₁²r, де r – повний активний опір трансформатора.

Ці втрати залежать від величини навантаження трансформатора.

Втрати потужності в сталі магнітопроводу Р_ст пропорційні квадрату магнітного потоку² і, отже, квадрату напруги U₁, оскільки U₁ E₁ = 4,44fw₁Ф_m.

Загальні втрати із збільшенням навантаження збільшуються, а відповідно збільшується температура нагріву трансформатора і може досягти найбільшого допустимого значення. Величина цих втрат визначається максимально допустимим довготривалим навантаженням трансформатора, тобто його номінальною потужністю S_н = 3U_2нІ_2н, де U_2н і І_2н – фазні номінальні значення.

Фазні номінальні U_1н , U_2н , І_1н, І_2н вказуються в паспорті на спеціальному щитку трансформатора. Номінальна потужність трансформатора вказується в кіловольт-амперах [кВА].

6.4.3. Дослід короткого замикання

Електричні втрати (втрати в міді) в трансформаторі, що відповідають його номінальному струму, визначаються з досліду короткого замикання² (рис. 6.19).

а) б)

Рис. 6.19.

Дослід короткого замикання можна проводити для звичайних трансформаторів і для малопотужних трифазних. Для силових трансформаторів такий дослід здійснити неможливо і їх параметри визначаються розрахунковим шляхом. На рис. 6.19-а показана схема трифазного трансформатора із відповідними вимірювальними приладами. Оскільки трифазний трансформатор складається із трьох ідентичних однофазних трансформаторів, то всі вимірювання достатньо виконати в будь-якій фазі, наприклад у фазі А. Вольтметр схеми підключений безпосередньо на фазну обмотку трансформатора, щоб виключити похибку, пов’язану із падінням напруги всередині ватметра і амперметра при великому струмі фази, рівному номінальному.

Вторинна обмотка трансформатора замикається накоротко, а до первинної підводиться така напруга U_к, при якій струми в обмотках рівні номінальним значенням. Величина U_к називається напругою короткого замикання і у стандартних силових трансформаторів складає 5,5 % від номінальної напруги.

Фазну потужність Р_к, яку в цьому досліді показує ватметр, що включений в коло первинної обмотки, дорівнює електричним втратам в міді при номінальному навантаженому режимі трансформатора:

Р_к = Р_м = І_1н²r.

Магнітні втрати в цьому досліді нікчемні, оскільки І_н << I₀.

В результаті досліду, маємо: U_{к ф}, І₁ = І_1н, Р_{кз ф}.

За цими даними знаходимо параметри еквівалентної схеми фазних обмоток трансформатора (рис. 6.19-б):

.

6.4.4. Дослід холостого ходу

Магнітні втрати (втрати в сталі) в трансформаторі, що обумовлені гістерезисом і вихровими струмами в магнітопроводі, визначають при досліді холостого ходу (рис. 6.20).

Рис. 6.20.

Оскільки магнітний потік трансформатора Ф при всіх навантаженнях і холостому ході залишається практично постійним, то втрати Р_м не залежать від навантаження. Потужність Р₀, що споживається трансформатором при холостому ході, дорівнює магнітним втратам

Р_ст = Р₀.

Це можна прийняти на тій підставі, що втрати в первинній обмотці при холостому ході І₁₀²r₁ незначні, оскільки струм холостого ходу малий (І₁₀ = 0,025  0,1 І_1н), а втрати у вторинній обмотці відсутні.

В результаті досліду холостого ходу маємо такі величини: U₁ = U_1 ном, U₂, I_хх = I₀, P_хх = P₀.

Через ці величини знаходимо параметри послідовної схеми заміщення кола сталі:

Коефіцієнт трансформації n при цьому буде .

Якщо перерахувати отримані параметри за формулами еквівалентного переходу, то отримаємо параметри паралельної схеми заміщення кола сталі. Ці ж величини можна отримати, застосувавши формули для паралельної схеми: