По расчётным данным табл.5.3 строятся характеристики холостого хода, рис.5.3.

М ощность и ток холостого хода при номинальном напряжении U_1H называются номинальными потерями Р_ХН и номинальным током холостого хода I_ХH. Их значения для масляных трансформаторов нормируется ГОСТом. Ток холостого хода обычно выражают в процентах от номинального тока трансформатора. Таким образом,

I_ХН % = .

Вследствие малого изменения магнитного потока трансформатора при переходе от холостого хода к нагрузке потери Р_ХН и ток I_ХH, измеренные на холостом ходу при U_Н, обычно принимаются равными магнитным потерям и намагничивающему току I₀ при нагрузке.

По опытным данным для номинального напряжения определяют параметры холостого хода трансформатора:

z_Х = |z₁ + z_m| = , r_х = r₁ + r_m = ,

х_х = х₁ + х_m =

Сопротивление Z₁=r₁+jx₁ характеризует первичную обмотку трансформатора: r₁ – её активное сопротивление; х₁ – индуктивное сопротивление, обусловленное потоком рассеяния этой обмотки.

Сопротивление Z_m=r_m+jx_m характеризует магнитную систему трансформатора: r_m обусловлено потерями в стали сердечника, вызываемыми в нем основным магнитным потоком, х_m – индуктивное сопротивление взаимной индукции, также обусловленное основным потоком.

Сопротивлением Z_m в схеме замещения трансформатора выражается магнитная связь между его обмотками.

Так как r_m>> r₁ и х_m >>х₁, то можно считать, что сопротивления z_X, r_X, x_X характеризуют магнитную систему трансформатора. Параметры z_X и x_X в значительно степени зависят от насыщения сердечника трансформатора, возрастая с уменьшением напряжения U_1X.

3. Определение коэффициента трансформации.

Коэффициентом трансформации трансформатора называют отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения.

При определении коэффициента трансформации однофазных трансформаторов или фазного коэффициента трансформации трехфазных трансформаторов отношение напряжений можно приравнять отношению чисел витков обмоток:

К_ф= U_1ф/U_2ф = w₁/w₂,

где К_ф-фазный коэффициент трансформации; U_1ф-фазное напряжение обмотки ВН; U_2ф-фазное напряжение обмотки НН; w₁-число витков обмотки ВН; w₂-число витков обмотки НН.

При измерении линейного коэффициента трансформации трехфазного трансформатора равенство отношения высшего и низшего напряжений обмоток и соответственно числа витков ВН и НН сохранится лишь при одинаковых соединениях этих обмоток.

Для различных сочетаний соединения обмоток линейный коэффициент трансформации при указанных ниже соединениях примет следующий вид:

Y/Y К=

Δ/Δ К=

Y/Δ К=

Δ/Y К=

Коэффициент трансформации определяют из опыта холостого хода (рис.5.2) методом двух вольтметров. Подводимое напряжение к трансформатору не должно превышать номинальное и не должно быть слишком малым (не ниже 1% номинального напряжения). Используя индукционный регулятор, к трансформатору подводят напряжение (0,1÷ 0,5)U_H и замеряют одноименные фазные напряжения первичной (комплект К505) и вторичной (вольтметр V1) обмоток, по которым определяют:

К_А = ; К_В = ; К_С = .

Затем находят среднее значение коэффициента трансформации

К = .

4. Опыт короткого замыкания.

Характеристики короткого замыкания представляют зависимость тока I_K, потребляемой мощности Р_К и cosφ_K от подводимого напряжения при замкнутой накоротко вторичной обмотке трансформатора:

I_K, P_K, cosφ_K = ƒ(u_к) при U₂ = 0.

Опыт короткого замыкания проводят по схеме рис.5.4 при значительно пониженном напряжении, порядка (4÷12)% от U_H, чтобы ток I_K ≈I_H. Поэтому после окончания опыта холостого хода устанавливают минимальное напряжение на выходе ИР. Опыт короткого замыкания может производиться со стороны любой из двух обмоток трансформатора.

Он входит в число обязательных приемо-сдаточных испытаний, которым подвергается каждый силовой трансформатор перед выпуском с завода. Обычно замыкается накоротко обмотка НН, а напряжение подводится к обмотке ВН. В этих условиях значения токов и напряжений наиболее удобны для измерений.

Опыт проводится следующим образом. Чтобы избежать значительного нагревания обмоток трансформатора, эксперимент начинают с режима, при котором ток равен (1,2÷1,3)I_H. Затем устанавливают I_К=I_Н и далее при постепенном понижении напряжения снимают характеристики, измеряя напряжение, ток и мощность. С целью уменьшения влияния нагрева обмоток на результаты измерений опыт нужно проводить как можно быстрее. Данные 5-6 точек записывают табл. 5.4. При проведении опыта короткого замыкания необходимо зафиксировать режим, соответствующий номинальному току.

Таблица 5.4

Данные опыта короткого замыкания

№ п.п.

Опытные данные

Расчётные данные

UA B

UB B

UC B

IA A

IB A

IC A

PA вт

PВ вт

PС вт

UК В

IК А

PК вт

сosφК

Необходимые расчётные величины получают из соотношений:

U_К= ; I_К= ; Р_К=Р_А+Р_В+Р_С; cosφ_К= .

По расчётным данным табл.5.4 строятся характеристики короткого замыкания, примерный вид которых представлен на рис.5.5.

Мощность, соответствующая номинальному току обмоток при температуре 75^о, принято называть номинальными потерями короткого замыкания (Р_КН):

Р_КН = 3 r_K75I_H².

Д ля силовых трансформаторов её величина должна удовлетворять требованиям ГОСТа.

Режим короткого замыкания, возникающий случайно в процессе эксплуатации при номинальном первичном напряжении, является аварийным процессом, сопровождающимся весьма большими токами в обмотках. Многократное повышение токов по сравнению с номинальными (в 10-20 раз) может привести к повреждению изоляции обмоток механическими силами, возникающими при этом режиме между обмотками.

По опытным данным для номинального тока I_К = I_Н определяют параметры короткого замыкания трансформатора, то есть полное сопротивление короткого замыкания Z_К и его составляющие – активную r_К = r₁ + r₂^' и индуктивную х_К=х₁ + х₂^', которые характеризуют сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора:

Z_К = |Z₁ + Z₂^'| = , r_К = , х_{К =} .

Определенное из опыта активное сопротивление приводят к температуре 75^оС (х_К от температуры не зависит):

Z_К75 = .

На основании характеристик короткого замыкания определяется значение напряжения короткого замыкания U_К %, его активная U_Ka % и реактивная U_Kр % составляющие, соответствующие номинальному току при температуре обмоток, равной температуре окружающей среды. Эти значения следует привести к номинальной рабочей температуре обмоток 75^о С.

Обычно значение U_K выражают в процентах от номинального напряжения той обмотки, со стороны которой делают измерения при опыте короткого замыкания:

U_К% = .

Активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания также выражают в процентах от номинального напряжения:

U_{Ka 75} % = = U_K cosφ_K,

U_Kp% = =U_Ksinφ_K.

Активная составляющая U_Ka75, выраженная через отношение , определяет процентное значение потерь в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке. Напряжение короткого замыкания является одним из важных факторов, характеризующих свойства трансформатора. По значению этой величины и её составляющих можно определить изменение вторичного напряжения трансформатора при изменении нагрузки и судить о возможности параллельной работы с другим трансформатором. Величину U_K используют при определении установившегося и ударного токов, возникающих при коротком замыкании в условиях эксплуатации.