Опыт короткого замыкания однофазного трансформатора.

Режим короткого замыкания

В процессе эксплуатации трансформатора в аварийных условиях самопроизвольно возникает режим короткого замыкания (замыкание вторичной обмотки трансформатора накоротко), в результате чего весьма значительные токи могут вывести его из строя.

Опыт короткого замыканиятрансформатора проводится в процессе исследований трансформатора для определения электрических потерь мощности в проводах обмоток при замкнутой накоротко вторичной обмотке трансформатора. При этом напряжение на вторичной обмотке равно нулю (U₂= 0).

a)б)

Рис. 3

При проведении опыта короткого замыкания трансформатора к первичной обмотке трансформатора подводится напряжение U₁, сниженное (в зависимости от типа и мощности трансформатора) в 10-20 раз по сравнению с номинальным значением напряженияU_1НОМ. Величина этого напряженияU₁=U_1к.звыбирается так, чтобы при проведении опыта по первичной обмотке протекал номинальный токI_1НОМ. При этом условии во вторичной накоротко замкнутой обмотке будет также протекать номинальный токI_2НОМ.

Так как при опыте короткого замыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке, мало и равно U_1к.з =E₂ = 4,44n₂ fФ_m, то магнитный поток трансформатора, а следовательно, и магнитная индукция будут также малы. Это означает, что магнитные потери мощности в магнитопроводе, которые пропорциональны квадрату магнитной индукцииВ_m², при опыте короткого замыкания ничтожно малы и ими можно пренебречь, т.е.P_М= 0.

Таким образом, можно считать, что при опыте короткого замыкания вся мощность P_к.з,потребляемая трансформатором, идет на нагрев обмоток трансформатора, т.е. равна электрическим потерям в проводах обмоток:

Р_к = Р_э + Р_м » R₁I ²_1ном + R₂I² _2ном = I ²_1ном(R₁ + R'₂) = I ²_1номR_К.З,

где R_К.З=R₁+R'₂.

Т

Рис. 4

ак как опыт короткого замыкания проводится при номинальном значении тока, то эта мощность равна электрическим потерям мощности при номинальной нагрузкеP_к.з=P_э.

Следовательно, зная напряжение, ток и активную мощность при опыте короткого замыкания (Z_ПР=0), можно определить параметры упрощенной схемы замещения трансформатора (рис. 4) при коротком замыкании:Z_К.З=U_1К.З/I_1НОМ, иХ_К.З=Х₁+Х'₂= .

Опыт холостого хода однофазного трансформатора.

Режим холостого хода возникает в процессе эксплуатации трансформатора при отключении приемника.

Ток первичной обмотки трансформатора при отключенном потребителе электроэнергии является его током холостого хода ( ). Пренебрегая влиянием насыщения, несинусоидальный ток можно заменить эквивалентным синусоидальным:

i₀=I_m0 sin (2pft+a).

Входящий в уравнение угол магнитных потерь a(угол сдвига по фазе между током и магнитным потоком трансформатора) обусловлен потерями мощности в магнитопроводе трансформатора. Значение углаaобычно невелико и для современных электротехнических сталей составляет 4 ‑ 6°.

напряжение, подводимое в режиме холостого хода к трансформатору, в соответствии со вторым законом Кирхгофа для первичной обмотки может быть представлено как сумма: .

Исходя из этого уравнения электрического равновесия, можно построить векторную диаграмму трансформатора для режима холостого хода (рис. 2).

при исследовании трансформатора появляется необходимость проведенияопыта холостого хода. Этот опыт проводится с целью определения коэффициента трансформацииn, магнитного потокаФ_m, коэффициента мощности cosφ₀, а также потерь мощностиP_Мв сердечнике магнитопровода трансформатора.

При опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора подводится напряжение, равное его номинальному значению U_1НОМ. Вторичная обмотка трансформатора при этом разомкнута, так как в цепи ее отсутствует нагрузка. В результате этого ток во вторичной обмотке оказывается равным нулю (I₂= 0). По цепи первичной обмотки трансформатора в этих условиях протекает ток холостого ходаI₀, значение которого обычно невелико и составляет порядка 4-10 % от номинального значения тока в первичной обмоткеI_1НОМ. С увеличением номинальной мощности трансформатора относительное значение тока холостого хода снижается.

Воспользовавшись вторым законом Кирхгофа для первичной и вторичной цепи трансформатора в режиме холостого хода, можно получить следующие уравнения электрического равновесия:

;

Рис. 2

.

Пренебрегая влиянием падения напряжения на первичной обмотке трансформатора I₀Z₁, равного произведению тока холостого хода на сопротивление первичной обмоткиZ₁= , ввиду его небольшого значения по сравнению сЕ₁, коэффициент трансформации приближенно можно определить по показаниям приборов при опыте холостого хода как отношение первичного напряжения ко вторичному:

n = E₁/E₂ » U₁/U₂.

Активная мощность, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода P_x.x, затрачивается на потери мощности в магнитопроводе и электрические потери мощности в первичной обмотке:P_x.x =P_м +P_э1.

Так как активное сопротивление первичной обмотки R₁, так же как и ток холостого ходаI₀ трансформатора, обычно незначительны, электрические потери в этой обмотке оказываются небольшими и ими можно пренебречь. В результате этого можно принять, что мощность, потребляемая трансформатором в опыте холостого хода и измеряемая ваттметром, расходуется на потери в магнитопроводе, обусловленные гистерезисом и вихревыми токами:P_x.x= P_м.

24. Нагрузочный режим однофазного трансформатора

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1493; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!