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 напряженияU1НОМ. Величина этого напряженияU1=U1к.звыбирается так, чтобы при проведении опыта по первичной обмотке протекал номинальный токI1НОМ. При этом условии во вторичной накоротко замкнутой обмотке будет также протекать номинальный токI2НОМ.

Так как при опыте короткого замыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке, мало и равно U1к.з =E2 = 4,44n2 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 индукцииВm2, при опыте короткого замыкания ничтожно малы и ими можно пренебречь, т.е.PМ= 0.

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

Рк = Рэ + Рм » R1I 21ном + R2I2 2ном = I 21ном(R1 + R'2) = I 21номRК.З,

где RК.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 нагрузкеPк.з=Pэ.

Следовательно, зная напряжение, ток и активную мощность при опыте короткого замыкания (ZПР=0), можно определить параметры упрощенной схемы замещения трансформатора (рис. 4) при коротком замыкании:ZК.З=U1К.З/I1НОМ, иХК.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=Im0 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 потокаФm, коэффициента мощности cosφ0, а также потерь мощностиPМв сердечнике магнитопровода трансформатора.

При опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора подводится напряжение, равное его номинальному значению U1НОМ. 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 обмоткеI1НОМ. 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 Px.x, затрачивается на потери мощности в магнитопроводе и электрические потери мощности в первичной обмотке:Px.x =Pм +Pэ1.

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:Px.x= Pм.

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!