Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора

Опыт холостого хода. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора производится по данным опыта холостого хода и короткого замыкания.

Схема опытов холостого хода однофазного (т = 1) и трехфазного (т = 3) двухобмоточных трансформаторов приведены на рис. 14-10. Первичная обмотка трансформатора подключается на синусоидальное напряжение, а вторичная обмотка разомкнута. Измеряются первичные напряжения U_o = U_w, ток /₀ = 1_г и мощность Р_о = Pi, а также вторичное напряжение U_w.

Из данных опыта для однофазного трансформатора определяются полное, активное и индуктивное сопротивления холостого хода:

Рис. 14-10. Схемы опытов холостого

^х°Д^а однофазного (а) и трехфазного (б)

двухобмоточных трансформаторов

Для трехфазного трансформатора по показаниям трех амперметров и вольтметров определяются средние значения линейного тока /_Ол и линейного напряжения 1/_Ол, а по показаниям ваттметров — мощность холостого хода трех фаз Р_о = Р' + Р"> Физический смысл имеют только значения сопротивлений, рассчитанные для фазы обмотки. Поэтому необходимо принять во внимание схему соединения обмотки. В случае соединения первичной обмотки в звезду

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора может рассчитываться по фазным напряжениям (&) или по линейным напряжениям (&_л). Для теории трансформатора имеет значение первое из указанных значений коэффициента трансформации.

Целесообразно определять относительные значения перечисленных сопротивлений:

Уравнению напряжения холостого хода (14-7U) соответствует векторная диаграмма холостого хода на рис. 14-11. На этой диаграмме для ее ясности падения напряжения rj_Q и jxj_o изображены весьма большими. В действительности они составляют доли процента от U_o, поэтому ими можно пренебречь и положить U_o = = —£1. Вследствие преобладания индуктивного сопротивления при U_o = U_H коэффициент мощности cos <p₀ «£ 0,1.

Так как г_х <^ г_м, то потери холостого хода практически представляют собой потери в стали сердечника, включая потери от вихревых токов в стенках бака в режиме холостого хода.

Опыт холостого хода производят обычно для ряда значений U_o: от U_o а* 0,3 U_n до U_o «1,1 (/„и по полученным данным строят характеристики холостого хода, представляющие собой зависимости /₀, jP₀, 2_о, r₀, coscp₀ от U_o (рис. 14-12). При увеличении

U_o насыщение сердечника увеличивается, вследствие чего /₀ растет быстрее U_Q. Поэтому z₀ и х₀ с ростом U_o уменьшаются. Так как Р_п г^ Е² ^ U², а Р_о растет быстрее Щ, то г₀ с ростом Uо также. уменьшается. По характеристикам холостого хода устанавливаются значения соответствующих величин для U_o == U_H.

Опыт короткого замыкания производится по схемам рис. 14-13. Вторичные обмотки замыкаются накоротко, а к первичным обмоткам во избежание перегрева и повреждения трансформатора подводится пониженное напряжение с таким расчетом, чтобы ток находился в пределах номинального.

Полное z_K, активное г_к и реактивное х_к сопротивления короткого замыкания рассчитываются по формулам, аналогичным для случая холостого хода.

Для однофазного трансформатора

Для трехфазного трансформатора по показаниям приборов определяются средние значения линейного напряжения £/_{к л}, линейного тока /_{к л} и мощности короткого замыкания трех фаз Р_к. При соединении первичной обмотки в звезду параметры короткого замыкания на фазу будут следующие:

Рис. 14-12. Характеристики холостого хода трансформатора с соединением обмоток Y/Y_o, 240 кв • а, 3150/380 в, замеренные со стороны НН

Рис. 14-13. Схемы опытов короткого замыкания однофазного (а) и трехфазного (б) явухобмоточных трансформаторов

Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании с /_к = /_н изображена в двух видах на рис. 14-15, а, б. Треугольник на рис. 14-15, б называется треугольником короткого замыкания. Его катеты представляют собой активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания:

и_ка = и_к cos ф_к; M_Kr = u_Ksin<p_K. (14-79)

В трансформаторах мощностью S_B = 10 кв -а обычно cos <p_K «я» 0,65, а в трансформаторах мощностью S_H = 60 000 кв -а обычно cos ф_к «0,05. Таким образом, в мощных трансформаторах преобладают составляющие u_v и х_& по сравнению с ы_ка и г_к. Очевидно,

что м_Ко* = ^гк*, «кг* = *_к*- Величина и_ка* приводится к температуре обмоток, равной 75^е С.

Согласно изложенному, напряжение короткого замыкания характеризует величину активных сопротивлений и индуктивных сопротивлений рассеяния трансформатора и является поэтому важной характеристикой трансформатора. Величина и_ко_/о указывается в паспортной табличке трансформатора. В силовых трансформаторах и_к% = 4,5 -5- 15. Первая цифра относится к трансформаторам с номинальным линейным напряжением {/_лн=^ 10 к», авто-рая — к трансформаторам с U_n, н = 500 /се, которые обладают большим рассеянием вследствие большого расстояния между обмотками.

Величина э. д. с. Е_г в опыте короткого замыкания при ^к — ^н ^в 15—40 раз меньше [/„. При этом магнитные потери в 225—1600 раз меньше, чем в случае U = U_B, и весьма малы. Поэтому мощность короткого замыкания Р_к с большой точностью представляет собой мощность электрических потерь в обмотках, включая добавочные потери в стенках бака и в крепежных деталях от потоков рассеяния трансформатора. Следовательно, и г_к — г_х + г«, определенное из опыта короткого замыкания, является эквивалентным сопротивлением с учетом этих потерь.

Если короткое замыкание происходит при номинальном первичном напряжении, то

Рис. 14-14. Характеристики короткого замыкания трансформатора с соединением обмоток Y/Y_o, 240 кв-а, 3150/380 в, замеренные со стороны ВН

Рис. 14-15. Векторные диаграммы трансформатора при коротком замыкании с /* = /„

Дата добавления: 2015-07-18