Для определения параметров схемы замещения однофазного трансформатора используют опыт холостого хода
Холостым ходом трансформатора называют режим работы, когда нагрузка на вторичной обмотке отсутствует, то есть Zн= ∞. При этом полезная мощность трансформатора равна нулю, так как ток во вторичной обмотке отсутствует. Мощность на входе трансформатора расходуется на тепловые потери в первичной обмотке I02r1 и на магнитные потери в сердечнике Pm. Так как величина тепловых потерь в первичной обмотке мала, то ей часто пренебрегают. Поэтому магнитные потери называют потерями холостого хода.
Схема проведения опыта холостого хода для однофазного трансформатора. На схеме вольтметр V1 измеряет напряжение, подведенное к первичной обмотке, вольтметр V2 показывает напряжение на вторичной обмотке, амперметр A1 измеряет ток холостого хода I0, ваттметр W измеряет мощность холостого хода P0.
В опыте холостого хода определяют следующие параметры:
1 – Ток холостого хода I0. С помощью амперметра A1 определяют ток холостого хода и выражают его в процентном соотношении от номинального тока.
2 – Коэффициент трансформации k. С помощью вольтметра V1 в первичной обмотке устанавливают номинальное напряжение U1н, а с помощью вольтметра V2, определяют напряжение U20, которое равно номинальному U2н.
3 –Потери в первичной обмотке P0. Потери в первичной обмотке складываются из электрических и магнитных потерь.
4- Коэффициент мощности cosφ.
5 – Параметры намагничивающей ветви схемы замещения rm xm.
6 – Угол магнитных потерь δ
Таким образом, с помощью опыта холостого хода определяется большая часть параметров необходимых для расчета и построения векторной диаграммы или схемы замещения трансформатора. Остальные параметры определяются в опыте короткого замыкания.
Опыт короткого замыкания трансформатора.
Короткое замыкание трансформатора – испытательный режим, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко, а в первичную включено такое пониженное напряжение, чтобы ток первичной обмотки был равен номинальному (рис. 10.2). Это напряжение, называемое напряжением короткого замыкания, является одной из постоянных, характеризующих трансформатора. Обычно оно составляет 5…10 % номинального напряжения.
Рис. 10.2. Схема опыта короткого замыкания.
Потери в обмотках трансформатора определяются с помощью опыта короткого замыкания.
Мощность, затраченная при коротком замыкании, почти целиком расходуется на нагревание обмоток трансформатора. По мощности потерь при коротком замыкании можно рассчитать потери в обмотках при любой нагрузке трансформатора. Для этого потери при замыкании относят к току только первичной обмотки и некоторому условному сопротивлению , выражающему пропорциональность между током и мощностью:
; .
Тогда потери в обмотках, или потери в меди , при любой нагрузке находятся из значения тока первичной обмотки: .
Также потери в меди можно определить, используя коэффициент загрузки
; .
Коэффициент полезного действия трансформатора рассчитывается из соотношения мощностей, приложенных ко вторичной и первичной обмоткам:
,
где – потери мощности в трансформаторе.