Исследование электрических машин постоянного и переменного тока: Методические указания к лабораторным работам, страница 4

 Для снятия характеристик х.х. необходимо изменять подведенное напряжение  от 0,4 до 1,2, при этом нужно записать показания приборов для 5 - 6 измерений в табл. 3.

Таблица 3

, В	, А	, Вт

По данным табл. 3 определяют  и строят зависимости ¦() на одном графике.

Кривая ¦подобна кривой намагничивания стали магнитопровода, так как магнитный поток пропорционален напряжению , а намагничивающая (реактивная) составляющая тока пропорциональна напряженности магнитного поля.

Кривая  близка к параболе, поскольку потери холостого хода  пропорциональны

Опыт короткого замыкания

Режимом короткого замыкания трансформатора (к.з.) называется режим работы при питании хотя бы одной из обмоток переменным напряжением от внешнего источника, при коротком замыкании на зажимах других обмоток.

Если при замкнутой накоротко вторичной обмотке к первичной обмотке подвести номинальное напряжение, то токи в обмотках во много раз превысят номинальные значения, резко возрастут электродинамические усилия, действующие на обмотки и нагрев обмоток, в результате чего обмотки разрушаются. В реальных условиях эксплуатации называется режимом аварийного к.з.

Если режим к.з. создать при пониженном первичном напряжении так, чтобы ток не превышал номинальное значение, то он может быть использован для исследования трансформатора (например, для определения сопротивлений обмоток схемы замещения).

Перед проведением опыта приборы необходимо заменить, подобрав вольтметр на напряжения 5 – 10% от номинального первичного напряжения; амперметр и ваттметр должны быть, рассчитаны на номинальный ток первичной обмотки.

Для проведения опыта к.з. при пониженном напряжении собрать схему рис.3.

Опыт к.з. проводиться следующим образом: при помощи ЛАТРа постепенно повышают напряжение на первичной обмотке от нуля до величины, при которой ток в первичной обмотке становится равным номинальному значению. Снимают 5 – 6 точек. Результаты измерений и вычислений заносят в табл.4.

Таблица 4

Наблюдают			Вычисляют
, А	,В	, Вт	, %

В этом опыте определяется важная для трансформаторов величина – напряжение короткого замыкания . Под  понимается такое падение напряжения, которое необходимо подать на одну из обмоток трансформатора (при замкнутой другой) чтобы по ней протекал номинальный ток. Напряжение к.з. принято выражать в процентах от номинального напряжения:

.

Его активная составляющая

.

Его реактивная составляющая

.

В современных силовых трансформаторах

.

Напряжение к.з. имеет важное значение для оценки эксплуатационных свойств трансформатора. влияет на изменение вторичного напряжения и на величину ударного и установившегося токов в режиме к.з. при номинальном напряжении, а также в значительной степени определяет распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами. Чем больше, тем больше изменение вторичного напряжения при нагрузке, но при этом будет уменьшаться величина установившегося тока к.з.

Коэффициент мощности определяется по формуле

.

Построенные по данным опыта зависимости  ¦ называются характеристиками короткого замыкания. Они объясняются следующим образом. Так как опыт производился при пониженном напряжении, то магнитопровод не насыщен и параметры схемы замещения постоянны. Поэтому зависимость ¦ будет линейной, ¦ - практически постоянным, ¦ - парабола. Намагничивающий ток при опыте к.з. мал, т.к., и им можно пренебречь ( >> ), поэтому из опыта можно определить следующие параметры схемы замещения:

полное сопротивление

;

активное сопротивление

;

индуктивное сопротивление

.

Сопротивления  и ,  и  отдельно опытным путем не определяются, но для силовых трансформаторов можно принять: ; .

Работа трансформатора под нагрузкой

Режимом нагрузки трансформатора называется режим работы, при котором его вторичная обмотка замкнута на внешнюю цепь.

Внешней характеристикой трансформатора называется зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки от тока вторичной обмотки (или от мощности вторичной обмотки) при постоянном первичном напряжении, частоте и коэффициенте мощности вторичной цепи, т.е. ¦ при .

В данном опыте собирают схему рис. 4.

Приборы должны быть подобраны таким образом, чтобы имелась возможность измерять номинальные значения указанных в табл. 5 величин.

Таблица 5

Измеряются					Вычисляются
В	А	Вт	В	А	Вт		%

 

Для снятия внешней характеристики при трансформатор нагружают на чисто активное сопротивление, на первичную обмотку подается номинальное напряжение и в процессе опыта поддерживается постоянным. Уменьшая постепенно сопротивление во вторичной цепи, трансформатор нагружают до тока, равного  , при этом снимают 5 - 6 точек и обязательно записывают точку . Результаты опыта заносят в табл. 4. В качестве первой точки внешней характеристики используют данные, полученные в опыте холостого хода при номинальном напряжении.

По результатам опыта определяют

 

и строят зависимости ¦ при

Коэффициент мощности первичной обмотки  с увеличением нагрузки возрастает, т.к. под воздействием нагрузки растет активная составляющая тока. Кривая КПД при нагрузке трансформатора сначала возрастает вследствие того, что  , далее достигает максимума, при условии  (пологий максимум), при дальнейшем увеличении нагрузки КПД несколько уменьшается, т.к. изменяется соотношение между потерями:.

Сравнить значения КПД, полученные для методом непосредственной нагрузки  в номинальном режиме и косвенным методом по формуле

;

где  и  - потери в стали и потери в меди, полученные соответственно при номинальных значениях напряжения и тока из опытов х.х. и к.з.

Изменение напряжения на вторичной обмотке определяется при  методом непосредственной нагрузки: