Цель опытов.
Опыты холостого хода и короткого замыкания проводятся для определения коэффициента трансформации, потерь в трансформаторе и параметров схемы замещения.
Опыт холостого хода.
Для однофазного трансформатора опыт холостого хода выполняется по схеме рис. 2.11. К первичной обмотке подводится номинальное напряжение , к вторичной — подключен вольтметр , имеющий достаточно большое сопротивление. Практически можно считать, что ток .
Кроме того, в схему включены амперметр , вольтметр и ваттметр . Амперметр показывает ток холостого хода , вольтметр — номинальное напряжение первичной обмотки , вольтметр —напряжение и ваттметр —мощность потерь при холостом ходе . По этим показаниям можно определить коэффициент трансформации для понижающего трансформатора или для повышающего трансформатора. Так как нагрузка отсутствует (), то мощность, показываемая ваттметром, — это мощность потерь в стали трансформатора (магнитопроводе).
Мощностью потерь в проводах обмоток можно пренебречь, так как при опыте холостого хода ток вторичной обмотки равен нулю, а ток в первичной обмотке — ток холостого хода составляет примерно 5 % номинального.
Можно также найти
и полное сопротивление цепи (см. рис. 2.9):
(2.12)
Активное сопротивление цепи
и индуктивное сопротивление цепи
.
Так как практически сопротивления и , то значения и определяются из приведенных формул.
Опыт короткого замыкания.
Опыт короткого замыкания выполняется по схеме, представленной на рис. 2.12, при условии, что к первичной обмотке подводится пониженное напряжение , составляющее 5—10% , а точнее, такое напряжение, при котором токи и в обмотках равны номинальным.
Вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко.
При этом опыте вольтметр показывает напряжение первичной обмотки , ваттметр — мощность короткого замыкания , амперметр — ток в первичной обмотке.
По этим показаниям можно определить мощность потерь в обмотках, так как потери в магнитопроводе составляют лишь 0,005 – 0,1 потерь при номинальном режиме из-за пониженного напряжения . Мощность потерь при коротком замыкании и номинальных токах
.
Кроме того, по данным этого опыта можно найти параметры упрощенной схемы замещения (рис. 2.13). Полное сопротивление
,
суммарное активное сопротивление обеих обмоток
(2.13)
и реактивное сопротивление
. (2.14)
На основе опытов холостого хода и короткого замыкания по формулам (2.12),(2.13),(2.14) определяются параметры схемы замещения трансформатора.
Напряжение короткого замыкания.
Как следует из схемы замещения (рис. 2.13),
.
Обычно составляет 5—8 % :
.
Значение указано на щитке трансформатора. Активная составляющая напряжения короткого замыкания находится по формуле
, (2.15)
а реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
. (2.16)
Процентные значения напряжения связаны между собой соотношением:
. (2.17)
Думаю в большинстве случаев где возникает необходимость проведения опыта холостого хода и короткого замыкания это учебный процесс, в производстве определение большей части параметров и построение векторной диаграммы чаще делается имперически (справочник Стеля)