Что такое холостой ход трансформатора

Холостой ход трансформатора — что это?

Трансформаторы являются устройствами, предназначенными для повышения и понижения переменного напряжения. При этом частота тока не меняется, также, как и практически не изменяются его мощностные характеристики. Каким бы ни был трансформатор (по разным критериям их можно разделить на несколько групп), он имеет ряд сходных характеристик, на которые следует обращать особое внимание, не только во время эксплуатации, но и во время проверки работоспособности устройства.

:

Трансформаторы и режимы их работы

Работа всех трансформаторных устройств, а их около десятка различных видов, способны соответствует одному из трех основных режимов:

• Холостому ходу.
• Короткому замыканию.
• Нагрузочному режиму.

Один из наиболее важных режимов — холостой ход трансформатора, ведь именно на основании информативных показателей опытов холостого хода проводится доскональный анализ любого их режимов. Для этого также требуются параметры схемы замещения.

Как определить коэффициент трансформации и другие параметры? 

Что такое «холостой ход трансформатора»? По сути, это особый режим работы устройства, условием которого является разомкнутость вторичной обмотки, а первичная обмотка имеет номинальное напряжение. В таком состоянии, при проведении ряда расчетов, можно определить точные параметры целого ряда показателей, например, для трансформаторных устройств распространенного однофазного типа так рассчитываются:

• коэффициент трансформации;
• активное, полное, индуктивное сопротивление ветви намагничивания;
• коэффициент мощности, процентное значение тока и измерения холостого хода.

Алгоритм проведения измерений холостого хода выглядит так:

• Измеряется ток, который был приложен к первичной обмотке, посредством измерительных приборов, которые включены в общую цепь.
• Замыкается вторичная обмотка на вольтметре. Сопротивление должно быть такой величины, чтобы значение тока вторичной обмотки приближалось к минимальной отметке.
• Величина тока холостого хода в первичной обмотке минимальна относительно значения номинала, если сравнивать с прикладываемым напряжением, которое приводит в равновесие электродвижущая сила первичной обмотки. И оба этих показателя отличаются незначительно, а значит значение хода электродвижущей силы в первичной обмотке можно определить по данным вольтметра.

Наиболее точные искомые значения можно получить, используя обмотки различного напряжения — низкого и высокого. Точность таких измерений будет определяться разницей номиналов между ними.

Причины и следствия потерь холостого хода трансформатора 

Потери холостого хода трансформаторных устройств любого типа — это следствие износа устройств. Со временем их магнитная система и структура используемого металла стареет и меняется, межлистовая изоляция становится хуже, а прессовка сердечника ослабляется. Естественно, вы это негативно сказывается на уровне потерь электроэнергии.

Практика показывает, что вопреки установленных нормам, согласно которым потери могут отличаться от заводских показателей не более, чем на пять процентов, во многих случаях они превышают порог в пятьдесят процентов. Особенно это касается трансформаторов силового типа.

Данные измерений такого типа устройств позволяют довольно точно прогнозировать потери энергии в каждом отдельном муниципалитете.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Источник: https://energiatrend.ru/news/holostoy-hod-transformatora

Потери холостого хода трансформатора

Энергетические потери в любом случае, независимо от типа производства, являются причиной перерасхода средств и материалов. Именно по этой причине возможно повышение стоимости энергии. Поэтому борьба с данным фактором играет очень важную роль.

Основывается данная процедура на проведении технического обслуживания оборудования, благодаря которому имеется возможность определить какие-либо образовавшиеся неполадки, что важно для своевременного проведения профилактических мер на исключение вероятности сбоев в функциональности.

Потери холостого хода трансформатора представляют собой одну из наиболее часто встречающейся проблемой.

Что такое потери холостого хода трансформатора

Сам по себе холостой ход является одним из режимов деятельности всех типов трансформаторов. Он основывается на выделенном питании определенной обмотки в период, когда состояние всех остальных обмоток является разомкнутым.

Во время такой функциональности оборудования возникающие утечки обозначают потерями холостого хода трансформатора.

Существует определенный перечень обязательных составляющих, которые включаются в утрату показателей мощности такого оборудования, как трансформаторы. К ним относятся:

• В стальных частях возможны магнитные потери мощности.
• Вероятные потери в первичной обмотке.
• Потери, находящиеся в изоляционном слое.

Следует акцентировать внимание на том, что так называемые утечки диэлектрического типа являются актуальными исключительно для приборов, которые функционируют на высокой частоте. Если же рассматривать силовое оборудование, то подобные потери являются несущественными. По этой причине их редко когда принимают в расчет, когда анализируются основные причины. Наибольшими потерями являются магнитными.

Важность высокого качества электротехнической стали

Для того, чтоб была в наличии возможность осуществлять правильные вычисления показателей, следует применять данные по характерным особенностям различных видов стали. Помимо этого немаловажным фактором является такой показатель, как конфигурация магнитной системы. Все факторы можно условно поделить на технологические и условные.

К первому типу факторов можно отнести резку стали на платины, аккуратность при удалении заусенцев, качество отжига, покрытие лаком. К факторам второго типа относятся способы и форма сопоставления пластин, которые были выполнены из стали. Также достаточно важной причиной, по которой увеличивается численность потерь в оборудовании, которое уже используется, является наличие нестабильных характеристик самой стали.

Также возможны неполадки по причине небрежной сборки, при которой были допущены повреждения механического рода.

Несмотря на вышеуказанную информацию, при использовании оборудования, которое было собрано с полным учетом всех норм, все равно имеются отклонения от идеальных показателей, которые составляют примерно до пяти процентов.

Поэтому данную особенность обязательно следует принимать во внимание, при осуществлении контроля за предельными показателями. Поэтому к параметрам, которые указаны в общем стандарте ГОСТ, все равно следует добавлять вероятность потери холостого хода трансформатора .

Данный показатель может составлять примерно пятнадцать процентов. Важно осуществлять контроль за половиной данного значения.

Влияние потери холостого хода трансформатора

Большее количество потерь производится на этапе функционирования такого оборудования, как трансформаторы. Следует более подробно ознакомиться с тем, на что оказывают влияние данные таких потерь и от чего они в принципе зависят. Наиболее часто это следует принимать во внимание при произведении расчетов потери электрической энергии. Также немаловажной данная информация является при планировании необходимых затрат на ремонтные работы по обновлению техники.

Вероятность снижения показателей потери холостого хода трансформатора обеспечивается по таким причинам:

• использование стали, которая отличается наличием более современных свойств;
• произведение работ по усовершенствованию конструкционных особенностей магнитной системы;
• улучшение ориентации доменов;
• использование исходных листов, которые имеют минимальную толщину;
• осуществление обработки пластин из стали при помощи использования лазера.

Купить надежное оборудование

Если вам необходимо купить качественную и надежную аппаратуру или какое-либо электротехническое оборудование, советуем вам обязательно ознакомиться с представленным в нашем интернет-магазине каталогом товаров.

У нас вниманию потребителей представлен достаточно большой ассортимент электрооборудования, которое в полной мере соответствуют всем существующим качественным стандартам и ГОСТ. Во время производства аппаратуры использовались только комплектующие элементы, имеющие высокое качество.

Благодаря применению комплектующих, которые абсолютно соответствуют нормам, обеспечивается эксплуатация техники на протяжении длительного периода времени. Продукция, реализацией которой занимается наша компания, прошла проверку на полное соответствие заявленным производителем характеристикам, которая проводилась в заводских условиях.

Поэтому можно утверждать, что у нас вы сможете купить не только оригинальную, но и качественную аппаратуру. В комплектации электротехнического оборудования имеется гарантийный талон, который позволяет потребителям рассчитывать на осуществление технического обслуживания в специализированных центрах.

Если вас интересуют какие-либо определенные вопросы относительно предложенной продукции, вы имеете возможность их задать нашим консультантам по номеру горячей линии, который видите на экране. Менеджеры нашего интернет-магазина свяжутся с вами в максимально короткие сроки, после чего предоставят вам исчерпывающие данные.

Помимо этого, к каждой позиции, которая представлена на нашем сайте, имеется подробное описание. Поэтому вам точно не придется покупать кота в мешке.

Так как сотрудники нашей компании обладают высокой квалификацией и профессиональными знаниями, мы полностью уверенны в том, что предоставленные ими советы вам смогут помочь сделать наиболее правильный выбор аппаратуры, которая будет отлично подходить для конкретных целей, и на высоком качественном уровне справляться со своими функциональными обязанностями.

Ценовая политика нашего интернет-магазина электротехнического оборудования отличается демократичностью. Поэтому вы можете приобрести необходимую аппаратуру по актуальным ценам, без каких-либо необоснованных наценок. Доставка оборудования осуществляется в самые кратчайшие сроки, за счет чего вы сможете точно убедиться в высоком качестве предлагаемого товара достаточно быстро.

Также, что немаловажно, заказ доедет по указанному адресу не только вовремя, но и в целости и сохранности. Мы сотрудничаем только с надежными транспортными компаниями, поэтому абсолютно уверенны в том, что при перевозке будут в полной мере соблюдаться все правила и стандарты, которые предъявляются к оборудованию данного типа.

08.04.2019 12:36:28

589

Источник: https://provotok.ru/poteri-holostogo-hoda-transformatora

Опыт холостого хода трансформатора

Опыт холостого хода трансформатора, генератора, асинхронного двигателя рекомендуется к изучению электриками по той причине, что данные, полученные в результате такого исследования, позволяют охарактеризовать функционирование прибора под нагрузкой. Часто этот эксперимент проводят в паре с исследованием короткого замыкания. Такая программа предоставляет данные для расчета коэффициента полезного действия устройства.

Режим холостого хода трансформатора

Этот режим характеризует подача переменного напряжения, меняющегося по принципу синусоиды, на первичную обмотку аппарата, при этом во вторичной, находящейся в разомкнутом состоянии, электроток отсутствует полностью.

В таком случае трансформаторное устройство напоминает катушку индуктивности с замкнутым магнитопроводом из ферромагнетика.

Чтобы проводить опыты с трансформатором, находящимся в данном состоянии, потребуется изучить принципиальную схему, соответствующую используемому устройству (однофазному или трехфазному).

Схема трансформатора при холостом ходе

Про опыт холостого хода

Проведение опыта холостого хода позволяет узнать основные показатели функционирования прибора: теряемый процент мощности, коэффициент трансформации, значение электротока при работе вхолостую. Выполняется опыт с помощью измерительных приборов: ваттметра, амперметра и пары вольтметров, один из которых (превосходящий по внутреннему сопротивлению) подключается к клеммам вторичной обмотки. На первичную – подается номинальное напряжение.

Что такое коэффициент мощности

В процессе эксперимента можно найти:

• электроток холостого хода (замеряется амперметром) – обычно его значение невелико, не больше 0,1 от номинального показателя тока первой обмотки;
• мощность, теряемую в магнитопроводе прибора;
• показатель трансформации напряжения – примерно равен значению в первичной цепи, деленному на таковое для вторичной (оба значения – данные вольтметров);
• по результатам замеров силы тока, мощности и напряжения первичной электроцепи можно высчитать коэффициент мощности: мощность делят на произведение двух других величин.

Методика проведения выглядит так: первичную катушку (или ВН) соединяют с источником питания через три традиционных измерительных прибора (ампер-, ватт,- и вольтметр). У вторичной (НН) закорачивают выводы. Потребляемый электроток будет очень высоким, особенно с учетом низкого показателя обмоточного сопротивления.

Для номинального тока замеряют напряжение и мощность. На первичной катушке требуется низкое напряжение. Оно, как и ток для ХХ, имеет очень низкое значение, по сравнению с номинальным, – в районе 0,05.

Тем не менее, эта техническая характеристика обладает большой практической важностью – по ней считают вторичное напряжение и узнают, допустимо ли подключать устройства параллельно.

Важно! Потери мощности в сердечнике можно не учитывать из-за мизерного напряжения. Показания на ваттметре поэтому принимаются за потери в меди.

Рабочее сопротивление обмотки R можно найти так:

R=P/I2,

где:

• Р – данные вольтметра,
• I – сила тока.

Общий показатель сопротивления – Z=U/I, реактивный – X = √ (Z² — R²).

Проведение эксперимента короткого замыкания

Принцип работы трансформатора в режиме холостого хода

Когда на обмотку прибора подают напряжение синусоиды, в ней возникает слабый ток, как правило, не превышающий 0,05-0,1 от номинального значения (это и есть холостой ток). Его создает обмоточная магнитодвижущая сила, именно из-за ее действия в замкнутом магнитопроводном элементе возникают ведущий магнитный поток (обозначается Ф) и рассеивающийся поток Ф1, замкнутый вокруг обмоточного тела. Значение магнитодвижущей силы равно произведению холостого тока на число обмоточных витков.

Как рассчитать потребление электрической энергии

Ведущий поток создает в приборе две электродвижущие силы: самоиндукционную у первой обмотки и взаимной индукции – у второй. Ф1 продуцирует у первой катушки ЭДС рассеяния. Она имеет очень небольшую величину, ведь создающий ее поток замыкается, по большей части, по воздушным массам, ведущий поток Ф – по магнитопроводу. Поскольку главный поток имеет гораздо большие масштабы, то и генерируемая им для первичной катушки электродвижущая сила тоже имеет намного большее значение.

Важно! Так как подаваемое напряжение имеет вид синусоиды, такие же характеристики имеют главный поток и создаваемые им обмоточные электродвижущие силы.

Но по причине магнитного насыщения имеющийся в приборе поток непропорционален электротоку, создающему намагничивание, так что последний синусоидальным не будет. Практикуется замена его реальной кривой соответствующей ей синусоидой с таким же значением.

Искажение тока связано с третьей гармонической составляющей (величина, определяемая вихревыми потоками и магнитопроводным насыщением).

Таблица потерь

Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора

Когда цепочка второй катушки разомкнута, она не использует какой-либо рабочей мощности. У той мощности, что потребляет первая, есть некоторый активный процент (он и представляет собой потери прибора), но доминирует реактивный, отвечающий за намагничивание и отдаваемый генератору.

Что касается потерянной мощности, то большая ее часть затрачивается на процессы перемагничивания и генерацию вихрей токов магнитопровода. Из-за этого последний начинает перегреваться. Так как поток рассеяния не зависит от нагрузочного электротока, то мощностные потери имеются не только на холостом ходу, но и при подаче нагрузок. Еще некоторая часть потерь (очень небольшая) затрачивается на нагревание катушечного провода.

Ее малое значение обусловлено показателями сопротивления проводка и тока холостого хода.

При напряжении 10/0,4 кВ величина потерь будет возрастать по мере увеличения мощности. Для номинального показателя мощности в 250 кВА потери будут равны 730 Вт, для 400 кВА – 1000 Вт, для 2500 кВА – 4200 Вт. По прошествии лет эксплуатации в магнитопроводе происходят процессы, увеличивающие объем потерь: изнашивается изоляция, изменяются структурные характеристики металла. Из-за этого теряться может до 50% мощности.

Проверка работы

Главное назначение данного опыта в сочетании с экспериментом короткозамкнутого состояния – нахождение коэффициента полезного действия трансформирующего устройства. После постановки трансформатора в надлежащий режим проводятся следующие измерения:

1. Данные напряжения, направляемого на первую обмотку, и затем – на выводы второй. Можно это делать не только парой вольтметров, но и мультиметром, установив соответствующий режим работы. Если для замеров используются вольтметры, на вторую катушку ставят аппарат с большим значением сопротивления, чтобы поддерживать нулевой ток. Замерив оба показателя, можно найти коэффициент трансформации, разделив значение первичной катушки на таковое для вторичной.
2. Ваттметр для регистрации потребляемой мощности ставят в первичную электроцепь. В нее же подсоединяют амперметр, он показывает токовую силу прибора, работающего на холостом ходу.

Измерение напряжения трансформатора мультиметром

Холостой ход трехфазного трансформатора

Функционирование такого прибора в рассматриваемом режиме зависит от устройства его магнитной системы. Если используется прибор по типу группы однофазных трансформаторов либо бронестержневая система, третья гармоническая составляющая для каждой фазы будет замыкаться в отдельном сердечнике, набирая значение до 20% активного магнитопотока.

Создается добавочная электродвижущая сила, способная достичь очень высокого показателя – 0,5-0,6 от главной ЭДС. Подобные процессы способны вызвать нарушение целостности изоляции, за которым последует поломка электрической установки.

Лучшим вариантом является система с тремя стержнями, тогда третья составляющая не будет идти по магнитопроводу, а замкнется в воздушной или иной среде с низким показателем магнитной проницаемости (например, масляной). В этом случае массивная добавочная ЭДС, вносящая серьезные искажения, развиваться не будет.

Схема опыта холостого хода трехфазного двухобмоточного трансформатора

Параметры трансформатора по опытам холостого хода

В паспорте аппарата указывают ряд величин, способных помочь в расчете таких эксплуатационных показателей, как максимальное получаемое на практике значение электротока короткого замыкания, энергетические потери, амплитуда вариабельности напряжения приемника при меняющемся токе.

Эти величины делятся на две группы. Первая принадлежит работе в холостом режиме: сюда относятся показатель токовой силы в процентах от номинальной и мощностные потери магнитопровода.

Вторая – обмоточные потери при коротком замыкании и напряжение (тоже указываемое относительно номинального) в этом состоянии.

Расчет КПД трансформатора

Энергетические потери в приборе, происходящие в медных и стальных комплектующих, обусловливают расхождение параметров выходной и потребительской мощности. То, насколько эффективен аппарат, можно узнать, вычислив его КПД: он равен частному выходного и потребляемого значений. Последнее равно сумме первого, потерь для стального сердечника (они узнаются при эксперименте холостого хода) и для медных элементов (вычисляются по замерам короткозамкнутого устройства).

Проведение опытов КЗ и ХХ – надежный способ вычислить эффективность трансформатора. Оно также позволяет определить объемы энергетических потерь и узнать, на какой компонент приходится большая их часть.

Источник: https://amperof.ru/teoriya/opyt-xolostogo-xoda-transformatora.html

Испытание мощных трансформаторов и реакторов — Опыт холостого хода

Холостым ходом трансформатора называется режим работы, при котором к одной из его обмоток приложено номинальное напряжение номинальной частоты синусоидальной формы, а остальные обмотки разомкнуты. При испытании трехфазных трансформаторов, кроме того, необходимо, чтобы напряжение было практически симметричным. Ток.

протекающий по обмоткам трансформатора, в этом случае называется током XX и обозначается I0. Ток XX данной обмотки выражается в процентах тока той же обмотки, приведенного к номинальной мощности трансформатора. В трехфазных трансформаторах значение тока XX определяют как среднее арифметическое трех измеренных значений токов XX различных фаз.

Ток XX зависит от мощности трансформатора, конструкции магнитопровода, качества электротехнической стали и исполнения. Активная мощность, подводимая к трансформатору, расходуется главным образом на потери, вызванные перемагничиванием электротехнической стали (потери от гистерезиса), и на потерн от вихревых токов.

Измеренные при этом потери в трансформаторе называются потерями XX и обозначаются Р0.

При опыте XX трехфазного трансформатора подводимое напряжение определяют как среднее арифметическое трех измеренных линейных напряжений. В [Л. 1-3] допускается за подводимое напряжение принимать линейное напряжение на вводах а—с(А—С).

При испытании трехфазных трансформаторов приложенное напряжение должно быть практически симметричным. Трехфазная система считается практически симметричной, если при ее разложении на системы векторов прямой и обратной последовательностей окажется, что размер векторов обратной последовательности не превышает 5% размера векторов Прямой последовательности.

Cиcтемy линейных напряжений допускается считать практически симметричной, если каждое из линейных напряжений отличается не более чем на 4,5% от среднего арифметического трех линейных напряжений системы. Допуски для значений потерь и тока XX мощных трансформаторов согласно ГОСТ 11677-75 установлены следующие: для потерь XX +15%; для тока XX +30%.

Назначение опыта XX состоит в том, чтобы определить потери и ток XX, соответствующие поминальному напряжению, при практически синусоидальном1 и симметричном напряжении и номинальной частоте. Затем результаты измерений сравнивают с расчетными.

При изготовлении трансформатора опыт XX производят несколько раз (см. гл. 1). Это испытание является одним из наиболее часто повторяемых, и его проводят в следующих случаях: 1) при испытании магнитопровода (на первых экземплярах новых конструкций и в других случаях, когда это вызывается необходимостью),

1. при операционном испытании при малом напряжении;
2. при испытании трансформатора с запаянными отводами без бака (измерение потерь XX при малом напряжении);

4) приемосдаточные испытания (опыт XX при номинальных условиях и повторный опыт XX при тех же условиях после испытания электрической прочности изоляции индуктированным напряжением при повышенной частоте);
5) пофазные измерения потерь XX при малом напряжении (иногда делается для трех значений напряжений: при 5—10% номинального возбуждения трансформатора; при 380 и 220 В);

1 Кривая напряжения считается практически синусоидальной, если ни одна из ее ординат и не отличается от соответствующей ординаты основной синусоиды более чем на 5% амплитуды U основной синусоиды, т. е. если разность синусоидальность напряжения допускается проверять визуально с помощью электроннолучевого осциллографа.

6) квалификационные испытания вновь разработанного типа трансформатора

Общие указания

1. Опыт XX обычно производят со стороны обмотки НН, так как измерение напряжения, тока и мощности легче производить при более низком напряжении.
2. Перед испытаниями трансформатор нужно тщательно осмотреть, чтобы установить его номер, заводской заказ, отсутствие заметных (повреждений и посторонних предметов, наличие заземляющих устройств.
3. Перед испытанием трансформатор должен быть надежно заземлен.
4. Соединение генератора и промежуточного трансформатора при опыте XX следует выбирать так, чтобы возбуждение генератора было возможно ближе к номинальному.
5. В трансформаторах, которые имеют обмотки с последовательным и параллельным соединением отдельных секций, рекомендуется производить опыт XX при параллельном соединении.
6. Напряжение при опыте XX для трансформаторов с несимметричной магнитной системой устанавливают между фазами а—с при частоте 50 Гц и фиксируют напряжение на других фазах (а—b и b—с), а также измеряют токи во всех фазах и потери.
7. При опыте XX трехфазных трансформаторов подводимое напряжение определяют как среднее арифметическое трех измеренных линейных напряжений.
8. Ток XX трехфазного трансформатора определяют как среднее арифметическое значение токов трех фаз, %:

(6-1) измеренные токи в фазах а, b и с при опыте XX,  номинальный ток обмотки трансформатора, А.

У трехобмоточных трансформаторов с обмотками разных номинальных мощностей ток XX определяют в процентах тока возбуждаемой обмотки, приведённого к номинальной мощности трансформатора (т. е. к номинальной мощности наиболее мощной обмотки трансформатора).

Рис. 6-1. Измерение потерь и тока XX однофазных трансформаторов. а — непосредственное включение приборов; б — включение приборов через ТТ и ТН.

1. При определении потерь XX следует внести поправку на потери в приборах и в кабеле (в зависимости от схемы измерительной установки). Действительные потери при XX определяются по формуле (см гл 5);

(6-2) где Ра — действительные потери XX, Пт; Ризм — измеренные потери холостого хода, Вт; Ρпр=U2/r — потери в приборах, Вт, равные квадрату напряжения, при котором производилось измерение, деленному на сопротивление вольтметра или катушки напряжения ваттметра. Если включены вольтметр и ваттметр, то определяют потери в вольтметре и в катушке напряжения ваттметра.

Потери в кабеле

(6-3) где I— ток при испытании, А; r — сопротивление кабеля на участке от прибора до испытываемого трансформатора, Ом. б) Некоторые схемы соединений, применяемые при опыте XX/ В [Л. 1-3] рекомендуется измерять потери и ток XX однофазных трансформаторов и автотрансформаторов по схемам на рис. 6-1,а, трехфазных — по схемам на рис. 6-2. На рис.

6-1,а показано непосредственное включение приборов с подключенным вольтметром средних значений Vср и частотомером. На рис. 6-1,б дана схема включения приборов через ТТ и ТН с частотомером и вольтметром средних значений. Использование схем (рис. 6-1,а или б) определяется значениями напряжений и токов, которые приходится измерять при опыте XX.

В тех случаях, когда возможно использование любой схемы, следует отдать предпочтение той, которая даст наибольшую точность. Обычно такими схемами являются схемы с непосредственным включением приборов, так как при использовании ТТ и ΤН необходимо учитывать и их погрешности. (Заземление вторичных обмоток ТТ и ТН, а также, бака испытываемого трансформатора обязательно.) Включение приборов для схем на рис.

6-2,а и б дано на рис. 6-2,в. Схему для трехфазных измерении выбирают в зависимости от значений измеряемых напряжений, токов и мощности. Допускается применение схем, производных от основных (рис. 6.-1 и 6-2) или других, в том числе и с трехфазными ваттметрами, равноценных по точности измерения.

При опыте XX трансформаторов большой мощности угол сдвига между током и напряжением менее 80’, а, следовательно, cos φ=0,15; поэтому для. измерения потерь следует применять малокосинусные ваттметры и ТТ и ТН класса точности 0,2 и учитывать угловые погрешности последних. В схемах, приведенных на рис. 6-2, напряжение измерялось тремя вольтметрами.

Пользуясь вольтметровым переключателем; можно напряжение измерять одним вольтметром (гл. 3). Вольтметр для измерения подводимого напряжения и дополнительный резистор для расширения его предела (или предела ТН) выбирают, исходя из номинального напряжения XX питаемой обмотки испытываемого трансформатора. В соответствии с этим определяют «постоянную» вольтметра.

Амперметры и ТТ выбирают, исходя из максимального тока XX для данного типа трансформатора. Этим определяются «постоянные» амперметров. При измерениях через ТТ и ТН разрешается ТТ перегружать на 10%, а ТН на 20%· Ваттметры выбирают малокосинусные, допускающие длительные кратные перегрузки по току (в 4—6 раз) и напряжению (в 1,5—2 раза).

Источник: https://forca.ru/knigi/arhivy/ispytanie-moschnyh-transformatorov-i-reaktorov-22.html

Опыт холостого хода

С помощью тестирования возможно установить:

• коэффициент трансформации;
• каким образом ток, мощность, мощностной коэффициент cosφ холостого хода зависят от подаваемого напряжения;
• мощностные потери в стальном магнитопроводе.

Из самого названия опыта следует, что он осуществляется, когда выводы вторичной обмотки остаются открытыми, а входное питание подается со стороны высокого напряжения. Применяется и обратная схема с подведением питания со стороны НН и размыканием выводов первичной обмотки.

Опыт холостого хода трансформатора выполняется путем подключения выбранной обмотки к источнику питания на переменном токе через различные приборы: амперметр, вольтметр, ваттметр. С целью установления коэффициента трансформации с другой стороны также подсоединяется вольтметр. Во время испытания подаваемое напряжение можно изменять. Как правило, его регулирование происходит в диапазоне 0,6-1,1 от номинального.

У ненагруженного аппарата первичный ток очень низкий – 3-5 % от Iн. Потери в проводах трансформаторной обмотки несущественны.

Важно! Трансформатор в режиме х.х. работает при Uн, создаваемый магнитный поток в стальном магнитопроводе соответствует самым высоким значениям. Практически полная энергия потребления используется на нагрев сердечника.

Измерения для вычисления коэффициента трансформации

1. После подачи питающего напряжения фиксируются синхронно показания с двух вольтметров. Затем коэффициент трансформации подсчитывается в соответствии с формулой:

К = U1/U2.

Для трехфазных аппаратов снимают показания фазных или линейных напряжений;

1. При соединении обмоток трехфазных аппаратов ∆/Y и Y/∆ измерение фазного коэффициента производят, подавая напряжение на одну фазу и по очереди закорачивая другие. На стороне треугольника одну фазу закорачивают, а на остающиеся подают питание. Вычисленный показатель фазного коэффициента нужно умножить на 2, если напряжение подается на Y, и поделить на 2, если на ∆.

Важно! Значение фазного коэффициента рассчитывается, когда наблюдаются значительные отклонения линейного показателя.

Определение потерь

Графические характеристики холостого хода (х.х.) строятся, исходя из нескольких считываемых с приборов значений тока, напряжения и мощности в процессе регулировании напряжения. Количественные значения тока для аппаратов с низкими мощностными показателями не превышают 10% от номинальных величин, а для устройств большой мощности – 2%.

Формула для расчета коэффициента мощности без нагрузки:

cosφ = P/I x U.

Важно! В режиме х.х. cosφ составляет 0,2-0,3.

Мощностной показатель, замеряемый ваттметром, – это мощность потерь в стальном сердечнике.

Также можно определить:

• намагничивающую составляющую тока х.х.:

Im = I x sinφ

• активную часть тока х.х.:

Ia = I x cosφ

• реактивное сопротивление:

X = U/Im

• сопротивление, представляющее активные потери в магнитопроводе:

R = U/Ia.

Опыт короткого замыкания

Тестирование заключается в подсоединении обмотки ВН к питающему источнику через вольтметр, амперметр, ваттметр. Выводы обмотки НН закорачиваются. Второе наименование эксперимента – низковольтное тестирование. При короткозамкнутой вторичной обмотке и Uн значение потребляемого тока высоко, учитывая маленькое сопротивление обмотки. Это может вызвать значительный нагрев и повреждение аппарата.

Важно! Чтобы ограничить ток, обмотка ВН должна быть под низким U, достаточным для создания в ней Iн. Это значение U именуется Uкз (напряжение короткого замыкания). Uкз находится в пределах пяти процентов от Uн.

При Iн регистрируются данные вольтметра и ваттметра.

В данном эксперименте рассчитываются:

• активное, реактивное, общее сопротивление обмоточных проводов;
• потери в меди.

Важно! На намагничивание сердечника влияет напряжение, следовательно, мощностные потери в нем допустимо не учитывать из-за его малого значения, и на ваттметре отобразится показатель потерь в меди.

Мощностные потери, которые считываются с ваттметра, определяются по формуле:

P = I² x R.

На основании снятых показаний производятся расчеты:

• активное сопротивление обмоточных проводов – R = P/I²;
• общее сопротивление – Z = U/I;
• реактивное сопротивление – X = √ (Z² — R²)*
• мощностной коэффициент к. з. – cosφ = P/ U x I;
• U*кз = (Z x I/U) x 100%. Этот показатель в процентном выражении указан в техпаспорте аппарата.

Уменьшение потерь в трансформаторе

Уменьшение потерь холостого хода трансформатора можно достичь применением более современных сортов стали с улучшенными магнитными свойствами. Под улучшенными магнитными свойствами подразумевается сталь обладающая низкими удельными потерями и низкими затратами энергии на намагничивание. В основном к таким сортам стали относится холоднокатаная электротехническая сталь.

Однако холоднокатаная электротехническая сталь имеет некоторые недостатки, выражающиеся в ухудшении ее магнитных характеристик при механической обработке при продольной и поперечной резке, изгибам и сжатию при сборке магнитопровода, а также ударам при транспортировке.

Уменьшения потерь холостого хода добиваются также, применением более совершенных методов изготовления магнитопроводов трансформатора. При изготовлении магнитопроводов в его углах используют косые стыки пластин сопряженные друг с другом с большой точностью. Все чаще применяются стыковые магнитопроводы со стержнями изготовленными из плоских пластин и ярем навитых из лент электротехнической стали.

Рисунок 1. Пример пространственных магнитных систем

Вместо сквозных шпилек стягивающих магнитопровод используют бандажи.

Уменьшение потерь короткого замыкания

Для уменьшения потерь короткого замыкания в трансформаторе необходимо уменьшить плотность тока в обмотках. Как известно, плотность тока уменьшается с увеличением сечения проводника.

Если для изготовления обмоток использовать медный провод увеличенного сечения, то последует значительное увеличение массы обмоток и их удорожание. Поэтому очень часто, для изготовления обмоток, используют алюминиевый провод.

Кроме этого увеличение сечения провода увеличивает механическую прочность обмотки при возникновении токов короткого замыкания, что существенно при применении не металлических (не магнитных) конструктивных элементов трансформатора.

Уменьшение добавочных потерь

К добавочным потерям можно отнести потери от вихревых токов наводимых полями рассеяния.

Эффективными средствами борьбы с такими видами потерь являются: применение магнитных шунтов из электротехнической стали, которые позволяют локализовать поля рассеяния; применение конструктивных элементов трансформатора изготовленных не из магнитных материалов; рациональная укладка витков обмоток для уменьшения радиальной составляющей поля рассеяния.

Источник: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/gl/proizv3/hometransformerstheory478-magnetic-conductors-of-transformers.htm

Ответы на вопросы о трансформаторах

За время работы нашей компании, а это, на минуточку, более 15 лет, нами был накоплен ценный опыт, который помогает в решении повседневных сложных задач наших заказчиков, и которым мы бы хотели поделиться с пользователями нашего сайта.

Благодаря рубрике «Вопрос-ответ» мы производим обратную связь с нашими клиентами, и некоторые вопросы нам показались интересными.

Одни вопросы задают очень часто, другие – не очень, однако, в любом случае, мы приняли решение осветить в данной статье те моменты, которые, безусловно, являются очень важными в процессе повседневной эксплуатации трансформаторов.

Итак, начнем с вопросов, которые являются ключевыми. На эти вопросы мы отвечали не раз, однако, они по-прежнему волнуют многих наших посетителей:

— На каком принципе основывается работа трансформатора?

Ответ: В основе принципа действия любого трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Т.е. явлении, связанном с возникновением электрического тока в замкнутом контуре трансформатора.

— Что такое анцапфа?

Ответ: Анцапфа – это, так называемый, переключатель ПБВ (сокр., переключение без возбуждения). В силовом трансформаторе такой переключатель устанавливается со стороны высшего напряжения (ВН) и предназначается, в первую очередь, для изменения коэффициента трансформации.

При изменениях высшего напряжения в пределах +- 10% от номинального значения, анцапфа позволяет поддерживать напряжение на вторичной обмотке постоянным.

Переключение положения ПБВ (анцапфы) необходимо производить только при отключенном трансформаторе (снимая напряжение на стороне ВН).

— Почему сердечник трансформатора изготавливают из нескольких изолированных пластин, а не из цельного куска стали?

Ответ: Сердечник трансформатора изготавливается с использованием изолированных пластин для уменьшения или практически полного исключения потерь, вызываемых протеканием вихревых токов.

Таким образом, благодаря сердечнику из изолированных пластин, общая сумма потерь, будет в разы ниже, чем потери при использовании цельного сердечника.

Стоит отметить, что сердечник может быть изготовлен цельным, однако, обязательным условием является высокое удельное сопротивление материала (это могут быть, например, ферритовые сплавы).

— Зачем пластины сердечника трансформатора стягиваются шпильками?

Ответ: Сделано это для того, чтобы обеспечить максимально плотное прилегание изолированных пластин друг к другу, а также, чтобы сделать пакет пластин сердечника прочным и достаточно устойчивым к механическим повреждениям.

— Что такое холостой ход трансформатора? Как трансформатор работает в этом режиме?

Ответ: Режим холостого хода трансформатора — это такой режим работы трансформатора, при котором одна из его обмоток запитана от источника переменного тока (напряжения) (линия электропередач), а цепи остальных обмоток разомкнуты. В реальности, такой режим работы встречается у трансформатора, в случае, когда он подключен к сети, а нагрузка, запитываемая от его вторичной обмотки, ещё не подключена.

За время ведения рубрики «Вопрос-ответ» нам не раз приходилось вникать в тонкости частных проблем, возникающих у пользователей. Часто, вопросы задают студенты, или просто люди сомневающиеся, как, например, в следующих вопросах:

— Что происходит на вторичных обмотках трансформатора в случае понижения напряжения на первичной обмотке трансформатора?

Ответ: Напряжение на вторичных обмотках трансформатора снижается строго пропорционально коэффициенту трансформации.

— Мы имеем в собственности шесть смежных земельных участков без электричества, однако, рядом проходит ЛЭП на 380В. Для целей электропитания будущих строений, мы собираемся приобрести понижающий трансформатор. Пожалуйста, подскажите какой выбрать?

Ответ: Для начала, необходимо определить планируемую суммарную мощность потребления. Здесь, следует учесть возможность увеличения количества потребителей (и соответственно увеличения потребления). Затем присылайте заявку нам, а мы, по Вашим данным, подберем подходящий вариант понижающего трансформатора.

Нам также задают вопросы, которые косвенно касаются выбора трансформатора. Можно назвать их «вопросы от любознательных». И хотя информацию по таким вопросам, часто, можно найти в открытом доступе, мы охотно идем навстречу:

— От чего зависит межповерочный интервал трансформаторов тока?

Ответ: Сроки межповерочных интервалов трансформаторов устанавливаются, непосредственно, заводом-изготовителем, исходя из характеристик данной конкретной модели трансформатора. Как правило, межповерочный интервал трансформатора составляет 4 года.

— Что означают обозначения обмоток защиты 5Р и 10Р на трансформаторе?

Ответ: Обозначения 5Р и 10Р применяются для отображения погрешности релейной защиты в 5% и 10% соответственно.

— Трансформатор тока и трансформатор оперативного тока – в чем разница?

Ответ: Главное отличие состоит в назначении этих трансформаторов. Трансформаторы тока предназначаются для преобразования тока до таких значений, которые были бы удобны для измерения, а, следовательно, используются для подключения различного измерительного оборудования. Трансформатор оперативного тока предназначается для питания различных цепей управления оборудованием (реле, приводы, и т.п.), автоматики, а также сигнализации и защиты.

— Чем отличаются трансформаторы с изолированной нейтралью и глухо заземленной нейтралью?

Ответ: В цепях трансформаторов с глухозаземленной нейтралью, вторичную обмотку соединяют по схеме «звезда с нулевым выводом», и поэтому такой трансформатор имеет 4 вывода. Один из выводов – нулевой. При этом, он соединен с контуром заземления.

В цепях трансформаторов с изолированной нейтралью, используют схему соединения вторичной обмотки — «звезда», выводов при этом получается 3.

Трансформаторы с глухозаземленной нейтралью, при обрыве одной из фаз – безопаснее, а с изолированной – не прекращают подачу электроэнергии.

Источник: https://www.tdtransformator.ru/podderzhka/stati/preobrazovateli-davleniya-i-sily/