Режим холостого хода трансформатора: нормальный ток, схемы опыта и таблица потерь
Холостой ход трансформатора — особый режим работы, позволяющий определить некоторые характеристики устройства.
Так проверяют преобразователи не только новые, но и находящиеся в эксплуатации, ведь со временем в них из-за износа магнитопровода возрастает доля потерь.
Далее будут рассмотрены суть режима холостого хода и методика замеров параметров.
Режим холостого хода трансформатора
Холостым ходом (ХХ) называют такое подключение устройства, когда на первичную обмотку подается номинальное переменное напряжение, а цепи всех вторичных – разомкнуты (нагрузки не подключены).
В преобразователе напряжения, деление обмоток (катушек) на первичную и вторичные условно. Любая из них становится первичной, когда на нее поступает исходное переменное напряжение. Прочие, в них наводится ЭДС — становятся, соответственно, вторичными.
Опыт холостого хода проводится по схеме показанной на рисунке
Следовательно, любой трансформатор, соответственно способу подключения, может быть как понижающим, так и повышающим (кроме разделительного – с коэффициентом трансформации, равным единице).
Поскольку цепь вторичной катушки разъединена, тока в ней нет (I2 = 0). В первичной протекает I1, формирующий в магнитопроводе поток вектора магнитной индукции Ф1. Последний меняется по синусоидальному закону, но из-за перемагничивания стали отстает по фазе от I1 на угол B (угол потерь).
Применяют следующую терминологию:
- I1: ток ХХ трансформатора;
- Ф1: рабочий магнитный поток.
Под действием Ф1 во всех катушках возникает ЭДС:
- в первичной – самоиндукции (Е1);
- во вторичных – взаимоиндукции (Е2).
Зависимость ЭДС от различных параметров определяется формулами:
Е1 = 4,44 * f * W1 * Ф1max *10-8 ,
Е2 = 4,44 * f * W2 * Ф1max * 10-8, где
F — частота, Гц;
W1 и W2 — число витков в обмотках;
Ф1max — величина магнитного потока в точке максимума.
Следовательно, числовое значение ЭДС находится в прямой зависимости от числа витков катушки. Из соотношения ЭДС в первичной и вторичной обмотках, определяют главный параметр аппарата— коэффициент трансформации (К): К = Е1 / Е2 = W1 / W2.
Вторичная катушка по сравнению с первичной содержит витков:
- в повышающем трансформаторе – больше (К меньше единицы);
- в понижающем – меньше (К больше единицы).
Помимо рабочего (основного), в установке образуется магнитный поток рассеяния Фр1. Это силовые линии, ответвляющиеся от рабочего магнитного потока Ф1 в сердечнике и замыкающиеся по воздуху вокруг витков катушек. Как и Ф1, Фр1 является переменным, а значит, он, согласно закону электромагнитной индукции, наводит в первичной обмотке ЭДС самоиндукции Ер1.
Е1 и Ер1 всегда направлены против приложенного к первичной обмотке напряжения U1. По характеру действия на ток, они подобны резистору, потому и обозначаются термином «индуктивное сопротивление» (Х).
Емкостное и индуктивное сопротивление
Следовательно, создавая I1, напряжение U1 преодолевает активное сопротивление R1 первичной катушки и обе ЭДС самоиндукции. Математически это выглядит так: U1 = I1 * R1 + (-Е1) + (-Ер1).
Запись выполнена в векторной форме, поэтому перед обозначениями ЭДС самоиндукции проставлены значки «-»: они говорят о противоположном направлении этих векторов относительно напряжения U1. Ток холостого хода I1 не является строго синусоидальным.
Он искажается, поскольку имеет в своем составе так называемую третью гармоническую составляющую (ТГС), обусловленную вихревыми токами, гистерезисом и магнитным насыщением магнитопровода. Но с определенной долей приближения, годной для практических расчетов, его можно заменить эквивалентным синусоидальным током с равноценным действующим значением.
Таблица потерь
Будучи разомкнутой, цепь вторичной катушки не потребляет активной мощности. Но в потребляемой первичной обмоткой доля активной имеется. Хотя основную часть составляет реактивная (намагничивающая) мощность, возвращаемая генератору.
Потребляемая активная мощность — это потери ХХ трансформатора. Часть ее тратится на нагрев провода обмотки (I12 * R1). Она незначительна, поскольку сопротивление R1 провода мизерно и ток ХХ также мал – 3-10% от номинального.
Основная доля расходуется на вихревые токи в магнитопроводе и его перемагничивание. Эти явления приводят к нагреву магнитопровода. Ф1, обуславливающий основную часть потерь холостого хода, не зависит от тока нагрузки. Следовательно, потери имеются постоянно и в любом режиме работы устройства, в том числе и в активном (нагрузочном).
Таблица потерь ХХ:
| Номинальная мощность, кВА | Номинальное напряжение ВН/НН, кВ | Потери холостого хода, Вт |
| 250 | 10/0,4 | 730 |
| 315 | 10/0,4 | 360 |
| 400 | 10/0,4 | 1000 |
| 500 | 10/0,4 | 1150 |
| 630 | 10/0,4 | 1400 |
| 800 | 10/0,4 | 1800 |
| 1000 | 10/0,4 | 1950 |
| 1250 | 10/0,4 | 2300 |
| 1600 | 10/0,4 | 2750 |
| 2000 | 10/0,4 | 3200 |
| 2500 | 10/0,4 | 4200 |
Со временем, потери увеличиваются из-за следующих изменений в магнитопроводе:
- меняется структура стали;
- падает сопротивление изоляции между пластинами;
- нарушается изоляция стяжек, что приводит к короткому замыканию между пластинами.
Доля потерь у давно эксплуатируемого трансформатора вместо положенных 5%, может составлять 50%.
Проверка работы
С целью проверки устройства его включают в режиме ХХ и выполняют следующие измерения:
- вольтметром замеряют напряжение, подаваемое на первичную катушку (U1);
- другим вольтметром — напряжение U2 на выводах вторичной обмотки. Применяют прибор с сопротивлением, довольно высоким для того, чтобы ток во вторичной обмотке оставался равным нулю;
- в цепь первичной навивки включают амперметр для определения силы тока холостого хода
- сюда же включают ваттметр, измеряющий потребляемую мощность.
Сняв показания с приборов, производят вычисления:
- определяют коэффициент трансформации: К = U1 / U2;
- по специальным формулам рассчитывают потери ХХ.
Используя данные опыта ХХ в сочетании с данными опыта короткозамкнутого режима, определяют КПД устройства.
Холостой ход трехфазного трансформатора
Характер работы 3-фазного устройства в режиме ХХ зависит от магнитной системы и схемы подключения обмоток:
- первичная катушка — «треугольником», вторичная — «звездой» (D/Y): имеет место свободное замыкание ТГС тока I1 по обмоткам устройства. Поэтому магнитный поток и ЭДС являются синусоидальными и нежелательные процессы, описанные выше, не происходят;
- схема Y/D: ТГС магнитного потока появляется, но ток от наведенной им дополнительной ЭДС свободно течет по замкнутым в «треугольник» вторичным катушкам. Этот ток создает свой поток вектора магнитной индукции, который гасит вызывающую его третью ГС основного МП. В результате магнитный поток и ЭДС, имеют почти синусоидальную форму;
- соединение первичной и вторичной катушек «звездой» (Y/Y).
В последней схеме ТГС тока I1 отсутствует, поскольку для нее нет пути: третьи гармонии каждой из фаз в любой момент времени направлены к нулевой точке или от нее. Из-за этого искажается магнитный поток.
Дальнейшее определяется магнитной системой:
- 3-фазный трансформатор в виде группы 1-фазных: ТГС магнитного потока замыкается в каждой фазе по собственному сердечнику и из-за малого магнитного сопротивления последнего, достигает амплитуды в 15% – 20% рабочего магнитного потока. Она создает дополнительную ЭДС, амплитуда которой может достигать уже 45% – 60% от основной ЭДС. Такой рост напряжения может привести к пробою изоляции с последующей поломкой электроустановок;
- трансформаторы с бронестержневой магнитной системой: имеют место те же явления (третьи гармонические магнитного потока замыкаются по боковым ярмам магнитопровода);
- трехстержневая магнитная система: ТГС пути по магнитопроводу не имеет и замыкается по среде с малой магнитной проницаемостью — воздух, масло, стенки бака. Поэтому она имеет малую величину и значительной дополнительной ЭДС не наводит.
Схема опыта холостого хода трехфазного двухобмоточного трансформатора
Присутствие в схеме 3-фазного трансформатора соединения «треугольник» в значительной степени нейтрализует негативное влияние ТГС магнитного потока и улучшает кривую ЭДС.
В мощных установках для больших напряжений, где требуется соединение обмоток на обеих сторонах «звездой», устанавливают дополнительную нерабочую обмотку (не несет электрической нагрузки), соединенную по схеме «треугольник».
Источник: https://proprovoda.ru/elektrooborudovanie/transformatory/xolostoj-xod.html
Режим холостого хода трансформатора
Одно из наиболее используемых электротехнических устройств – трансформатор. Данное оборудование используется для изменения величины электрического напряжения. Рассмотрим особенности режима холостого хода трансформатора, с учётом правил определения характеристик для различных видов устройств.
Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток, расположенных на сердечнике. При подаче напряжения на входную катушку, образуется магнитное поле, индуцирующее ток на выходной обмотке. Разница характеристик достигается, благодаря различному количеству витков в катушках входа и выхода.
Принцип работы трансформатора
Что такое режим холостого хода
Под режимом холостого хода понимают состояние устройства, при котором во время подачи переменного электротока на входную катушку выходная находится в разомкнутом состоянии. Данная ситуация характерна для агрегата, подключённого к электросети, при условии, что нагрузку к выходному контуру ещё не включили.
Режим короткого замыкания
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(или другими словами потери в стали);
- 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.
Как проводится опыт холостого хода
При проведении опыта холостого хода появляется возможность определить следующие характеристики агрегата:
- коэффициент трансформации;
- мощность потерь в стали;
- параметры намагничивающей ветви в замещающей схеме.
Для опыта на устройство подаётся номинальная нагрузка.
Также читайте: Оказание первой помощи при поражении электрическим током
При проведении опыта холостого хода и расчёте характеристик на основе данной методики необходимо учитывать разновидность устройства.
В данном состоянии трансформатор обладает нулевой полезной мощностью по причине отсутствия на выходной катушке электротока. Поданная нагрузка преобразуется в потери тепла на входной катушке I02×r1 и магнитные потери сердечника Pm. По причине незначительности значения потерь тепла на входе, их в большинстве случае в расчёт не принимают. Поэтому общее значение потерь при холостом ходе определяется магнитной составляющей.
Далее приведены особенности расчёта характеристик для различных видов трансформаторов.
Для однофазного трансформатора
Опыт холостого хода для однофазного трансформатора проводится с подключением:
- вольтметров на первичной и вторичной катушках;
- ваттметра на первичной обмотке;
- амперметра на входе.
Приборы подключаются по следующей схеме:
Для определения электротока холостого хода Iо используют показания амперметра. Его сравнивают со значением электротока по номинальным характеристикам с использованием следующей формулы, получая итог в процентах:
Iо% = I0×100/I10.
Чтобы определить коэффициент трансформации k, определяют величину номинального напряжения U1н по показаниям вольтметра V1, подключённого на входе. Затем по вольтметру V2 на выходе снимают значение номинального напряжения U2О.
Коэффициент рассчитывается по формуле:
K = w1/w2 = U1н/ U2О.
Величина потерь составляет сумму из электрической и магнитной составляющих:
P0 = I02×r1 + I02×r0.
Но, если пренебречь электрическими потерями, первую часть суммы можно из формулы исключить. Однако незначительная величина электрических потерь характерна только для оборудования небольшой мощности. Поэтому при расчёте характеристик мощных агрегатов данную часть формулы следует учитывать.
Потери холостого хода для трансформаторов мощностью 30-2500 кВА
Для трёхфазного трансформатора
Трёхфазные агрегаты испытываются по аналогичной схеме. Но напряжение подаётся отдельно по каждой фазе, с соответствующей установкой вольтметров. Их потребуется 6 единиц. Можно провести опыт с одним прибором, подключая его в необходимые точки поочерёдно.
Также читайте: Переключение без возбуждения — ПБВ трансформатора
При номинальном напряжении электротока обмотки более 6 кВ, для испытания подаётся 380 В. Высоковольтный режим для проведения опыта не позволит добиться необходимой точности для определения показателей. Кроме точности, низковольтный режим позволяет обеспечить безопасность.
Применяется следующая схема:
Работа аппарата в режиме холостого хода определяется его магнитной системой. Если речь идёт о типе прибора, сходного с однофазным трансформатором или бронестержневой системе, замыкание третьей гармонической составляющей по каждой из фаз будет происходить отдельно, с набором величины до 20 процентов активного магнитного потока.
В результате возникает дополнительная ЭДС с достаточно высоким показателем – до 60 процентов от главной. Создаётся опасность повреждения изолирующего слоя покрытия с вероятностью выхода из строя аппарата.
Предпочтительнее использовать трехстержневую систему, когда одна из составляющих будет проходить не по сердечнику, с замыканием по воздуху или другой среде (к примеру, масляной), с низкой магнитной проницаемостью. В такой ситуации не произойдёт развитие большой дополнительной ЭДС, приводящей к серьёзным искажениям.
Для сварочного трансформатора
Для сварочных трансформаторов холостой ход – один из режимов их постоянного использования в работе. В процессе выполнения сварки при рабочем режиме происходит замыкание второй обмотки между электродом и металлом детали. В результате расплавляются кромки и образуется неразъёмное соединение.
После окончания работы электроцепь разрывается, и агрегат переходит в режим холостого хода. Если вторичная цепь разомкнута, величина напряжения в ней соответствует значению ЭДС. Эта составляющая силового потока отделяется от главного и замыкается по воздушной среде.
Чтобы избежать опасности для человека при нахождении аппарата на холостом ходу, значение напряжения не должно превышать 46 В. Учитывая, что у отдельных моделей значение данных характеристик превышает указанное, достигая 70 В, сварочный агрегат выполняют со встроенным ограничителем характеристик для режима холостого хода.
Также читайте: Технические характеристики кабеля — КГН
Блокировка срабатывает за время, не превышающее 1 секунду с момента прерывания рабочего режима. Дополнительная защитная мера – устройство заземления корпуса сварочного агрегата.
Меры по снижению тока холостого хода
Ток при нахождении трансформатора в режиме холостого хода возникает, благодаря конструктивным особенностям сердечника. Для ферромагнитного материала, попавшего в электрическое поле переменного тока, характерно наведение вихревых индуктивных токов Фуко, вызывающих нагревание данного элемента.
Чтобы снизить вихревые токи, сердечник изготавливают не в виде цельной детали, а набирают из пакета пластин небольшой толщины. Между собой пластины изолируются. Дополнительная мера – изменение свойств самого материала, позволяющее увеличить порог магнитного насыщения.
Чтобы не допустить разрыва магнитного потока с возникновением поля рассеивания, пластины тщательно подгоняют в процессе набора. Отдельные элементы шлифуют, с получением гладкой, идеально прилегающей поверхности.
Также потери снижаются за счёт более полного заполнения окна магнитопровода. Это позволяет обеспечить оптимальные показатели массы и габаритов агрегата.
Холостой ход трансформатора – режим, при котором можно рассчитать важные характеристики. Это проводится для оборудования, находящегося в эксплуатации и на стадии проектирования.
Источник: https://ofaze.ru/teoriya/holostoj-hod-transformatora
Определение холостого хода трансформатора
Трансформаторы представляют собой сложное оборудование, которое предназначено для изменения параметров тока в цепи. Они могут повышать или понижать мощность, напряжение электричества в соответствии с требованиями потребителей.
В оборудовании при работе определяются некоторые потери мощности. Поэтому не вся электроэнергия, которая поступила на первичную обмотку, доходит к потребителю. При этом греется трансформатор (магнитопривод, обмотки и прочие детали). В различных конструкциях этот показатель неодинаков.
Холостой ход трансформатора позволяет определить токовые потери. Эта методика применяется в сочетании с определением напряжения в режиме короткого замыкания трансформатора. Этот процесс называется опытом агрегата. Он выполняется по определенной схеме.
Общее устройство и виды
Чтобы понять, что такое опыт холостого хода различных трансформаторов, необходимо рассмотреть, что собой представляет подобное оборудование.
Основные типы
Трансформаторами называются машины неподвижного типа, которые работают благодаря электрическому току. Они меняют входное напряжение. Существует несколько видов подобных аппаратов:
- Силовые.
- Измерительные.
- Разделительные.
- Согласующие.
Чаще всего в энергетическую цепь требуется подключение силового трансформатора. Они могут иметь две или более обмоток. Аппарат может быть однофазный (бытовая сеть) или многофазный (промышленная сеть).
Особенности установок
Отдельно выделяются автотрансформаторы. В них есть только одна совмещенная обмотка. Также бывает сварочный аппарат. Они имеют определенную сферу применения.
В однофазном и многофазном оборудовании может устанавливаться различная номинальная мощность. Она может определяться в диапазоне от 10 до 1000 кВА и более. Маломощные однофазные и многофазные приборы могут быть в диапазоне до 10 кВА. Средние разновидности будут иметь мощность 20 кВА, 250 кВА, 400 кВА, 630 кВА и т. д. Если же этот показатель больше 1000 кВА, это установка высокой мощности.
Методология проведения опыта
Потери холостого хода трансформатора определяются при создании определенного режима. Для этого прекращается снабжение током всех обмоток. Они остаются разомкнутыми. После этого производится снабжение цепей электричеством. Оно определяется только на первом контуре. Аппаратура должна работать под напряжением, которое устанавливается при его производстве производителем.
Через первичный контур силовой, сварочной или прочей установки протекают токи, которые носят название ХХ. Их величина равняется не более 3-9% от заданного производителем показателя. При этом на обмотке вторичного контура электричество отсутствует. На первичном контуре ток производит магнитный поток. Он пересекает витки обеих обмоток. При этом возникает ЭДС самоиндукции на контуре первичном и взаимоиндукции – на обмотке вторичного типа.
Например, напряжение холостого хода сварочного трансформатора небольшой и средней мощности представляет собой ЭДС взаимоиндукции.
Подход к проведению измерений
Замер потерь холостого хода может производиться в двух аспектах. Их называют потерями в стали и меди. Второй показатель говорит о рассеивании тепла в обмотках (они начинают греться). В процессе проведения опыта этот показатель очень мал. Поэтому им пренебрегают.
Данные о потере тока холостого хода трансформатора представляются в виде таблицы. В ней рассчитаны параметры для стали определенных сортов и толщины. Ток холостого хода трансформатора рассматривается в аспекте мощности, которая создается в магнитом потоке и именуется потерей в стали. Она затрачивается на нагрев листов из специального сплава. Они изолируются друг от друга лаковым покрытием. При создании таких магнитоприводов не используется метод сварки.
Суть измерения
Если по какой-то причине нарушается изоляционный слой между пластинами магнитопривода, между ними возрастают вихревые токи. При этом система начинает нагреваться. Лаковый слой постепенно разрушается. Потери при работе установки возрастают, его эксплуатационные характеристики ухудшаются.
В таком случае потери мощности в стали увеличиваются. При проведении расчетов этих характеристик в режиме холостого хода можно выявить возникшие нарушения в работе агрегата. Именно по этой причине производится соответствующий расчет.
Коэффициент трансформации
При определении работы установки применяется такое понятие, как коэффициент трансформации. Его формула представлена далее:
К = Е1/Е2 = W1/W2
Отсюда следует, что напряжение на вторичном контуре будет определяться соотношением количества витков. Чтобы иметь возможность регулировать выходное электричество, в конструкцию установки вмонтирован специальный прибор. Он переключает число витков на первичном контуре. Это анцапфа.
Для проведения опыта на холостом ходу регулятор ставится в среднее положение. При этом измеряется коэффициент.
Однофазные приборы
Для проведения представленного опыта, при использовании понижающего или повышающего бытового агрегата, в расчет берется представленный коэффициент. При этом используют два вольтметра. Первый прибор подключается к первичной обмотке. Соответственно второй вольтметр подсоединяется к вторичному контуру.
Входное сопротивление измерительных приборов должно соответствовать номинальным характеристикам установки. Она может работать в понижающем или повышающем режиме. Поэтому при необходимости провести ремонтные работы, на нем измеряют не только подачу низкого, но и высокого напряжения.
Трехфазные приборы
Для трехфазных агрегатов в ходе проведения опыта исследуются показатели на всех контурах. При этом потребуется применять сразу 6 вольтметров. Можно использовать один прибор, который будет подключаться поочередно ко всем точкам измерения.
Если установленное производителем значение на первичной обмотке превышает 6 кВ, на нее подают ток 380 В. При измерении в высоковольтном режиме нельзя определить показатели с требуемым классом точности. Поэтому замер производят в режиме низкого напряжения. Это безопасно.
Применение коэффициента
В процессе проведения измерения анцапфу перемещают во все установленные производителем положения. При этом замеряют коэффициент трансформации. Это позволяет определить наличие в витках замыкания.
Если показания по фазам будут иметь разброс при замерах больше, чем 2%, а также их снижение в сравнении с предыдущими данными, это говорит об отклонениях в работе агрегата. В первом случае в системе определяется короткое замыкание, а во втором – нарушение изоляции обмоток. Агрегат не может при этом работать правильно.
Такие факты требуют подтверждения. Например, это может быть измерение сопротивления. Влиять на увеличение разброса показателей коэффициента могут возрастание сопротивления между контактами анцапфы. При частом переключении возникает такая ситуация.
Измерение тока
При опытном измерении тока холостого хода мастер применяет амперметры. Их необходимо подсоединять к первичной обмотке последовательно. Напряжение в контуре должно равняться номинальному значению.
Если проводится исследование работы трехфазного промышленного агрегата, замер выполняет для всех фаз одновременно или последовательно. При этом испытания производятся только для установок от 1000 кВА.
Измерение потерь
Потери в магнитоприводе замеряют исключительно при использовании мощной установки. При этом можно брать для расчетов пониженное напряжение, которое подключено к первичному контуру через ваттметр. Это прямой метод измерения.
При учете показателей вольтметра или амперметра потребуется умножить их мощности друг на друга. Это косвенный метод. При этом результат имеет определенную погрешность. Искажение происходит из-за невозможности учесть при таком расчете коэффициент мощности. Это конус угла, который образуется в векторной схеме между напряжением и током. В режиме холостого хода между ними появляется угол 90º.
Применение ваттметра
Ваттметр позволяет произвести замер с учетом коэффициента мощности. Это дает возможность получить более точный результат. Расчет выполняется по следующей формуле:
Cos φ = P1/U1*L0
Далее необходимо создать на основе полученного результата векторную диаграмму. По каждой фазе учитываются установленные потери. Для этого чаще всего строится таблица. При этом используется схема, которая изначально применялась производителем при создании оборудования.
Полученный результат не подлежит сравнению с нормативами. Показатели сравнивают только с характеристиками предыдущих проверок. Если потери с течением времени только возрастают, это говорит о нарушении изоляции пластин магнитопривода или появлении иных нарушений. Обратить этот процесс невозможно.
Проведение замеров холостого хода позволяет оценить состояние аппаратуры, а также определить потребность в необходимости планового или аварийного ремонта. Поэтому регулярные испытания позволяют правильно спланировать работу установки, предотвратить ее непредвиденное отключение.
Интересное видео: Описание основ работы трансформатора.
Источник: https://protransformatory.ru/raschety/holostoj-hod-transformatora
Ток холостого хода трансформатора
Ни один трансформатор не может работать без потерь мощности. Мощность, поступающая на первичную обмотку из сети, не вся доходит до потребителя. Часть ее расходуется на бесполезный нагрев деталей агрегата: обмоток, магнитопровода. Для того, чтобы оценить потери мощности, оценивают ток холостого хода трансформатора (ХХ) и напряжение в режиме короткого замыкания.
Для измерения этих величин проводят опыт холостого хода и короткого замыкания для трансформатора. Рассмотрим подробнее, как это делается.
Методика и теоретические основы проведения опыта
Режим холостого хода трансформатора достигается сравнительно просто. Для этого достаточно отключить нагрузку от всех его обмоток, оставив их разомкнутыми, а затем – включить его в сеть. Для точности эксперимента желательно, чтобы напряжение в сети было равно номинальному для данного агрегата.
Через первичную обмотку протекает ток Io, называемый током ХХ. Его величина не превышает 3-10 % от номинального. Напомним, никакой нагрузки на вторичной обмотке нет, поэтому стоит пояснить процессы, проходящие внутри, чтобы понять: откуда берется этот ток.
Ток ХХ создает магнитный поток Фо в магнитопроводе, пересекающий витки первичной и вторичной обмоток. За счет него на первичной обмотке возникает эдс самоиндукции Е1, во вторичной появляется эдс взаимоиндукции Е2.
Эдс самоиндукции Е1 на первичное напряжение U1 влияет незначительно. Если подключить к ней вольтметр, то он измерит величину U1. А эдс Е2 можно практически считать напряжением U2, поскольку ток ее нагрузки отсутствует. К примеру, напряжение холостого хода сварочного трансформатора порядка 60В, это – эдс Е2. При возникновении дуги Е2 резко снижается до десятка вольт – это величина под нагрузкой U2.
Потери полезной мощности в трансформаторе при его эксплуатации делятся на две составляющие: потери в меди и потери в стали. Под потерями в меди подразумевают мощность, рассеиваемую в качестве тепла в обмотках. При проведении опыта ХХ ток через первичную обмотку достаточно мал, и потерями в меди можно пренебречь.
Работа трансформатора в режиме холостого хода сопровождается расходом мощности на создание замкнутого магнитного потока в его магнитопроводе. Ее и называют мощностью потерь в стали. Она уходит на нагревание пластин магнитопровода. Он собран из отдельных тонких листов специального сплава, изолированных друг от друга лаком. При сборке не используется сварка, только болтовые соединения. Это сделано для минимизации вихревых токов, возникающих из-за того, что магнитный поток переменный.
Если изоляция между пластинами нарушается, то возникающие между ними вихревые токи нагревают магнитопровод. Это приводит к дальнейшему разрушению лакового слоя. Мощность потерь в стали при этом увеличивается, что увеличит потери холостого хода трансформатора.
Измерение тока холостого хода
Для проверки тока холостого хода применяются амперметры прямого включения, присоединяемые последовательно с первичной обмоткой. Такое измерение тока производят при напряжении обмотки, равном номинальному.
У эксплуатируемых или вводимых в эксплуатацию трехфазных силовых трансформаторов замеры производятся для трех фаз одновременно или поочередно. Испытанию подлежат агрегаты, мощность которых 1000 кВА и выше.
Измерение мощности потерь в стали
Измерение потерь в магнитопроводе производят также только у мощных агрегатов. Для этого измеряют мощность, которая потребляется первичной обмоткой на холостом ходу. Можно использовать пониженное напряжение, подключаемое к обмотке через ваттметр. Это прибор, способный напрямую измерять мощность.
Использование амперметра и вольтметра (косвенный метод измерения) подразумевает затем вычисление мощности путем умножения их показаний друг на друга. Рассчитанный результат получается искаженным, так как не учитывается коэффициент мощности – косинус угла между током и напряжением.
Холостой ход трансформатора приводит к появлению угла порядка 90 градусов, что весьма существенно.
Ваттметр производит измерение уже с учетом коэффициента мощности, поэтому дорабатывать его показания нет необходимости. Измерение параметров напрямую всегда точнее, чем использование косвенного метода измерений. При наличии амперметра, вольтметра и ваттметра можно рассчитать по их показаниям коэффициент мощности трансформатора:
Cos ϕ = P1/U1∙Io
Производится вычисление из косинуса угла между напряжением и током. Теперь может быть построена векторная диаграмма. Расчет потерь производится по каждой фазе отдельно, для чего используется таблица.
Для измерений обязательно использование именно той схемы, которая применялась на заводе изготовителе (если о ней что-нибудь известно). Полученные значения не нормируются, но обязательно сравниваются с данными предыдущей проверки.
Эта характеристика важна: если потери год за годом повышаются, это означает, что качество изоляции стальных пластин магнитопровода трансформатора ухудшается. Процесс этот необратим, повреждение будет развиваться в процессе эксплуатации, и скоро потребуется ремонт.
Лучше выполнить его в плановом порядке.
Источник: https://voltland.ru/other/tok-kholostogo-khoda-transformatora.html
ТМ-630 Трансформатор масляный силовой трехфазный мощностью 630 кВА
Трансформатор ТМ-630 силовой масляный трехфазный, с естественной циркуляцией масла, предназначен для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем, а так же для питания различных потребителей в сетях переменного тока частотой 50 Гц.
В трансформаторах ТМ-630 предусмотрена возможность регулирования напряжения — 5 ступеней с диапазоном регулирования ±2х2,5% от номинального. Вид регулирования ПБВ (переключение без возбуждения). Переключение трехфазного трансформатора на другой диапазон производится в ручном режиме в отключенном состоянии.
Трансформаторы имеют плоскошихтованную магнитную систему из высококачественной электротехнической стали.
Обмотки цилиндрические многослойные, выполнены из медного провода. Имеется расширительный бачок для компенсирования изменения объема масла в процессе работы.
Основные технические характеристики
| 630 | 630 | |
| 6-10 | 35 | |
| 6,3 | 6,3 | 10,5 |
| Y/D-11 | Y/D-11 | |
| 1,3 | 1,35 | |
| 7,6 | 7,6 | |
| 0,9 | 0,9 | |
| 5,5 | 6,5 |
Условия работы масляных трехфазных трансформаторов ТМ:
- трансформаторы ТМ-630 предназначены для продолжительной работы;
- устанавливаеются на открытом воздухе, либо в вентилируемых помещениях;
- высота установки не более 1000 метров над уровнем моря ;
- климатическое исполнение — У (умеренный климат), температура окружающего воздуха от -45 градусов Цельсия до +40 градусов Цельсия, при этом среднесуточная температура воздуха не более 30 градусов Цельсия; Также изготавливаются трансофрматоры с иными климатическими характеристиками
- относительная влажность воздуха 80% при температуре 20 градусов Цельсия;
- номинальная частота — 50 Гц. Трансформаторы допускают систематические и аварийные перегрузки. Значение и продолжительность нагрузок и аварийных перегрузок по ГОСТ 14209-85
Габаритно-весовые характеристики ТМ-630
| 630/10 | 650 | 2200 | 1540 | 1080 | 1890 |
| 630/35 | 670 | 2260 | 1540 | 1080 | 1960 |
Источник: https://chebelektra.com/transformator/tm630
Трансформатор ТМГ 1000
Трансформатор ТМГ 1000
Масляный герметичный силовой трансформатор ТМГ 1000 предназначен для преобразования электрической энергии для нужд потребителей и энергосистем при условии наружного или внутреннего монтажа в зонах с умеренным (-450С до +400С) или холодным (-600С до +400С) климатом. Эксплуатация трансформатора ТМГ 1000 не допускается при воздействии определенных факторов, среди которых:
- взрывоопасная среда;
- повышенная концентрация пыли;
- наличие механических сотрясений и вибраций;
- наличие химически активных веществ в окружающей среде;
высота установки над уровнем моря более 600 м.
| ТМГ 1000 | 1000 | 6, 10 | 0,4/6,3/10,5 | Д/Ун-11У/Ун-0У/Д-11 | 1600 | 10800 | 5,5 | 1,0 |
Трансформатор ТМГ 1000 имеет герметичный гофробак, заполненный маслом в специальной вакуумной камере. За счет гофрированной структуры бака он обладает большой поверхностью охлаждения, что позволяет отказаться от дополнительных устройств охлаждения.
Отсутствие расширителя и прямого контакта масла с внешней средой, предотвращает процессы окисления, увлажнения и образования шлама. За счет этого масло не изменяет своих первоначальных свойств в течение всего срока эксплуатации трансформатора ТМГ 1000.
Использование современных технологических решений и конструкционных материалов высокого качества обеспечивает низкий уровень потерь силового трансформатора ТМГ 1000 при работе на холостом ходу.
Ток холостого хода составляет всего 1,0 % от номинального при мощности в 1600 Вт. Под заказ доступны наиболее распространенные варианты соединения обмоток: Д/Ун (11 группа),
У/Ун (нулевая группа), У/Д (11 группа).
При этом уровень номинального напряжения на стороне высоковольтной обмотки составляет 6 кВ или 10 кВ.
|
Преимущества трансформаторов ТМГ 1000
Силовой герметичный трансформатор ТМГ 1000 обладает большим количеством достоинств:
- Для исключения образования опасного давления в конструкции трансформатора ТМГ 1000 предусмотрен специальный клапан.
- Возможность перемещения трансформатора за счет наличия транспортных роликов.
- Точное измерение температуры масла в верхних точках осуществляется с использованием термометра, который устанавливается на крышке трансформатора.
- Возможна комплектация электроконтактным мановакууметром, призванным заблаговременно предупредить о разгерметизации силового бака или превышении предельно допустимого давления.
- Точный контроль количества масла проводится с помощью маслоуказателя поплавкового типа.
Схема трансформатора ТМГ 1000
- Складпродукции
- Готовыерешения
- Каталогипродукции
- Гдекупить?
- Оформитьзаказ
2020 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.
Источник: http://transformator.ru/production/transformatory-tmg/tmg-1000/
Ток холостого хода трансформатора , особенности
Данная методика используется с некоторым напряжением в режиме короткого замыкания. Представленный процесс обозначается опытом устройства, который выполняется по заданной схеме. Для того, чтоб иметь понятие того, что же из себя представляет опыт данного измерения, следует более детально ознакомиться с тем, какие особенности имеет представленная аппаратура.
Типы тока холостого хода трансформатора
Представленные установки имеют достаточно большое количество особенностей. Автотрансформаторы являются особым оборудованием, которое заслуживает отдельного внимания. Они оснащены только совмещенной обмоткой. Применяется данная аппаратура только в определенных сферах, для которых была разработана. Оборудование однофазное и многофазное отличается разной номинальной мощностью, которая в нем устанавливается. Вероятно определение от 10 до 1000 кВА.
Проведение измерений с током холостого хода трансформатора
Возможно проведение замеров в двух различных аспектах. Они еще называются потерями стали и меди. Второй показатель осведомляет о показателях потери тепла в обмотках, так как они начинают сильно греться. По причине, что во время опытов данный показатель является достаточно малым, его не принимают во внимание.
Если возникла ситуация, при которой образовалось нарушение изоляционного слоя между пластинами магнитопривода, существенно начинают возрастать между ними вихревые токи. По этой причине система может перегреваться, после чего со временем начинает разрушаться слой лака.
После этого существенно увеличиваются потери при выполнении установкой своего прямого предназначения. Сильно ухудшаются эксплуатационные характеристики. Поэтому потеря мощности постепенно в стали начинает увеличиваться.
Данный расчет является очень важным, так как позволяет определить образовавшиеся нарушения в выполнении устройством своих функциональных обязанностей.
Правильность осуществления измерения потерь
Замеры потерь осуществляются только при обязательном использовании установки, которая обладает большими показателями мощности. В это время разрешается использовать для проведения расчетов более низкое напряжение, подключение которого осуществляется к первичному контуру через такой измерительный аппарат, как ваттметр. Такой вид измерений называют прямым методом.
Если учитывать предоставленные показатели такого измерительного оборудования, как вольтметр или амперметр, будет необходимо дополнительно произвести умножение их мощностей один на другой. Этот метод имеет еще название косвенный.
При получении результата по такой методике следует принять во внимание, что в результате возможно наличие некоторых погрешностей. Причина искажения заключается в том, что нет возможности учесть в полной мере коэффициент показателя мощности.
При действии данного режима наблюдается образование между ними угла, который составляет девяносто градусов.
Почему важно использовать ваттметр
Такой измерительный прибор, как ваттметр, дает возможность осуществить точные замеры коэффициентов мощности. Благодаря его применению можно получить максимально точный итоговый результат. После этого потребуется на основе результата, который получился, создать точную векторную диаграмму.
Установленные потери необходимо учитывать по каждой фазе. Результат, который будет получен, не может сравниваться с установленными нормативами представленного оборудования. полученные показатели, которые были одержаны после проведения исследований тока холостого хода трансформатора .
Возможно сравнение только с теми показателями, которые были получены во время проведения предшествующих проверок. В том случае, когда потери спустя определенный эксплуатационный период начинают расти, это свидетельствует о наличие различных нарушений в изоляции пластин магнитовода.
Вернуть на круги своя уже запущенный процесс не представляется возможным. Поэтому необходимо обращение к квалифицированным специалистам для проведения ремонтных работ.
Преимущества проведения замеров
Благодаря проведению опытов с током холостого хода трансформатора имеется возможность наиболее объективно оценить текущее состояние оборудования. Также имеется возможность определить необходимость проведения ремонтных работ по восстановлению функциональности.
Зависимо от сложности поломки возможно осуществление планового или же аварийного ремонта.
По этой причине проведение периодических испытаний предоставляет возможность наиболее эффективно спланировать всю работы аппаратуры, благодаря чему предотвращается вероятность ее отключения в непредвиденный момент.
Купить надежную аппаратуру выгодно
Продукция, которую вы видите на нашем официальном сайте, прошла полную проверку на абсолютное соответствие всем заявленным характеристикам.
Изготовитель является абсолютно уверенным в том, что купленное оборудование точно прослужит вам верой и правдой на протяжении длительного эксплуатационного периода, особенно при своевременном проведении технического обслуживания.
По этой причине в комплектации оборудования имеется гарантийный талон. Благодаря этому потребители имеют возможность рассчитывать обслуживание техники в специализированных центрах.
У нас вашему вниманию представлен большой ассортимент, благодаря которому вы сможете точно найти оборудование, которое будет соответствовать вашим требованиям и окружающей среде, где предполагается его установка. Наши цены полностью доступны. Это притом, что у нас имеется только оригинальная аппаратура, которая имеет высокое качество.
При наличии дополнительной интересующей информации, вы можете задать вопросы нашим консультантам, которые охотно вам помогут в решении сложностей с выбором, которые у вас возникли. Наши сотрудники являются компетентными и высококвалифицированными, поэтому вы можете рассчитывать на грамотную консультацию. Доставка производится в максимально короткий период времени, поэтому вы уже скоро сможете убедиться в отменном качестве продукции, реализаций которой мы занимаемся.
При доставке гарантируется бережное отношение к грузу, и осуществление транспортировки с учетом всех требований, которые предъявляются к перевозке электротехнической аппаратуры.
Источник: https://provotok.ru/tok-holostogo-hoda-transformatora
Измерение потерь холостого хода трансформаторов, параметры, периодичность, схема опыта
Мощность потерь силового трансформатора состоит из так называемых потерь в меди и потерь в стали. Первые связаны с протеканием тока нагрузки через проводники обмоток, имеющие определенное электрическое сопротивление. Потери же в стали обусловлены вихревыми токами, токами намагничивания, возникающими в магнитопроводе.
При проведении опыта холостого хода на одну обмотку подключается напряжение, другая остается разомкнутой. Мощность, потребляемая при этом трансформатором из сети, тратится в большей степени на намагничивание стали магнитопровода, в меньшей – на нагрев проводников обмотки, чем можно пренебречь. Поэтому этот опыт позволяет измерить мощность потерь в стали, называемыми потерями холостого хода.
Дополнительно, подключив вольтметр к оставшейся разомкнутой обмотке, можно измерить на ней напряжение, и по показаниям двух вольтметров рассчитать коэффициент трансформации. Но это измерение к самому опыту холостого хода не относится.
Опыту ХХ при вводе в эксплуатацию подвергаются:
-Все сухие трансформаторы, а также имеющие в качестве изолирующей и охлаждающей среды жидкий негорючий диэлектрик.
-Маслонаполненные трансформаторы, мощность которых более 1600 кВА.
-Трансформаторы собственных нужд электростанций, вне зависимости от их мощности.
В эксплуатации такие измерения проводятся только для трансформаторов с мощностью 1000 кВА и более, и только после капитального ремонта, связанного со сменой обмоток или ремонтом магнитопровода. По сетевым правилам возможно проведение измерений по распоряжению технического руководителя предприятия после того, как хроматографический анализ газов, растворенных в масле, дал настораживающие результаты. Но это касается только силовых трансформаторов с обмотками на напряжение 110 кВ и выше.
Порядок и схема измерения
Перед проведением опыта проводят процесс размагничивания магнитопровода испытуемого трансформатора. Для этого используется постоянный ток, пропускаемый через одну из обмоток стороны низкого напряжения.
Подключение тока производится многократно, каждое последующее подключение происходит с изменением полярности и уменьшением величины. Начальное значение не должно быть меньше двойного значения ожидаемого тока холостого хода.
При каждом последующем включении величина уменьшается на 30-40 %. Процесс заканчивается при токе, меньшим значения тока холостого хода.
Для проведения непосредственно опыта холостого хода на вторичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение, с отклонением от нормы ±5%. Вывод нейтрали, если он есть, при этом не используется. Напряжение при этом – строго синусоидальное, с номинальной частотой сети.
Для проведения измерений потребуется три лабораторных прибора, с классом точности не менее 0,5. Это амперметры, вольтметры и ваттметры. амперметры подключаются в каждую фазу последовательно. вольтметры включаются на линейное напряжение всех трех фаз. Токовые обмотки ваттметров подключаются последовательно с амперметрами. Обмотки напряжения ваттметров подключаются согласно приведенным схемам. Подается напряжение, с приборов снимаются показания.
Строго говоря, измерение производится по тем же схемам, которые использовались на заводе изготовителе для проведения опыта. Ведь полученные данные нужно будет сравнить с заводскими. Но, если источник трехфазного напряжения недоступен, можно выполнить три измерения, подавая напряжение на две фазы обмотки трансформатора, закорачивая третью, остающуюся свободной.
При этом используется только линейное напряжение, так как искажение формы кривой из-за нелинейных нагрузок в сети на него имеет минимальное влияние. По этим же схемам проводится опыт холостого хода при пониженном (малом) напряжении.
Анализ результатов измерения
При приемосдаточных испытаниях и капитальном ремонте полученные данные сравниваются с протоколом о соответствующих испытаниях, проведенных на заводе после изготовления трансформатора. Расхождение более 5 % не допускается.
Для однофазных трансформаторов в этих же случаях мощность потерь не должна отличаться от исходной величины более, чем на 10%.
В эксплуатации измеряется только ток холостого хода на основании опыта с номинальным напряжением или мощность потерь при пониженном. ПТЭЭП при этом не нормирует отклонения от нормы.
Однако, при подозрении на повреждение в трансформаторе метод измерения потерь с использованием трех последовательно проведенных опытов дает очень ценный результат. Поскольку обмотки фаз трансформатора находятся в неравных условиях, то можно не только вычислить, есть ли там дефект, но и определить дефектную фазу.
Путь магнитного потока при возбуждении выводов АВ и ВС одинаков. Поэтому и мощности потерь для опытов на этих фазах не будут отличаться. При возбуждении фаз АС путь, пройденный магнитным потоком, длиннее, поэтому мощность потерь будет на 25-50% превышать предыдущие. Сравнивая эти показатели, можно выявить, на какой фазе есть дефект.
Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/934-izmerenie-poter-kholostogo-khoda-transformatorov.html
Режимы работы трансформатора. Часть 1
Всем доброго времени суток! В прошлой статье я рассказывал об устройстве трансформатора и его работе. Также я указывал, что для анализа трансформатора используют эквивалентные схемы, содержащие основные параметры трансформатора и позволяющие оценить его характеристики в различных режимах. В процессе своей работы трансформатор может находиться в трёх основных режимах: режим холостого хода, режим короткого замыкания и номинальный режим.
Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.
Для рассмотрения работы трансформатора в различных режимах мы будем использовать схему замещения трансформатора.
Рабочий процесс трансформатора
Процесс работы трансформатора рассмотрим на основе эквивалентной схемы замещения из предыдущей статьи
Эквивалентная схема замещения трансформатора.
При наличии нагрузки ZH на выводах вторичной обмотки 3-4 и напряжении U1 на выводах первичной обмотки 1-2 в магнитопроводе трансформатора создается магнитный поток, который индуцирует в обмотках ЭДС: в первичной – Е1, а во вторичной – Е2.
В результате приложенное напряжение в первичной обмотке U1 уравновешивается ЭДС Е1 и падением напряжения на активном сопротивлении обмотки R1 и реактивном сопротивлении Ls1 индуктивности рассеяния.
Аналогичным образом происходит уравновешивание напряжения и во вторичной обмотке трансформатора.
Определение основных параметров трансформатора: напряжения U1 и U1, ЭДС Е1 и Е2, потери в обмотках и в магнитопроводе происходит при рассмотрении режимов работы трансформатора, а определение их реальных значений – из опытов холостого хода и короткого замыкания.
От чего зависит ЭДС в обмотках трансформатора?
В прошлой статье я указал, что мгновенное значение ЭДС в обмотке трансформатора определяется числом витков ω провода в ней и скоростью изменения магнитного потока dΦ/dt
где ω – число витков обмотки трансформатора,
dФВ/dt – скорость изменения магнитного потока.
Однако в большинстве случаев нам интересно не мгновенное значение ЭДС, а действующее. Поэтому выведем выражение, определяющее действующее значение ЭДС в обмотках трансформатора. Это можно сделать аналитически проинтегрировав функцию изменения магнитного потока dΦ/dt, либо же путем нахождения среднего значения ЭДС Ecp и коэффициента формы ЭДС kф. Я буду выводить выражение вторым способом.
Магнитный поток протекая в сердечнике трансформатора изменяется в соответствии с некоторой периодичной функцией имеет два амплитудных значения максимальное +Фm и минимальное –Фm, тогда полное изменение магнитного потока за полупериод Т/2 будет иметь значение
Тогда среднее значение ЭДС Еср в обмотке трансформатора будет иметь вид
где ω – число витков обмотки трансформатора,
Т/2 – полупериод изменения функции магнитного потока,
f – частота изменения магнитного потока,
Фm – амплитуда магнитного потока.
Действующее значение ЭДС и её среднее значение связывает коэффициент формы кривой ЭДС kф, тогда действующее значение ЭДС в обмотке трансформатора будет определяться следующим выражением
где kф – коэффициент формы ЭДС,
f – частота изменения ЭДС,
ω – число витков обмотки трансформатора,
B – магнитная индукция в сердечнике,
Источник: http://www.electronicsblog.ru/silovaya-elektronika/rezhimy-raboty-transformatora-chast-1.html
Как измерить ток холостого хода трансформатора
Трансформаторные системы являются важной составляющей энергоснабжения на любом уровне. От их исправности и эффективности зависит количество энергопотерь, стоимость и рентабельность энергоснабжения как отдельных точек, так и крупных муниципальных образований. Для того, чтобы снизить убыточность, необходимо регулярно производить расчеты, измерения и снижение холостого хода устройств.
:
Режимы работы трансформаторных устройств
На данный момент насчитывается порядка десяти типов различных трансформаторных устройств. Все их объединяет единый принцип изменения переменного напряжения и конструктивная схожесть. Соответственно, каждый из трансформаторов способен работать в трех основных режимах: холостого хода, короткого замыкания и нагрузки.
Режим холостого хода позволяет производить рад замеров, данные которых необходимы для комплексного анализа эффективности работы устройств. Первые испытания проводятся для определения и проверки соответствия паспортным значениям технических данных трансформатора в целом и каждого из его узлов в частности перед сдачей прибора в эксплуатацию.
Пусконаладочные работы выявляют скрытые неисправности и позволяют исправить их до начала интенсивного использования устройства. Какие-то из них проводятся еще на этапе сборки, а какие-то уже после того, как залито масло.
Этапы пусконаладочных испытаний
Первичные тестирования на работоспособность проводятся сразу по нескольким направлениям. К обязательным относятся:
- Замеры данных по потерям холостого хода.
- Замеры омического сопротивления всех имеющихся обмоток.
- Определение коэффициента трансформации.
- Тестирование группы соединения обмоток.
- Проверка изоляции.
В данном случае важную роль играет последовательность произведения всех видов вышеназванных испытаний.
Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения диагностики трансформаторов, 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/izmerenie-i-raschet-holostogo-hoda-transformatora
Измерение токов холостого хода трансформатора
Измерение токов холостого хода трансформатора
Трансформаторы выступают важными элементами систем электроснабжения. Они используются в разных сетях и от их функциональности могут напрямую зависеть потери электрической энергии при транспортировке, стоимость электроснабжения различных объектов. Одним из основных параметров функциональности трансформатора являются параметры холостого хода.
Чтобы не допустить высоких энергетических потерь, чтобы использование электрической системы не перестало быть рентабельным, собственникам обязательно требуется периодически проводить электроизмерительные работы на трансформаторах. Измерение токов холостого хода трансформатора – сложная задача, решить которую смогут лишь самые современные электролаборатории.
Рабочие режимы эксплуатации транформаторов
Сегодня существуют различные виды и типы трансформаторов, но все они работают по одному и тому же принципу изменения напряжения. Таким образом, все существующие трансформаторы способны работать в одном из трех режимов: в режиме короткого замыкания, расчетной нагрузки и холостого хода. Для подключения любой электросистемы и электрооборудования требуется согласование подключения к электросетям.
В режиме работы короткого замыкания трансформатор функционирует в условиях, когда вторичная обмотка замкнута проводником с нулевым сопротивлением. Короткое замыкание на трансформаторном оборудовании может вызывать различные аварийные ситуации, угрожающие подключенным к прибору элементам электросети, чтобы аварии не приводили к повреждениям, на трансформаторах принято устанавливать специальную защиту, отключающую устройство при замыканиях.
В режиме расчетной нагрузки на вторичную обмотку трансформаторного устройства, оборудование начинает передавать нагрузке часто мощности. Из-за такого режима первичная обмотка будет получать большую мощность из электросистемы. Следует учитывать, что при возрастании тока на трансформаторе в режиме нагрузки, ток на первичной обмотке также будет увеличиваться.
Режимом холостого хода работы трансформаторного устройства называют функционирование оборудования в условиях разомкнутой вторичной обмотки. В этом случае по первичной обмотке будет проходить ток холостого хода, имеющий параметры активной и реактивной мощности, которые должны быть учтены специалистами, проводящими электроизмерения.
За счет исследования режима холостого хода, специалисты могут получать различную важную информацию, на основе которой можно будет сделать вывод о функциональности, безопасности и надежности работы устройства.
Согласно современным законодательным нормам, первые электроизмерительные работы на трансформаторе проводятся после его установки и перед сдачей электросистемы в эксплуатацию собственникам.
Эти замеры предназначены для определения соответствия параметров работы устройства заводским характеристикам, для выявления неисправностей в приборе и устранения обнаруженных ошибок до передачи электросети заказчику.
Что включает в себя проверка трансформатора
Первые профессиональные электрические измерения включают в себя несколько отдельных проверок и исследований, каждое из которых позволяет получить точную информацию о функциональности трансформаторного устройства.
Помимо измерения потерь в режиме холостого хода, специалистам электролаборатории нужно будет также определить коэффициент трансформации прибора, проверить качество изоляции, качество соединения обмоток и параметры сопротивления на обмотках трансформатора.
Проводя исследование трансформатора, следует не только грамотно выполнить все этапы электроизмерительных работ, но еще и провести их в правильной последовательности.
Любые ошибки в проектах электроснабжения могут становится причиной выхода из строя трансформаторного оборудования.
На первом этапе измерительных работ специалистам нужно будет измерить характеристики тока при холостой работе устройства. В соответствии с современными законами, к проведению замеров холостого хода трансформаторного устройства допускаются только квалифицированные специалисты с уровнем по электрической безопасности не ниже 3. Каждый сотрудник электролаборатории обязан использовать средства индивидуальной защиты и работать в соответствии со всеми нормами безопасности.
Чтобы получить точную информацию о силе тока в холостом ходу, работы должны проводиться при напряжении от 220 В до 380 В. Напряжение может быть подано исключительно на обмотку трансформаторного оборудования, а уровень напряжения постоянно должен контролироваться сотрудниками бригады с помощью профессиональных измерительных приборов.
Так как после отключения устройства на магнитопроводе может оставаться остаточное намагничивание, специалистам электролаборатории нужно будет его размагнитить. Чтобы это сделать, мастерам нужно пропустить ток с противоположной полярностью по обмотке.
Для этих работ обычно используются современные переносные аккумуляторы.
Если производится исследование трехфазного устройства, то замеры нужно проводить пофазно, за счет чего можно будет выявить неисправный проводник и сравнить характеристики эксплуатации устройства с заводскими параметрами.
Для получения актуальных характеристик тока, специалистам нужно будет поочередно замыкать одну из фаз устройства, проверяя оставшиеся проводники.
Как уменьшить ток холостого хода
Уменьшение характеристик холостого хода трансформаторного устройства может потребоваться в различных электрических системах. Слишком высокие параметры тока негативно сказываются на функциональности и экономичности использования оборудования.
Важно отметить, что большая часть проблем, возникающих с холостым ходом трансформаторов, возникает из-за ошибок сборщиков устройств. Очень легко допустить ошибку при выполнении такой работы, если не учесть особенности эксплуатации приборов.
Любая ошибка в ходе сборки может негативно сказаться на КПД трансформатора.
В настоящее время используется несколько методик снижения потерь электроэнергии и повышения рентабельности эксплуатации трансформаторной техники. Опытные мастера могут снизить параметры магнитного потока путем монтажа большего числа витков обмотки.
Естественно, у такого решения есть и отрицательные качества, оно приводит к перерасходу дорогостоящей проводки, что сказывается на конечной стоимости монтажа и эксплуатации оборудования.
Все существующие методики снижения токов холостого хода требуют дополнительного финансирования.
Правила сборки трансформаторов и способы снижения потерь на обмотках
Так как от правильности сборки оборудования зависят его параметры работы и особенности эксплуатации, выполняющим монтаж сотрудникам обязательно нужно помнить о своей ответственности. От профессионализма сборщиков зависит даже число используемых при установке трансформатора материалов.
Современное трансформаторное оборудование изготавливается из элементов, не имеющих надежной защиты от механических повреждений. Из-за этой особенности даже одно неправильное действие монтажника может привести к снижению магнитных свойств металла. Любые механические повреждения трансформатора будут приводить к снижению функциональности устройства, его экономичности и надежности.
Основные потери электрической энергии происходят на обмотках трансформаторного оборудования, причем, в большинстве случаев, из-за тока нагрузки. Снизить нагрузку, а значит и потери, можно за счет увеличения диаметра сечения используемого в обмотке кабеля. Эта методика считается самой эффективной, но не совсем рентабельной, так как увеличение диаметра кабеля обмотки может привести к необходимости увеличения других характеристик устройства, что потребует значительного финансирования.
Более правильный и дешевый вариант снижения потерь и увеличения рентабельности оборудования состоит в контроле над симметрией установленных обмоток. Специалистам должно быть известно, что даже незначительная разница в параметрах обмоток может приводить к увеличению потерь электроэнергии. Потерь из-за разницы обмоток могут приводить также к сильному нагреву отдельных элементов установки.
Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости услуг электролаборатории.
Источник: https://energy-systems.ru/main-articles/electrolaboratoriy/4691-izmerenie-tokov-kholostogo-khoda-transformatora
Уменьшение тока холостого хода трансформатора
Нет любителя электроники, которого хотя бы раз не упрекнули в том, что он не изучает теорию, а его творческий метод на практике есть ни что иное как «метод тыка». Между тем в познании теории есть свои нюансы. Перемотка трансформаторов дело хорошее, в смысле если владеешь этим умением (хотя бы работой со вторичной обмоткой), то сбережешь не только деньги, но и время.
Бонусом будет хорошее настроение от осознания своей творческой мощи. Однако суть процесса заключается не только в сматывании и наматывании витков провода на трансформаторную катушку и разборке – сборке магнитопровода. Есть моменты, основанные на знаниях. Пополняя их прочитал как-то про ток холостого хода трансформаторов и не вникая в подробности уяснил, что это плохо.
Да ещё вдобавок ко всему научился его измерять.
Холостым ходом трансформатора называется такой режим его работы, при котором к первичной обмотке подведено напряжение, а вторичная обмотка разомкнута и ток в ней равен нулю.
В работе в это время как раз находился трансформатор питания ТП-60-15.
Домотал его вторичную обмотку до выходного напряжения 12 вольт с током гораздо более 1 ампера. И тут не упустив случая, использовал вновь приобретённые знания — замерил ток холостого хода. А в наличии аж 125 мА — норма для силового трансформатора ТС-270.
Тогда не долго думая смотал всю вторичную обмотку и добавил первичной ( для устранения обнаруженного недостатка), ток холостого хода стал 40 мА.
Правда места под первичную обмотку стало меньше и хватило намотать провода только до напряжения 10,5 вольт, но и это вполне устраивало.
Не устроило только то, что уже первые сто миллиампер поглощенные нагрузкой вызвали падение напряжения на один вольт — максимальную норму допуска падения в таких случаях. А увеличение нагрузки до токопотребления в 0,5 ампера заставили стрелку вольтметра упасть уже до 9 вольт.
Чтобы понять причину много времени не потребовалось, естественно всё дело было в действиях по снижению тока холостого хода. Улучшая, хотел лучшего, а получилось всё именно так как обычно и бывает в таких случаях.
Недаром же существует не писаный постулат, гласящий о неприкосновенности первичной обмотки трансформатора заводского изготовления.
Пришлось смотать сделанную прибавку к первичной обмотке. Как видно на фото её было не мало (провод, намотанный на катушку от видеокассеты). На трансформаторной катушке осталась заводская намотка сопротивлением в 50 Ом. На место вторичной обмотки вернул тот же провод диаметром 1 мм и в том же количестве, что смотал ранее.
Трансформатор, восстановленный до заводского исполнения, опять стал выдавать хороший выходной ток. При первоначальном напряжении в 10,5 В, оно снизилось только на 0,5 вольта и значит ещё можно добавлять нагрузку, а на амперметре уже более 1 ампера. Да и лампочки кончились.
От чего зависит ток холостого хода
Что касается тока холостого хода, то его последствием являются электрические потери в первичной обмотке трансформатора. Они в трансформаторах радиолюбительской практики весьма малы, можно даже сказать, ничтожны и ими обычно пренебрегают. Помимо числа витков первичной обмотки ток холостого хода так же зависит от целого ряда причин и условий:
- величины поданного напряжения
- наличия короткозамкнутых витков
- качества изоляции обмоток
- толщины пластин и их изоляции
- наличия воздушного зазора в магнитопроводе
- силы сжатия пластин
- и так далее
Производя сборку трансформаторных магнитопроводов, соединяющихся встык, уже не в первый раз применяю способ, при котором соединяемые торцы магнитопровода смазываю клеем, который используют для установки потолочных пенопластовых плиток (подробнее читайте здесь).
При высыхании он практически не даёт усадки и прекрасно справляется с ролью специализированного компаунда, который применяют для этих целей в более ответственных случаях, а держит соединённые половинки так, что при разборке необходим резкий удар небольшого молотка.
Но самое главное звук сопровождающий работу трансформатора, пресловутое «гудение» отсутствует полностью, трансформатор «нем как рыба». В планах подобрать наполнитель, пылеобразный порошок — магнитный диэлектрик.
Всем до встречи на страницах сайта «Электрические схемы». Автор Babay iz Barnaula.
Полезные советы
Источник: https://elwo.ru/publ/poleznye_sovety/umenshenie_toka_kholostogo_khoda_transformatora/24-1-0-1032
