Опыт короткого замыкания

Опыт проводится при пониженном напряжении U_1к, которое устанавливается экспериментально: при отключенном напряжении на входе замыкают накоротко зажимы вторичной обмотки (рис.22.3). Затем медленно увеличивают U₁ до значения U_1к, при котором показание амперметра равно I_1ном. Ваттметр измеряет мощность потерь в режиме короткого замыкания P_к. Поскольку X₀, R₀ существенно больше сопротивлений обмоток, то ток I_1к = I_1ном практически замыкается по внешнему контуру (рис. 22.3, б. Из этого режима определяют:

Мощность потерь в обмотках трансформатора.

Р_к = (R₁ + R) I_ном = 2RI_ном, откуда R = R₁ = P_к/(2I_ном); R₂ = R/n².

Сопротивление R_к = R₁ + R называют активным сопротивлением короткого замыкания.

Рис.22.3.Опыт короткого замыкания: а – схема включения; б – схема замещения

Полное сопротивление короткого замыкания Z_к = U_1к/I_1к,

, где

Xк = X₁ + X₂ - реактивное сопротивление короткого замыкания. Из формулы следует , X₁ = X₂ = X_к/2, X₂ = X₂ /n².

Напряжение U1к является важным параметром трансформатора и указывается на его щитке (в %). Активная U1ка, %, и реактивная U1ка, %, составляющие напряжения U1к, %:

U_1ka = U_1kcosφ_k; U_1kp = U_1ksinφ_k

Параметры приведенной вторичной обмотки

Неравенство витков первичной и вторичной обмоток усложняет расчет электрических цепей, элементами которых является трансформатор, т. к.:

-трансформаторы соединяют разные участки электрических цепей электромагнитным путем, электрически эти участки не связаны, т. к. w₁не равно w₂, то и не равны Е₁ и Е₂. Если в электрической цепи n трансформаторов, то n раз приходится изменять по значению ток и напряжение ;

- при передаче электрической энергии имеются потери напряжения в 1-ой и 2-ой обмотках . Эти потери отличаются друг от друга в десятки раз, т. к. в десятки раз отличаются токи обмоток, а также не равны и сопротивления. Поэтому для упрощения расчетов обе обмотки трансформатора приводят к одному и тому же числу витков.

Магнитная связь между обмотками усложняет анализ трансформаторов. Для его упрощения составляют эквивалентную электрическую схему, в которой магнитная связь заменяется гальванической. Получил распространение способ приведения вторичной обмотки трансформатора к первичной.

Приведенная вторичная обмотка содержит то же количество витков, что и первичная, т. е. w = w₁. Поскольку ЭДС обмоток после приведения становятся одинаковыми

, ,

то можно считать, что напряжение во вторичную цепь передается непосредственно с первичной обмотки . На этом рисунке X₁ = ωL_1s, X₂ = ωL_2s – реактивные сопротивления рассеяния обмоток.

Операция приведения увеличивает ЭДС E₂ в n раз.

Для сохранения мощностей всех элементов вторичной цепи ее параметры нужно пересчитать так, чтобы ток I₂ уменьшился в n раз, т. е.

= ₂/n.

Это означает, что входное сопротивление вторичной цепи

должно увеличиться в n² раз. Тогда для получения приведенных сопротивлений сопротивления всех элементов вторичной цепи нужно увеличить в n² раз:

; ; .

Таким образом, ток ветви с элементами X₀, R₀ равен намагничивающему

току İ₀ (эту ветвь называют намагничивающей). Сопротивление R₀ введено с целью учета тепловых потерь в сердечнике за счет гистерезиса и вихревых токов. Параметры X₀, R₀определяются экспериментально, из опыта холостого хода.