Потери холостого хода трансформатора: что это такое, как определяется, формулы и таблицы

Опыт холостого хода при вводе в эксплуатацию подвергаются

• Все сухие трансформаторы, а также те, у которых в качестве изоляции и охлаждающей среды используется жидкий негорючий диэлектрик.
• Трансформаторы масляные мощностью более 1600 кВА.
• Трансформаторы для собственных нужд электростанций независимо от мощности.

В эксплуатации такие измерения проводят только для трансформаторов мощностью 1000 кВА и более и только после капитального ремонта, связанного с заменой обмоток или ремонтом магнитопровода.

По правилам сети можно проводить измерения по распоряжению технического руководителя компании после того, как хроматографический анализ растворенных в масле газов дал тревожные результаты. Но это касается только силовых трансформаторов с обмотками на напряжение 110 кВ и выше.

Понятие холостого хода трансформатора

Когда трансформатор подает ток на одну обмотку, а остальные находятся в разомкнутом состоянии. Этот процесс приводит к утечке энергии, которая называется потерями холостого хода. На развитие влияет ряд внешних и внутренних факторов.

Мощность трансформатора используется не полностью, а часть энергии теряется из-за некоторых магнитных процессов, функций первичной обмотки и изолирующего слоя. Последний вариант влияет при использовании устройств, работающих на повышенной частоте.

 

Схема замещения в режиме трансформатора

Непосредственный электрический расчет трансформатора сложен, так как он состоит из двух электрических цепей, соединенных магнитопроводом.

Для упрощения расчетов удобнее использовать упрощенную схему замещения. В схеме замещения вместо обмоток используются сложные резисторы:

• для первичной обмотки комплексное сопротивление включено в цепь последовательно;
• для вторичной обмотки параллельно нагрузке.

Каждый комплексный резистор состоит из последовательно соединенных активного сопротивления и индуктивности.

Активное сопротивление – это сопротивление проводов обмотки.

Какие бывают потери в силовых трансформаторах

Сам трансформатор представляет собой статическое устройство. Он работает благодаря физическому явлению электромагнитной индукции. Соответственно двигателя в нем нет, как и механических потерь. Потери в трансформаторе – это затраты активной мощности. Энергия, затрачиваемая на вихревые токи в обмотках и в металлическом сердечнике, не доходит до сети потребителя. Трансформатор работает в разных режимах. И его полезная мощность меняется в зависимости от режима.

Что такое потери холостого хода

В дежурном режиме трансформатор не подключен к сети потребителя, вся полезная мощность первичной обмотки идет на намагничивание сердечника. Поэтому об этом явлении говорят — трансформатор испытывает магнитные потери или Rm. Принято рассчитывать среднее значение потерь холостого хода при номинальных значениях тока и напряжения.

Po = Rm + I2o * r1,

См также: Виды устройств для приема и распределения электроэнергии

Io — значение силы тока первичной обмотки,

r1 – значение сопротивления первичной обмотки.

Потери холостого хода имеют постоянную величину, которая определяется суммой намагничивающей и активной частей. И они не являются переменными, так как на них влияют свойства обмоток и стержня магнита. Об уровне потерь холостого хода обычно судят по работе трансформатора.

Потери в обмотках силового трансформатора

При подключении трансформатора к нагрузке энергия поступает на первичную обмотку, а от нее магнитопровод передается на вторичную. По проводнику вторичной обмотки течет ток I2, по первичной обмотке – ток I1. Обе величины связаны.

Часть тока теряется в обмотках. Такие потери называются полными потерями мощности под нагрузкой или Rload. Они пропорциональны квадрату вторичного и первичного токов. Также существует зависимость Рlast от величины сопротивления обмоток.

Рlast = I21r1 + I22r2,

где I1 и I2 — ток первичной и вторичной обмотки,

r1 и r2 – значения сопротивления первичной и вторичной обмоток.

Получается, что величина потерь под нагрузкой полностью зависит от тока, подаваемого на оборудование. Да и в сети нередки колебания, отсюда и непостоянный характер потерь.

Побочные потери обмоток трансформатора

По обмоткам трансформатора и магнитопроводу протекает не только ток от нагрузки. Честь токов имеет замкнутые линии: они либо проходят внутри проводников, либо замыкаются внутри магнитопровода. Такие токи называются вихревыми. Электрический ток возникает также между разными витками пластин обмотки или сердечника, расположенных параллельно. Это уже циркулирующие токи. Их направление не совпадает с основным электрическим током. Поэтому появление таких токов снижает полезную мощность трансформатора.

Как правило, дополнительные потери возникают во всех металлических частях трансформатора. Не являются исключением и стенки резервуаров, упорные кольца, траверсы.

Измерение полезного действия

При расчете потерь также определяется показатель эффективности. Он показывает соотношение между активным видом мощности на входе и выходе. Этот показатель рассчитывается для закрытой системы по следующей формуле:

КПД = М1 / М2, где М1 и М2 — активная мощность трансформатора, определяемая измерением на входе и выходе цепи.

Выходная цифра рассчитывается путем умножения номинальной мощности установки на коэффициент мощности (косинус квадрата угла). Это учтено в приведенной выше формуле.

У трансформаторов 630 кВА, 1000 кВА и других мощных агрегатов КПД может быть 0,98 и даже 0,99. Это показывает, насколько эффективно устройство. Чем выше КПД, тем экономичнее расходуется электроэнергия. В этом случае затраты электроэнергии при эксплуатации оборудования будут минимальными.

После рассмотрения методики расчета потерь мощности трансформатора при коротком замыкании и холостом ходу можно определить коэффициент полезного действия оборудования, а также его КПД. Метод расчета предполагает использование специального калькулятора или проведение расчетов в специальной компьютерной программе.

Какие факторы влияют на потери

Современные трансформаторы при полной нагрузке достигают КПД 99%. Но устройства продолжают совершенствоваться и пытаются уменьшить потери энергии, которые практически равны сумме потерь на холостом ходу, возникающих под действием различных факторов.

Читайте также: Установка микроволновки на кронштейн: правила и советы, выбор места

Изоляция

Если крепежные болты снабжены плохой или недостаточной изоляцией, произойдет короткое замыкание. Это один из основных факторов этой проблемы трансформатора. Поэтому процессу утепления следует уделить больше внимания, используя для этих целей специализированные качественные материалы.

Вихревые токи

Развитие вихревых токов связано с протеканием магнитного потока по магнитопроводу. Их функция заключается в направлении, перпендикулярном току. Для их уменьшения магнитопровод выполнен из отдельных элементов, предварительно изолированных. Вероятность возникновения вихревых токов зависит от толщины листа, чем она меньше, тем ниже риск их развития, что приводит к меньшим потерям мощности.

Для уменьшения вихревых токов и увеличения электрического сопротивления стали в материал добавляют различного рода добавки.

Они улучшают свойства материала и снижают риск развития нежелательных процессов, негативно влияющих на работу устройства.

Гистерезис

Как и переменный ток, магнитный поток также меняет направление. Это свидетельствует о чередовании намагничивания и перемагничивания стали. При изменении тока от максимального до нуля сталь размагничивается и магнитная индукция уменьшается, но с некоторым запаздыванием.

Как определить коэффициент трансформации

Что такое «трансформаторный холостой ход»? По сути, это особый режим работы устройства, условием которого является разомкнутость вторичной обмотки, а первичная обмотка имеет номинальное напряжение. В этом состоянии при выполнении ряда расчетов можно определить точные параметры ряда показателей, например, для трансформаторных установок общего однофазного типа они рассчитываются следующим образом:

• трансформационное отношение;
• активное, полное, индуктивное сопротивление намагничивающей ветви;
• коэффициент мощности, текущий процент и измерения холостого хода.

Материал на тему: как работает тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Алгоритм измерения холостого хода выглядит так:

• Ток, подаваемый на первичную обмотку, измеряют с помощью измерительных приборов, включенных в общую цепь.
• Вторичная обмотка вольтметра замкнута. Сопротивление должно быть таким, чтобы значение тока во вторичной обмотке приближалось к минимальной отметке.
• Величина тока холостого хода в первичной обмотке минимальна по сравнению с номинальным значением, по сравнению с приложенным напряжением, которое уравновешивает электродвижущую силу первичной обмотки. И оба эти показателя немного отличаются, а значит, значение хода ЭДС в первичной обмотке можно определить по данным вольтметра.

Наиболее точные искомые значения stextbox id=’info’ можно получить при использовании обмоток с разным напряжением — низким и высоким. Точность таких измерений будет определяться разницей номиналов между ними/stextbox.

Схема потери электричества.

Конструктивные способы уменьшения потерь КЗ

Теоретически также можно наметить пути снижения потерь kz. В соответствии с формулой (5), приведенной в 4

Pkz=KJ2Gobm (5)

Определяют потери kz (при постоянной плотности тока J массы обмоток (коэффициент К зависит от материала обмоток — алюминий, медь).

Масса обмоток, как показано в 4, уменьшается с увеличением индукции Bc в стержне. График этой зависимости показан на рис восемь

Рис. 8 График зависимости массы обмоток G0 от индукции в стержне Bc (кривая 1 — при постоянном напряжении kz и числе витков обмоток; кривая 2 — при постоянной плотности тока)

Хотя кривая 1 показывает изменение массы обмоток, но уменьшения потерь kz нет, т.к кривая построена при условии сохранения напряжения kz (происходит уменьшение диаметра обмотки при увеличении плотность тока). Но кривая 2 говорит о том, что увеличение индуктивности на 10 % может привести к примерно такому же уменьшению тех же потерь КЗ за счет уменьшения массы обмоток при неизменной плотности тока.

Таблица потерь силовых трансформаторов по справочным данным в зависимости от номинала

Чаще всего проблема утечки электричества связана с движением вихревых токов и перемагничиванием. Под действием этих факторов магнитопровод нагревается, что вызывает основную часть потерь холостого хода независимо от тока нагрузки. Развитие этого процесса происходит вне зависимости от того, в каком режиме работает аппарат.

Постепенно под влиянием определенных факторов эти показатели могут измениться в сторону значительного увеличения.

Таблица убытков ХХ

Текущая кВА	Напряжение ВН/НН, кВ	Потери без нагрузки 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 г

Проверка устройства в режиме ХХ

Для этого выполните следующие действия:

1. С помощью вольтметра проверьте напряжение, подаваемое на катушку.
2. Другой вольтметр проверяет напряжение на остальных клеммах. Важно использовать прибор с достаточным сопротивлением, чтобы показания имели требуемое значение.
3. Амперметр подключается к цепи первичной обмотки. С его помощью можно добиться определения силы тока холостого хода. Прибегают и к использованию ваттметра, с помощью которого пытаются измерить уровень мощности.

После получения показаний всех приборов выполняются расчеты, которые помогут в расчете. Чтобы получить необходимые данные, необходимо показатели первой обмотки разделить на вторую. Используя опытные данные ХХ с результатами закороченного режима, определяют, насколько полно устройство выполняет свои действия.

Измерение тока и потерь холостого хода

В соответствии с требованиями ПУЭ одно из измерений производят: а) при номинальном напряжении. Измеряется ток холостого хода. Текущее значение не нормируется;

Рис. 2.7. Схема проверки группы соединения обмоток силового трансформатора с помощью фазометра.

Рис. 2.8. Схемы проверки группы соединений обмоток силовых трансформаторов методом двух вольтметров.

б) при низком напряжении. Измерение производят с приведением потерь к номинальному напряжению или без приведения (метод сравнения). Испытание трансформатора на холостом ходу – это включение одной из обмоток (обычно низковольтной) ниже номинального напряжения. Потребляемый при этом ток называется током холостого хода Iхх (выражается обычно в % от Iном).

Таблица 2.10. Векторные диаграммы и расчетные формулы для определения группы соединения силовых трансформаторов

Примечание: табличные формулы. 2.10

где U2 > и Kl соответственно линейное напряжение на зажимах низковольтной обмотки и линейный коэффициент трансформации.

Потребляемая при этом активная мощность называется потерями холостого хода Рхх (кВт). Эта мощность в основном используется при перемагничивании электротехнической стали (гистерезисные потери) и при вихревых токах. Потери тока и холостого хода являются номинальными данными для силовых трансформаторов.

Потери холостого хода для трансформаторов Pxx, измеренные при нормальной частоте и очень низком возбуждении (порядка нескольких процентов от номинального напряжения трансформатора), можно преобразовать в потери холостого хода при номинальном напряжении по формуле

где Р’хх= Ризм – потери Рпр, измеренные при напряжении (возбуждении) U, подаваемом во время измерения; Ппр и Рзм — соответственно мощность, потребляемая агрегатами, и суммарные потери в трансформаторе и агрегатах n показатель степени равен 1,8 для горячекатаного проката; для холоднокатаного проката — 1,9.

Производители измеряют потери холостого хода при номинальном напряжении и при низком (обычно 380 В) напряжении.

Измерение потерь холостого хода можно производить и при напряжении, равном 5 — 10 % от номинального. Разница между полученными значениями потерь и заводскими данными не должна быть более 10 % для однофазных и не более 5 % для трехфазных.

Измерение потерь холостого хода проводят при напряжении и по формам, указанным в протоколе испытаний изготовителя.

Если изготовитель измерял потери холостого хода только при номинальном напряжении трансформатора, то потери холостого хода следует измерять при напряжении 380 В и переводить в номинальное напряжение по приведенной выше формуле.

В дальнейшем следует измерять потери холостого хода при напряжении 380 В. Для эксплуатируемых трехфазных трехполюсных трансформаторов коэффициент потерь не отклоняется от условий, полученных на заводе-изготовителе, как правило, не более чем на 5%.

Для трансформаторов с коммутационным аппаратом с токоограничивающим реактором дополнительно проводят испытание на холостом ходу в промежуточном положении «Бро».

Измерение потерь холостого хода при напряжении 380 В следует проводить до измерения сопротивления обмоток постоянного тока и прогрева трансформатора постоянным током.

При измерении потерь и тока холостого хода следует применять средства измерений класса точности 0,5. Для измерений могут быть использованы переносные измерительные установки типа К-50 (К-51).

При измерении потерь и тока холостого хода при номинальном напряжении обмоток выше 0,4 кВ рекомендуется применять измерительные трансформаторы класса точности 0,2.

Потери холостого хода трехфазных трехстержневых трансформаторов измеряют при трехфазном или однофазном возбуждении.

В случае трехфазного возбуждения ее измеряют двумя однофазными ваттметрами или одним трехфазным ваттметром (см рис. 2.9).

Измеренные потери определяются как алгебраическая сумма потерь, измеренных каждым ваттметром. Потери в трансформаторе определяются как разница между измеренными суммарными потерями и потерями в агрегатах (см рис. 2.10), поскольку потери в агрегатах можно сравнить с потерями холостого хода.

Рис. 2.9. Схемы включения приборов при проведении опыта с холостым ходом силовых трансформаторов а — для однофазных трансформаторов; б — для трехфазных трансформаторов.

Ток холостого хода трансформатора определяется как среднее арифметическое токов трех фаз.

При измерении потерь холостого хода при однофазном возбуждении напряжением 380 В проводят три опыта по приведению трехфазного трансформатора к однофазному путем последовательного замыкания накоротко одной из фаз и возбуждения двух других фаз.

Первый опыт состоит в том, чтобы замкнуть накоротко обмотку фазы А, возбудить фазы В и С трансформатора и измерить потери. Второй опыт — закорачивают обмотку фазы В, возбуждают фазы А и С трансформатора и измеряют потери.

Рис. 2.10. Схема измерения потерь холостого хода в трехфазных трансформаторах а — для измерения полных потерь; б — для измерения потерь в единицах.

Схематический вид трансформатора ТМГ-1000/6 У1, ТМГ-1000/10 У1, ТМГ-1000/20 У2

1. Транспортный рулон;
2. Сливная пробка;
3. Заземляющий зажим;
4. Танк;
5. Пластина;
6. Рукав термометра;
7. Масломер;
8. Вход ВН;
9. Введите ЧЧ;
10. Трубка для заливки масла;
11. Выключатель;
12. серьги для подъема;
13. Защита от вспышки.

Для заказа трансформатора звоните нам по номеру или , а также пишите на почту email protected Наши специалисты всегда готовы ответить на вопросы и помочь заполнить заявку.

НПО «ЭлектроКомплект» доставит товары собственного производства в любую точку России и ближнего зарубежья.

Холостой ход тpexфaзного устройства

Характер работы 3-х фазного агрегата в режиме ХХ зависит от магнитной системы и схемы соединения обмоток:

• первичная обмотка – «треугольник»;
• вторичная — «звезда» (Д/У): имеется свободное замыкание тока ТГК I1 по обмоткам устройства. Следовательно, магнитный поток и ЭДС синусоидальны и описанных выше нежелательных процессов не происходит; схема Y/D: ТГК магнитного потока показана, но ток от наведенной ею дополнительной ЭДС свободно протекает через замкнутые в «треугольник» вторичные катушки.

Будет интересно➡ Необходимые условия параллельной работы трансформаторов

Этот ток создает собственный поток вектора магнитной индукции, который гасит вызывающее его третье ГС основного МП. В результате магнитный поток и ЭДС имеют почти синусоидальную форму, соединение первичной и вторичной катушек — «звезда» (Y/Y).

В последней схеме ток ТГК I1 отсутствует, так как для него нет пути: третьи гармоники каждой из фаз в любой момент времени направлены к нулевой точке или от нее. Из-за этого магнитный поток искажается.

Кроме того, она определяется магнитной системой: 3-х фазный трансформатор в виде группы 1-фазных: ТГК магнитного потока замыкается в каждой фазе по собственному сердечнику и, благодаря малому магнитному сопротивлению последнего , достигает амплитуды 15% — 20% рабочего магнитного потока.

Он создает дополнительную ЭДС, амплитуда которой уже может достигать 45% — 60% от основной ЭДС. Такое повышение напряжения может привести к пробою изоляции с последующим выходом из строя электроустановок. Те же явления имеют трансформаторы с бронестержневой магнитной системой (третья гармоника магнитного потока замыкается по боковым ярмам магнитопровода).

Трехстержневая магнитная система: ТГК не имеет пути вдоль магнитопровода и замыкается в среде с малой магнитной проницаемостью — воздух, масло, стенки бака. Поэтому он имеет малую величину и не индуцирует значительной дополнительной ЭДС.

Примеры реальных конструкций современных энергоэффективных трансформаторов

Вышеуказанные конструктивные способы снижения потерь xx и kz в основном реализованы в нескольких линейках энергосберегающих маслонаполненных силовых трансформаторов серий ТМГ12, ТМГ15, ТМГ32, ТМГ33, ТМГ35. Динамика изменения электрических и массогабаритных характеристик на примере трансформатора мощностью 1000 кВА представлена ​​в таблице 5.

Таблица 5. Характеристики энергоэффективных трансформаторов МЭТЗ им. В И. Козлова (Минск, Беларусь)

Потери хх в трансформаторе ТМГ35 снижены на 52% по сравнению со штатным трансформатором ТМГ11. Потери Kz снижены на 11,5%. Масса трансформатора ТМГ35 по сравнению с массой стандартного трансформатора ТМГ11 увеличилась почти на 35%. Стоимость трансформатора увеличилась (по данным производителя) почти на 50%. Однако принципиально важно, что затраты на потери энергоэффективного трансформатора ТМГ35 за 30-летний нормативный срок службы в 11 раз меньше, чем затраты на потери в обычном трансформаторе ТМГ11. Разница в стоимости энергоэффективных и обычных трансформаторов окупается примерно за 1000 руб. 4 года.

Проверка устройства в режиме ХХ

Для этого выполните следующие действия:

1. С помощью вольтметра проверьте напряжение, подаваемое на катушку.
2. Другой вольтметр проверяет напряжение на остальных клеммах. Важно использовать прибор с достаточным сопротивлением, чтобы показания имели требуемое значение.
3. Амперметр подключается к цепи первичной обмотки. С его помощью можно добиться определения силы тока холостого хода. Прибегают и к использованию ваттметра, с помощью которого пытаются измерить уровень мощности.

После получения показаний всех приборов выполняются расчеты, которые помогут в расчете. Чтобы получить необходимые данные, необходимо показатели первой обмотки разделить на вторую. Используя опытные данные ХХ с результатами закороченного режима, определяют, насколько полно устройство выполняет свои действия.

 

Проверка устройства в режиме ХХ

Для этого выполните следующие действия:

1. С помощью вольтметра проверьте напряжение, подаваемое на катушку.
2. Другой вольтметр проверяет напряжение на остальных клеммах. Важно использовать прибор с достаточным сопротивлением, чтобы показания имели требуемое значение.
3. Амперметр подключается к цепи первичной обмотки. С его помощью можно добиться определения силы тока холостого хода. Прибегают и к использованию ваттметра, с помощью которого пытаются измерить уровень мощности.

После получения показаний всех приборов выполняются расчеты, которые помогут в расчете. Чтобы получить необходимые данные, необходимо показатели первой обмотки разделить на вторую. Используя опытные данные ХХ с результатами закороченного режима, определяют, насколько полно устройство выполняет свои действия.

 

Коэффициент трансформации

При определении работы установки используется такое понятие, как коэффициент трансформации. Формула представлена ​​ниже:

К=Е1/Е2=В1/В2

Отсюда следует, что напряжение на вторичной цепи будет определяться соотношением числа витков. Для того чтобы иметь возможность регулировать выдаваемую электроэнергию, в конструкцию установки встроено специальное устройство. Он переключает количество витков в первичной цепи. Это анапфа.

Для проведения теста на холостом ходу установите регулятор в среднее положение. В этом случае измеряется коэффициент.

Однофазные приборы

Для выполнения представленного опыта при использовании понижающего или повышающего бытового прибора учитывают представленный коэффициент. В этом случае используются два вольтметра. Первое устройство подключается к первичной обмотке. Соответственно, второй вольтметр подключается к вторичной цепи.

Входное сопротивление измерительных приборов должно соответствовать номиналу установки. Он может работать в режиме buck или boost. Поэтому при необходимости проведения ремонтных работ измеряет подачу не только низкого, но и высокого напряжения.

Трехфазные приборы

Для трехфазных агрегатов в ходе эксперимента исследуют индикаторы на всех цепях. В этом случае необходимо использовать одновременно 6 вольтметров. Можно использовать одно устройство, которое в свою очередь подключено ко всем точкам измерения.

Если значение, установленное изготовителем на первичной обмотке, превышает 6 кВ, на нее подают ток напряжением 380 В. При измерении в режиме высокого напряжения невозможно определить показатели с требуемым классом точности. Поэтому измерение выполняется в режиме низкого напряжения. Это безопасно.

Применение коэффициента

Во время измерения antapf перемещается во все положения, указанные производителем. При этом измеряется коэффициент трансформации. Это позволяет определить наличие замыкания в витках.

Если показания фаз будут иметь разброс измерений более 2%, а также их уменьшение по сравнению с предыдущими данными, это свидетельствует об отклонениях в работе прибора. В первом случае в системе обнаруживается короткое замыкание, а во втором — разрыв изоляции обмоток. Устройство может работать неправильно.

Такие факты требуют подтверждения. Это может быть, например, измерение сопротивления. Увеличение сопротивления между контактами антапф может повлиять на увеличение разброса показателей коэффициента. Такая ситуация возникает при частой замене.

Особенности режима ХХ в трехфазном трансформаторе

На работу трехфазного трансформатора в этом режиме влияют различия в соединении обмоток: первичная обмотка в виде треугольника, вторичная — в виде звезды. Течение помогает создать свой собственный поток.

Трехфазный ток в виде группы однофазных токов обладает следующими свойствами: замыкание магнитного потока ТГС происходит в каждой фазе за счет сердечника. Если напряжение будет постепенно увеличиваться, то рано или поздно произойдет пробой изоляции и электроустановка выйдет из строя.

Если в трансформаторе используется армированная стержневая магнитная система, то в нем можно наблюдать развитие аналогичных процессов.

Методология проведения опыта

Потери холостого хода трансформатора определяются при создании того или иного режима. Для этого прекращается подача тока на все обмотки. Они остаются открытыми. После этого на цепи подается питание. Определяется только на первом контуре. Оборудование должно работать под напряжением, которое задается при производстве производителем.

Токи протекают по первичной цепи силовой, сварочной или другой установки, которая называется ХХ. Их величина равна не более 3-9% показателя, указанного производителем. В этом случае на обмотке вторичной цепи электричества нет. В первичной цепи ток создает магнитный поток. Он пересекает витки обеих обмоток. При этом ЭДС возникает за счет самоиндукции по первичной цепи и взаимной индукции — по вторичной обмотке.

Например, напряжение холостого хода сварочного трансформатора малой и средней мощности представляет собой ЭДС взаимной индукции.

Подход к проведению измерений

Потери холостого хода можно измерить двумя способами. Их называют потерями в стали и меди. Второй показатель указывает на тепловыделение в обмотках (они начинают греться). Во время эксперимента этот показатель очень мал. Поэтому ими пренебрегают.

Данные о потерях тока холостого хода на трансформатор представлены в виде таблицы. Рассчитывает параметры для стали определенного качества и толщины. Ток холостого хода трансформатора рассматривается по мощности, которая создается в магнитном потоке и называется потерями в железе. Используется на нагревательных пластинах из специального сплава. Они изолированы друг от друга лаковым покрытием. При изготовлении таких магнитных приводов метод сварки не используется.

Суть измерения

Если изолирующий слой между пластинами магнитного привода по какой-либо причине нарушен, вихревые токи между ними возрастают. В этом случае система начинает нагреваться. Лаковый слой постепенно разрушается. Потери при эксплуатации установки увеличиваются, ее эксплуатационные характеристики ухудшаются.

В этом случае потери мощности в стали увеличиваются. При расчете этих характеристик в холостом режиме можно выявить нарушения в работе устройства. Именно по этой причине производится соответствующий расчет.

Особенности режима ХХ в трехфазном трансформаторе

На работу трехфазного трансформатора в этом режиме влияют различия в соединении обмоток: первичная обмотка в виде треугольника, вторичная — в виде звезды. Течение помогает создать свой собственный поток.

Трехфазный ток в виде группы однофазных токов обладает следующими свойствами: замыкание магнитного потока ТГС происходит в каждой фазе за счет сердечника. Если напряжение будет постепенно увеличиваться, то рано или поздно произойдет пробой изоляции и электроустановка выйдет из строя.

Если в трансформаторе используется армированная стержневая магнитная система, то в нем можно наблюдать развитие аналогичных процессов.

Как проводится опыт холостого хода

При проведении холостого теста появляется возможность определить следующие характеристики устройства:

• трансформационное отношение;
• потеря прочности в стали;
• параметры ветви намагничивания в цепи замещения.

Для эксперимента к устройству приложена номинальная нагрузка.

При проведении испытаний на холостом ходу и расчете характеристик по этой методике необходимо учитывать тип устройства.

В этом состоянии трансформатор имеет нулевую полезную мощность из-за отсутствия электрического тока на выходной катушке. Приложенная нагрузка преобразуется в тепловые потери входной катушки I02×r1 и потери в магнитном сердечнике Pm. Ввиду незначительности тепловых потерь на входе в большинстве случаев их не учитывают. Следовательно, общая величина потерь холостого хода определяется магнитной составляющей.

Ниже приведены функции для расчета характеристик различных типов трансформаторов.

Для однофазного трансформатора

испытание холостого хода однофазного трансформатора проводят при подключении:

• вольтметры на первичной и вторичной обмотках;
• ваттметр на первичной обмотке;
• входной амперметр.

Устройства подключаются по следующей схеме:

Для определения электрического тока холостого хода Io используют показания амперметра. Он сравнивается с текущей оценочной стоимостью по следующей формуле, в результате чего получается процент:

Iо% = I0×100/I10.

Для определения коэффициента трансформации k определяют значение номинального напряжения U1n по показаниям вольтметра V1, подключенного к вводу. Затем с помощью вольтметра V2 на выходе снимают значение номинального напряжения U2О.

Коэффициент рассчитывается по формуле:

К = w1 / w2 = U1н / U2О.

Величина потерь представляет собой сумму электрической и магнитной составляющих:

P0 = I02×r1 + I02×r0.

Но если пренебречь электрическими потерями, то первую часть суммы можно исключить из формулы. Однако небольшое количество электрических потерь характерно только для маломощного оборудования. Поэтому при расчете характеристик мощных устройств следует учитывать эту часть формулы.

Потери холостого хода для трансформаторов 30-2500 кВА

Для трёхфазного трансформатора

Трехфазные агрегаты испытывают аналогичным образом. Но напряжение подается отдельно на каждую фазу, при правильной настройке вольтметров. Их нужно 6 ед. Вы можете провести эксперимент с устройством, подключая его к нужным точкам по очереди.

При номинальном напряжении обмотки более 6 кВ на испытания подают 380 В. Высоковольтный режим проведения эксперимента не позволит добиться необходимой точности определения показателей. Помимо точности, низковольтный режим обеспечивает безопасность.

Применяется следующий порядок:

Работа устройства в спящем режиме определяется его магнитной системой. Если речь идет о типе устройства, аналогичного однофазному трансформатору или системе бронированных стержней, то замыкание третьей гармонической составляющей для каждой из фаз будет происходить отдельно, с заданным значением до 20 процентов активного магнитный поток.

В результате дополнительная ЭДС возникает с достаточно высокой скоростью – до 60 процентов от основной. Есть риск повреждения изолирующего слоя покрытия с возможностью выхода устройства из строя.

Предпочтительно использовать трехзвенную систему, когда один из компонентов не будет проходить через сердечник, с цепью по воздуху или другой среде (например, маслу), с низкой магнитной проницаемостью. В такой ситуации не будет развития большой дополнительной ЭДС, что приводит к серьезным искажениям.

Для сварочного трансформатора

Для сварочных трансформаторов холостой ход является одним из режимов их постоянного использования в работе. В процессе сварки в рабочем режиме вторая обмотка замыкается между электродом и металлом детали. В результате края оплавляются и образуется неразъемное соединение.

После окончания работы электрическая цепь разрывается, и устройство переходит в спящий режим. Если вторичная цепь разомкнута, значение напряжения в этом значении ЭДС соответствует. Эта составляющая потока мощности отделена от основной и замкнута в воздухе.

Во избежание опасности для людей при работе аппарата на холостом ходу значение напряжения не должно превышать 46 В. Учитывая, что у некоторых моделей значение этих характеристик превышает установленное значение и достигает 70 В, сварочный агрегат выполнен со встроенным в ограничителе производительности для спящего режима.

Читайте также: Межповерочный интервал трансформаторов тока

Блокировка срабатывает в течение времени, не превышающего 1 секунду с момента прерывания режима работы. Дополнительной защитной мерой является заземляющее устройство корпуса сварочного агрегата.

Видео: измерение тока холостого хода

Проверка устройства в режиме ХХ

Для этого выполните следующие действия:

1. С помощью вольтметра проверьте напряжение, подаваемое на катушку.
2. Другой вольтметр проверяет напряжение на остальных клеммах. Важно использовать прибор с достаточным сопротивлением, чтобы показания имели требуемое значение.
3. Амперметр подключается к цепи первичной обмотки. С его помощью можно добиться определения силы тока холостого хода. Прибегают и к использованию ваттметра, с помощью которого пытаются измерить уровень мощности.

После получения показаний всех приборов выполняются расчеты, которые помогут в расчете. Чтобы получить необходимые данные, необходимо показатели первой обмотки разделить на вторую. Используя опытные данные ХХ с результатами закороченного режима, определяют, насколько полно устройство выполняет свои действия.

Причины и следствия потерь холостого хода трансформатора

Потери холостого хода трансформаторных установок любого типа являются следствием их износа. Со временем их магнитная система и структура используемого металла стареют и изменяются, ухудшается межслойная изоляция, ослабевает сжатие сердечника. Естественно, этот уровень негативно влияет на потерю энергии.

Будет интересно➡ Как устроен силовой трансформатор и где он применяется?

Практика показывает, что в отличие от установленных нормативов, согласно которым потери могут отклоняться от заводских показателей не более чем на пять процентов, во многих случаях они превышают порог в пятьдесят процентов. Это относится, в частности, к силовым трансформаторам. Данные измерений этого типа устройств позволяют достаточно точно прогнозировать потери энергии в каждом отдельном населенном пункте. Таблица допустимых потерь холостого хода трансформатора приведена ниже.

Таблица допустимых потерь холостого хода трансформатора.