Испытание на короткое замыкание и испытание на разомкнутую цепь трансформатора

Тестирование трансформатора на обрыв цепи (без нагрузки) и короткое замыкание (под нагрузкой)

Как мы видели в эквивалентной схеме трансформатора, есть четыре основных параметра;

Эквивалентное сопротивление (R₀₁ )
Эквивалентное реактивное сопротивление (X₀₁ )
Сопротивление потерь в сердечнике (R₀ )
Реактивное сопротивление намагничивания (X₀ )

Испытания на обрыв цепи и короткое замыкание проводятся для определения параметров цепи, регулирования и эффективности трансформатора. Эти испытания проводятся без фактической нагрузки трансформатора. Поэтому эти тесты считаются косвенным методом тестирования.

Эти тесты дают более точные результаты по сравнению с тестом на полностью нагруженном трансформаторе (прямой метод). Кроме того, эти тесты более экономичны, так как потребление энергии очень меньше. Два теста считаются косвенным методом тестирования;

Тест на разомкнутую цепь
Тест короткого замыкания

Тест разомкнутой цепи (тест без нагрузки)

Тест с открытым циклом (он же Тест без нагрузки ) выполняется для определения потерь в трансформаторе, таких как потери в сердечнике (потери в стали), ток холостого хода (I₀ ), и параметры схемы замещения холостого хода (R₀ и Х₀ ). Это испытание проводят либо на первичной обмотке, либо на вторичной обмотке. Но в большинстве случаев эту проверку проводят на низковольтной обмотке. Потому что в лабораториях трудно получить высокое напряжение и ток, который проходит через обмотку высокого напряжения, очень мал. Таким образом, может быть сложно измерить точные показания.

Поэтому испытание на обрыв проводилось на обмотке низкого напряжения. Схема экспериментального соединения теста холостого хода на однофазном трансформаторе показана на рисунке ниже.

Как показано на рисунке выше, первичная обмотка (обмотка низкого напряжения) питается от номинального напряжения и частоты (обычно однофазное питание от автотрансформатора). А вторичная обмотка остается открытой. Теперь вольтметр V₀ , амперметр I₀ и ваттметр W₀ соединены в первичной обмотке.

Вторичная обмотка остается разомкнутой. Следовательно, ток, проходящий через вторичную обмотку, равен нулю. И нагрузка не подключена. Следовательно, ток, протекающий через первичную обмотку, представляет собой ток холостого хода I0. Ток, проходящий через первичную обмотку, измеряется амперметром, который дает значение тока холостого хода.

Напряжение питания, подаваемое на первичную обмотку, является номинальным. Таким образом, поток, создаваемый в сердечнике трансформатора, является нормальным. И этот поток одинаков для всех условий нагружения. Потери в стали, возникающие в трансформаторе, зависят от напряжения питания и частоты. В этом тесте мы указали номинальные напряжение питания и частоту. Следовательно, потери в железе или потери в сердечнике, полученные в этом тесте, одинаковы для всех нагрузок.

Ток, проходящий через вторичную обмотку, поступает на потери в железе и потери в меди в первичной обмотке. Ток холостого хода проходит через первичную обмотку, которая очень мала (от 2 до 5 процентов от тока полной нагрузки). Поэтому потерями в меди можно пренебречь. И первичный ток подается на потери в сердечнике.

К первичной обмотке подключен ваттметр, который измеряет подаваемую мощность. Итак, ваттметр показывает потери мощности, произошедшие в сердечнике трансформатора. В тесте с разомкнутой цепью показания приборов следующие:

Амперметр:ток без нагрузки I₀

Вольтметр:номинальное напряжение питания, В₁

Ваттметр:потери в железе или сердечнике P_i

Таблица наблюдений

Таблица наблюдений за тестом с разомкнутой цепью показана ниже.

Номинальное напряжение питания В₁	Ток холостого хода I₀	Потери в железе или сердечнике P_i
…..	…..	…..

Теперь мы можем найти параметры цепи (R0 и X0), используя ток холостого хода.

Мощность без нагрузки, Вт ₀ =В ₁ Я ₀ Кос ϕ ₀ =потеря железа

Рабочая составляющая тока холостого хода;

Я _В = Я ₀ Кос ϕ ₀

Намагничивающая составляющая тока холостого хода;

Я _М = Я ₀ Грех ϕ ₀

Теперь, исходя из рабочего компонента и намагничивающего компонента, мы можем найти сопротивление холостого хода и реактивное сопротивление следующим образом;

Сопротивление холостого хода;

Реактивное сопротивление холостого хода;

Тест короткого замыкания (тест под нагрузкой)

Тест короткого замыкания (он же Тест под нагрузкой ) выполняется на стороне высокого напряжения, а сторона низкого напряжения замыкается накоротко. Это испытание можно было провести на стороне низкого напряжения, но для этого испытания едва ли требовалось 5-7 процентов от номинального напряжения. На стороне низкого напряжения это напряжение довольно мало и может привести к ошибке измерения. Кроме того, в лаборатории легко получить пониженное напряжение (от 5 до 7 процентов) на стороне высокого напряжения. Поэтому удобно проводить испытания на короткое замыкание на стороне высокого напряжения.

Схема испытания на короткое замыкание показана на рисунке ниже.

Обычно низковольтную обмотку закорачивают толстым проводом. Но в некоторых случаях подключается амперметр для измерения номинального тока нагрузки. Амперметр, вольтметр и ваттметр подключены к стороне высокого напряжения, как показано на рисунке выше. Здесь мы рассмотрели первичную обмотку как обмотку высокого напряжения, а вторичную обмотку как обмотку низкого напряжения.

Обмотка высокого напряжения питается пониженным входным напряжением от переменного источника питания. Напряжение питания постепенно увеличивается до тех пор, пока первичный ток полной нагрузки не потечет через первичную обмотку. Когда ток полной нагрузки проходит через первичную обмотку, под действием трансформатора ток, протекающий через вторичную обмотку, представляет собой вторичный ток полной нагрузки.

Итак, амперметр, подключенный к стороне высокого напряжения, измеряет первичный ток при полной нагрузке. Вольтметр измеряет подаваемое напряжение, когда ток полной нагрузки протекает через первичную обмотку. В этом состоянии подаваемое напряжение едва ли составляет от 5 до 10 процентов от напряжения полной нагрузки. Из-за низкого входного напряжения поток, создаваемый в сердечнике, очень мал. А потери в сердечнике пропорциональны квадрату потока. Следовательно, потери в сердечнике очень малы, и ими можно пренебречь.

Кроме того, ток, протекающий через обмотки, является током полной нагрузки. Таким образом, потери в меди, возникающие во время испытания, являются нормальными потерями в меди при полной нагрузке. А ваттметр показывает потери в меди при полной нагрузке. Вторичная обмотка закорочена. Итак, вторичное напряжение (выходное напряжение) равно нулю. Таким образом, все первичное напряжение используется для обеспечения падения напряжения полного импеданса, называемого первичной стороной.

Приблизительная эквивалентная схема трансформатора при испытании на короткое замыкание показана на рисунке ниже.